检索结果-南通市图书馆

无人机高光谱遥感和集成深度置信神经网络算法用于密云水库水质参数反演

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光谱学与光谱分析 2024年第7期44卷 2066-2074页

作者：乔智姜群鸥律可心高峰北京林业大学水土保持学院北京100038 北京林业大学水土保持与荒漠化防治教育部重点实验室北京100038

随工业化及社会经济迅速发展,水源地面临的水体污染、恶化不断加剧,开展有效的水质监测是水源保护的重要前提。密云水库是北京重要的地表水源地,在保护首都水源安全方面发挥着重要作用。为更精准的监测密云水库水质参数及污染程度,采用... 详细信息

随工业化及社会经济迅速发展,水源地面临的水体污染、恶化不断加剧,开展有效的水质监测是水源保护的重要前提。密云水库是北京重要的地表水源地,在保护首都水源安全方面发挥着重要作用。为更精准的监测密云水库水质参数及污染程度,采用4期无人机高光谱遥感数据,基于随机子空间的集成深度置信神经网络算法(EDBN),构建密云水库水质参数反演模型,对密云水库总氮(TN)、总磷(TP)两项水质参数进行反演。首先,采用基于递归特征消除法对高光谱影像降维处理,将光谱数据与地面水质监测数据进行叠加,通过最小化训练过程中误差来确定隐藏层数、神经节点数等网络结构参数;然后采用由知识源域向网络迁移方式逐步拓展网络,对密云水库总氮和总磷两个水质参数进行训练并对结果进行验证;最后,反演密云水库潮河大坝和白河大坝区域水质参数,揭示其主要水质参数时空演变规律。研究结果显示:(1)构建总氮、总磷反演模型R^(2)分别为0.8355、0.7703,MSE分别为0.0153、0.0008,这表明基于随机子空间的集成深度置信神经网络算法模型对密云水库水质参数反演效果较好;(2)密云水库总氮浓度变化随季节发生一定波动,在夏季浓度较低,秋季相对较高。总磷浓度变化相对平稳,表明密云水库周边区域对磷污染控制效果良好;(3)白河大坝区域水质优于潮河大坝区域,总氮浓度相对偏高,整体处于Ⅲ类水平。而总磷浓度较低,整体处于Ⅱ类水平,较好时可以达到Ⅰ类水平。整体水质可以满足饮用水源的标准,但仍需加强对氮、磷污染物有效监管。研究结果将为密云水库水质高效监测与水源保护提供重要科学依据。

关键词：无人机高光谱深度神经网络算法水质反演密云水库

黑龙江省冻融侵蚀强度分级评价及空间分布特征

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农业工程学报 2024年第5期40卷 168-176页

作者：王景萍张学霞古丽米热·甫拉提王紫薇北京林业大学水土保持学院北京100083 北京林业大学水土保持国家林业和草原局重点实验室北京100083

黑龙江省肩负维护国家生态安全、保障国家粮食安全的重任,近年来因冻融侵蚀影响,自然环境和黑土资源受到严重威胁。为了定量揭示黑龙江省冻融侵蚀强度的空间异质性及其影响因素,该研究选取10个冻融侵蚀强度评价指标,并确定其权重。通过... 详细信息

黑龙江省肩负维护国家生态安全、保障国家粮食安全的重任,近年来因冻融侵蚀影响,自然环境和黑土资源受到严重威胁。为了定量揭示黑龙江省冻融侵蚀强度的空间异质性及其影响因素,该研究选取10个冻融侵蚀强度评价指标,并确定其权重。通过构建多元回归模型得到冻融侵蚀下限,将权重和赋值结果代入综合评价指数模型,利用自然断点法对冻融侵蚀强度进行分级。研究结果表明:1)黑龙江省冻融侵蚀总面积为1.917×10~5 km^(2),占全省面积的40.53%,其中强烈和极强烈侵蚀分别占冻融侵蚀总面积的20.66%和10.54%。2)黑龙江省中度冻融侵蚀以上的区域呈现三区一带的特征。三区分别为大兴安岭地区、小兴安岭地区和张广才岭地区;一带为西北—东南走向的“三岭一平原”廊道。3)黑龙江省冻融侵蚀强度在空间上表现出明显的正相关和集聚性特征,强度相近的冻融侵蚀区在空间上积聚,高强度和低强度的冻融侵蚀区在空间上分异,产生了多个高强度和低强度的冻融侵蚀区。4)植被覆盖度的增加可以降低冻融侵蚀强度,在植被覆盖度小于20%的地方,冻融侵蚀尤为剧烈;冻融侵蚀主要发生在土壤含水量为0.2~0.3 m^(3)/m^(3)的区域,而极少发生在土壤水分含量小于0.2 m^(3)/m^(3)的区域。研究结果通过对比验证显示出较高的可靠性,可为该地区冻融侵蚀的防护和管理提供依据,并为类似区域提供借鉴方法和技术参考。

关键词：土壤冻融侵蚀层次分析法优序图法综合指数评价模型空间异质性

2001~2020年乌梁素海流域植被NPP时空变化及驱动因素分析

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环境科学 2024年第8期45卷 4744-4755页

作者：肖晶饶良懿北京林业大学水土保持学院北京100083 北京林业大学水土保持国家林业和草原局重点实验室北京100083

植被净初级生产力(NPP)表征植物对生态系统碳的固定能力,是决定生态系统健康状态和可持续发展程度的关键指标,其时空变化及驱动因素对于揭示植被恢复状况和指导生态修复工作具有重要作用.基于2001~2020年MODIS17A3 NPP数据、土地利用和... 详细信息

植被净初级生产力(NPP)表征植物对生态系统碳的固定能力,是决定生态系统健康状态和可持续发展程度的关键指标,其时空变化及驱动因素对于揭示植被恢复状况和指导生态修复工作具有重要作用.基于2001~2020年MODIS17A3 NPP数据、土地利用和气象数据等,采用变异系数、Theil-Sen Median趋势分析及Mann-Kendall检验、Hurst指数和地理探测器等方法,探究了内蒙古乌梁素海流域植被NPP的时空变化特征及驱动因素.结果表明:①2001~2020年乌梁素海流域植被NPP整体呈波动上升趋势,平均值(以C计)为141.03 g·(m^(2)·a)^(-1),平均上升速率为2.33g·(m^(2)·a)^(-1);植被NPP具有明显的空间分异规律,整体上呈现西南高、东北低,河套平原高、沙地和山区低的特征;②NPP主要呈增长趋势,增长、减少和无变化区域的面积占比分别约为80%、3%和17%;NPP的平均变异系数为0.149,主要呈低波动变化和较低波动变化,面积占比约为51%;NPP未来变化趋势主要呈反持续性特征,面积占比约为75%.③土地利用、海拔、最高温和坡度是乌梁素海流域植被NPP变化的主导驱动因素,q值均在0.200以上.海拔∩相对湿度对乌梁素海流域植被NPP空间分异的解释力最大;土地利用与除夜间灯光外的其他因子对乌梁素海流域植被NPP空间分异的解释力均存在显著性差异.根据研究结果,未来应加强乌梁素海流域生态系统管理,实行严格的生态保护和修复政策,综合考虑气候、地形和人类活动等因素,因地制宜开展生态综合治理工作,以提升生态系统服务质量.

关键词：净初级生产力(NPP) 乌梁素海流域气候变化人类活动驱动因素

2016—2021年松嫩平原黑土区季节性地表形变监测与分析

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地理科学进展 2024年第6期43卷 1203-1218页

作者：古丽米热·甫拉提张学霞胡韵哲王景萍北京林业大学水土保持学院北京100083 北京林业大学水土保持国家林业和草原局重点实验室北京100083

受全球气候变暖、冻融作用、地壳运动以及人类活动的影响,地表形变对区域生产、生活和生态造成一定威胁。松嫩平原黑土区是中国重要的耕地后备资源,同时也是典型的季节性冻土区,以往的冻土地表形变监测集中在青藏高原等地区,对松嫩平原... 详细信息

受全球气候变暖、冻融作用、地壳运动以及人类活动的影响,地表形变对区域生产、生活和生态造成一定威胁。松嫩平原黑土区是中国重要的耕地后备资源,同时也是典型的季节性冻土区,以往的冻土地表形变监测集中在青藏高原等地区,对松嫩平原等高纬度地带的地表形变监测鲜有提及。论文利用68景Sentinel-1合成孔径雷达影像数据,通过D-InSAR技术获取2016年和2021年松嫩平原黑土区融化期、冻结期地表形变结果,通过空间自相关、变化矩阵和平均中心探索地表形变时空分布特征,并结合断裂带、地下水和土地利用方式分析地表形变成因,主要结果如下:(1)融化期形变量均值较冻结期高且变化幅度明显,融化期形变量平均值113 mm,范围为-63~244mm;冻结期形变量平均值23 mm,范围为-64~120 mm;2016—2021年同一季节地表形变量范围呈现收敛特征。(2)松辽盆地季节性地表形变呈现“冻胀融沉”规律,小兴安岭西部山麓地带形变微小;融化期内沉降区逐渐朝东北方向移动,抬升区由东北向西南转移;冻结期内沉降区由绥化市向西部齐齐哈尔市辐散,抬升区由西北部向中南部转移。(3)地表形变量高值区位于断裂带沿线破碎带,地表抬升与岩石富水程度空间分布重合。(4)土地利用方式影响地表形变量,空间上显著相关,其中耕地发生地表形变的情况最普遍。松嫩平原黑土区地表形变呈现季节性分异、年际波动的特征,实时监测地表形变并探究其影响因素可以为农耕管理、地下水调控以及地质灾害预防等提供现实依据。

关键词：地表形变 Sentinel-1 D-InSAR 冻土黑土区松嫩平原

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基于纹理增强的双分支遥感建筑物提取网络

激光与光电子学进展 2024年第14期61卷 291-301页

作者：谌旭史明昌北京林业大学水土保持学院北京100083

针对高分辨率的遥感影像建筑物提取过程中,卷积神经网络难以兼顾全局信息、边缘信息和底层纹理信息,导致提取结果出现边缘模糊、结果不完整的现象,提出联合浅层卷积神经网络和Transformer网络的基于纹理增强的双分支遥感建筑物提取网络(... 详细信息

针对高分辨率的遥感影像建筑物提取过程中,卷积神经网络难以兼顾全局信息、边缘信息和底层纹理信息,导致提取结果出现边缘模糊、结果不完整的现象,提出联合浅层卷积神经网络和Transformer网络的基于纹理增强的双分支遥感建筑物提取网络(TEOA-UNet)。首先,为了在学习全局上下文信息的同时保持模型对局部建筑的关注,引入Outlook注意力机制;然后,为了提升模型对建筑物边缘的感知能力,使用边缘感知模块(EAM)促进模型学习建筑物边缘信息;最后,为了提升模型对底层纹理的感受能力,提出基于浅层卷积网络的纹理增强分支来加强模型的底层信息学习。在Massachusetts、WHU,以及Inria建筑物数据集上的实验结果表明,TEOA-UNet在不同分辨率和不同场景的遥感影像建筑物提取方面表现良好,能够有效提升建筑物边界分割精度和完整性。F1分数在上述3个数据集分别达到88.54%、95.22%、90.94%,相比Baseline模型SDSC-UNet分别提升1.72百分点、0.49百分点和0.23百分点。这一结果表明,TEOA-UNet具有较高的提取精度。

关键词：遥感影像建筑物提取注意力机制边缘感知纹理增强

不同类型侧柏人工林下优势草本生态位及种间关系研究

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草地学报 2024年第1期32卷 261-274页

作者：唐颖齐实张林李鹏赖金林廖瑞恩张岩张岱北京林业大学水土保持学院北京100083

探究北京山区不同类型侧柏人工林下优势草本的生态位和种间关联性,为京津风沙源工程人工林营造与管理提供参考,本研究以侧柏(Platycladus orientalis)纯林(C1)、侧柏-油松(Pinus tabuliformis)混交林(C2)和侧柏-黄栌(Cotinus coggygria ... 详细信息

探究北京山区不同类型侧柏人工林下优势草本的生态位和种间关联性,为京津风沙源工程人工林营造与管理提供参考,本研究以侧柏(Platycladus orientalis)纯林(C1)、侧柏-油松(Pinus tabuliformis)混交林(C2)和侧柏-黄栌(Cotinus coggygria ***)混交林(C3)为研究对象,对不同类型林下优势草本生态位宽度、生态位重叠度、总体关联性和种间联结性进行研究。结果表明:生态位宽度排序与重要值排序无显著定性关系;茜草(Rubia cordifolia)是3种林分类型共有的优势草本,与其他草本的生态位重叠程度大于0.90;总体关联性检验表明,C2为显著正关联,C3为显著负关联,C1为不显著正关联;此外,C2林下优势草本种间正联结性强,而C3林下优势草本种间负联结强。黄花蒿(Artemisia annua)-唐松草(Thalictrum aquilegiifolium ***)、茜草-萝藦(Cynanchum rostellatum)等种对联结性强、生态位重叠值大,在北京山区侧柏人工林下具有较强的生境适应性。

关键词：北京山区侧柏人工林优势草本生态位种间联结性

耦合PLUS-InVEST-Geodector模型的新疆地区碳储量时空变化及驱动机制分析

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环境科学 2024年第9期45卷 5416-5430页

作者：傅楷翔贾国栋余新晓陈立欣北京林业大学水土保持学院北京100083 北京林业大学林木资源高效生产全国重点实验室北京100083 北京林业大学水土保持国家林业和草原局重点实验室北京100083

基于“双碳”战略目标下探明新疆土地利用变化对碳储量的影响及碳储量空间分异驱动因素并预测不同情景下的新疆2035年土地利用类型,分析其对碳储量的影响,对新疆政策制定、土地利用结构调整和碳中和目标实现具有重要的理论与现实意义.耦... 详细信息

基于“双碳”战略目标下探明新疆土地利用变化对碳储量的影响及碳储量空间分异驱动因素并预测不同情景下的新疆2035年土地利用类型,分析其对碳储量的影响,对新疆政策制定、土地利用结构调整和碳中和目标实现具有重要的理论与现实意义.耦合PLUS-InVEST-Geodector模型,探究新疆2035年快速发展、自然变化、耕地保护和生态保护情景下碳储量时空变化规律,并从土地利用变化以及自然-社会经济-可达性组合角度定量揭示影响碳储量变化归因.结果表明:①1990~2020年新疆耕地和建设用地面积增加,从转移方向上看,主要由未利用地转为草地.②时间尺度上,新疆碳储量表现为“减少-增加-减少”的波动状态,总体呈增加趋势,未利用地转移至草地是其碳储量增加的主要原因;空间尺度上,北部阿尔泰山、中部天山和南部昆仑山系碳储量较高,塔里木盆地和准噶尔盆地碳储量较低.③2035年自然发展和快速发展情景碳储量较2020年减少27.24 Tg和71.17 Tg;生态保护和耕地保护情景增加492.55 Tg和46.67 Tg,生态保护情景较其他情景能显著提升新疆地区碳储量,4种情景碳储量分布格局与2020年大致相同.④除地类转化外,土壤侵蚀强度是新疆碳储量空间分异的主要驱动因子(q值为0.3501),其次是植被净初级生产力;多因子交互结果显示,新疆碳储量空间分异是多重因素共同作用的结果,所有因子在交互作用下均有协同增强的作用,土壤侵蚀强度和植被净初级生产力交互作用是新疆碳储量空间分异的主要交互驱动因子.

关键词：碳储量 PLUS模型 InVEST模型地理探测器新疆

西南高山峡谷区水土保持技术与生态产业协调发展定量研究——以云南省永胜县为例

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生态学报 2024年

作者：黄柔吴秀芹石婕妤李旭倪朦朦刘亚楠北京林业大学水土保持学院

探究水土保持技术与生态产业之间的耦合协调关系对水土流失严重的西南高山峡谷地区实现生态文明建设与社会经济协同发展具有重要参考价值。文章以典型贫困山区永胜县为例，通过构建耦合协调评价指标体系并运用发展指数模型、耦合协调度... 详细信息

探究水土保持技术与生态产业之间的耦合协调关系对水土流失严重的西南高山峡谷地区实现生态文明建设与社会经济协同发展具有重要参考价值。文章以典型贫困山区永胜县为例，通过构建耦合协调评价指标体系并运用发展指数模型、耦合协调度模型和障碍度模型，对县域2009—2022年间水土保持技术与生态产业的耦合协调发展过程及其障碍因子进行研究，为当地水土保持技术与生态产业协调发展提供理论参考和科学依据。结果表明：（1）2009—2022年水土保持技术发展水平呈动态上升趋势，生态产业发展水平则是呈现先下降后上升的态势，二者经过“低水平同步发展型-水土保持技术领先发展型-高水平同步发展型”，当前水土保持技术与生态产业已经迈入同步向好的发展状态；（2）2009—2022年，水土保持技术与生态产业一直处于高度耦合状态，耦合协调度从中级耦合阶段进入高级耦合阶段且快速增长，二者当前属于高级协调-同步型发展阶段；（3）2009—2022年，影响水土保持技术与生态产业耦合协调发展的障碍因子为森林覆盖率、农村居民人均可支配收入和产业结构高级化指数，主要的障碍要素为技术效益、技术相宜度、产业效率和产业效益。永胜县水土保持技术与生态产业已进入耦合协调发展阶段，当前应以提升技术相宜度和产业融合为主要目标，开展技术研发和示范，提升技术成熟度，提高政策法规的适宜度，促进产业链延伸和产业融合发展，推动水土保持技术与生态产业进一步有机结合。

关键词：水土保持技术与生态产业评价指标体系协调发展定量研究西南高山峡谷

基于W-OH的矿区重构冻土阻水层功能评价模拟研究

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干旱区地理 2024年

作者：杨思远杨海龙杨鹏辉张巍张颂扬北京林业大学水土保持学院

为缓解高寒矿区扰动土体难以形成冻土带来的不利影响选取5种W-OH浓度（0%、1.5%、2.5%、3.5%、4.5%）喷施于扰动土体底部，重构矿区冻土阻水层，进行抗压试验、入渗试验和模拟降雨试验，分别从物理性能、入渗产流产沙、经济性3个层面进... 详细信息

为缓解高寒矿区扰动土体难以形成冻土带来的不利影响选取5种W-OH浓度（0%、1.5%、2.5%、3.5%、4.5%）喷施于扰动土体底部，重构矿区冻土阻水层，进行抗压试验、入渗试验和模拟降雨试验，分别从物理性能、入渗产流产沙、经济性3个层面进行重构阻水层评价分析，采用层次分析法和专家打分法选出8个影响重构阻水层的主要因子，构建重构阻水层功能评价体系，根据综合评分选出该地区最佳的重构阻水层方案。结果表明：（1）W-OH增强了煤矸石固结体的强度，特别是4.5%W-OH浓度时效果最明显。（2）W-OH浓度上升导致重构阻水层入渗率降低，稳渗历时延长，累计入渗量减少，以Horton模型拟合最佳。（3）在降雨条件下，W-OH浓度升高降低了煤矸石固结体的稳定入渗率，增加了平均产流率和平均产沙率，影响与W-OH浓度和坡度正相关。（4）4.5%W-OH浓度方案功能综合评分最高，但在实际施工，4.5%W-OH浓度方案易堵塞喷头，故推荐使用评分次之的3.5%W-OH浓度方案重构矿区冻土阻水层。研究结果为W-OH在高寒矿区重构冻土阻水层应用提供理论依据。

关键词：煤矸石 W-OH 抗压试验入渗试验模拟降雨试验层次分析法