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近20年中国陆地生态系统GPP的时空动态及影响因素分析

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近20年中国陆地生态系统GPP的时空动态及影响因素分析

作者：贡恩军华北水利水电大学

学位级别：硕士

20世纪以来,由于社会经济的持续增长以及工业化水平的不断提高,全球碳排放量不断增加,从而导致干旱和高温等极端天气事件频发,对全球生态系统碳循环产生了巨大的影响。为应对碳排放持续上升而导致的一系列问题,中国提出2030年前碳达峰、... 详细信息

20世纪以来,由于社会经济的持续增长以及工业化水平的不断提高,全球碳排放量不断增加,从而导致干旱和高温等极端天气事件频发,对全球生态系统碳循环产生了巨大的影响。为应对碳排放持续上升而导致的一系列问题,中国提出2030年前碳达峰、2060年前碳中和的目标。因此,了解中国区域陆地生态系统碳吸收时空分布特征至关重要。基于此,本文首先使用涡度通量站点的实测数据验证了三种植被生产力遥感产品的精度,然后分别阐明了2000-2018年中国不同地理区域、省份和土地覆盖变化类型的总初级生产力(GPP)、叶面积指数(LAI)的时空变化特征。此外,采用偏相关分析法探究GPP对气象要素的响应,最后,基于多元线性回归模型量化LAI、气象因子和其它变量对中国GPP变化的影响作用。得到以下结论:(1)通过实测数据对三种GPP遥感产品的精度验证结果发现:PML-GPP在8天尺度的综合表现优于GLASS-GPP和MODIS-GPP。(2)2000年至2018年,中国叶面积和碳吸收量的净增长为1.7491×10 km和1957.36 Tg C,其中西南区域贡献最大,叶面积贡献率为25.3%,碳吸收量贡献率为20.1%。北方省份对提高陆地碳吸收能力的总体贡献大于南方省份,其中内蒙古的贡献最大。但是整个南方地区对叶子总面积增加的贡献大于北方地区,其中广西的贡献居于首位。与植被自我修复相比,退耕还林还草、植树造林等人工修复区域单位面积的叶片面积和碳吸收量的增长率较高,但由于植被自我修复区域面积占比更大,因此植被自我修复区域对全国植被叶片总面积和碳吸收总量增加的贡献率最大。东北地区碳吸收量增加主要是由耕地生产力提高所贡献的。此外,由于中国城市绿化措施进程的加快,城镇化区域的叶片总面积和碳吸收量均呈增加趋势,但是在部分西南部、南部和东部(如上海)地区也存在负增长的情况。(3)中国区域的温度时间特征表现为在2000-2018年间呈现上升趋势,年平均上升速率为0.03℃,而对应的降雨和辐射有所下降,下降速率分别为1.46mm和4.35MJ·m。位于华南地区的平均温度、降雨常年高于其它区域,海拔较高的西南和西北的太阳辐射较强。此外,在南方大部分地区降雨和辐射的年际变化呈现完全相反的趋势。相关性研究表明,与气象要素相比,GPP与LAI呈正相关的地区占比86%,因此LAI与GPP的相关性更强,且LAI与GPP的耦合关系自北向南逐渐减弱。在植被生长季节,植被碳吸收能力对气象要素的累积效应低于滞后效应。且GPP对温度存在2个月的滞后,对降雨和辐射存在3个月的滞后。(4)通过探究不同影响因素对中国植被碳吸收能力的定量影响作用,我们发现非气象变量对中国全域2000-2018年陆地生态系统碳吸收量的影响作用大于气象变量。其中代表植被结构的LAI对GPP变化起正向促进作用的省市有32个,占比94.18%,相对影响率高达67.98%,是引起GPP变化的主导因子。该结果体现出通过实施大型生态工程改变植被结构以提升陆地生态系统碳汇是有效的方式。

关键词：中国陆地生态系统植被生产力叶面积指数时空变化影响因素分析

GEE联合多源数据的西安市土地利用时空格局及驱动力分析

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农业工程学报 2022年第2期38卷 279-288页

作者：杨丽萍张静贡恩军刘曼任杰王宇长安大学地质工程与测绘学院西安710054 华北水利水电大学测绘与地理信息学院郑州450046 长安大学地球科学与资源学院西安710054

近十年来,西安市经济快速发展,人地矛盾日益突出,开展西安市土地利用时空演变及驱动因素研究,对促进土地资源优化配置及生态环境可持续发展具有重要意义。该研究利用谷歌云计算平台(Google Earth Engine,GEE)在长时序分析中所具有的运... 详细信息

近十年来,西安市经济快速发展,人地矛盾日益突出,开展西安市土地利用时空演变及驱动因素研究,对促进土地资源优化配置及生态环境可持续发展具有重要意义。该研究利用谷歌云计算平台(Google Earth Engine,GEE)在长时序分析中所具有的运算处理效率高、多源数据融合便捷、可有效降低云影响等独特优势,联合Landsat TM/OLI光学影像和PALSAR雷达影像,构建基于光谱、地形、纹理和后向散射特征的分类特征集,采用随机森林(Random Forest,RF)算法实现2010、2015和2019年西安市土地利用快速分类,分析土地利用格局时空变化规律,并利用地理探测器从自然和社会两方面探讨土地利用格局变化的驱动机制。结果表明:1)2010、2015和2019年西安市土地利用RF分类效果良好,精度较高,总体精度分别为92.30%、86.66%和90.78%,对应Kappa系数分别为0.89、0.81和0.88。2)西安市主要土地利用类型为林草地和耕地。近十年来,耕地面积大幅减少,以主城区外围最为显著;建设用地剧烈扩张,以中北部地区最为典型,大量耕地为建设用地所取代;林草地先减后增,在中南部及东部地区变化明显;水域和未利用地呈现逐年渐减的特征。3)地形、温度和降雨等自然因素是土地利用格局变化的基本控制因素,工业生产活动对西安市土地利用变化具有重要影响,且解释力不断增大,人口解释力先增后减,地形、人口和经济等因素的交互作用影响土地利用总体格局。基于GEE联合多源遥感数据,采用RF分类和地理探测器分析能够有效反映土地利用时空变化格局及其驱动机制,可为城市土地资源规划管理提供科学依据。

关键词：遥感土地利用时空格局驱动力随机森林地理探测器 GEE 西安市

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基于CASA模型的秦巴山区NPP时空动态及影响因素分析

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生态学报 2024年

作者：周娜芳贡恩军白天豪赵婷白红英王俊西北大学碳中和学院陕西省碳中和技术重点实验室西北大学城市与环境学院陕西省地表系统与环境承载力重点实验室西安外国语大学旅游学院

植被净初级生产力（Net Primary Productivity,NPP）是反映陆地生态系统碳封存能力和环境变化的直接指标，受气候变化与人类活动的共同影响，且在不同地形上有分异性。然而，人类活动及地形对秦巴山区植被NPP变化的影响研究尚且不足。... 详细信息

植被净初级生产力（Net Primary Productivity,NPP）是反映陆地生态系统碳封存能力和环境变化的直接指标，受气候变化与人类活动的共同影响，且在不同地形上有分异性。然而，人类活动及地形对秦巴山区植被NPP变化的影响研究尚且不足。本研究采用CASA模型，综合利用线性趋势分析、转移矩阵和残差分析等方法研究了秦巴山区2001—2022年长时序NPP时空动态和地形效应，并进一步探讨了气候变化和人类活动对NPP变化的相对贡献率，主要结论如下：（1）秦巴山区2001—2022年的NPP空间分布表现为中间高，四周低，均值为585.11g C/m2，并以4.30 g C m-2a-1的速度增加。（2）林地有最高的年NPP均值，而退耕还林区域具有最高的NPP增长速率(8.17g C m-2a-1)，表明退耕还林是秦巴山区NPP增长的有效措施；（3）NPP随海拔和坡度变化具有明显的分异性。在海拔3400m以下，植被NPP随着高程的增加而增加，而当高程超过3400m时，植被NPP显著减少，坡度在10—40°范围内植被NPP的多年均值和变化趋势较高；（4）秦巴山区NPP变化是气候变化和人类活动共同作用的结果，二者对NPP变化的相对贡献率分别为37.81%和62.19%，其中人类活动导致陇南等生态脆弱区NPP显著提高。

关键词： NPP 趋势分析地形效应土地利用变化秦巴山区

基于谷歌地球引警和改进型遥感生态指数的西安市生态环境质量动态监测

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生态学报 2023年第5期43卷 2114-2127页

作者：张静杨丽萍贡恩军王宇任杰刘曼长安大学地质工程与测绘学院西安710054 华北水利水电大学测绘与地理信息学院郑州450046 长安大学地球科学与资源学院西安710054

近年来,在经济全球化的背景下,西安市经济迅速增长,生态环境问题日益突出,快速全面地定量监测生态环境质量的时空变化,对指导生态环境保护具有重要意义。基于谷歌地球引警(GEE)平台,筛选2000、2004、2010、2015、2020年及其前后各一年... 详细信息

近年来,在经济全球化的背景下,西安市经济迅速增长,生态环境问题日益突出,快速全面地定量监测生态环境质量的时空变化,对指导生态环境保护具有重要意义。基于谷歌地球引警(GEE)平台,筛选2000、2004、2010、2015、2020年及其前后各一年的四季Landsat影像,利用主成分分析基于绿度(NDVI)、热度(LST)、干度(NDSI)、湿度(Wet)和气溶胶光学厚度(AOD)构建改进型遥感生态指数(ARSEI),实现西安市2000—2020年生态环境质量的动态监测,并运用莫兰指数(Moran′s I)探讨西安市生态环境质量的空间自相关。以主成分效果最好的夏季为例,结果表明:(1)构建的ARSEI将大气污染因素考虑在内,第1主成分(PC1)贡献度在83%以上,能较好地集中各指标特征,有助于更加全面地评价研究区生态环境质量;(2)西安市2000—2020年平均ARSEI分别为0.565、0.521、0.572、0.644、0.695,生态环境质量总体呈现先退化后转好的趋势。20年来,生态环境质量较差和极差等级的面积减少了1339.08 km^(2),主要分布在秦岭以北地区,良好和极好等级区面积增加了2241.80 km^(2),主要位于南部的秦岭地区;(3)西安市生态环境质量改善区面积大于退化区,改善和退化情况在各辖区均有发生。2000—2004年退化情况最为严重,占比29.41%,而2010—2015年改善区占比最大,达31.62%;(4)5个年度的全局莫兰指数(Global Moran′s I)均在0.627以上,表明西安市生态环境质量的空间分布具有较强的正相关,呈聚集分布,且以高-高、低-低分布为主。研究基于GEE平台实现了西安市生态环境质量的快速监测,可为生态环境监测与治理保护提供方法借鉴与数据支撑。

关键词：生态环境质量改进型遥感生态指数莫兰指数谷歌地球引警西安市

基于无人机仿地倾斜摄影的南水北调深挖方与高填方渠段三维重建

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华北水利水电大学学报（自然科学版） 2022年第3期43卷 51-58页

作者：刘文锴龚天浩胡青峰贡恩军王果李世明寇迎超华北水利水电大学河南郑州450046 河南工程学院河南郑州451191

针对南水北调中线工程深挖方和高填方渠段高精度三维模型重建工作,依据其工程地质特征,首先借助定航高摄影测量数据获取了研究区DSM数据,融合DSM数据设计仿地飞行倾斜摄影测量航线,获取了深挖方与高填方渠段边坡的序列影像;通过特征提... 详细信息

针对南水北调中线工程深挖方和高填方渠段高精度三维模型重建工作,依据其工程地质特征,首先借助定航高摄影测量数据获取了研究区DSM数据,融合DSM数据设计仿地飞行倾斜摄影测量航线,获取了深挖方与高填方渠段边坡的序列影像;通过特征提取、空三测量、多视影像密集匹配,构建不规则三角格网和纹理映射,重建了南水北调深挖方与高填方渠段高精度三维模型。选取南水北调中线工程渠首段高填方边坡进行试验,通过对比细节纹理,证实了重建三维模型的精度;通过对比位置精度可得,构建的精密化三维模型满足南水北调边坡全面检测要求,地面分辨率达到0.47 cm/pixel。本研究首次引入无人机仿地倾斜摄影测量进行落差较大的水利工程三维模型重建,这种方法效率高、人工成本低,为水利工程高精度三维模型重建以及病害检测提供了新的技术手段。

关键词：南水北调仿地飞行倾斜摄影测量三维模型重建

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牧区社会生态系统演变中草原管理制度的国际经验研究

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草地学报 2025年

作者：谭静贡布泽仁泽郎东珠重庆大学/公共管理学院重庆大学/公共经济与公共政策研究中心西南财经大学/社会发展研究院四川民族学院西南民族大学

草原系统在生态、经济和政治方面具有高度的时空变异性，带来了不可预计的后果。中国草原所面临的困境也是全球草原的共同挑战，多个国家和地区已经采取了本土化的草原管理实践。但目前学术界对草原管理制度国际经验的文献梳理较为零散... 详细信息

草原系统在生态、经济和政治方面具有高度的时空变异性，带来了不可预计的后果。中国草原所面临的困境也是全球草原的共同挑战，多个国家和地区已经采取了本土化的草原管理实践。但目前学术界对草原管理制度国际经验的文献梳理较为零散。该文以产权制度理论为基础，通过系统的文献梳理，选择蒙古国、吉尔吉斯斯坦、肯尼亚和澳大利亚四个国家的典型案例进行比较分析，探讨了不同制度实践对草原生态系统的影响。研究结果显示，多个国际案例都在积极探索和实施基于社区的自然资源管理（Community-based natural resource management，CBNRM）制度。新兴CBNRM案例逐渐融合了不同的管理理论，朝着多层次、多网络的管理方式以及基于习俗和市场的“混合治理”模式的方向发展。

关键词：草原管理制度基于社区的自然资源管理制度混合治理国际经验

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颗粒农产品非连续累计自动定量加料技术

农业工程学报 2025年

作者：王嘉恩厦门大学嘉庚学院机电工程与自动化学院

为解决颗粒农产品定量加料精度不高、自动化程度较低等问题，该研究分析了市面上常见的颗粒农产品的物理特性，提出一种基于闭环控制算法的非连续累计加料定量方法，研制了一款针对颗粒农产品的动态定量加料设备，该设备的加料机构是通... 详细信息

为解决颗粒农产品定量加料精度不高、自动化程度较低等问题，该研究分析了市面上常见的颗粒农产品的物理特性，提出一种基于闭环控制算法的非连续累计加料定量方法，研制了一款针对颗粒农产品的动态定量加料设备，该设备的加料机构是通过滚珠丝杠螺母副和花键副来控制若干个可变容积的量杯结构，并通过复检机构检测加料实际质量。当加料实际质量与目标质量出现偏差时，通过闭环控制系统逐次修正定量加料机构的量杯容积，从而累计总量得到目标质量。试验结果表明，以定量加料600 g黄豆、红豆或绿豆为例，在量杯数量为5，设备转速为2 r/min的条件下，加料质量误差可控制在0.2%以内。该技术能够有效地减小动态定量加料产生的误差，定量精度远高于国家定量包装商品允许短缺量的要求。研究为颗粒农产品定量加料作业提供一种可行的技术方案。

关键词：农产品颗粒料加料非连续累计闭环控制

供需视角下的“中文+职业技能”人才培养模式构建

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河南大学学报(社会科学版) 2025年第1期 107-113+155-156页

作者：梁宇李诺恩北京语言大学国际中文教育研究院香港中文大学教育学院

建构“中文+职业技能”人才培养模式是国际中文教育与职业教育携手服务国际产能合作的战略举措。人才供需调研发现，当前海外中资企业本土员工中文能力不足，综合素质有待提升，企业培训意识薄弱，合作培训亟待加强。“中文+”“四驱三... 详细信息

建构“中文+职业技能”人才培养模式是国际中文教育与职业教育携手服务国际产能合作的战略举措。人才供需调研发现，当前海外中资企业本土员工中文能力不足，综合素质有待提升，企业培训意识薄弱，合作培训亟待加强。“中文+”“四驱三环五要素”人才培养新模式依托“语技文养”四大驱动力，通过“供需分析→方案牵引→项目实践”三大关键环节，整合“课—标—师—资—评”五大育人要素，旨在培养“懂中文、会技能、通文化、高素质”的本土化复合型人才。该模式的创建与实施，有助于加强高素质“中文+”人才储备与供给，推动“中文+”教育的高质量发展。

关键词：国际中文教育中文+ 人才供需人才培养模式

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基于毫米波雷达的无人机障碍物分类方法

雷达科学与技术 2025年

作者：贡文新余泽琰杨柳旺楚文静万相奎湖北工业大学太阳能高效利用及储能运行控制湖北省重点实验室

无人机巡线作为检测电力线的重要手段，在飞行过程中准确识别障碍物是保障巡线任务可靠完成的关键。但目前对无人机巡线过程中常见障碍物，如电力线、电力塔、树木的识别受恶劣天气环境干扰严重，致使误判、漏判。为此，基于毫米波雷达... 详细信息

无人机巡线作为检测电力线的重要手段，在飞行过程中准确识别障碍物是保障巡线任务可靠完成的关键。但目前对无人机巡线过程中常见障碍物，如电力线、电力塔、树木的识别受恶劣天气环境干扰严重，致使误判、漏判。为此，基于毫米波雷达传感器具有不受天气、光线因素影响，复杂环境中工作稳定等特点，本文提出基于毫米波雷达的无人机障碍物分类方法。该方法首先通过毫米波雷达采集三类障碍物的原始数据并提取其距离-速度多普勒及距离-方位角多普勒信息，接着分别通过特征值分解及共生灰度矩阵实现特征提取，最后通过蛇鹭优化算法实现对三类障碍物的目标分类。实验结果表明，本文方法对电力线、电力塔和树木的整体识别准确率达89.4%，与传统方法相比具有较高的识别准确率及鲁棒性。

关键词：毫米波雷达障碍物分类特征提取蛇鹭优化算法