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地球大数据支撑粮食可持续生产:实践与展望

中国科学院院刊 2021年第8期36卷 885-895页

作者：左丽君吴炳方游良志黄文江孟冉董莹莹潘天石王亚非中国科学院空天信息创新研究院北京100094 可持续发展大数据国际研究中心北京100094 华中农业大学宏观农业研究院武汉430070 国际粮食政策研究所(美国) 华盛顿哥伦比亚特区20006 华中农业大学资源与环境学院武汉430070

保障粮食安全是全球可持续发展的基础及重要议题。粮食可持续生产作为实现粮食安全的基础,同时是应对气候变化、土地退化、生态退化等全球挑战的有效手段。当前,对粮食生产可持续性的监测与评估存在着数据鸿沟,而地球大数据的支撑作用... 详细信息

保障粮食安全是全球可持续发展的基础及重要议题。粮食可持续生产作为实现粮食安全的基础,同时是应对气候变化、土地退化、生态退化等全球挑战的有效手段。当前,对粮食生产可持续性的监测与评估存在着数据鸿沟,而地球大数据的支撑作用日益凸显。文章总结了地球大数据支撑粮食可持续生产研究的当前实践,包括对地观测技术在粮食生产系统各要素监测中发挥的作用,以及多源数据融合在粮食生产系统综合监测及粮食生产可持续性评估中的应用。在上述实践归纳的基础上,依循实现联合国可持续发展目标(SDGs)的四大杠杆框架,提出了地球大数据支撑粮食可持续生产的2个未来发展方向:多学科模型凝聚地球大数据推动知识发现支撑政府治理;技术创新集成地球大数据搭建产农户智慧生产决策体系。

关键词：粮食可持续生产地球大数据可持续发展目标实践展望

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基于随机森林模型的小麦白粉病遥感监测方法

植物保护学报 2018年第2期45卷 395-396页

作者：李健丽董莹莹师越朱溢佞黄文江首都师范大学数学科学学院检测成像北京高校工程研究中心北京100048 中国科学院遥感与数字地球研究所数字地球重点实验室北京100094

小麦白粉病是危害我国小麦生产的主要病害,及时高精度地监测其发生发展状况对有效制定病害防控策略十分重要。基于目测手查的传统病害调查方式,耗时费力且无法实时监测。随着空间遥感技术的发展,利用遥感开展病害监测已成为及时获取作... 详细信息

小麦白粉病是危害我国小麦生产的主要病害,及时高精度地监测其发生发展状况对有效制定病害防控策略十分重要。基于目测手查的传统病害调查方式,耗时费力且无法实时监测。随着空间遥感技术的发展,利用遥感开展病害监测已成为及时获取作物病害信息的重要方式。目前作物病害监测方法大致分为统计模型和物理模型,前者灵活易用、操作简单;后者能定量分析病害发生情况,

关键词：小麦白粉病监测结果随机森林模型发病面积

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冬小麦冻害灾情及长势恢复的变化向量分析

农业工程学报 2011年第11期27卷 145-150,I0006页

作者：王慧芳顾晓鹤董莹莹王纪华黄文江郭伟王大成王堃浙江大学农业遥感与信息技术应用研究所杭州310012 北京农业信息技术研究中心北京100097

大尺度监测冬小麦冻害灾情,需要结合受冻后长势监测,以提高冻害监测精度。鉴于温度并非唯一冻害因子,且归一化植被指数(NDVI)易高估封垄前冬小麦覆盖度,该文引入基于多时相植被指数的变化向量分析法,进行冬小麦冻害灾情及受灾后长势监... 详细信息

大尺度监测冬小麦冻害灾情,需要结合受冻后长势监测,以提高冻害监测精度。鉴于温度并非唯一冻害因子,且归一化植被指数(NDVI)易高估封垄前冬小麦覆盖度,该文引入基于多时相植被指数的变化向量分析法,进行冬小麦冻害灾情及受灾后长势监测研究。选取河北藁城2010年冬小麦冻害作为研究对象,利用多时相环境小卫星数据提取多种植被指数,构建变化向量并分析其动态变化趋势,结合冬小麦冻害光谱特征敏感性分析,建立冻害灾情遥感监测模型,并展开长势恢复程度监测。结果表明,变化向量分析法能有效地反映冬小麦受冻和长势恢复程度及空间分布,在基于多种植被指数建立的变化向量监测模型中,基于光谱结构不敏感指数SIPI建立的模型较精度最高,其冻害监测及长势恢复监测模型精度分别达83.3%、88.9%。因此,变化向量分析法能有效地监测冬小麦冻害灾情与灾后长势恢复情况,同时对其他作物灾害监测提供了途径。

关键词：冻害生长恢复冬小麦变化向量分析

基于多源遥感信息的作物病虫害生境评价研究进展

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中国生态农业学报（中英文） 2023年第7期31卷 1012-1025页

作者：沈艳艳张竞成沈栋田洋洋黄文江杨小冬杭州电子科技大学人工智能学院杭州310018 中国科学院空天信息创新研究院数字地球重点实验室北京100094 农业农村部农业遥感机理与定量遥感重点实验室/北京市农林科学院信息技术研究中心北京100097

作物病虫害严重影响粮食产量和质量,对农业生产造成巨大损失。开展作物病虫害生境适宜性评价能够对适合病虫害繁殖和流行的环境区域进行有效表征,为病虫害预测提供重要信息。由于作物病虫害发生和流行受多种生境因素影响,同时这些生境... 详细信息

作物病虫害严重影响粮食产量和质量,对农业生产造成巨大损失。开展作物病虫害生境适宜性评价能够对适合病虫害繁殖和流行的环境区域进行有效表征,为病虫害预测提供重要信息。由于作物病虫害发生和流行受多种生境因素影响,同时这些生境因素时空异质性高,难以通过传统气象站点数据、人为调查等方式进行有效表征,为病虫害生境评价带来较大的挑战。遥感技术的发展和成熟为病虫害生境信息表征带来重要机遇。多源遥感信息在时空异质信息表征方面具有天然优势,同时能与传统气象站点数据形成信息互补,为病虫害生境适宜性评价提供全面、丰富的信息,支持生境适宜性评价模型的构建。本文对多源遥感信息在作物病虫害生境适宜性评价方面的研究进展进行综述,重点分析多源遥感数据在寄主作物分布及生长状态、环境气象条件和景观等病虫害生境因子表征方面的潜力,以及大范围生境适宜性评价涉及的统计模型、机器学习模型和生态位模型等建模方法。在此基础上,提出基于多源遥感信息的作物病虫害生境评价模型构建的框架,并对技术的发展趋势进行探讨,为更加精准、科学的区域尺度病虫害防控管理提供技术支撑,为病虫害统防统治和绿色防控提供科学指导。

关键词：多源遥感信息作物病虫害因子表征生境适宜性

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基于主成分分析的叶面积指数尺度效应

农业工程学报 2012年第11期28卷 164-169页

作者：董莹莹王纪华李存军杨贵军徐新刚王慧芳黄文江北京农业信息技术研究中心北京100097 浙江大学农业遥感与信息技术应用研究所杭州310029

为描述多空间尺度观测数据在表达同一区域农作物叶面积指数(LAI)分布特征时存在的差异,该文提出了一种基于主成分分析(PCA)的LAI尺度效应分析方法。该方法充分考虑了多尺度数据的相关性与差异性,从统计分析角度出发,采用PCA进行数据挖... 详细信息

为描述多空间尺度观测数据在表达同一区域农作物叶面积指数(LAI)分布特征时存在的差异,该文提出了一种基于主成分分析(PCA)的LAI尺度效应分析方法。该方法充分考虑了多尺度数据的相关性与差异性,从统计分析角度出发,采用PCA进行数据挖掘和信息重组,引入动态多元线性回归模式基于主成分信息(PCs)反演估算LAI,进而定量描述尺度效应。选取大麦和玉米为试验对象,先以地面最细空间尺度观测数据为基准,通过尺度上推构建一系列不同空间尺度数据;再依据上述尺度效应分析方法进行有效信息提取和LAI估算,并纳入有效主成分个数(NEPCs)、决定系数(R2)和平均相对精度(MRA)等参数定量描述尺度效应。理论分析和数值实践证实了该方法在农作物LAI尺度效应定量分析中的可行性和有效性。

关键词：主成分分析(PCA) 统计分析线性回归空间尺度尺度效应叶面积指数(LAI)

用多角度光谱信息反演冬小麦叶绿素含量垂直分布

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农业工程学报 2006年第6期22卷 104-109页

作者：赵春江黄文江王纪华刘良云宋晓宇马智宏李存军国家农业信息化工程技术研究中心北京100089

由于作物叶片具有一定的叶位空间垂直结构(倒一叶、倒二叶、倒三叶、倒四叶、倒五叶等),且存在不同叶位叶绿素等生化组分垂直分布的特性,该研究提出利用遥感数据反演作物养分垂直分布,尤其是作物中、下层信息的方法。运用多角度光谱信息... 详细信息

由于作物叶片具有一定的叶位空间垂直结构(倒一叶、倒二叶、倒三叶、倒四叶、倒五叶等),且存在不同叶位叶绿素等生化组分垂直分布的特性,该研究提出利用遥感数据反演作物养分垂直分布,尤其是作物中、下层信息的方法。运用多角度光谱信息,通过不同角度条件下,反映的作物上层、中层、下层信息的差异等通过构建基于不同观测天顶角条件下的冠层叶绿素反演指数的组合值,形成上层叶绿素反演光谱指数、中层叶绿素反演光谱指数和下层叶绿素反演光谱指数来反演作物叶绿素的垂直分布,达到了极显著的水平。表明运用基于多角度光谱信息的光谱指数组合能够较好的反演作物叶绿素含量的垂直分布。对于生产上迫切需要对作物中、下层叶片氮素或叶绿素状况的监测来指导适时和适量施肥,保证获得既定的作物产量和品质目标,提高肥料利用率有重要意义。

关键词：冬小麦多角度反射冠层反射光谱叶绿素含量垂直分布

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水稻病虫害遥感监测与预测研究进展

遥感技术与应用 2023年第1期38卷 97-107页

作者：袁德宝张冰瑞叶回春黄文江郑琼郭安廷段艳慧黄珊瑜中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083 中国科学院空天信息研究院海南研究院海南省地球观测重点实验室海南三亚572029 中国科学院空天信息创新研究院数字地球重点实验室北京100094 长沙理工大学交通运输工程学院湖南长沙410114 农业农村部规划设计研究院北京100125

病虫害现已成为水稻产量的最大制约因素之一,传统的植保技术主要依靠植保人员的视觉和经验,存在一定的主观性,且费时费力,难以满足大范围的实时监测需要。遥感技术的发展提供了一种大面积、全天候、多方位的数据快速获取手段,能够为病... 详细信息

病虫害现已成为水稻产量的最大制约因素之一,传统的植保技术主要依靠植保人员的视觉和经验,存在一定的主观性,且费时费力,难以满足大范围的实时监测需要。遥感技术的发展提供了一种大面积、全天候、多方位的数据快速获取手段,能够为病虫害的识别分类提供作物种植信息和环境信息,是实现对水稻病虫害进行大面积监测预测的重要手段。在阐述水稻病虫害遥感监测和预测机理的基础上,重点从多尺度遥感监测方法、预测方法、水稻病虫害监测与预测模型构建以及监测预测系统等多方面概述了水稻病虫害监测与预测的研究进展,并指出目前水稻病虫害监测与预测研究存在的问题及未来发展趋势。随着信息化农业的发展与多源数据的融合运用,趋向于精准化与智能化的水稻病虫害遥感监测与预测,将会越来越成熟。

关键词：水稻病虫害遥感监测遥感预测方法与模型

高效液相色谱法测定酱油中三氯蔗糖含量不确定度的评定

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食品工业科技 2024年第7期45卷 270-275页

作者：崔婷婷祁伟何文江张家琪黄青春中国地质调查局呼和浩特自然资源综合调查中心内蒙古呼和浩特010010 内蒙古自治区特种设备检验研究院乌兰察布分院内蒙古乌兰察布012000

目的:建立一种高效液相色谱法测定酱油中三氯蔗糖的不确定度的评定方法。方法:按照食品安全国家标准GB 22255-2014进行检测,依据国家计量技术规范JJF 1059.1-2012分析酱油中三氯蔗糖的含量,建立不确定度评定数学模型,分析测量过程中的... 详细信息

目的:建立一种高效液相色谱法测定酱油中三氯蔗糖的不确定度的评定方法。方法:按照食品安全国家标准GB 22255-2014进行检测,依据国家计量技术规范JJF 1059.1-2012分析酱油中三氯蔗糖的含量,建立不确定度评定数学模型,分析测量过程中的不确定度因素,通过样品重复测定、标准溶液纯度、标准曲线、玻璃器具、称量过程、回收率、检测仪器对检测结果不确定度进行评定,并且进行计算。结果:按置信区间为95%,酱油中三氯蔗糖含量为(0.048±0.007)g/kg,k=2。结论:建立了高效液相色谱法测定酱油中三氯蔗糖的不确定度的评定方法,最终确定酱油中三氯蔗糖的含量测定结果的不确定度来源主要有:三氯蔗糖标准溶液建立的标准曲线的拟合、回收率,明确检测酱油中三氯蔗糖含量过程中带来的各种不确定度评定因素的占比。

关键词：高效液相色谱酱油三氯蔗糖不确定度评定

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以聚(3-己基噻吩)-石墨烯-Nafion修饰的玻碳电极为工作电极示差脉冲伏安法测定细颗粒物PM_(2.5)中铅的含量

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理化检验（化学分册） 2018年第4期54卷 393-397页

作者：金党琴龚爱琴丁邦东周慧田连生韩磊黄文江扬州工业职业技术学院扬州225127

将聚(3-己基噻吩)-石墨烯在二甲基甲酰胺中的悬浮液(1g·L^(-1))10μL涂覆在玻碳电极(GCE)上,在室温干燥后,再将0.5%(质量分数)Nafion乙醇溶液滴涂于其表面,制得聚(3-己基噻吩)-石墨烯-Nafion修饰玻碳电极。用循环伏安法和示差脉冲伏安... 详细信息

将聚(3-己基噻吩)-石墨烯在二甲基甲酰胺中的悬浮液(1g·L^(-1))10μL涂覆在玻碳电极(GCE)上,在室温干燥后,再将0.5%(质量分数)Nafion乙醇溶液滴涂于其表面,制得聚(3-己基噻吩)-石墨烯-Nafion修饰玻碳电极。用循环伏安法和示差脉冲伏安法研究了铅(Ⅱ)离子在此修饰电极上的电化学行为。结果表明:此电极对铅(Ⅱ)离子在-0.713V处出现明显的氧化峰,其峰电流为玻碳电极上的6倍。在pH 5.0的乙酸盐缓冲溶液中,在沉积电位为^(-1).0V,沉积时间为150s和扫描速率为100mV·s^(-1)的条件下,铅(Ⅱ)离子浓度在0.010~4.5μmol·L^(-1)内与其相应氧化峰电流值之间呈线性关系,检出限(3S/N)为5.0×10-9 mol·L^(-1)。在此条件下测定铅具有很好的选择性。方法用于测定环境监测站所取的PM_(2.5)实际样品,所得测定值与分光光度法测定值相符。

关键词：聚(3-己基噻吩) 石墨烯 Nafion 铅 PM2.5