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GF-2影像浑善达克沙地榆树疏林信息提取技术研究

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GF-2影像浑善达克沙地榆树疏林信息提取技术研究

作者：薛传平中国林业科学研究院

学位级别：硕士

浑善达克沙地分布的榆树(Ulmus pumila L.)疏林是一种特殊的植被类型,它是沙地生态系统的重要组成部分,在防风固沙、调节气候和维持草原生态系统等方面都扮演着重要的角色。然而过去它并没有引起人们足够的重视,即使到目前为止,能查询... 详细信息

浑善达克沙地分布的榆树(Ulmus pumila L.)疏林是一种特殊的植被类型,它是沙地生态系统的重要组成部分,在防风固沙、调节气候和维持草原生态系统等方面都扮演着重要的角色。然而过去它并没有引起人们足够的重视,即使到目前为止,能查询到的有关榆树疏林的研究也很少,并且研究内容多局限于对其群落结构、物种组成以及人为干扰对榆树疏林的影响等方面,对其具体的分布范围、密度、空间格局等研究几乎没有。而研究方法多是采用样地调查、实地走访和查阅历史文献等传统方法,花费人力、财力很大,并且调查周期长、更新困难,也难以满足获取大范围榆树空间信息的需求,因此,运用遥感技术提取榆树疏林的空间分布信息很有必要。随着遥感技术的发展,在高分辨率遥感影像上可以清晰看到每株树木的树冠,根据树冠在影像上表现出的几何形状、尺寸、空间格局等特征可以较为准确地估计树木冠幅信息。准确的榆树疏林树冠信息是其他科学合理研究的前提条件,是管理决策者重要的参考依据,对评价该地区的生态环境也具有重要的现实意义。本文以国产GF-2高分辨率遥感卫星为数据源,以内蒙古锡林郭勒盟正蓝旗为研究区,采用分层提取法对研究区榆树疏林进行单木树冠的提取,首先根据研究区榆树多分布在沙地上并且分布稀疏的特性,结合NDVI阈值及GEOBIA影像分析技术提取榆树分布区,然后,在提取的榆树分布区内采用局部最大值滤波及区域增长法提取单木树冠,并以单木为尺度分析榆树疏林覆盖度及林分密度。最后,结合外业实测数据对提取结果进行精度评价。主要结论如下:(1)国产GF-2数据具有高空间分辨率、高定位精度等特性,利用GF-2全色和多光谱融合数据结合NDVI阈值及GEOBIA影像分析技术能够很好地提取榆树树冠区域,NDVI阈值可快速有效掩膜大多数的非榆树区,减少后续的榆树树冠区域准确提取的工作量,适用于疏林区榆树的提取,提取总体精度达92%,Kappa系数为0.84。(2)在探测榆树树冠位置时,本文提出先以4个像元为单位进行局部最大值滤波,为防止遗漏小冠幅榆树,再以单个像元为单位进行第二次滤波,减少同一个树冠可能探测到多个极值点的可能性,经验证,单木株树识别平均用户精度为0.72,平均生产者精度为0.47,树冠范围描绘的平均绝对误差MAE是24.4 m2,平均相对误差MRE是0.44,均值偏移误差MBE是9.2 m2,实测树冠面积与估测树冠面积之间R2为0.6。(3)经统计,研究区榆树单木共2284950株,榆树树冠总覆盖面积为224.76 km2,占整个研究区的2.86%,大部分区域榆树疏林覆盖度都低于5%,大部分榆树疏林密度都小于10株/hm2。结果显示,研究区榆树疏林密集区主要分布于正蓝旗中部及东北部,其他均为零星分布。

关键词：榆树疏林 GF-2 GEOBIA 局部最大值滤波区域增长树冠

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生长盛期温带典型草原光能利用率变化

草地学报 2011年第4期19卷 546-552页

作者：王军邦中国科学院地理科学与资源研究所北京100101

光能利用率(Light utilization efficiency,LUE或ε)是表征植物光合生产效率的一个重要指标,也是基于遥感的生产效率模型(Production efficiency model,PEM)的概念基础和核心参数。LUE的模拟是影响PEM不确定性的主要原因之一,为了探索LU... 详细信息

光能利用率(Light utilization efficiency,LUE或ε)是表征植物光合生产效率的一个重要指标,也是基于遥感的生产效率模型(Production efficiency model,PEM)的概念基础和核心参数。LUE的模拟是影响PEM不确定性的主要原因之一,为了探索LUE的季节波动规律及其控制因素,在内蒙古草原生态定位站对温带典型草原羊草(Leymus chinensis)群落和大针茅(Stipa grandis)群落进行了地面观测。结果表明:在生长盛期,内蒙古温带典型草原的LUE在时间上波动性非常明显,在LUE的各个相关因子中,降水量是决定因子,温度在低于或高于最适温度时,均会影响植被光能利用效率,羊草和大针茅群落最适温度为16℃,高于20℃时,也会限制羊草和大针茅光合作用。水分对植被光能利用率的影响需要进一步进行土壤含水量同步测定研究。本研究结果对于模型参数本地化和参数敏感性分析提供了非常有益的借鉴,为提高基于光能利用率的遥感模型的精度提供了具有重要参考价值的解决途径。

关键词：温带典型草原羊草大针茅光能利用率季节动态

内蒙古半干旱草原能量物质交换的微气象方法估算

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气候与环境研究 2002年第3期7卷 351-358页

作者：朱治林孙晓敏张仁华唐新斋苏红波唐登银中国科学院地理科学与资源研究阶北京100101

根据1998年5～8月和1999年8月在中国科学院内蒙古草原生态系统定位试验站进行微气象观侧的资料,作者分析了该地区能量平衡及其各分量的基本特征。结果表明:（1）净辐射通量的转化形式有明显的季节性变化,5～6月份,净辐射能大部分用于感... 详细信息

根据1998年5～8月和1999年8月在中国科学院内蒙古草原生态系统定位试验站进行微气象观侧的资料,作者分析了该地区能量平衡及其各分量的基本特征。结果表明:（1）净辐射通量的转化形式有明显的季节性变化,5～6月份,净辐射能大部分用于感热交换,而后期则多用于潜热交换,5～8月份的日波文比值分别为1.26,1.42,0.41和0.20。（2）观测期间,波文比的日变化特征表现为,早晚变化大不稳定,而白天则相对稳定。（3）用涡度相关方法观测的感热和潜热通量之和与同期的净辐射相比较,前者的结果偏小15％左右,两种方法观测到的潜热通量的差异达平均35％左右。（4）半干旱草原CO2通量有明显的日变化,在生长旺期,白天CO2通量强度可达到1.5mgs-1m-2以上,但在生长后期,1998年和1999年8月份的白天CO2通量强度分别为0.38mgs-1m-2和02mgs-1m-2左右;其差异与草地土壤水分和植物长势有关。

关键词：内蒙古能量物质感热通量潜热通量 CO2通量微气象方法半干旱草原

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草原蝗虫生态学研究

中国科学院院刊 1998年第3期13卷 204-206页

作者：康乐动物研究所北京100080

'草原蝗虫生态学研究'是由中国科学院动物研究所主持,在中国科学院内蒙古草原生态系统定位站开展的一项长期研究项目.在研究过程中,得到国家自然科学基金委员会、中国科学院重点台(站)研究项目和中国科学院重大、重点项目的资助.主要研... 详细信息

'草原蝗虫生态学研究'是由中国科学院动物研究所主持,在中国科学院内蒙古草原生态系统定位站开展的一项长期研究项目.在研究过程中,得到国家自然科学基金委员会、中国科学院重点台(站)研究项目和中国科学院重大、重点项目的资助.主要研究目标是以草原生态系统为背景,在研究蝗虫亚系统结构、功能的基础上,通过研究蝗虫种群群落能量和行为生态学等关键问题,阐明草原蝗虫在生态系统中的功能、作用和地位,揭示草原生态系统中的关键性生态规律,特别是人为活动影响下的扰动生态学问题.在此基础上,提出草原蝗虫生态系统控制以及草原保持与资源持续利用的理论和途径.

关键词：草原蝗虫生态学

人工羊草草地群落演替中锌、铁、锰动态的研究

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内蒙古大学学报（自然科学版） 1992年第4期23卷 579-580页

作者：孙卫国王志本宝音自然资源研究所

1 野外调查、采样及样品测试调查及采样地点在中国科学院内蒙古草原生态系统定位站人工羊草种植试验区.本样地播种于1981年;从1985年开始打草利用.1990年8月采样时的草地表现为羊草(Aneurolepidium chi-nense)、黄蒿(Artemisia scoparia... 详细信息

1 野外调查、采样及样品测试调查及采样地点在中国科学院内蒙古草原生态系统定位站人工羊草种植试验区.本样地播种于1981年;从1985年开始打草利用.1990年8月采样时的草地表现为羊草(Aneurolepidium chi-nense)、黄蒿(Artemisia scoparia)和大籽蒿(Artemisia sieversiana)为主要成分的群落结构;三种植物以聚块型格局分布.分别选取优势生长羊草、黄蒿、大籽蒿种群的斑块,采集优势植物地上部分全株及植物立地土壤样品(0～20cm深度),在实验室内用日本产原子吸收光谱仪进行测试,分析锌、铁、锰三种元素在植株内的平均含量和土壤中的有效态含量(DTPA提取).根据资料,评价土壤及植物中这些元素的丰缺状况,并进行对照分析.

关键词：人工草地群落演替锌铁锰

内蒙古温带半干旱羊草草原N_2O通量及其影响因素

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地理研究 2004年第6期23卷 776-784页

作者：董云社齐玉春 Manfred Domroes 耿元波杨小红刘立新刘杏认中国科学院地理科学与资源研究所北京100101 Department of Geography Mainz University

利用静态箱 -气相色谱法于 2 0 0 1～ 2 0 0 3年对内蒙古锡林河流域羊草草原进行了连续 2年的野外定位试验 ,获得羊草草原原状群落与土壤N2 O年排放通量分别在 3 91～ 4 71μgm- 2h- 1以及 5 5 0～ 10 0 3μgm- 2 h- 1范围内变动 ,... 详细信息

利用静态箱 -气相色谱法于 2 0 0 1～ 2 0 0 3年对内蒙古锡林河流域羊草草原进行了连续 2年的野外定位试验 ,获得羊草草原原状群落与土壤N2 O年排放通量分别在 3 91～ 4 71μgm- 2h- 1以及 5 5 0～ 10 0 3μgm- 2 h- 1范围内变动 ,证明内蒙古温带半干旱羊草草原生态系统是大气中N2 O的源 ;系统分析了羊草草原N2 O通量的季节变化、源汇特征以及关键的环境因子对草地N2 O通量的影响等 ,建立了N2 O通量与环境因子间的回归方程 ;并利用两年连续完整的观测数据对羊草草原N2

关键词：内蒙古羊草草原 N2O 通量特征环境因子

不同降水强度4种草地群落土壤呼吸通量变化特征

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科学通报 2005年第5期50卷 473-480页

作者：董云社齐玉春刘纪远耿元波 M.Domroes 杨小红刘立新中国科学院地理科学与资源研究所 Department of Geography Mainz UniversityD-55099 MainzGermany

利用静态暗箱法, 对内蒙古锡林河流域沿降水梯度4种半干旱草地类型进行了连续2年的野外定位试验, 对比研究了沿降水梯度4种不同草地类型土壤呼吸通量的变化特征, 统计分析了水热因子对草地土壤呼吸通量特征的可能影响, 并建立了土壤呼... 详细信息

利用静态暗箱法, 对内蒙古锡林河流域沿降水梯度4种半干旱草地类型进行了连续2年的野外定位试验, 对比研究了沿降水梯度4种不同草地类型土壤呼吸通量的变化特征, 统计分析了水热因子对草地土壤呼吸通量特征的可能影响, 并建立了土壤呼吸通量与水热因子间的数值关系模式, 同时利用野外连续完整的观测数据对不同草地类型土壤 CO2 年排放量分别进行了估算. 结果表明: 土壤呼吸通量存在明显的季节变化规律, 沿降水梯度各草地类型土壤呼吸通量的季节变化型式基本相同, 各草地群落土壤呼吸均以春末和夏季较高, 秋冬季排放量较低, 不同草地类型冬季均观测到土壤呼吸的负通量,对其机制的进一步研究有利于对土壤年呼吸总量的准确估算; 沿降水梯度 4 种草地类型土壤年(或生长季)呼吸量均沿降水梯度递减, 表现为贝加尔针茅草原>羊草草原>大针茅草原>克氏针茅草原; 不同草地类型土壤呼吸通量在植物生长季与0～10 cm 以及 10～20 cm 土壤含水量均呈不同程度的正相关, 而与气温和表层土壤温度的相关性较弱, 4 种草地类型生长季内土壤表层含水量的变化通常能解释土壤呼吸通量变异的 70.2%～94.7%, 而在植物非生长季, 土壤呼吸通量更多地受气温及土壤表层地温的限制, 温度条件的变化能解释土壤呼吸通量变化的 70%以上.

关键词：降水强度土壤降水梯度草原生态系统生物圈

基于传感器技术的自由放牧羊行为识别研究进展

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农业工程学报 2023年第17期39卷 1-18页

作者：石红霄高方馀刘同海王海哈斯巴根杨婷婷袁闯闯中国农业科学院草原研究所呼和浩特010010 天津农学院计算机与信息工程学院天津300384

检测羊的行为能够充分反映其内在生理状态和健康水平,并有助于牧户掌握放牧草地状况,保证草地生态系统可持续发展。受空间尺度影响自由放牧条件羊的行为监测十分困难,传统人工观察效率低、主观性高。与室内集约化养殖模式相比,计算机视... 详细信息

检测羊的行为能够充分反映其内在生理状态和健康水平,并有助于牧户掌握放牧草地状况,保证草地生态系统可持续发展。受空间尺度影响自由放牧条件羊的行为监测十分困难,传统人工观察效率低、主观性高。与室内集约化养殖模式相比,计算机视觉的方法虽然精度高,但野外环境恶劣且面积广阔不便于设备设施布设和数据采集。因此,越来越多的学者通过接触式传感器识别羊的行为、分析羊群与草地环境的关系,为畜情草况的监测提供了新的技术手段。该文详细介绍了现阶段常用于羊的行为监测的3种传感器技术,即三轴加速度传感器、声学传感器、定位项圈,通过分析数据获取、处理、特征提取、模型结果等过程,归纳与总结了关键技术中存在的问题和面临的挑战,如三轴加速度传感器的部署位置、时间间隔;声学传感器的噪声处理等问题,又结合羊的行为模式说明了关键技术在不同行为中的应用现状。最后指出接触式传感器的发展方向,即算法层次结合深度学习方法分析数据,挖掘深层次、更具辨别能力的特征信息;传感器方面选取多传感器组合的方式,构建羊只多源数据集,提供更全面的特征,以期为自由放牧下羊行为识别研究提供新思路。

关键词：传感器行为识别羊放牧生态环境

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鲁棉研28号稳产多抗育种方法探讨

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