王敬哲
- 作品数：34 被引量：323H指数：11
- 供职机构：新疆大学资源与环境科学学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金水利部公益性行业科研专项自治区科技支疆项目计划更多>>
- 相关领域：农业科学环境科学与工程理学自动化与计算机技术更多>>
- 耦合机器学习和机载高光谱数据的土壤含水量估算被引量：19
- 2020年
- 准确估算土壤含水量(SMC),对干旱区的精准农业、水资源管理具有重要意义。针对传统估算方法和野外测量耗时、费力的问题,通过无人机平台获取新疆阜康市冬小麦样地的高光谱影像数据,分别利用一阶导数、二阶导数、吸光度、吸光度一阶导数(FDA)、吸光度二阶导数对原始高光谱数据进行预处理;采用随机森林(RF)、梯度提升回归树(GBRT)和极端梯度提升(XGBoost)三种算法进行特征变量重要性遴选,基于地理加权回归(GWR)建立模型。结果表明:FDA的预处理效果最佳,以FDA-GBRT为基础的模型效果最优,建模集与验证集的决定系数(R2)分别为0.890、0.891,四分位数间隔为3.490;GBRT算法相较于RF和XGBoost算法优势较为突出,多数模型建模集与验证集的R^2均大于0.600;GWR模型对SMC的预测建模有效,可为干旱区农业生态系统的管理与保护提供理论支撑。
- 田美玲葛翔宇丁建丽王敬哲张振华
- 关键词：土壤含水量无人机高光谱数据地理加权回归模型
- 基于耕地压力指数的新疆粮食安全状况研究被引量：3
- 2017年
- 【目的】研究新疆1949~2012年64年的耕地面积和粮食产量的变化趋势,并针对耕地压力指数变化的特点,预测新疆未来10年的粮食安全状况,为新疆粮食安全提出相应的对策。【方法】运用最小人均耕地面积和耕地压力指数模型以及GM(1,1)灰色预测模型定量分析新疆粮食安全程度。【结果】1949~2012年新疆最小人均耕地面积和耕地压力指数呈增加趋势,并且在未来10年耕地压力指数仍将大于1且呈显著增长趋势。【结论】新疆的粮食安全形势将愈加严峻,大力发展节水农业、增加农业科技投入、确保耕地"占-补"平衡等对策来保障粮食安全。
- 亚森江.喀哈尔王敬哲吕光辉刘志辉
- 关键词：耕地压力指数粮食安全灰色预测
- 一种稳定阈值的湖泊水体信息提取方法被引量：9
- 2019年
- 针对提取水体信息时阈值设定模糊问题,提出一种具有稳定阈值的在反射率为0时水体与其他地物分离度最好的自动水体信息提取方法。利用不同时间段的艾比湖、博斯腾湖、鄱阳湖、阿拉湖的Landsat 8卫星影像为数据源,通过分析水体与不同地物的反射率及主分量特征,构建一种新型水体指数——温度植被水体指数(Temperature Vegetation Water Index, TVWI),利用监督分类得到的水体面积为参考值,分别与传统水体提取方法进行对比验证。结果表明:①利用TVWI分别对2013年与2016年的艾比湖进行水体信息提取,总体精度分别为98.51%、97.33%,博斯腾湖为99.66%,鄱阳湖为98.06%,阿拉湖为99.72%,总体精度较高;②在TVWI指数中,水体与非水体区域区分度较高,在水体边界处的非水体区域出现极高的噪音值,而水体区域值大于0;③通过普适性分析得知,TVWI对湖泊适应性较好,对不同类型的湖泊水体提取精度均较高。因此,利用TVWI进行高精度无模糊阈值设定的水体信息提取是可行的。
- 朱小强丁建丽丁建丽夏楠郭家新张淑霞王敬哲王敬哲
- 关键词：水体提取阈值艾比湖
- 基于环境变量的渭干河-库车河绿洲土壤盐分空间分布被引量：11
- 2020年
- 土壤属性的数字制图对精准农业生产和环境保护治理至关重要。为了在大尺度上尽可能精确的监测土壤盐分空间变异性,该文使用普通克里格(ordinary kriging,OK)、地理加权回归(geographically weighted regression,GWR)和随机森林(random forest,RF)方法,结合地形、土壤理化性质和遥感影像数据等16个环境辅助变量,绘制渭干河-库车河绿洲表层土壤盐分分布图。基于决定系数(R^2)、均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)验证模型精度。结果表明:不同方法预测的盐分分布趋势没有显著差异,大体上从研究区的西北向东南部方向增加;结合辅助变量的不同预测方法中,RF方法预测精度最高,R^2为0.74,RMSE和MAE分别为9.07和7.90 mS/cm,说明该模型可以有效地对区域尺度的土壤盐分进行定量估算;RF方法对电导率(electric conductivity,EC)低于2 mS/cm时预测精度最高,RMSE为3.96 mS/cm,很好的削弱了植被覆盖对电导率EC的影响。
- 蒙莉娜丁建丽丁建丽葛翔宇
- 关键词：遥感环境变量
- 近十年中国陆地AOD时空分布及与城市化的关系研究被引量：10
- 2019年
- 选取2008-2017年MODIS(Moderate-resolution Imaging Spectrometer)Aqua C006气溶胶产品数据,分析近10年中国陆地气溶胶光学厚度(Aerosol optical depth,AOD)时间序列变化规律、空间格局分布特征,同时比较了"三区十群"区域内外的AOD变化差异.同时,通过DMSP/OLS(Defense Meteorological Satellite System/Operational Linescan System)夜间灯光产品与AOD关系研究分析,以反映城市化进程中人类活动对AOD时空分布的影响.结果表明:①中国陆地AOD多年平均、季节分布特征符合"胡焕庸线".在时间尺度上,2008-2017年中国陆地AOD年际变化范围是0.279~0.368,整体呈现下降趋势且变化幅度较小;在空间分布上,2008-2017年高值区为京津冀地区、华中地区、长三角地区、珠三角地区及塔里木盆地,低值区为青藏高原、云贵高原、内蒙古高原等;AOD时空分布呈较强的季节性,春季AOD最高,秋季最低.②中国区域的夜间灯光图与AOD时空分布具有较好的一致性,也符合"胡焕庸线".人口稠密、城市化较快的东部地区出现大片光带,快速发展的城市光斑覆盖明显.2008-2013年间,城市亮度范围有一定程度的扩大,说明人类经济生产活动增加明显.③2010-2013年省级行政区的DMSP/OLS夜间灯光与其AOD表现为显著正相关,二者幂函数拟合度R2分别为0.8036、0.8263、0.7701、0.8277、0.8331.DMSP/OLS夜间灯光与AOD呈显著正相关,说明城市化发展水平对气溶胶分布的影响作用显著.
- 郭婉臻张飞夏楠夏楠王敬哲
- 关键词：MODIS气溶胶光学厚度城市化
- 基于光谱指数的绿洲农田土壤含水率无人机高光谱检测被引量：11
- 2018年
- 选取新疆阜康绿洲小块农田为研究对象,基于无人机(Unmanned aerial vehicle,UAV)平台搭载的高光谱传感器获取的影像数据,采用Savitzky-Golay (SG)平滑后的一阶微分(First derivative,FD)、吸光度(Absorbance,Abs)、连续统去除(Continuum removal,CR) 3种不同预处理方法,获取了SG、SG-FD、CR、Abs及Abs-FD共计5种预处理后的高光谱影像,探索不同预处理下的差值指数(Difference index,DI)、比值指数(Ratio index,RI)、归一化指数(Normalization index,NDI)及垂直植被指数(Perpendicular vegetation index,PVI)与土壤含水率(Soil moisture content,SMC)的关系,在遴选出最优指数及预处理方案的基础上,构建干旱区绿洲农田SMC高光谱定量估算模型。结果表明:预处理在不同程度上提高了光谱指数与SMC的相关性,其中基于Abs预处理的PVI(R644,R651)表现最优,相关系数为0. 788,据此构建的三次拟合函数表现最优。基于不同预处理方案下,多变量SMC估算模型在消噪的基础上更深入地挖掘了光谱信息,减少了单一光谱指数造成的误差,提升了模型的定量估测效果。Abs模型预测精度亦最为突出,其建模集R2c和RMSE为0. 84、2. 16%,验证集R2p与RMSE为0. 91、1. 71%,RPD为2. 41。本研究构建的SMC估算模型减少了单一变量模型的误差,在规避过拟合现象的同时,提升了模型的定量估测效果,为土壤含水率状况天地空一体化遥感监测提供了参考方案。
- 王敬哲丁建丽马轩凯葛翔宇刘博华梁静
- 关键词：土壤含水率无人机遥感光谱指数
- 近20年新疆农田生态系统碳足迹时空变化被引量：15
- 2016年
- 利用1994—2013年新疆农田生产投入和农作物产量等数据,采用碳排放系数法估算了新疆农田生态系统的碳排放量、碳吸收量及碳足迹的变化动态以及在各县市的空间分布特征。结果表明:新疆农田生态系统的碳排量从1994年的179.46万t增长到2013年的474.15万t;不同年份农业碳排放均主要源于化肥使用量的增加和不科学的灌溉方式,其最大贡献率分别为40.02%和41.56%;农田生态系统的碳吸收量20年间增加了2185.04万t,棉花对新疆农田生态系统的碳吸收量贡献最大,多年平均贡献率达47%;新疆农田生态系统的碳排放量、碳吸收量区域主要集中在南疆的县市并呈现出沿天山对称的趋势;1994—2013年,农田生态系统碳足迹呈现快速增长态势,从1994年的2 732.63×104C·hm-2·a-1增加至2013年的4 474.89×104C·hm-2·a-1,碳足迹增加了283.59×104C·hm-2·a-1,表明新疆农田生态系统存在碳生态盈余的现象,种植结构生态效益指数大于1的年份为11个,种植结构的调整迫在眉睫。
- 王敬哲刘志辉张波
- 关键词：农田生态系统碳足迹碳排放碳吸收
- 基于灰色关联法的春小麦叶片含水量高光谱估测模型研究被引量：8
- 2018年
- 利用高光谱植被指数反演植被水分含量时,快速、准确的找到实测光谱数据与植被水分相关性最高的植被指数是研究的重点。在农田尺度上,以春小麦野外光谱数据与叶片含水量的定量关系为基础,通过灰色关联度分析,筛选出与叶片含水量灰色关联度较高的5种典型的水分植被指数,并建立了估算春小麦叶片含水量(LWC)的偏最小二乘回归(PLSR)模型和BP神经网络(back propagation artificial neural networks,BP ANN)模型。结果表明:(1)光谱一阶导数可以有效去除噪声影响并突出光谱特征信息,尤其是在750～830,1 000～1 060和2 056～2 155 nm等区间明显提高了与LWC的相关性。(2)灰色关联法能够较好的表征各水分植被指数与叶片含水量间的关联性,其中基于原始光谱建立的前5个水分植被指数都是两波段比值植被指数,基于光谱一阶导数建立的水分植被指数基本上都是两波段归一化差值植被指数。(3)所建立的两种模型中,基于光谱一阶导数建立的PLSR和BP神经网络模型R^2分别为0. 80和0. 81,稳定性基本相同且都较好;两种模型RMSE都是0. 55,RPD分别为2. 01和1. 41,说明PLSR模型的预测精度比BP神经网络模型高。从模型的验证效果来看,PLSR模型在估算春小麦叶片含水量方面有一定的优势,为高光谱定量反演春小麦叶片含水量提供一定的参考。
- 吾木提.艾山江买买提.沙吾提尼加提.卡斯木尼格拉.塔西甫拉提王敬哲依尔夏提.阿不来提
- 关键词：叶片含水量春小麦灰色关联法反演模型
- 天山北坡呼图壁河生态基流量估算研究被引量：11
- 2017年
- 利用Tennant法、最枯月平均流量多年平均值法、90%保证率最枯月平均流量法和年型划分方法 4种生态基流估算方法对天山北坡呼图壁河的生态基流进行估算。结果表明:(1)Tennant法获得的生态基流量为一般用水期(10月-翌年3月)的最小生态需水量为0.055亿m^3,鱼类产卵育幼期(4-9月)的最小生态需水量为1.253亿m3;利用最枯月平均流量多年平均值法估算值为0.052亿m^3;利用90%保证率最枯月平均流量法估算基流量为0.072 8亿m^3;利用年型划分法估算生态基流量为0.166亿m^3。(2)对比4种方法可得利用最枯月平均流量多年平均值法估测值数值与实测值较接近,改进的Tennant法估测值不仅与实测接近,而且对年内用水可以进行更细致的划分,所以更适合用于反映呼图壁生态基流量。
- 魏雯瑜刘志辉冯娟杨金明王敬哲
- 关键词：生态基流呼图壁河TENNANT法生态需水量
- 塔里木河源流和干流胡杨年轮生长的差异性被引量：9
- 2017年
- 借助树木年轮学的方法和技术手段,通过对阿克苏河、叶尔羌河和塔里木河干流不同河段胡杨年轮样本采集,分析了塔里木河两源流与干流不同河段胡杨年轮生长特征;采用单因素方差分析方法和Kendall协同系数(W)研究了塔里木河两源流和干流不同河段胡杨年轮指数的差异性;利用突变检验和小波分析方法探讨了塔河两源流、塔河干流不同河段胡杨径向生长的周期和突变性。研究结果表明:(1)1980—2010年期间,塔里木河两源流和干流不同河段年轮宽度和年轮指数均呈下降趋势。在阿克苏河、肖夹克、沙子河口3个断面胡杨年轮宽度和年轮指数下降趋势明显,而叶尔羌河和新渠满断面的胡杨年轮宽度和年轮指数下降趋势不明显。(2)塔里木河两源流和干流不同河段的胡杨年轮生长在空间上不具有一致性(W<0.5),阿克苏河断面与肖夹克、沙子河口断面,叶尔羌河与肖夹克、沙子河口断面,肖夹克与新渠满断面,新渠满与沙子河口断面之间胡杨年轮指数均具有显著的差异性(P<0.05)。(3)塔里木河两源流胡杨年轮指数的突变时间与河道径流量突变时间相同或者滞后,这可能与地表水转化为地下水过程有关。(4)塔里木河两源流和干流不同河段的胡杨年轮指数变化的周期均小于其地表径流变化的周期,这可能与胡杨自身的生理特点和当地气温、水分对胡杨生长综合影响有关。本研究有助于深入了解干旱区内陆河流域胡杨生长特征变化规律,同时可为该流域胡杨资源生态保育提供参考。
- 张芸叶茂叶茂王敬哲
- 关键词：突变检验小波分析塔里木河流域
