王小平
- 作品数：12 被引量：159H指数：7
- 供职机构：新疆大学资源与环境科学学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金新疆维吾尔自治区自然科学基金更多>>
- 相关领域：环境科学与工程农业科学自动化与计算机技术天文地球更多>>
- 微分算法的艾比湖湿地自然保护区土壤有机质多光谱建模被引量：3
- 2019年
- 针对以往利用高光谱数据来来反演土壤有机质(SOM)的可行性与可靠性,结合微分处理对光谱数据信息提取的高效性,提出了直接对多光谱遥感影像进行微分处理就可得出SOM建模研究,旨在为今后SOM速测提供参考。采用Landsat 8_OLI多光谱遥感影像数据,对多光谱遥感影像进行辐射定标、几何校正、大气校正、镶嵌和裁剪,运用IDL软件对影像进行一阶微分处理和二阶微分处理,发现一阶微分图像能够更好地表达地物的真实情况,更好地区别水体与土壤。原始遥感影像包含大量的信息其中还包括噪声,通过微分处理后的遥感影像剔出了原始影像中反射率值突兀变化的部分。在研究区采用五点法采集土壤样品。室内实验用重铬酸钾氧化-容量法测得SOM数据。多光谱数据结合地面实测SOM数据,分析SOM与多光谱数据反射率的关系,发现一阶微分处理后的遥感数据与SOM含量的相关性存在敏感波段,说明一阶微分处理可以将原始遥感图像数据在多光谱范围内的一些隐含的土壤有机质信息释放出来。选取相关性高的数据建立基于原始遥感数据、一阶微分数据、二阶微分数据的单波段多光谱线性模型和多波段多光谱线性模型,选取最优模型来估算和反演土壤有机质含量。结论如下:(1)通过对原始影像进行微分处理发现,微分处理后的影像变化明显,一阶微分处理的影像噪声降低,更加突出了影像中土壤有机质隐藏的信息。二阶微分处理的影像抑制了土壤有机质信息。(2)原始遥感影像各波段数据对土壤有机质含量的相关性较低,一阶微分处理后的遥感影像数据反映出土壤有机质敏感波段即部分波段数据相关性明显高于原始数据,二阶微分处理后的遥感影像各波段数据对土壤有机质含量的相关性较弱。(3)多波段建模效果要优于单波段建模;一阶微分多波段模型预测精度最优,其模型�
- 李雪萍张飞王小平
- 关键词：土壤有机质
- 平行因子法结合自组织映射神经网络的三维荧光特征及其与水质的关系被引量：14
- 2017年
- 利用三维荧光技术进行水质监测对干旱区绿洲河流水质的有效管理具有重要的意义。以三维荧光技术为手段,以艾比湖流域地表水为研究对象,结合平行因子(PARAFAC)法和自组织特征映射神经网络(SOM)方法,探讨了艾比湖流域地表水溶解性有机质的三维荧光特征及其与地表水水质指标之间的关系。通过PARAFAC法,有效提取了艾比湖流域地表水样中的4种荧光组分,C1荧光峰对应物质为紫外区类富里酸,C2荧光峰对应物质为类富里酸,C3包括2个峰C3(T1)和C3(T2),其中C3(T1)荧光峰对应物质为类蛋白,C3(T2)荧光峰对应物质为类腐殖酸,C4荧光峰对应物质为类腐殖质。经SOM训练,在不同聚类层中探讨水质参数分布情况,水质状况由差到好的顺序依次为博河上游、精河绿洲、乌苏周边农田、艾比湖周边。在艾比湖流域丰水期,酸碱度(pH)、电导率(EC)、溶解氧(DO)、化学需氧量(COD)和五日生化需氧量(BOD5)与水样的三维荧光峰具有较为显著的相关性,而总磷(TP)、总氮(TN)及氨氮(NH+3-N)与各荧光峰相关性较弱。分别建立pH、EC、DO、COD及BOD5与各荧光组分间的多元线性回归方程,求得相关系数R分别为0.579、0.632、0.502、0.762和0.785,可以在一定程度上利用各荧光组分模拟水质参数的变化情况。在利用PARAFAC探讨地表水荧光特征的基础上,SOM网络作为一种有效的水体荧光光谱分析工具,可为干旱区水质监测和河流水质污染治理提供科学依据。
- 王娟王娟张飞王小平杨胜天
- 关键词：光谱学水质监测三维荧光自组织映射神经网络艾比湖流域
- 基于最优模型的荒地土壤有机质含量空间反演被引量：9
- 2018年
- 本研究采用Landsat OLI多光谱遥感影像数据,结合实测土壤有机质含量,利用原始影像反射率(A)、反射率一阶微分(A')、反射率二阶微分(A″)建立单波段和多波段回归模型,估算研究区土壤有机质含量,反演其空间格局。结果显示,经微分处理后的影像反射率,与土壤有机质含量相关系数增大。其中A'处理后的遥感影像反射率与土壤有机质含量的相关系数达到-0.850,比原始的提高了0.401,增强了有机质的光谱信息。多波段回归建模效果优于单波段建模。且A'的多波段回归模型预测精度最好,其建模集R^2为0.80,RMSE为3.66,预测集R^2为0.79,RMSE为3.65,RPD为1.96,表明该模型精度高,误差最小,预测效果最优,可以很好地估算该区域的土壤有机质含量。基于一阶微分的多波段回归模型:SOM=23.12-470.94B3-24.35B4-43.06B6,对研究区的SOM含量空间分布格局进行反演,发现反演结果与实际情况吻合,因此,利用多波段回归模型能很好反演研究区SOM含量空间分布格局,表达其不同有机质含量的土壤空间分布与其对应的空间位置,这为土壤有机质面状参数的获取提供了快速而有效的方法。
- 乔娟峰熊黑钢王小平周倩倩
- 关键词：土壤有机质含量
- 艾比湖区域景观格局空间特征与地表水质的关联分析被引量：38
- 2017年
- 为进一步明确区域土地利用/覆被—景观格局对河流水质影响的空间尺度。选择新疆艾比湖区域为研究对象,以25个水质采样点为中心,建立5种尺度的河流缓冲区并提取不同尺度下的土地利用/覆被-景观格局数据。首先,通过主成分分析获得水环境的主要水质变量。其次,利用冗余分析(RDA)方法探讨研究区不同宽度缓冲区土地利用/覆被—景观格局对河流水质的影响,获得水质管理的有效缓冲区。最后,引入突变点分析方法进一步寻找导致水质变量沿景观梯度突变的特定位置。结果表明:(1)土地利用/覆被—景观格局在不同宽度缓冲区内对河流水质的影响不同。4 km缓冲区土地利用/覆被—景观格局对区域水质有较强的分异解释能力,因此4 km缓冲区的景观格局合理配置对河流水质管理尤为重要。(2)通过偏RDA分析发现4 km缓冲区中,影响区域水质的主要环境变量为景观水平斑块密度、类型水平耕地斑块密度和森林聚集度。(3)在偏RDA分析的基础上,对4 km缓冲区内的景观指数进行突变点分析研究,发现区域景观水平斑块密度为90—105 m/hm^2,类型水平耕地的斑块密度ED值在90—110 m/hm^2、林草地的AI值在70%—90%,是艾比湖区域水质保护的最佳突变值,该值为艾比湖区域水质保护的阈值。本研究从多个角度对新疆艾比区域的土地利用/覆被—景观格局对区域水质的影响进行定量分析,揭示该地区景观生态变化的规律,为区域景观格局优化和土地合理规划提供理论依据,并对改善"丝绸之路经济带"生态环境、实现资源可持续利用具有重要的现实意义和理论价值。
- 王小平张飞李晓航李晓航郭苗陈丽华
- 关键词：艾比湖水质
- 艾比湖流域地表水水质指标与水体指数关系研究被引量：16
- 2017年
- 传统的水域水质监测手段不仅成本高,而且空间信息有限,难以对相关水域进行全面的监测与评价.利用遥感技术进行水域水质监测可克服这些局限.本文以新疆艾比湖流域为研究对象,结合2015年5月实测水质数据和从准同步Landsat OLI数据上提取的水体指数值,利用空间分析和多元统计方法进行分析.结果发现,水体指数EWI、AWEIsh、Vegetation index(VI)、NDWI、NWI、NEW与水质指标之间的相关性显著(0.55≤r≤0.88).因此,选用以上6种水体指数与水质指标进行回归分析并建立数学关系估算模型,发现模型均方根误差均较低.利用同期实测数据对估算模型进行精度验证,发现验证判定系数高,验证点的相对平均误差偏低,均方根误差偏小.与此同时,利用2015年10月的40个采样点对模型进行二次验证,发现验证的判定系数满足0.22
- 王小平张飞Abduwasit Ghulam于海洋任岩王娟王娟
- 关键词：艾比湖流域水质指标遥感水体指数地表水
- 艾比湖湿地土地利用/覆被-景观格局和气候变化的生态环境效应研究被引量：27
- 2017年
- 借助Arc GIS与ENVI软件,以1998年、2006年和2014年遥感影像Landsat TM/OLI为数据源,得到3期艾比湖湿地自然保护区土地利用/覆被类型图.在空间尺度上将研究区分为3个特定研究单元来分析土地利用/覆被变化特征,并从景观格局和气候变化两个方面来进行生态环境效应研究.通过计算土地利用/覆被类型生态风险指数,从而获得研究区生态安全指数,最终建立艾比湖湿地自然保护区土地利用/覆被类型与生态环境之间的数量关系,并对整体及局部地区进行生态环境质量动态分析.结果表明,水域和其他(裸地和戈壁)是研究区内的优势景观类型.水域的平均斑块面积最大,水域和其他(裸地和戈壁)的最大斑块指数较高,盐碱地和其他(裸地和戈壁)的分维度指数较高,水域和其他(裸地和戈壁)的聚集度指数较大,林草地空间分布离散,破碎化程度高,连通性差.1998—2014年期间多样性指数增加,说明各景观类型所占比例趋于均衡化,作为优势景观类型的湿地对整个景观的控制作用减小,景观异质性增加.1998—2014年间,艾比湖湿地自然保护区总体生态环境指数呈逐步升高趋势,但生态环境质量的改善与恶化同时存在,并在特定研究单元上出现明显的区域分异特征.盐碱地、其他(裸地和戈壁)向湿地及荒漠向其他(裸地和戈壁)的转化是环境改善的主导因素.湿地向水域和其他(裸地和戈壁)的转变是环境恶化的主导因素.据1998—2014年的气象资料,降水量呈下降趋势,降水减少使植物存活率降低,导致植被覆盖率下降,从而影响生态环境的健康发展.另外,在分析驱动机制的基础上,建立了优选多元线性回归方程,结果表明,在景观指数和年径流量中,艾比湖湿地自然保护区生态环境指数的变化与平均斑块面积和分维度指数均呈显著相关.该研究对艾比湖湿地自然保护区土地利用合理规划管理、生态恢复和�
- 井云清张飞陈丽华张月王小平李哲Hsiang-te KUNG
- 关键词：生态系统服务价值生态环境效应
- 精河绿洲盐渍土表层土壤盐分因子的空间变异及分布格局被引量：22
- 2018年
- 土壤含盐量、电导率和pH值是调查评价土壤盐渍化程度的主要因子,对其进行定量探讨及空间异质性研究是解决土壤盐渍化快速诊断问题的前提。以新疆精河绿洲为研究区,利用"3S"技术并结合Google Earth进行实地调查,结果表明:(1)精河绿洲表层土壤0~10 cm层含盐量和电导率呈强变异强度,变异系数分别为1.053和1.146;>10~20 cm层的土壤电导率变异系数为2.385,也呈强变异。绿洲表层土壤0~10 cm以及>10~20 cm层pH值的变异系数均小于10%,属于弱空间变异;(2)通过空间插值方法发现,0~10和>10~20 cm层的土壤电导率和含盐量高值区主要集中在艾比湖东南部和西北部,由于受到各种自然与人文因素的影响,土壤电导率和含盐量较高,盐渍化程度较高;而在艾比湖西侧以及以耕地为主的绿洲内部植被覆盖度较高,盐渍化程度较低。2层土壤的pH值的分布并无明显的变化规律,呈现出高低值交错分布的状态;(3)含盐量的空间自相关指数从0~10 cm层的0.306增加到>10~20 cm层的0.527。研究区土壤含盐量自西南向东部逐渐增加,0~10 cm层以及>10~20cm层盐分含量呈相同的空间变化趋势且含盐量在空间上具有较强的依赖关系。该研究对于及时掌握盐渍化程度与分布、合理制定土地利用政策与生态改良措施、实现区域可持续发展等方面具有重要作用。
- 张飞李怡博王东芳王小平张海威陈丽华
- 关键词：盐渍土
- 基于三维荧光技术的艾比湖流域地表水盐分快速诊断研究被引量：3
- 2018年
- 如何快速获取干旱区地表水盐分含量是干旱区绿洲地表水有效管理的关键问题。研究以艾比湖流域为研究区,三维荧光光谱技术为诊断手段,利用荧光激发发射矩阵(EEM)结合平行因子分析(PARAFAC)法,提取艾比湖流域地表水水体荧光组分,构建干旱区地表水三维荧光光谱指数。通过线性回归方法,建立基于三维荧光光谱技术的地表水盐分含量的诊断模型。结果表明:(1)艾比湖流域地表水溶解性有机质含有四种荧光组分即:微生物腐殖质(C1),腐殖酸等有机物质(C2,C4),蛋白质类有机物质(C3)。(2)通过三维荧光指数分析发现,流域地表水有机污染类型为"陆源型",受人类干扰比较严重,水体有机污染差异较大,且三维荧光指数、荧光组分分别与地表水水体含盐量呈显著相关性,W2,W4,W7,F355,HIX和BIX与水体盐分含量的关系显著,0.516
- 王小平张飞杨胜天杨胜天陈芸
- 关键词：艾比湖流域三维荧光
- 艾比湖流域气溶胶光学厚度与土地覆被景观格局关联分析被引量：7
- 2016年
- 土地覆被-景观格局直接或间接影响大气环境,了解大气环境对土地覆被-景观格局的响应,对维护和改善生态环境具有重要的意义。该研究基于环境一号卫星HJ-1B CCD数据,研究艾比湖流域土地覆被-景观格局与气溶胶光学厚度(aerosol optical depth,AOD)的关联关系,首先通过CCD数据反演AOD,然后利用分维数分析和贡献分析方法,定量分析土地覆被-景观格局对AOD的影响。结果表明:1)研究区AOD主要集中于绿洲及人口集聚区,从绿洲的中心到绿洲边缘气溶胶光学厚度逐渐降低,且在南部山区集聚呈带状;2)流域平均AOD与景观指数PD、ED、LSI和AI之间均存在着高度相关性,且景观的组成和空间结构都影响着流域AOD的空间分布;3)通过分维数分析,可知耕地和盐渍地的AOD密度从高值中心到外边界下降,但在其他的土地覆被类型上变化相反,盐渍地和耕地是流域主要空气污染的贡献者;4)应用贡献分析法进一步阐明了耕地和盐渍地可以增加空气污染,而林草地的效果相反。土地覆被变化和人类活动是影响艾比湖流域AOD空间分布主要原因,对AOD与土地覆被-景观格局变化的定量研究可以使研究者更好地了解AOD与土地覆被-景观格局的关系,进一步为土地政策的制定和土地利用规划提供参考。
- 王小平张飞井云清张海威李哲
- 关键词：遥感土地利用艾比湖流域
- 艾比湖典型区域景观格局及累积环境效应研究被引量：6
- 2018年
- 选取新疆艾比湖典型区域为研究区,以1990、1998、2010和2013年的Landsat卫星影像为基础数据源,通过RS、GIS技术和景观生态学方法,采用5种景观格局指数分析了景观变化及累积环境效应。结果表明:(1)1990-2013年间景观格局变化较大,斑块数增长33.9%,除林地、水体和其它类型土地面积,其余斑块面积都有所增加,景观优势度从0.80减小到0.47,均匀度从0.59增加到0.76,景观类型向多样性、均匀性发展。景观破碎化程度降低,但人类对景观干扰度仍然增强。(2)产生的环境累积效应包括荒漠化和盐渍化程度加深,生态系统服务价值降低等方面。(3)综合了艾比湖自然与人为因素分析研究1990-2013年的湖面面积变化的因素,得出艾比湖湖面面积与蒸发量、总人口、耕地面积、牲畜和沙尘日数的相关性较好。该研究对保护艾比湖典型区域自然保护区,控制工农业生产规模,发展生态农业和工业循环经济等提供依据,对艾比湖典型区域生态系统有着重要意义。
- 李哲张飞张海威张海威王小平
- 关键词：景观格局指数生态系统服务价值
