土壤水分遥感反演研究进展

土壤水分是陆面生态水文循环的重要组成部分.及时、准确地获取土壤水分数据,对研究全球气候问题、构建流域水文模型、监测干旱等具有极其重要的意义.遥感技术具有范围广和信息传输快等优点,为土壤水分监测提供了全新的手段.本文梳理了可见光–近红外遥感、热红外遥感、可见光–近红外–热红外遥感、主动微波遥感、被动微波遥感的发展现状及对应的土壤水分反演方法,介绍了结合主被动微波遥感的GNSS-R技术,对土壤水分反演研究中的热点问题进行了归纳和总结,并展望了土壤水分遥感反演的发展趋势.     

被动微波遥感土壤水分产品降尺度方法研究综述?

利用被动微波遥感反演土壤水分是当前监测土壤含水量最有效的手段之一.但是受限于较低的空间分辨率,被动微波遥感土壤水分产品一般只适用于大尺度研究.为了满足科学研究中对不同分辨率土壤水分产品的需求,对土壤水分降尺度的相关研究成为当前遥感领域的一个研究热点.本文就目前国内外土壤水分降尺度方法进行详细介绍,并比较和评价多元统计回归法、基于物理模型的方法、权重分解、数据同化及空间插值等方法的优缺点及适用条件.最后指出目前土壤水分降尺度方法存在的问题,并提出今后降尺度方法的发展方向.     

不同微波遥感模态和不同数据组合的等湿度区域分布与土壤湿度的反演

论述了主动、被动和主动被动相结合的3种微波遥感模态反演土壤湿度的方法和特点。为了采用人工神经网络方法反演出土壤湿度，在随机粗糙面双谱散射模型的基础上计算了裸土壤表面的散射系数和发射率，分析了3种不同的微波遥感模态和不同数据组合的等湿度区域分布的特点，从而确定了适合于各个微波遥感模态的输入数据组合。反演结果表明，只要选择适当的人工神经网络输入数据组合，采用3种模态中的任何一种微波遥感模态反演土壤湿度都是可行的，并具有较好的反演精度，结果对于微波遥感反演土壤湿度方案的选取具有指导意义。     

被动微波遥感土壤水分代价函数构建研究

在被动微波遥感土壤水分的传统代价函数中,默认垂直极化(V)和水平极化(H)地表微波辐射率观测数据对代价函数值的贡献是相同的;但二者对土壤水分敏感性不同的事实导致设定贡献相同的做法值得商榷。利用AIEM模拟数据集计算不同极化地表微波辐射率对土壤水分及土壤粗糙度的敏感性;并以敏感性程度来定量不同极化地表微波辐射率对反演土壤水分信息的贡献度,发展了裸露地表条件下的双极化被动微波地表辐射率协同提取土壤水分的代价函数。利用模拟数据集,对土壤水分反演算法中传统代价函数和本文发展的代价函数进行了对比。结果表明,在代价函数中考虑不同极化地表微波辐射率数据对土壤水分的敏感性差异,可有效提高裸露地表土壤水分的反演精度。     

基于星载被动微波遥感的地表土壤湿度反演

为了解决传统地面测量站网络不能满足大尺度土壤水分的时、空间变化的问题,而利用微波在土壤水分反演方面具有的独特优势,总结了被动微波遥感模态反演土壤湿度的规律,提出了利用双谱模型计算土壤表面的发射率的方法,并对实验区进行了成功的地表土壤水分反演,取得了理想的结果,该成果对于利用被动遥感技术反演土壤湿度具有一定的技术推广意义。     

闽江流域生态安全预警研究

建立了包含12个指标的闽江流域生态安全预警评价体系,采用专家打分法确定指标的权重.在此基础上,选择2004年和2008年的数据,利用物元分析法对其生态安全预警进行评价.结果显示,流域生态安全状况总体处于无警状态,生态环境较好,但是局部地区生态安全状况较差;流域内上游区段的生态安全状态明显好于中下游区段.     

云南省城市生态系统安全预警时空格局研究

本文以2006年-2015年《云南省统计年鉴》以及2006年-2015年16市州年鉴为数据来源,在此基础上收集整理指标数据,预测了云南省16个市州2015年-2020年的数据,借助状态-压力-调控模型构建水生态系统、大气生态系统、土地生态系统、生物生态系统、社会经济生态系统组成的城市生态系统安全预警指标体系,以熵值法计算各指标权重和评价值。分析得出云南省16市州城市生态系统安全整体上趋于正向发展,有的市州城市生态系统安全处于持续恶化状态,有的市州城市生态系统安全持续向理想状态发展。城市生态系统安全持续正向发展和城市生态系统安全持续恶化的市州在空间分布上有明显的聚集性和连续性。     

水库库周区土地极限承载力分析方法及应用

提出水库库周区土地极限人口承载力分析方法,即从确保水库库周区恢复自我发展能力的角度出发,结合水库库周区的特点,依据库周区自然资源状况、社会经济发展水平及长期发展战略,以人均纯收入为土地极限承载力预测分析主要定量分析指标,采用一元线性回归法、时间序列趋势外推法、频率曲线、3次样条插值法对投入产出、收入目标和人口增长进行综合预测,建立数学模型,计算土地生产潜力.以沅陵县五强溪库区为例,分析2011水平年各村土地极限人口承载力.     

模糊综合评价法在生态安全预警评价中的应用——以河北省围场县为例

基于2003-2012年围场县的经济、水环境、土地资源、自然资源等相关数据,运用P-S-R模型从压力、状态、响应3方面构建围场县生态安全预警指标体系,采用模糊评价法并结合预警指数和警度标准对2003-2012年围场县生态安全警情状况进行分析。结果表明,2003-2012年围场县生态安全预警指数总体上呈波动上升态势,预警指数由2003年的5.278 1上升到2012年的6.809 1,处于"轻警"状态,趋于预警状态。就压力、状态、响应各子系统而言,2003-2012年围场县生态安全的压力指标、状态指标和响应指标的预警指数呈上升趋势,发展趋势良好。     

基于背景值修正的灰色模型在土地人口承载潜力中的应用——以河西走廊地区为例

分析了河西走廊各区县粮食产量和人口数量的变化情况以及土地人口现实承载力.利用背景值修正的灰色预测模型预测了各区县2015-2024年粮食产量和人口数量的变化情况以及土地人口预期承载力.利用土地承载潜力模型分析了河西走廊各区县的土地人口承载潜力.结果表明:河西走廊地区土地生产潜力较大,人口承载力水平普遍较高,生态环境压力和科学技术是制约城市发展的主要因素;根据预测结果,到2024年除嘉峪关市和敦煌市还处于人口超载状态外,其他地区土地人口承载力大幅增加,土地人口承载力盈余地区不断扩大.     

基于可拓云模型的区域生态安全预警模型及应用-以垫江县为例

为了了解垫江县生态安全状况,建立了生态安全评价与预警模型。基于压力、状态、响应框架模型构建生态安全预警指标体系,采用主客观综合赋权法确定指标权重,并基于可拓云模型建立了区域生态安全预警模型。评价垫江县2005-2015年的生态安全,并对其2020年的生态安全进行预警。结果表明：(1)2005-2015年垫江县总体生态安全水平较高,2008-2010年、2012-2015年皆处于蓝色预警状态,但发展趋势呈下滑状态;(2)在影响垫江县生态安全的指标中,人均GDP、建成区绿化覆盖率保投入强度、万人拥有医院床位数的变化最为剧烈;(3)预测2020年垫江县的生态安全处于为黄色预警状态,人口和环保投入强度将成为影响垫江县生态安全的主要因素。可见生态安全评价与预警能为垫江县的生态工程建设提供决策参考,对垫江县生态安全的维护具有重要意义。     

基于GPR与概率神经网络的城市道路路基病害预警模型研究

近年来由道路路基病害所导致的城市道路塌陷事故频繁发生,造成人员伤亡和巨大的经济损失。针对城市道路路基病害所带来的诸多问题与安全隐患,提出了一种基于探地雷达与概率神经网络的城市道路路基病害预警模型。首先在分析路基病害成因的基础上建立了城市道路路基病害评价指标体系;然后依托城市道路路基病害动态演化物理模型,使用探地雷达采集并积累样本数据;最后基于样本数据建立概率神经网络预警模型并进行仿真分析,结果表明预警准确率达到88.9%。该预警模型在郑州市中牟县的滨河路和荟萃路进行了应用试验,预警结果与实际情况基本吻合,表明该预警模型可对城市道路路基病害做出有效预警,为道路养护和工程整治设计提供技术支撑。     

广西农业生态经济系统安全评价与预警研究

开展长时间序列的广西农业生态经济系统安全评价、安全影响因素和安全预警研究,可为系统安全调控、农业可持续发展和乡村振兴提供决策参考。本研究采用生态足迹模型核算2000-2021年广西农业生态经济系统人均生态足迹和人均生态承载力,通过资源利用效率指数、生态盈亏、生态压力指数评价系统安全状况,利用偏最小二乘(PLS)模型分析系统安全的影响因素,基于灰色GM(1,1)模型开展系统安全预警,并将预警结果与云南、贵州进行比较。结果表明,2000-2021年广西农业生态经济系统人均生态足迹增长90.30%,其中林地增长最快,耕地占比最大;人均生态承载力下降0.67%;系统资源利用效率提高72.97%,但2011年以来增幅较小;系统生态赤字从-0.395 hm²/人不断加剧到-1.292 hm²/人,生态压力指数从1.66升高到3.18,系统从中度不安全状态逐渐转变为重度不安全状态,并开始进入极度不安全状态;人均耕地面积和耕垦指数对系统安全具有正向影响;2022-2033年系统安全由重警转为巨警,警情等级高于贵州和云南。因此,要提高耕地保护力度,促进农业转型...     

福建省纺织业可持续发展预警研究——基于遗传算法—支持向量机模型

社会的快速发展，给传统产业的发展带来了许多挑战，为了使传统产业能够在面临诸多不确定性下持续发展，预警是非常必要的。本文从经济发展水平、资源供应能力、科技投入力度和与社会、环境协调发展能力四个方面建立福建纺织业可持续发展指标体系，并借助灰关联分析法分析各指标与可持续发展之间的关联度。然后，利用GA优化SVM，构建GA-SVM预警模型，预测2015-2017年纺织业可持续发展能力，并将预测结果与实际相比较，发现预测结果与实际情况相符，且预测精度较高，说明所构建的预警模型具有较好的预警效果，其预警结果能够为产业可持续发展的警情监测提供有效信息。     

基于联系数的水资源承载力状态评价模型

基于集对分析和三角模糊数理论,建立水资源承载力状态评价模型。通过理论分析、频率计算和数据统计,选取14个指标,划分为5个等级,建立水资源承载力评价指标体系;采用主客观赋权相结合的方式计算各指标组合权重,分析水资源承载力的主要影响因素及其原因。在联系数方法的基础上,用减法集对势分析各样本水资源承载力态势。对山东省17个地级市2015年各指标数据进行实例分析,结果表明:影响山东省各地级市水资源承载力状态的主要因素为单位面积灌溉水量、单位面积地下水资源量、单位面积废水排放量;山东省总体水资源承载力处于临界超载和轻微超载状态,在水资源禀赋条件稳定的情况下,提高水资源利用效率,改善水生态环境,能够有效提升水资源承载力水平。     

城市生态足迹计算方法的设计与案例

生态足迹是从生态学科角度衡量区域可持续发展的一种方法。阐述了生态足迹的概念和计算模型 ,设计了城市生态足迹计算方法。通过对城市物质和能源消费的分析 ,按照耕地、牧地、林地、化石能源用地、建筑用地和水域等土地类型以及食物、住宅、交通、商品、服务和废物等消费类型进行核算 ,建立了生态足迹计算矩阵 ,并同城市生态承载力进行比较。选取了广州、宁波、苏州和扬州 4个城市进行案例研究。结果表明 :案例城市处于生态不可持续状态 ,其人均生态赤字达 2 hm2以上 ;生态足迹分析有助于分析城市可持续发展进程 ,为决策提供参考     

基于组合权重-灰色关联逼近理想解排序法的甘肃省水资源承载力评价

构建了涵盖水资源、经济社会和生态环境3个子系统的评价指标体系,采用层次分析法和熵权法确定评价指标的组合权重,利用灰色关联-逼近理想解排序法(technique for order preference by similarity to an ideal solution,TOPSIS)对甘肃省2010—2019年水资源承载力进行了综合评价,并利用障碍度模型诊断了影响甘肃省水资源承载力的主要障碍因子.结果表明:2010—2019年甘肃省水资源承载力整体呈逐步上升的趋势,但仍处于超载状态;水资源子系统对甘肃省水资源承载力的制约影响最大,其中人均水资源量和产水模数是最主要的障碍因子.     

基于IAHP和模糊综合评判的企业安全风险预警系统研究

为有效控制企业安全生产风险，实现安全风险早期预警，基于理论及企业安全管理体系研究，确定了安全风险预警评价指标，采用区间层次分析法（IAHP）计算指标权重，确定了预警监测关键点，并运用模糊综合评判法构建作业现场安全风险预警评价模型与评价思路。研究结果表明：区间层次分析法和模糊综合评判法能够较好地对作业现场安全风险进行评估；该风险预警系统能够实现企业安全风险的量化评估，确定风险预警等级。实例分析结果与实际情况基本相符，表明本文风险预警系统能够为企业安全风险水平的管控提供指导。