互联网助力海南热带农业发展——记中国电信海南分公司搭建农村信息网络平台

海南省以信息技术推动社会发展,搭建新农村综合信息平台、信息化示范村、千乡万村信息化示范工程等项目。 海南省农业人口约453万，占全省总人口的55％。由于过去海南省与外界交通不便，信息闭塞，使热带农业发展受到了严重影响，岛外农业需求信息无法及时获取导致岛内农产品市场化较低。因此，海南省信息产业的发展已成为海南热带农业经济发展的瓶颈问题，这也制约了创建“一省两地”（新兴工业省、热带高效农业基地、热带海岛度假旅游胜地）的产业发展方针。     

基于高时空分辨率可见光遥感数据的热带山地橡胶林识别

20世纪90年代以来橡胶林种植面积在西双版纳地区迅猛扩大,对该区域橡胶林种植面积、种植结构变化的精确监测是客观评价该地区橡胶林种植与生态环境变化关系的关键。针对西双版纳热带山地地区植被光谱特征的相似性及地形和气候条件的复杂性问题,结合该地区橡胶林冬季落叶的物候特征,采用时空数据融合算法,分别选取中分辨率的ETM+、OLI、Sentinel-2A数据与高时间分辨率的MODIS数据融合,建立高时空分辨率可见光遥感数据集,并分析不同融合数据源对热带山地环境下橡胶林识别精度的差异。结果表明:(1)基于时空融合数据提取的橡胶林物候变化特征能够实现较高精度的橡胶林识别,识别精度可以达到89%以上,Kappa高于0.83;(2)运用10m分辨率的Sentinel-2A数据进行分类时,能够获取比Landsat数据更高精度的分类结果,表明Sentinel-2A数据在高时空数据融合及热带植被遥感应用中有较好前景。     

基于GF-1影像的耕地地块破碎区水稻遥感提取

耕地地块破碎区水稻遥感提取是作物监测研究的热点问题之一。以苏州市高新区为例,通过挖掘关键物候期水稻与下垫面水体光谱特征组合差异,基于分蘖期与齐穗期两景16 m分辨率的GF-1 WFV数据,构建归一化差值植被指数（NDVI）差值法、归一化水体指数和比值植被指数（NDWI-RVI）差值法提取水稻分布,并深入探究了水稻面积提取精度及空间重合度影响因素。结果显示：与非监督分类和监督分类方法相比,植被指数差值法水稻识别精度贡献率可提升30%以上,NDVI差值法提取水稻种植面积的精度、空间重合度、制图总体精度和Kappa系数分别为86.2%、66.1%、92.2%和0.72;NDWI-RVI差值法上述指标分别高达95.5%、78.4%、93.5%和0.846,实现了利用少量中高分辨率遥感影像精确提取耕地地块破碎区水稻分布的目的,可实际服务于太湖地区农业生产及相关决策支持。     

海南岛干旱特征遥感识别及时空变化研究

海南岛是我国重要的湿热带宝地，受自然地理环境和条件等因素影响，岛上干旱频发，旱涝严重，对农业生产和人民生活造成了重大的经济损失。基于MODIS数据，计算了归一化植被指数NDVI和陆地表面温度LST，进而构建了植被供水指数模型VSWI，分析了海南岛2004—2020年干旱特征和时空变化分布演变规律，结论如下：①2004—2020年期间海南岛以2004、2005、2010、2015年整体干旱偏严重，2005年海南岛旱情最为严重，干旱面积分布可达总面积的56.76%，其中重旱、中旱、轻旱所占的面积比例分别为7.37%、20.75%、28.64%，旱情影响较为广泛。②海南岛VSWI年内指数变化整体呈现先减小后增加的单峰型趋势，1—5月呈下降趋势，干旱随着时间推移不断加重，4月和5月旱情达到高峰，6—12月受气候因素影响干旱略有缓解。2005年5月旱情最为严重，整个区域的84.27%均处于不同程度的干旱，受灾严重区域集中在西南部地区，儋州市受灾最为严重，特旱面积可达35.57%，无旱面积仅为2.31%，空间范围上广泛受灾。③受地理因子和气候因素影响，不同土地利用类型年内VSWI值变化趋于一致，林地和草地受干旱影响程度较轻，耕地和城镇因植被稀疏受干旱影响较强，月均值最小值皆在4月。④2004—2020年海南岛VSWI空间分布具有明显的季节性差异，海南岛主要以冬旱和春旱为主，夏旱和秋旱也时有发生，各市县干旱具有明显的地域差异和季节差异，沿海重于内陆，四周重于中间，南部重于北部，西部重于南部。⑤海南岛VSWI与降雨和气温因子关系较为密切，其中降雨与植被供水指数VSWI的相关性最高，且降雨因子影响所占的面积比例较大，因此，海南岛干旱主要受气象因子降雨的影响。研究结果可以为海南岛干旱预警提供参考依据。     

基于GF-1影像的耕地地块破碎区水稻遥感提取

耕地地块破碎区水稻遥感提取是作物监测研究的热点问题之一。以苏州市高新区为例，通过挖掘关键物候期水稻与下垫面水体光谱特征组合差异，基于分蘖期与齐穗期两景16 m分辨率的GF-1 WFV数据，构建归一化差值植被指数（NDVI）差值法、归一化水体指数和比值植被指数（NDWI-RVI）差值法提取水稻分布，并深入探究了水稻面积提取精度及空间重合度影响因素。结果显示：与非监督分类和监督分类方法相比，植被指数差值法水稻识别精度贡献率可提升30%以上，NDVI差值法提取水稻种植面积的精度、空间重合度、制图总体精度和Kappa系数分别为86.2%、66.1%、92.2%和0.72；NDWI-RVI差值法上述指标分别高达95.5%、78.4%、93.5%和0.846，实现了利用少量中高分辨率遥感影像精确提取耕地地块破碎区水稻分布的目的，可实际服务于太湖地区农业生产及相关决策支持。     

江苏省大中型水库管理范围开发占用遥感监测研究

利用高分遥感，结合地面调查，对江苏全省10座典型大中型水库2012-2016年管理范围内开发占用开展动态监测，分析2016年江苏省水库开发占用现状，研究了2012-2016年库区占用变化趋势。结果表明：（1）水库开发占用共计3174处，占用水库管理范围面积6851.6万m2。其中，农业生产类4980.4万m2，占全部的72.7%，江苏省大中型水库开发占用以农业生产为主。（2）从变化趋势来看，三次年度监测变化面积下降25.8%，基础设施、城乡居住、商业开发等减少明显，水利建设增加，农业生产逐年增加，工矿企业年度增加保持稳定。（3）通过高分遥感开展库区开发占用动态监测，对于水库的监管是一种高效、先进的技术手段，为水库的管理、保护、规划和法规的制定提供基础数据和技术手段支撑。     

江苏省大中型水库开发占用遥感监测研究

利用高分遥感影像数据,结合地面调查,对江苏全省10座典型大中型水库2012-2016年管理范围内开发占用开展动态监测,分析2016年江苏省水库开发占用现状,研究2012-2016年库区占用变化特点。结果表明:1)江苏省大中型水库开发占用共计3174处,占用水库管理范围面积6 851.6万m~2,其中,农业生产类4 980.4万m~2,占全部占用面积的72.7%,水库开发占用以农业生产为主。2)从变化情况看,3个年度监测变化面积下降25.8%,基础设施、城乡居住、商业开发等减少明显,水利建设增加,农业生产逐年增加,工矿企业年度增加保持稳定。通过高分遥感开展库区开发占用动态监测,能够快速、准确地掌握水库开发占用现状及变化情况,对于水库的监管是一种高效、先进的技术手段,可为水库的管理、保护、规划及法规的制定提供基础数据和技术手段支撑。     

21世纪以来西安城乡梯度土地覆盖变化及对城市热岛影响时空特征

城市快速扩张导致城乡梯度土地覆盖发生显著的变化,引发不透水地表的增加,植被覆盖的减少,从而加剧了城市热岛强度。研究城乡梯度土地覆盖变化引起的城市热岛效应,并揭示城市热岛的时空特征及强度的变化,对城市规划建设、人居环境改善及提升城市生态系统服务功能具有重要的意义。基于Landsat系列4期影像,利用单窗算法反演西安市地表温度,计算热场变异指数得到热力场强度图并对其进行等级划分,结合土地利用/覆盖类型数据分析城乡梯度土地覆盖变化对城市热岛强度的影响。结果表明：①2000年西安市极强热岛效应区占研究区面积的10.58%,逐渐增加到2011年极强热岛效应区域的面积占比达到16.14%,而后到2015年降低为9.00%,整体上西安市城市热岛效应呈现出了先增长后降低的趋势;②2000年到2015年城乡建设用地面积增加了412.76 km2,极强热岛强度的范围随城市建成区的扩张逐年向外扩展;③无热岛效应区约70%位于耕地和林地,水域在无热岛效应中的占比也在逐年增多,从31%增加到了47%。不透水地表面积占比与地表温度有显著相关性,城乡梯度植被和水体面积的增加可以有效地缓解城市热岛强度。     

基于多时相协同变化检测的耕地撂荒遥感监测

针对地表覆被复杂、地块破碎等原因导致的撂荒地提取精度较低问题,提出一种基于多时相协同变化检测的耕地撂荒信息提取方法。以河北省石家庄市鹿泉区为研究区,采用Sentinel?2A和Landsat 7多光谱影像,在野外样本的支持下,分析耕地各种覆盖类型的归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index,NDVI）季相变化规律,以季节性撂荒、常年性撂荒、冬小麦、多年生园地为分类体系,构建多时相协同变化检测模型,开展研究区耕地撂荒状态遥感监测。研究结果表明：基于Sentinel?2A影像的季节性撂荒和常年撂荒耕地的分类精度分别为95.83%和96.55%;基于Landsat 7影像的季节性撂荒和常年撂荒耕地的分类精度分别为91.67%和93.10%;2019年鹿泉区季节性撂荒占耕地面积的4.7%,常年撂荒耕地占7.1%。利用该方法能够快速、准确地获取研究区耕地空间分布、面积等信息,对于不同分辨率的影像均具有较好的撂荒地提取精度。     

基于遥感的祁连山东部冷龙岭冰川变化研究

利用1970年的地形图,1995、1999、2002和2009年的Landsat\|TM/ETM遥感影像,通过遥感图像处理和GIS技术对祁连山冷龙岭地区的冰川变化进行研究。结果表明：研究区的冰川面积1990年以来变化显著,1995年冰川面积比1970年减少了13.79%,1999年冰川面积比1995年减少了21.96%,2002年冰川面积比1999年减少了10.54%,2009年冰川面积比2002年减少了6.35%。选取研究区不同规模的18条典型冰川进行面积长度的变化分析,总体情况与前面一致。     

南方地区复杂条件下的耕地面积遥感提取方法

针对我国南方地区植被类型复杂、地形复杂和地块破碎等原因导致耕地信息提取精度较低问题,提出了一种面向对象和CART决策树结合的复杂条件下耕地面积提取方法。以广西南宁市隆安县与武鸣县地区为研究区,采用Sentinel-2A影像,结合数字高程数据（Digital Elevation Model,DEM）及归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index,NDVI）等多源数据,利用面向对象分割技术识别地块信息,然后以地块为单位采用CART（Classification And Regression Tree,CART）决策树分类法,依据不同地类的形状、光谱特征,提取研究区的耕地。结果表明：面向对象的CART决策树分类方法分类总体精度和Kappa系数分别为96.1%和0.94,相比较于未加入面向对象分割的CART决策树耕地信息提取总体精度提高Kappa系数提高0.54,面向对象的分割方法有利于减少复杂背景对耕地提取的影响。基于面向对象的CART决策树分类方法相比较于传统方法对研究区耕地信息的提取有较好的精确性,能够提高耕地信息的提取精度。     

复种指数遥感监测研究进展

复种指数是对耕地资源利用状况的一种度量,其对于指导农业生产及研究气候变化等具有重要意义。利用遥感技术进行复种指数监测,不仅客观、高效、低成本,而且可以获取更佳的空间分布信息,近些年已成为农业遥感领域的研究热点。对复种指数遥感监测进展进行了综述:首先归纳和梳理了已有的几种复种指数遥感监测方法,并分析了各种方法的优缺点;然后在总结该领域研究现存关键问题的基础上,探讨了未来的发展趋势:(1)在内容上丰富,加强特殊的作物熟制信息监测;(2)在空间上拓展,加强地形复杂区域的复种指数监测;(3)在时间上延伸,加强复种指数长期的动态变化监测。     

辽宁小麦种植方式现状及发展

目前辽宁省以小麦为前茬的麦复粮油菜种植技术有了很大的发展,８０：８０、８０：１００、８０：１２０的米麦间复套种成为主要的种植方式。为了争取农时并获得全年增产,应改革播种技术,解决间复套种与农业机械的配合问题。今后还应加强复种技术的研究,加强中早熟作物品种的选育工作,以解决辽宁省麦粮复种下茬作物产量较低的问题。     

基于时序植被指数特征时相识别的多熟制耕地提取新方法

多熟种植是农业生产活动中一种重要的耕作方式,了解耕地的熟制特征,对粮食安全、土地资源管理及农业生态系统的物质循环和能量平衡具有重要意义。通过分析农作物生长发育规律与时间序列植被指数的对应关系,采用时间序列曲线谷值和峰值组成的特征时相集合描述作物生长过程,从而采用排序形态学滤波方法提取熟制信息。选取华北平原多熟制农业区为实验区,采用窗口值为13的结构元素进行排序滤波操作,并利用多时相环境星数据提取的30m分辨率熟制信息验证MODIS结果。实验结果表明:该方法能有效提取熟制信息,总体精度达88.11%,Kappa系数0.765。该方法只需设定合理结构元素窗口值即可提取多熟制耕地区域,利于大范围推广应用。     

基于最小二乘支持向量机的耕地面积预测研究*

针对耕地面积数据的小样本、复杂非线性特点,提出一种基于最小二乘支持向量机的耕地面积预测方法。采用相关系数法选择耕地面积的影响因子,通过粒子群优化算法对最小二乘支持向量机参数进行优化,最后建立耕地面积与影响因子之间复杂的非线性关系模型。采用湖南省耕地面积数据对模型性能进行验证,结果表明,相对于参比模型,最小二乘支持向量机提高了耕地面积的预测精度,是一种有效的耕地面积预测方法。     

基于LandUSEM模型的海南岛海岸带土地利用适宜性评价

开展海南岛海岸带土地利用适宜性评价对实现其土地资源合理配置有着重要意义。采用2000年、2010年和2020年3期土地利用数据,利用土地利用适宜性评价模型（Land Use Suitability Evaluation Model,LandUSEM）,优选适用于研究区的海岸带土地利用适宜性评价因子,得到海岸带土地利用适宜度空间分布及变化结果。研究表明：①海南岛海岸带土地利用适宜性年均值较高,整体适宜性较好。2000至2020年,研究区土地利用适宜性整体上先升高后降低。②在依据最新发展规划纲要将海南岛海岸带划分的四大区域中,南部组团土地利用综合适宜性最好,而北部组团最差。③土地利用类型与土地利用适宜性存在耦合性。近海地区适宜度变化相对明显,且人造地表扩张强烈,限制海岸带城镇建设用地扩张具有必要性。     

基于MODIS多时相的江苏启东市油菜种植面积提取

利用遥感手段,基于油菜种植生长期的MODIS-NDVI 16d合成数据,提取江苏省启东市2008~2009、2009~2010和2010~2011年3个生长季的冬季油菜种植面积。根据油菜生育期NDVI值的时相变化建立了NDVI时序曲线;利用阈值剔除非耕地数据后,对数据利用最小噪声分离(MNF)方法进行压缩处理,最后利用波谱角分类法确定油菜种植区的空间分布,计算油菜种植面积。计算结果与实际统计面积相比,精度达到90%以上,表明该方法作为一种快速油菜种植面积监测方法,具有较高的监测精度。     

The Spatial Transformation and Hotspot Detection of Land Use and Cover in Arid Basin：A Case of the Middle Reaches of Heihe River

Based on the data of land use/cover change in the middle reaches of the Heihe River in 1987,2001 and 2016,with the support of remote sensing technology,the Markov transfer matrix and land use dynamic estimation model were used to simulate the land use transformation direction and spatial distribution characteristics,detect hotspots of land use/cover change,analyze the relevant driving factors,and propose the countermeasures for development bottlenecks during the study period in the middle reaches of the Heihe River between 1987~2001 and 2001~2016.Its main findings are as follows：the main changes of land use in the middle reaches of Heihe River as the land of human activities gradually increasing,the ecological land decreasing continuously.The areas with sharp changes in land use are mainly concentrated on both sides of the river,the types of transformation are mainly in the conversion of waters into grassland,grassland into cultivated land,and the unused land to construction land;The scope of land use transformation in the study area have obvious spatial differences,the frequency and expansion are significantly higher than the previous period;as a whole,the hot region are located in the oasis area of agriculture in Zhangye,but the early hot region is more dispersed,small,no benefit,the later is concentrated,and has more central tendency in the larger space.     

基于SAR与Landsat TM的小区域稻田的识别研究——以南京市江宁区为例

以南京市江宁区为研究区域,根据区域特征、作物物候期和水稻的生长特点,采用分层分类的方法提取稻田分布信息。通过比较多时相SAR数据、TM和多时相SAR融合与TM和单时相SAR融合数据识别水稻的精度和提取的水稻种植面积,分析了不同数据对区域多云雨,不同种植方式、面积小且分布破碎的水稻稻田的识别程度,并根据野外实地走访调查分析了主要影响因素。结果表明:多时相SAR数据、TM和多时相SAR数据的水稻识别精度都高于72%,高于TM和单时相SAR融合数据的结果;前两者提取的水稻种植面积和稻田分布接近,主要影响因素是地物分布、不同种植方式水稻物候期和水稻稻田面积小且分布破碎。     

利用高-中-低分辨率遥感影像的大区域耕地快速监测研究

及时掌握耕地面积信息在农业生产中极为重要。耕地监测的大区域和高精度的双重要求难以统一,针对这一问题,提出了高-中-低分辨率遥感影像逐步抽样的方法,采用种植业区划分区作为均质区进行研究,提高了大区域耕地面积解译的精度。以山东省为例,利用MODIS、CBERS\|2B的CCD和HR 3种分辨率的影像进行抽样,并计算不同影像之间的精度系数,逐层修正解译精度,最终得到山东省耕地的解译面积,其结果仅比同年统计数据高出8.5%,大大优于中低分辨率影像耕地面积的提取精度。结果表明：该方法可操作性强,显著提高了中低分辨率影像耕地面积的提取精度,同时又满足大区域耕地监测的需求,可更好地应用于农业生产和相关研究中。