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基于LightGBM和多光谱—SAR多特征综合的中亚干旱区城市不透水面提取

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遥感技术与应用 2023年第2期38卷 319-331页

作者：刘希鸣阿里木·赛买提王伟吉力力·阿不都外力中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室新疆乌鲁木齐830011 中国科学院大学北京100049 中国科学院中亚生态与环境研究中心新疆乌鲁木齐830011

不透水面是评价城市化水平和城市生态环境的重要指标,是近年来城市遥感研究中的热点方向之一。与湿润、半湿润区相比,干旱区城市植被覆盖度较低,不透水面与裸土、荒漠之间相似的光谱特征导致传统基于光学影像的亚像元分解法与光谱指数... 详细信息

不透水面是评价城市化水平和城市生态环境的重要指标,是近年来城市遥感研究中的热点方向之一。与湿润、半湿润区相比,干旱区城市植被覆盖度较低,不透水面与裸土、荒漠之间相似的光谱特征导致传统基于光学影像的亚像元分解法与光谱指数法在干旱区不透水面提取的适用性降低。针对该问题,提出一种多光谱与合成孔径雷达(SAR)影像多特征综合的方法以增大不透水面与其他地物覆盖类型之间的特征差异,从而提取干旱区城市不透水面。以阿斯塔纳、塔什干和杜尚别3个中亚城市为研究区,哨兵2号和哨兵1号影像为数据源,通过LightGBM算法对多光谱和SAR图像的空间特征、SAR的极化特征进行分类并提取不透水面。研究对比了不同特征组合以及不同分类方法的不透水面提取结果,实验结果表明:多光谱与SAR影像多特征综合的方法能有效提高干旱区不透水面提取精度,明显改善干旱区其他土地覆盖类型错分为不透水面的问题;LightGBM算法与XGBoost、HistGBT等基于梯度提升决策树的算法和随机森林等方法相比能获取更高的精度,更适用于干旱区不透水面提取。这表明基于LightGBM以及多光谱和SAR多特征联合的方法能够有效提取中亚干旱区城市不透水面。

关键词：不透水面部分重建的形态学属性剖面 LightGBM 干旱区中亚

卫星遥感监测产品在中国森林生态系统的验证和不确定性分析——基于海量无人机激光雷达数据

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植物生态学报 2022年第10期46卷 1305-1316页

作者：刘兵兵魏建新胡天宇杨秋丽刘小强吴发云苏艳军郭庆华新疆大学地理与遥感科学学院乌鲁木齐830017 新疆激光雷达应用工程技术研究中心乌鲁木齐830002 新疆维吾尔自治区自然资源信息中心乌鲁木齐830002 中国科学院植物研究所植被与环境变化国家重点实验室北京100093 中国科学院大学北京100049 国家林业和草原局调查规划设计院北京100714 北京大学遥感与地理信息系统研究所北京大学城市与环境学院北京大学生态研究中心北京100871

准确获取森林结构参数对森林生态系统研究及其保护有着重要意义。卫星遥感数据作为获取大尺度森林结构参数的重要数据源,已被制作成各种植被监测产品并被应用于森林质量状况变化评估、森林生物量估算以及森林干扰和生物多样性监测等研... 详细信息

准确获取森林结构参数对森林生态系统研究及其保护有着重要意义。卫星遥感数据作为获取大尺度森林结构参数的重要数据源,已被制作成各种植被监测产品并被应用于森林质量状况变化评估、森林生物量估算以及森林干扰和生物多样性监测等研究。然而,这些卫星遥感植被监测产品针对中国复杂多样的森林区域缺乏有效验证,在不同林况和地形条件下的不确定性也不明确。激光雷达具备高精度三维信息采集的优势,在国内外已被广泛用于森林生态系统监测和卫星遥感产品验证。为此,该研究利用在中国114个样地收集的153km^(2)的无人机激光雷达数据,构建了我国森林结构参数验证数据集,并以此为基础对3套全球遥感监测产品(全球叶面积指数(GLASS LAI)、全球冠层覆盖度(GLCF TCC)、全球冠层高度(GFCH))进行了像元尺度的验证,并分析了其在不同坡度、覆盖度和林型条件下的不确定性。研究结果表明:与无人机激光雷达获取的叶面积指数、覆盖度以及冠层高度相比,GLASS LAI、GLCF TCC、GFCH在中国森林区域均存在一定的不确定性,且受林况和地形因素影响的程度不一致。对GLASS LAI和GLCF TCC影响的最大因素分别为林型和覆盖度;而GFCH则更易受地形坡度和覆盖度的影响。

关键词：精度验证无人机激光雷达叶面积指数冠层覆盖度冠层高度

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近20年来中国各省份鸟类物种新记录分析

生态与农村环境学报 2021年第7期37卷 904-908,I0001-I0006页

作者：陈婉钱汝恩胡超超刘威张晨岭徐海根江苏开放大学环境生态学院江苏南京210036 南京师范大学分析测试中心江苏南京210023 生态环境部南京环境科学研究所江苏南京210042 江苏第二师范学院生命科学与化学化工学院江苏南京211200

21世纪以来,中国野生鸟类物种数持续增长。特别是1947年《中国鸟类名录》出版之后,到2018年,又产生较多新记录,但各省份鸟类新纪录的时空分布、影响因素尚未研究。基于各省份鸟类新纪录的鸟类种类、分布状况,结合可能影响其分布的环境因... 详细信息

21世纪以来,中国野生鸟类物种数持续增长。特别是1947年《中国鸟类名录》出版之后,到2018年,又产生较多新记录,但各省份鸟类新纪录的时空分布、影响因素尚未研究。基于各省份鸟类新纪录的鸟类种类、分布状况,结合可能影响其分布的环境因子,探索新纪录鸟种出现的原因。研究发现,各省份鸟类新纪录主要分布于我国北部地区(新疆、内蒙古、黑龙江)、东部沿海以及南部沿海地区。其中,内蒙古鸟类新纪录最多,广东次之,而新纪录较少的为上海(3种)和天津(2种)。结合2000—2018年各省份鸟类总数、生境类型和新纪录鸟种数据进行回归分析,结果发现新纪录鸟种数分别与耕地、林地、草地和水域面积呈显著正相关。

关键词：鸟类新纪录中国

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南疆地区春玉米脱水特征与适宜收获期研究

西北农业学报 2022年第7期31卷 837-845页

作者：刘国宏朱锦泉付彦博扁青永魏亚媛李青军新疆农业科学院土壤肥料与农业节水研究所乌鲁木齐830091 新疆农业科学院拜城农业试验站新疆阿克苏843000 农业部荒漠绿洲作物生理生态与耕作重点实验室乌鲁木齐830091

2019-2020年调查52个玉米品种,按生理成熟时间顺序分为9月初(PD1)、9月中旬(PD2)、9月末(PD3)和10月初(PD4)4个生理成熟段,分析不同阶段成熟的玉米品种生理成熟期籽粒含水率差异和生理成熟后脱水速率,以此分析不同成熟阶段玉米适宜机械... 详细信息

2019-2020年调查52个玉米品种,按生理成熟时间顺序分为9月初(PD1)、9月中旬(PD2)、9月末(PD3)和10月初(PD4)4个生理成熟段,分析不同阶段成熟的玉米品种生理成熟期籽粒含水率差异和生理成熟后脱水速率,以此分析不同成熟阶段玉米适宜机械粒收时期。结果表明:春玉米籽粒脱水分为快速脱水期和缓慢脱水期,其中快速脱水期日均脱水速率达0.388%~0.850%、缓慢脱水期脱水速率达0.051%~0.501%,且不同生理成熟段籽粒含水率差异不显著。PD1、PD2、PD3、PD4成熟段玉米籽粒含水率由28%降至20%历时时间分别为14~15 d、32~35 d、31~34 d、46~50 d,所有玉米成熟所需时间约14~50 d。研究建立籽粒含水率动态变化及其适宜机械粒收时间的预测方法,为南疆地区合理配置玉米粒收品种及确定适宜机械粒收时间提供了可行的技术方法。

关键词：春玉米生理成熟期脱水速率适宜收获期

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新疆野杏种群结构特征与健康评价

生态学杂志 2022年第1期41卷 9-17页

作者：杨其享刘立强秦伟刁永强赵忠晶乌仁其米格张博新疆农业大学林学与园艺学院伊犁州林业科学研究院乌鲁木齐830052

为探明新疆野杏的生存现状,本研究从新疆野杏种群结构特征与生存状况入手,评价新疆野杏的健康状况与更新能力,为其保护与恢复提供理论依据。在新源县吐尔根乡杏花沟、巩留县塔斯托别乡伊勒格代沟、霍城县大西沟乡大西沟和巩留县库尔德... 详细信息

为探明新疆野杏的生存现状,本研究从新疆野杏种群结构特征与生存状况入手,评价新疆野杏的健康状况与更新能力,为其保护与恢复提供理论依据。在新源县吐尔根乡杏花沟、巩留县塔斯托别乡伊勒格代沟、霍城县大西沟乡大西沟和巩留县库尔德宁镇大小莫合沟的4个野杏居群,共设置22个样地,调查各野生果树居群的种群非空间结构(树种组成、胸径(DBH≥5 cm)、树高、冠幅、郁闭度、密度)与空间结构(角度尺、混交度、大小比),基于新疆野杏种群结构评定新疆野杏健康状况。杏花沟、莫合沟、伊勒格代沟和大西沟4个居群的野杏树种比例分别为100%、73.91%、97.70%和36.17%;各居群的林分密度分别为565、322、435、575株·hm^(-2),郁闭度分别为0.92、0.55、0.82、0.78,林分密度较大,郁闭度较高;4个居群的野杏平均树高分别为6.75、6.48、6.47、6.70 m,平均冠幅6.00、5.26、5.01、6.20 m,树高无显著差异,冠幅较大,林木树冠间存在交叉重叠且重叠的幅度较大。野杏的龄级结构基本上呈纺锤形,总体结构不稳定,主要由83.60%的成熟中、大龄阶个体组成,严重缺乏小龄阶个体(占10.16%)。杏花沟、莫合沟、伊勒格代沟的大小比均值分别是0.46、0.45、0.49,野杏胸径生长处于中庸状态,大西沟的大小比均值是0.63,野杏胸径生长处于劣势状态;4个居群的野杏混交度均值分别是0、0.05、0.20、0.49,野杏在野果林有纯种建群,也有与其他野生果树混生生存;4个居群野杏的平均角尺度分别为0.39、0.37、0.33、0.40,水平分布格局为均匀分布。杏花沟、莫合沟、伊勒格代沟、大西沟的加权综合法指数分别为0.48、0.45、0.30、0.52,加权和法指数分别为0.37、0.48、0.36、0.53。大西沟和莫合沟的野杏种群健康等级为中;杏花沟的加权综合法指数评定的健康等级是中,加权和法指数评定的健康等级是差,综合评价为中等偏下;伊勒格代沟的野杏种群健康等级为差。基于野杏种群结构特征与生活力,综合评定目前的新疆野杏种群健康状况中等偏下,急需开展保育恢复。本研究从表观性状对其健康状况进行了评价,可为后续新疆野杏的生存研究奠定基础。

关键词：新疆野果林野杏非空间结构空间结构生活力健康评价

灌溉量对新疆滴灌密植高产春玉米光合特性及产量的影响

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玉米科学 2017年第1期25卷 107-112页

作者：李佳佳刘朝巍王克如肖春华徐文娟张国强刘广州石河子大学农学院绿洲生态农业重点实验室新疆石河子832003 中国农业科学院作物科学研究所农业部作物生理生态重点实验室北京100081

选用玉米品种先玉335、郑单958和KWS3564为试材,以新疆当地高产玉米常规灌溉量6 000 m^3/hm^2为对照(CK),设置4 200(T1)、4 800(T2)、5 400 m^3/hm^2(T3)3个灌溉水平,研究灌溉量对新疆滴灌高产春玉米(≥15 000 kg/hm^2)光合特性、叶片... 详细信息

选用玉米品种先玉335、郑单958和KWS3564为试材,以新疆当地高产玉米常规灌溉量6 000 m^3/hm^2为对照(CK),设置4 200(T1)、4 800(T2)、5 400 m^3/hm^2(T3)3个灌溉水平,研究灌溉量对新疆滴灌高产春玉米(≥15 000 kg/hm^2)光合特性、叶片水分利用效率和产量的影响。结果表明,随灌溉量减少幅度的增大,光合速率、气孔导度、蒸腾速率、叶面积指数明显下降,叶片水分利用效率提高,且在吐丝期更敏感,胞间CO2浓度呈上升趋势。不同品种的产量随灌溉量的变化存在差异,常规灌溉量(6 000 m^3/hm^2)降低10%(5 400 m^3/hm^2)时,先玉335和KWS3564产量降低5.82%~7.25%,郑单958产量无明显变化,均具有相对较高的水分生产率。综合比较,5 400 m^3/hm^2灌溉水平适宜在该地区应用。

关键词：春玉米滴灌高产光合特性叶面积指数(LAI) 水分利用效率(WUE)

气相色谱-质谱法测定环境空气中7种挥发性脂肪酸

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分析测试学报 2019年第9期38卷 1108-1113页

作者：高博郭海萍赵伟于晓巍耿卓沈浩王丽刘明陈来国尹文华余乐洹胡国成生态环境部华南环境科学研究所国家环境保护城市生态环境模拟与保护重点实验室广东广州510535 广东第二师范学院生物与食品工程学院广东广州510310 新疆大学化学化工学院新疆乌鲁木齐830046

挥发性脂肪酸(VFAs)是典型的恶臭物质,其在环境空气中处于痕量水平。该文建立了同时测定环境空气中乙酸、丙酸、异丁酸、正丁酸、丙烯酸、异戊酸和正戊酸7种挥发性脂肪酸(VFAs)的气相色谱-质谱(GC-MS)分析方法。环境空气样品采用浸渍硅... 详细信息

挥发性脂肪酸(VFAs)是典型的恶臭物质,其在环境空气中处于痕量水平。该文建立了同时测定环境空气中乙酸、丙酸、异丁酸、正丁酸、丙烯酸、异戊酸和正戊酸7种挥发性脂肪酸(VFAs)的气相色谱-质谱(GC-MS)分析方法。环境空气样品采用浸渍硅胶管采集,以超纯水提取,经甲基叔丁基醚萃取并浓缩定容后,GC-MS测定,内标法定量。结果显示,7种VFAs在各自的浓度范围内线性关系良好(r^2≥0.995),检出限为0.11~4.78μg/m^3,加标回收率为62.3%~110%,相对标准偏差为2.2%~12%。该方法简便、准确、灵敏,适用于环境空气中VFAs的测定。

关键词：环境空气挥发性脂肪酸气相色谱-质谱法(GC-MS) 恶臭

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草地植物物种多样性测度方法及发展趋势

应用生态学报 2022年第3期33卷 655-663页

作者：孙义秦彧魏天锋常丽张仁平刘志有吕燕燕宜树华南通大学脆弱生态环境研究所/南通大学地理科学学院江苏南通226019 中国科学院西北生态环境资源研究院兰州730000 甘肃农业大学水利水电工程学院兰州730070 兰州城市学院城市与环境学院兰州730070 新疆大学资源与环境科学学院乌鲁木齐830046 新疆农业大学管理学院乌鲁木齐830046

植物物种多样性是维持陆地生态系统多功能性和稳定性的关键要素之一。本文梳理了传统草地植物物种多样性的测度方法,结合无人机技术介绍了目前应用于草地植物物种多样性测度的新理念和新方法。传统的草地植物物种多样性测度方法依赖地... 详细信息

植物物种多样性是维持陆地生态系统多功能性和稳定性的关键要素之一。本文梳理了传统草地植物物种多样性的测度方法,结合无人机技术介绍了目前应用于草地植物物种多样性测度的新理念和新方法。传统的草地植物物种多样性测度方法依赖地面观测,需要投入大量的人力、物力且耗时,仅适合小范围的观测;卫星遥感方法受制于分辨率,难以直接对群落结构复杂、植株矮小的草地植物进行物种识别和测度,更多的是通过反演和生境模拟进行推导。无人机技术因时空分辨率高、机动灵活、成本低廉而被视为搭建传统地面调查和遥感方法的桥梁,可能成为高精度、大尺度开展草地植物物种多样性监测的突破口。未来需要将传统方法与无人机、目标自动识别等新型技术相结合,以固定站点和无人机动态监测点为基础,结合遥感信息构建"空-天-地"一体化的观测网络。

关键词：时空尺度物种多样性草地观测网络

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几种藜科盐生植物吸盐能力及生态学意义

植物营养与肥料学报 2022年第6期28卷 1104-1112页

作者：王宁赵振勇张心怡刘四海蒋磊宫江平荆卫民中国科学院新疆生态与地理研究所新疆乌鲁木齐830011 中国科学院大学北京100049 中国地质调查局乌鲁木齐自然资源综合调查中心新疆乌鲁木齐830011 克拉玛依瑞利康源园林工程有限责任公司新疆克拉玛依834000

【目的】聚盐能力是评价盐生植物对盐碱地生物改良能力的一个重要参考指标。针对不同的盐碱地类型,有目的地选择生物量大且聚盐能力强的盐生植物,是实现盐碱地快速改良的关键。比较不同盐生植物的盐离子吸收类型及能力,可为盐碱地生物... 详细信息

【目的】聚盐能力是评价盐生植物对盐碱地生物改良能力的一个重要参考指标。针对不同的盐碱地类型,有目的地选择生物量大且聚盐能力强的盐生植物,是实现盐碱地快速改良的关键。比较不同盐生植物的盐离子吸收类型及能力,可为盐碱地生物改良选择适宜的植物材料提供参考。【方法】试验选取 7 种藜科盐生植物进行人工种植试验,包括野榆钱菠菜 (Atriplex aucheri)、高碱蓬 (Suaeda altissima)、盐地碱蓬 (Suaeda salsa)、盐角草 (Salicornia europaea)、红叶藜 (Chenopodium rubrum)、驼绒藜 (Ceratoides latens) 和四翅滨藜 (Atriplex canescens)。试验地土壤以粉粘粒为主,根层土壤 (0—40 cm) 平均含盐量为 45.57 g/kg。在生育末期采样测定植物地上部生物量和 Na^(+)、K^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)、Cl^(–)、SO_(4)^(2–)浓度。【结果】7 种藜科植物地上部生物量为野榆钱菠菜(35077 kg/hm^(2))>盐地碱蓬 (19507 kg/hm^(2))>高碱蓬 (16160 kg/hm^(2))>驼绒藜 (12421 kg/hm^(2))>四翅滨藜 (10798kg/hm^(2))>红叶藜 (10134 kg/hm^(2))>盐角草 (9576 kg/hm^(2))。高碱蓬、野榆钱菠菜、盐地碱蓬、盐角草和红叶藜 5 种植物组织内 Na^(+)、Cl^(–)和 SO_(4)^(2–)浓度显著高于其他离子 (P盐地碱蓬 (3145kg/hm^(2))>盐角草 (2749 kg/hm^(2))>高碱蓬 (2253 kg/hm^(2))>红叶藜 (615 kg/hm^(2))>四翅滨藜 (367 kg/hm^(2))>驼绒藜 (220kg/hm^(2))。【结论】盐生植物可在重度盐碱地上存活并产生一定的生物量,野榆钱菠菜、盐地碱蓬、盐角草和高碱蓬均表现出较强的吸盐能力,但对不同离子的吸收累积能力不同。盐地碱蓬地上部 SO_(4)^(2–)吸收量显著高于其他几种植物,适宜于硫酸盐或氯化物–硫酸盐盐渍土的改良;盐角草对 Cl_(–)表现出极强的吸收能力,适宜氯化物盐渍土的改良。

关键词：藜科盐生植物地上生物量吸盐特征盐碱地改良