【目的】耕地种植制度是农业生产方式的具体体现，其形成受自然资源要素与人类土地利用行为综合影响，反映了“人类-自然”的耦合关系。本研究旨在科学掌握全国耕地种植制度格局，为优化农业生产布局、提高农业生产能力、推动农业可持续性发展提供依据。【方法】结合遥感监测与空间决策树模型等手段，构建适合我国农情的跨年度种植制度探测方法体系，并开展空间格局分析。首先，通过辨析种植强度、复种指数等概念，从长期性、周期性、稳定性等方面，定义种植制度的内涵；其次，构建连续度、频度指标，并利用基于时序遥感的2001—2018年中国复种指数监测结果，结合时间滑动窗口方法，在像元尺度分别计算两个指标的具体值；最后，评估耕地的种植强度与种植制度特征的显著性，利用决策树方法确定种植制度类型，从区域差异、动态规律等方面分析不同区域种植制度的时空异质特征。【结果】（1）面积上看，一年一熟所占面积最大，占53.52%，超过耕地总面积的一半；其次是一年两熟，占23.28%，季节性休耕（如两年三熟）与年度休耕分别占12.80%和6.94%。（2）空间上看，一年一熟、一年两熟、季节性休耕与年度休耕的集中分布区分别为东北地区、华北地区、长江以南地区与“镰刀弯”地区。（3）时间上看，动态稳定的种植制度从时间维度上揭示了静态复种指数背后的异质性，例如，2018年复种指数为1的区域，其中75.18%属于一年一熟、6.60%属于一年两熟、8.92%属于季节性休耕、8.02%属于年度休耕。【结论】本研究提出了一种结合时序遥感监测与空间决策树模型的跨年度分类体系，揭示了中国耕地种植制度分区聚集、种植强度南高北低的空间格局，直观展现了松嫩平原、“镰刀弯”等空间聚集区；分析了耕地复种与种植制度的时空差异特征，主要表现在种植制度与年度复种指数的空间不一致性，以及种植制度特有的周期性。研究结果可为合理提高耕地复种强度、推动实施“藏粮于地”战略提供案例支撑。

【目的】利用1986和1996年的十天合成NOAA-AVHRR-NDVI数据以及2000年SPOT-VEGETATION-NDVI数据对中国主要的种植制度(熟制)分布进行制图,对比二次差分法和离散傅里叶转换法对熟制信息提取的有效性;比较中国多年熟制分布图,研究中国近些年的熟制变化,同时结合气象数据,分析影响熟制变化的可能因素,为粮食产量变化及其原因分析提供理论依据。【方法】首先,利用欧空局全球陆地覆盖数据(ESA Glob Cover),提取中国农业植被区域。其次,使用ENVI和Arc GIS软件,分别利用二次差分法和傅里叶变换法对1986年的植被指数数据进行农业熟制的分布提取,并以中国科学院...

【目的】种植模式是作物种植的前后茬顺序的概括，反映耕地资源的利用方式和效率。本研究通过分析不同种植模式的物候特征，构建江汉平原地区的耕地物候信息图谱和种植模式谱，并实现该地区主要种植模式的提取。【方法】在地学信息图谱理论支持下，根据农作物种植的先验知识和不同种植模式所表现的物候差异，将植被指数变化过程和耕地利用方式的空间差异进行图谱合一的表达，组成包含耕地不同利用方式的耕地物候信息图谱；以江汉平原地区的主要种植模式为例，将关键物候期植被指数的状态进行排列组合，建立植被指数状态到种植模式的信息重映射规则，并在此基础上根据农作物特有的物候知识进行物候特征挖掘，进行江汉平原地区种植模式谱的构建；进而利用朴素贝叶斯网络融合关键物候期影像和物候知识实现江汉平原种植模式的提取。采用基于知识概率编码的方法，对关键物候期的植被指数状态进行定量表达。【结果】构建了江汉平原地区的种植模式谱，发现江汉平原地区的种植模式谱由8种种植模式构成：春单季、夏单季、春夏双季、夏秋双季、双季稻、经济作物、鱼塘、苗木或撂荒。提出的种植模式谱及基于朴素贝叶斯网络的种植模式提取方法能够准确地提取出所有种植模式，并具有良好的精度和适用性。江汉平原地区在研究时段内呈现显著的夏秋双季扩张，以及春夏双季和夏单季减少的趋势。【结论】种植模式谱全面反映了江汉平原地区种植模式的总体特征，提升了耕地利用方式监测的准确度，丰富了耕地资源利用方式的内涵。本文方法得到的种植模式分布图可以作为作物制图的基础底图数据，也是种植强度制图的重要依据。

论文基于估算ＮＰＰ的ＣＡＳＡ模型和估算ＥＴ的三角形模型对水分限制因子算法进行改进的基础上，构建了由ＮＰＰ子模型和ＥＴ子模型组成的ＷＵＥ遥感估算模型，以２０１０年相关ＭＯＤＩＳ影像和气象参量为数据源，实现了渭河流域ＷＵＥ的估算，并对ＷＵＥ的时空特征及其与年内气温、降雨的关系进行了分析。研究表明：１）ＷＵＥ模拟结果与通量观测数据以及生态系统模型模拟结果均具有一定的可比性，各模型模拟结果存在差异可能与ＷＵＥ定义、模拟区域、使用数据源以及使用植被覆盖分类底图等存在差异有关；２）渭河流域ＷＵＥ年内分布呈现微＂双峰＂型格局，以８月最高，春、夏、秋、冬四季ＷＵＥ分别为０．５７、１．０５、０．６６、０．１２ ．．．

【目的】在全球气候变化背景下,分析中国北方地区的热量和降水资源变化特征,以及北方地区农业气候资源和种植制度界限变动情况。【方法】基于中国北方地区14个省(市、自治区)308个气象台站地面观测资料,综合分析热量和降水资源的年际和空间变化趋势。结合中国种植制度气候区划指标,分析从1950s—1980年和1981—2007年种植北界的空间位移情况。在种植制度北界变化敏感地带选择典型站点,运用作物生产潜力逐级订正法计算由一年一熟春玉米、春小麦及冬小麦种植模式改变为一年两熟冬小麦-夏玉米种植模式导致的作物生产潜力变化。【结果】(1)中国北方地区气温普遍升高,≥0℃积温带北移西扩,温度上升的累积效应十分明...

[目的]区域尺度的灌溉耕地空间分布信息是相关研究和管理的重要基础数据。中国的灌溉农业面积居全球第二位,但目前灌溉空间分布制图相对缺乏,且多依赖人工调查,利用遥感技术进行区域灌溉耕地制图成为未来发展趋势。针对目前对我国灌溉耕地特征参量研究不足、难以描述灌溉耕地优势特征的空间差异性的缺陷,更好指导未来灌溉耕地制图。[方法]文章以高精度遥感产品作为真值,在对已有研究选用的分类参量进行统计分析的基础上,选取年降水、高程、坡度、地表水分指数和归一化植被指数作为不同类型特征参量的代表,通过单变量特征选择算法Select K Best,对我国北方不同地区的灌溉/雨养耕地的优势参量进行了系统分析,并针对主要问题提出了解决思路。[结果]研究结果显示,不同地区的优势特征类别呈现较大的地域差异,一些新特征被发现较常用的参量更有效;不同地区所呈现的特征优势原因各异。耕地基础禀赋、地理条件和灌溉结果三者互相关联,共同影响灌溉耕地空间信息提取的精度。[结论]耕地基础禀赋和灌溉结果最终归因于地理条件,地理条件是未来灌溉耕地制图中需要优先重点考虑的特征参量。

通过对成都平原及川中丘陵地区１９９１年底耕地资源本底值调查和１９９２、１９９３和１９９４三个年度的耕地变化情况以及非农建设占地状况的监测研究，探索出了一套适合重点农区大面积耕地资源宏观调查与动态监测的遥感技术方法，解决了采用常规调查方法速度慢、耗费高、大面积调查难以完成和不便于重复监测等问题。本文着重探讨该调查方法中的几项有关技术。

目的研究气候变化背景下,中国南方地区种植制度一级区种植界限的变化特征及其对单位面积周年产量的可能影响。方法基于中国南方15个省(市、自治区)281个站点自建站至2007年的地面气象观测资料,笔者以1981年为时间节点,把20世纪50年代至今分为两个时间段,分析和比较后一时段≥0℃积温和年降水量的变化趋势,根据热量指标分析了气候变化背景下南方地区种植制度零级带的变化,综合考虑热量和降水两个指标研究了种植制度一级区界限的变化,并利用2000-2007年各省粮食产量分析了种植制度界限变化敏感区域粮食产量变化情况。结果(1)南方地区≥0℃积温整体呈增加趋势,平均气候倾向率为60.1℃·d/10a,≥1...

[目的]明晰干旱半干旱区耕地水资源短缺的时空变化特征及驱动因素，是实现区域水资源可持续利用的首要前提，对保障区域乃至全国粮食安全和生态健康有着重要意义。[方法]以内蒙古为典型研究区，以水足迹理论为依据，通过构建耕地水资源短缺指数（Arable Land Water Scarcity Index，AWSI），分析2000—2018年内蒙古AWSI时空格局及变化特征，并进一步借助地理探测器模型定量揭示研究区内气候、植被、地形、人口密度等11个自然和社会经济因素对耕地水资源短缺时空变化的影响差异。[结果]结果表明：①内蒙古AWSI总体呈西高东低的分布特征，西部耕地缺水压力较大。2000—2018年间内蒙古AWSI呈增加趋势，增加区域占总面积82%以上，主要分布在东部和中部地区。②自然因素主要决定内蒙古耕地水资源短缺的空间格局，其影响明显大于社会经济因素，但是2000—2018年间社会经济因素的影响力在呈增大趋势。③自然因素中以蒸发量、年均温、降水量为主的气候因子在生态探测中共有19组显著差异，占据了影响因子中的主导地位。而在社会经济因素与自然因素的交互作用下，影响力呈现相互增强或非线性增强。[结论]由于农业水资源短缺空间分布不均及供需矛盾加剧，亟需增加节水设施和调整种植结构成为内蒙古未来农业水资源可持续利用的重要问题。

研究目的:探索耕地轮作模式空间格局的遥感监测方法。研究方法:基于变化向量分析技术,分析多时相NDVI变化的大小、方向与耕地轮作模式的响应规律,构建基于变化向量分析的耕地轮作模式遥感监测模型。研究结果:利用多时相NDVI信息进行变化向量分析,能有效地监测研究区耕地轮作模式空间格局;研究区以冬小麦—夏玉米轮作模式为主,其次是春玉米、休闲—春玉米—冬小麦模式,露天菜地与大棚菜地所占比例较少;以野外实测样本进行精度验证,本研究提出的耕地轮作模式监测方法的总体精度为80.36%,其中冬小麦—夏玉米一年两熟模式和春玉米一年一熟模式的监测精度最高,分别可达90%和85.71%。研究结论:多时相NDVI变化向...

以植被覆盖度作为草地退化的遥感监测指标，基于2001-2020年天山新疆段MODIS NDVI和气象遥感资料，采用像元二分模型、草地退化指数、冷/热点分析、变异系数和相关性分析等方法，分析草地退化时空特征及其与气候因子的关系，结果表明：1) 2001-2020年平均草地退化面积占总面积的34.04%，草地退化指数为1.67，处于轻度退化水平。2)空间上，轻度退化草地空间分异特征明显，主要集中分布在天山西部和中段山区，中度退化和重度退化草地面积较小且不集中，95%以上的区域草地植被覆盖度变异系数小于0.2，总体上覆盖度的年际波动小，变化相对稳定。3) 2001-2020年草地植被覆盖度受气候因子驱动的区域占总面积的44.23%，主要分布在天山西部和东部，受非气候因子驱动的区域占总面积的55.77%，在山区和南北两侧地势较平缓的区域均有分布，说明非气候因子在天山新疆段草地的变化中起到主导作用。该研究结论可为当地草地资源保护与利用提供科学依据。

西鄂尔多斯自然保护区位于荒漠、半荒漠地带的中国北方生态环境脆弱带上,保护区内的植物从第三纪演化至今仍带有荒漠特有种群标记,对研究环境演化、生物多样性、全球变化等都具有重大的学术价值和诊断意义,受到国内外生物学、生态学、地理学等学科研究者的极大的关注。利用传统的研究方法和样方统计方法不仅费时、费工,而且进展缓慢,另外,很难实现对保护区植物分布规律与生境的全面了解与监测。我们利用Landsat-5、7卫星提供的1987年9月的TM和1999年8月的ETM数据,两景不同时相的数据间隔12年,分辨率为30m;1∶25万的DEM数据;地面样方统计数据等。用遥感技术对西鄂尔多斯珍稀濒危植物群落进行分布规律和变化探测的研究,可以快速、大范围、准确、实时获取资源环境状况及其变化数据,建立三维立体景观虚拟现实图,再结合野外实地考察样方统计数据的综合分析,揭示了间隔12年植被分布规律和植被覆盖动态变化情况。为合理利用这些植被资源,对受损荒漠生态系统的恢复提供了依据,同时,对于保护和改善我国荒漠地区的生活环境和探索荒漠地区可持续发展也具有重要的意义。

总磷是湖泊水质参数中的主要指标,从遥感数据中获得其时空上的分布信息对于理解、管理和保护湖泊生态系统是必要的。通过2009年4月至12月对鄱阳湖湖区和五河入口的表层水体进行采样分析,利用直接遥感反演算法和间接遥感反演算法,结合MODIS遥感数据择优反演鄱阳湖表层水体的总磷含量,同时分析总磷含量的时空特征和变化规律。结果表明:①从实验数据分析可知,总磷TP与总悬浮物浓度相关性较好,间接反演算法能够得到较好的反演结果;②TP是鄱阳湖水质的主要污染指标之一,TP含量在丰水期、平水期、枯水期三个时期呈上升趋势;③鄱阳湖三个时期TP含量的空间变化明显,中心湖区TP含量相对整个湖区较低,主航区和五河入口TP...

【目的】揭示耕地非农化影响因素作用的时空特征,为耕地资源保护和利用政策制定提供决策支撑。【方法】研究采用2006—2015年耕地非农化的面板数据,通过构建"一般回归模型-面板模型-地理加权回归模型-时空加权回归模型"模型集成(简称OPGT),对耕地非农化影响因素进行计量分析。【结果】一般回归模型、地理加权回归模型(GWR)和时空加权回归模型(GTWR)估计结果显示,城镇人口增长、固定资产投资、经济发展水平、耕地资源禀赋和产业结构变量均通过显著性检验;耕地非农化莫兰指数(Moran’s I)为0.740,并且通过1%水平上显著性检验,表明耕地非农化具有显著的空间正相关性;采用一般回归模型、GWR、GTWR模型估计,方程拟合优度分别为0.689、0.785、0.858,加入时空权重信息的GWR和GTWR模型方程解释能力有显著提升;GWR和GTWR模型方程结果显示,耕地非农化影响因素弹性系数存在时空非平稳特征;空间分析显示,城镇人口增长和耕地资源禀赋对耕地非农化影响在经向上呈现出由西向东递减的状态,在纬向上呈现出倒"U"型状态,固定资产投资与经济发展水平对耕地非农化的影响程度在经向上呈现出由西向东递增的特征,在纬向上呈现出"U"型特征,产业结构对耕地非农化的影响程度在经向上由西向东递增,在纬向上由北向南递减;时序分析显示,城镇人口增长、固定资产与经济发展水平投资系数呈现减小的趋势,耕地资源禀赋系数有所增大,产业结构系数在部分省域有所降低。【结论】(1)OPGT是一个有机整体,各部分相互检验、互为补充,可以更加细致的刻画因素的时空作用;(2)耕地非农化因素总体作用强度方面,弹性系数最大的是产业结构,其次为经济发展水平、固定资产投资和耕地资源禀赋,最小为城镇人口增长;(3)空间特征方面,城镇人口增长和耕地资源禀赋总体呈现出由西向东递减的趋势,而固定资产投资、经济发展水平和产业结构呈现出由西向东递增的趋势;(4)时序演变特征方面,城镇人口增长、固定资产与经济发展水平投资对耕地非农化的影响作用呈现下降趋势,耕地资源禀赋与耕地非农化关联性趋于增强,产业结构的影响虽在部分省域有所降低,但其整体影响程度仍然相对较高。

柬埔寨可耕地资源丰富,温度适宜,水稻生产极具潜力。及时监测水稻种植时空格局对于区域水稻生产管理、灾害风险评估和粮食政策制定具有重要意义。传统的水稻遥感监测研究大多只提供年际尺度的水稻空间分布,缺乏年内尺度水稻种植与收获信息。本文首先利用一年内所有可获取的MODIS影像,构建基于像元的MODIS NDVI年时间序列曲线;然后,选取最大值、最小值、均值和标准差逐像元计算时序统计参数特征,采用FastDTW算法计算像元时序曲线与水稻参考时序曲线的相似性特征,将时序统计特征与时序曲线相似度特征相结合,利用随机森林分类器,通过机器学习进行监督分类,提取水稻熟制信息;最后,结合时序曲线提取水稻物候特征,生成水稻收获时间信息,并对水稻耕作类型进行识别。研究表明:(1)柬埔寨水稻种植主要集中在洞里萨湖周围的低地平原和南部的湄公河下游。尽管柬埔寨全年热量条件适宜,但水资源获取限制对柬埔寨水稻种植时空格局具有显著影响。(2)水稻熟制以单季稻为主,约占全年水稻种植面积的80%,且分布区域稳定;双季稻面积约占20%,年际种植空间分布变化较大。雨季稻是柬埔寨水稻的主要种植类型,种植面积约占全年水稻面积的70%左右,年际变化不大;旱季稻和前雨季稻面积约占30%,年际空间分布差异显著。(3)对2011年和2016年水稻种植模式分析可知,灌溉条件和洪水对柬埔寨水稻种植时空具有重要影响。本文通过对柬埔寨年内水稻种植时空格局的高精度监测,识别其主要影响因素,为制定因地制宜和有弹性的水稻种植制度、保障柬埔寨粮食安全提供借鉴。