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基于变化更新的中东欧国家森林覆盖制图

林业科学 2024年第5期60卷 116-126页

作者：王春玲史锴源庞勇蒙诗栎北京林业大学信息学院北京100083 国家林业和草原局林业智能信息处理工程技术研究中心北京100083 中国林业科学研究院资源信息研究所北京100091 国家林业和草原局林业遥感与信息技术重点实验室北京100091

[目的]分析中东欧国家森林资源覆盖状况,了解中东欧各国林业的现实情形和独特优势,为中国与中东欧国家加强林业合作提供基础数据。[方法]基于Google Earth Engine(GEE)平台获取中东欧国家2020年生长季无云影像,利用随机森林算法对影像... 详细信息

[目的]分析中东欧国家森林资源覆盖状况,了解中东欧各国林业的现实情形和独特优势,为中国与中东欧国家加强林业合作提供基础数据。[方法]基于Google Earth Engine(GEE)平台获取中东欧国家2020年生长季无云影像,利用随机森林算法对影像进行分类,应用连续变化检测和分类算法得到森林变化信息并更新初步分类结果,最终获得中东欧国家土地覆盖分类结果。利用欧盟统计局土地利用/覆盖区域框架调查(LUCAS)数据、目视解译数据以及联合国粮农组织统计数据(FAOSTAT)对本研究分类结果进行验证和评估,结合谷歌高分辨率影像对制图结果进行分析。[结果]本研究分类结果利用LUCAS数据和目视解译数据的森林类型用户精度分别为0.930和0.911,生产者精度分别为0.860和0.956,总体精度分别为0.810和0.881,整体上优于GlobeLand30 2020产品(森林类型用户精度分别为0.920和0.900,生产者精度分别为0.690和0.840,总体精度分别为0.700和0.832)。根据研究结果计算出中东欧国家总体森林覆盖率为39.6%,相比GlobeLand30 2020结果(34.4%),与FAOSTAT的森林覆盖率(40.0%)更接近。目视上看,本制图结果在细节刻画上比GlobeLand30 2020产品更丰富,更能准确反映森林分布特征。截至2020年,中东欧国家森林覆盖呈北部、东南地区和西南地区丰富密集,中部分布广泛且相对较少的特点,爱沙尼亚、拉脱维亚、斯洛文尼亚、黑山等国家森林分布茂密,波兰、匈牙利等国家森林分布较为稀少。[结论]针对中东欧国家森林覆盖应用需求,本研究提出基于产品变化更新的森林覆盖制图方法,生产了中东欧国家2020年森林覆盖产品。本研究方法可为大区域森林覆盖制图提供新的借鉴和参考,结果有助于宏观了解中东欧国家森林覆盖状况。

关键词：中东欧国家 Google Earth Engine 森林资源遥感监测

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

基于改进遥感生态指数的青藏公路那(曲)安(多)段生态环境评估及驱动机制分析

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环境科学 2024年第3期45卷 1586-1597页

作者：傅楷翔贾国栋余新晓王旭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

青藏公路沿线生态环境是西藏地区生态文明建设的重要组成部分,目前研究青藏高原独特的地理环境普遍存在数据获取困难、时效性过低及未考虑研究区独特的“高寒盐碱”环境状况等问题.基于GEE平台及研究区独特地理环境,对遥感生态指数(RSEI... 详细信息

青藏公路沿线生态环境是西藏地区生态文明建设的重要组成部分,目前研究青藏高原独特的地理环境普遍存在数据获取困难、时效性过低及未考虑研究区独特的“高寒盐碱”环境状况等问题.基于GEE平台及研究区独特地理环境,对遥感生态指数(RSEI)进行改进,采用主成分分析法构建一种新的适用于高寒盐碱地区的盐碱遥感生态指数(SRSEI)作为生态环境质量评价指标,利用Arc GIS 10.3平台、地理探测器等方法在多时空尺度下分析青藏公路那曲至安多段沿线生态环境质量空间分布格局与时间变异趋势,并探究自然和人为等8个控制因子对SRSEI时空变化的驱动机制.结果表明:(1)相较于RSEI,SRSEI对植被更加敏感,对植被稀疏和盐碱化严重地区的分辨能力更强,适合高寒盐碱区生态质量评价.(2)研究区生态环境质量空间尺度上存在明显的地理分异性,生态质量较差的区域主要集中在北部安多县城,质量等级为优和良地区主要分布在中西部和东南部那曲地区;时间尺度上32年间研究区生态环境整体呈改善趋势,中西部和东南部植被覆盖度明显增加,对生态环境有很强的改善作用,改善面积1 425.98 km^(2),占比99.82%.SRSEI均值为0.49,总体呈波动上升趋势,平均增幅为0.015 7 a^(-1).(3)土地利用方式是研究区生态环境质量变化中驱动力最大的影响因子,多年份平均q值0.1576,环境因子的影响力较低;多因子交互结果显示,研究区的生态环境现状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,且人为因素的影响力在逐步上升,植被净初级生产力(NPP)和土地利用方式交互作用是研究区生态环境质量的主要交互控制因子.该研究可为那曲至安多段沿线生态环境保护和可持续发展提供理论依据.

关键词：生态环境质量遥感生态指数(RSEI) 地理探测器 GEE平台青藏公路沿线

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生成式知识迁移的SAR舰船检测

遥感学报 2024年第2期28卷 470-480页

作者：娄欣王晗卢昊张文驰北京林业大学信息学院北京100083 国家林业和草原局林业智能信息处理工程技术研究中心北京100083

为解决基于深度卷积神经网络进行SAR舰船检测网络训练过程中数据获取、数据标注等问题,本文提出一种生成式知识迁移的SAR舰船检测框架,该框架由生成式知识迁移网络和舰船检测网络两部分组成。通过知识迁移网络生成与有标注的光学遥感图... 详细信息

为解决基于深度卷积神经网络进行SAR舰船检测网络训练过程中数据获取、数据标注等问题,本文提出一种生成式知识迁移的SAR舰船检测框架,该框架由生成式知识迁移网络和舰船检测网络两部分组成。通过知识迁移网络生成与有标注的光学遥感图像空间分布一致且包含SAR图像特征的带标注模拟图像;使用所生成的带标注模拟图像,进一步优化舰船检测网络,以提高基于深度卷积神经网络的舰船检测的泛化性能。SARShip-Detection-Datasets(SSDD)和AIR-SARShip-1.0两个公开数据集上的实验结果表明,该框架有效提高了在仅包含少量标注SAR图像样本情况下的舰船目标检测效果,可显著降低舰船在复杂背景图像中漏检和误检的概率。

关键词： SAR 目标检测深度学习图像生成迁移学习

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

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可纺性竹原纤维的脱胶工艺及其性能

纺织学报 2024年第9期45卷 106-112页

作者：尹祥朱恩清杨静杨海艳王大伟石纯史正军西南林业大学国家林业和草原局丛生竹工程技术研究中心云南昆明650224 西南林业大学西南地区林业生物质资源高效利用国家林业和草原局重点实验室云南昆明650224

针对传统竹原纤维制备过程能耗大、污染环境、时间长,且获得的纤维表面粗糙、长度低等问题,构建了氯化胆碱-乳酸低共熔溶剂(DES)脱胶、过氧乙酸(PAA)脱胶、DES协同PAA脱胶3种绿色脱胶方法。通过傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜和X... 详细信息

针对传统竹原纤维制备过程能耗大、污染环境、时间长,且获得的纤维表面粗糙、长度低等问题,构建了氯化胆碱-乳酸低共熔溶剂(DES)脱胶、过氧乙酸(PAA)脱胶、DES协同PAA脱胶3种绿色脱胶方法。通过傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜和X射线衍射仪等测试手段,对采用传统方法和3种不同绿色脱胶工艺所得纤维的理化性能进行了测试和表征。研究结果表明:制备竹原纤维的4种方法均可去除胶质部分,经DES溶剂脱胶可有效脱除竹原纤维的半纤维素,但木质素残余量高,PAA脱除木质素的效率最高,DES协同PAA脱胶制备的纤维素含量最高;随着竹原纤维无定形区域胶质部分的脱除,4种脱胶方式均可提高纤维的相对结晶度,但传统脱胶制备的纤维结晶度变化最小;DES协同PAA脱胶制备的纤维线密度最低(50.07 tex),断裂强度最高(2.98 cN/dtex),具有最佳的可纺性能。

关键词：竹原纤维脱胶前处理低共熔溶剂过氧乙酸

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基于分层叠加的机载LiDAR点云单木分割

林业科学 2024年第3期60卷 87-99页

作者：孔丹庞勇梁晓军杜黎明白羽中国林业科学研究院资源信息研究所国家林业和草原局林业遥感与信息技术重点实验室北京100091

【目的】提出一种基于分层叠加的单木分割算法,以充分利用高密度激光雷达点云信息,提高林分中下层单木分割精度。【方法】区别于传统将冠顶点作为聚类种子点的单木分割算法,基于分层叠加的单木分割算法以点云水平切片后各层的局部最大... 详细信息

【目的】提出一种基于分层叠加的单木分割算法,以充分利用高密度激光雷达点云信息,提高林分中下层单木分割精度。【方法】区别于传统将冠顶点作为聚类种子点的单木分割算法,基于分层叠加的单木分割算法以点云水平切片后各层的局部最大值为种子点进行分层聚类,并通过分层叠加与迭代优化,减少枝杈等因素导致的过分割现象,在保证上层树单木分割精度的同时提高对中下层单木的提取能力。【结果】基于分层叠加的单木分割算法在不同密度落叶松林分均有较高单木分割精度,提取单木与实测单木总体匹配成功率最高达94%,在中高密度林分匹配成功率最高达92%,相较其他算法,对中下层单木的匹配率可提高20%~40%;在单木树高提取精度方面,单木提取树高与实测树高相关系数为0.8,相对均方根误差为8.45%,提取冠幅与实测冠幅相关系数最高为0.83,相对均方根误差为16.5%。【结论】通过分层聚类、聚类种子点优化选取,充分利用林分各层次点云信息,可提高单木分割精度,为森林经营管理提供高精度数据支持。

关键词：机载激光雷达落叶松树冠下层单木分层叠加单木分割聚类种子点优化

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筑牢祖国北疆绿色长城

求是 2024年第7期 62-67页

作者：无中共国家林业和草原局

在祖国北方辽阔的疆土上,一座绵延万里的绿色长城正不断延伸和扩展,这就是我国的“三北”工程。2023年6月6日,习近平总书记在内蒙古自治区巴彦淖尔市主持召开加强荒漠化综合防治和推进“三北”等重点生态工程建设座谈会并发表重要讲话,... 详细信息

在祖国北方辽阔的疆土上,一座绵延万里的绿色长城正不断延伸和扩展,这就是我国的“三北”工程。2023年6月6日,习近平总书记在内蒙古自治区巴彦淖尔市主持召开加强荒漠化综合防治和推进“三北”等重点生态工程建设座谈会并发表重要讲话,向全党发出打好“三北”工程攻坚战、创造新时代中国防沙治沙新奇迹的伟大号召。总书记强调,加强荒漠化综合防治,深入推进“三北”等重点生态工程建设,事关我国生态安全、事关强国建设、事关中华民族永续发展,是一项功在当代、利在千秋的崇高事业。

关键词：绿色长城生态工程建设防沙治沙永续发展巴彦淖尔市强国建设荒漠化攻坚战

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不同产区杉木生物量与碳储量模型

林业科学 2024年第2期60卷 1-11页

作者：吕梓晴段爱国林木资源高效生产全国重点实验室、国家林业和草原局林木培育重点实验室、中国林业科学研究院林业研究所北京100091 南京林业大学南方现代林业协同创新中心南京210037

【目的】建立适用于不同产区的杉木人工林生物量和碳储量模型,以便准确估算杉木人工林生物量和碳储量。【方法】基于四川、广西、江西和福建共109株杉木的树干、树皮、枝、叶和根实测生物量数据以及四川、广西和福建共40株杉木的树干、... 详细信息

【目的】建立适用于不同产区的杉木人工林生物量和碳储量模型,以便准确估算杉木人工林生物量和碳储量。【方法】基于四川、广西、江西和福建共109株杉木的树干、树皮、枝、叶和根实测生物量数据以及四川、广西和福建共40株杉木的树干、枝、叶和根的含碳量实测数据,建立不同产区、不同林龄和综合产区成熟林的可加性生物量、碳储量模型。采用似乎不相关回归(SUR)对可加性模型系统中的参数进行联合估计,并用调整后确定系数R^(2)_(a)和总相对误差TRE检验模型拟合精度。【结果】1)4个产区和不同林龄杉木生物量模型的R^(2)_(a)为0.6350~0.9958,TRE为−17.88%~21.39%,树干、树皮和全株生物量模型的R^(2)_(a)均在0.91以上,适用于建模地的杉木人工林生物量预测。广西分侧根拟合的生物量模型除一级侧根外,R^(2)_(a)均在0.80以上,TRE为−5.42%~7.21%,可用于预测广西杉木人工林侧根生物量。枝、叶、根的生物量模型拟合精度较干、树皮低。2)四川、广西和福建3个产区碳储量模型R^(2)_(a)为0.8050~0.9940,TRE为−19.34%~19.84%,树干、根和全株模型R^(2)_(a)在0.93以上,适用于各地区杉木人工林碳储量预测。枝、叶的碳储量模型拟合精度较干和根低。3)不同产区的生物量、碳储量模型通用性存在地域差异,位于中亚热带西区的四川生物量模型通用性最差,位于南亚热带的广西带皮干和全株生物量模型通用性较好,位于中亚热带东区的福建和江西生物量模型可进行相互预测;南亚热带广西的碳储量模型通用性最好,而四川和福建的碳储量模型仅适用于本地碳储量预测。4)综合生物量模型R^(2)_(a)为0.7335~0.9669,根据交互检验结果,综合模型可准确估算不同产区成熟林和福建幼龄林、中龄林的带皮干和全株生物量,TRE为−10.47%~19.88%;还可对江西和福建成熟林及福建中龄林除枝以外的各器官和全株生物量进行准确预测;综合碳储量模型R^(2)_(a)为0.8029~0.9826,除对广西杉木人工林枝碳储量的预测误差相对较大以外,其他检验样本TRE为−9.57%~15.70%,说明模型的通用性好,可准确预测不同产区的杉木人工林各器官和全株碳储量。【结论】本研究所建立的模型均适用于建模地生物量和碳储量的预测;模型的通用性受产区差异的影响;综合模型可用于不同地区生物量和碳储量的预测。

关键词：杉木人工林生物量碳储量不同产区可加性模型