作者： 洪永胜;于雷;朱亚星;李思缔;郭力;...

期刊： 中国农业科学,2017年50(19):3766-3777 ISSN：0578-1752

作者机构： [洪永胜; 于雷; 朱亚星; 李思缔; 郭力; 刘家胜; 聂艳; 周勇] 华中师范大学城市与环境科学学院/华中师范大学, 地理过程分析与模拟湖北省重点实验室, 武汉, 430079

关键词： Vis-NIR光谱;土壤有机质;土壤含水量;正交信号校正;偏最小二乘回归;江汉平原

摘要： 【目的】快速、准确地监测土壤有机质对于精准农业的发展具有重要意义。可见光-近红外(visible and near-infrared,Vis-NIR)光谱技术在土壤属性估算、数字化土壤制图等方面应用较为广泛,然而,在田间进行光谱测量,易受土壤含水量(soil moisture,SM)、温度、土壤表面状况等因素的影响,导致光谱信息中包含大量干扰信息,其中,SM变化是影响光谱观测结果最为显著的因素之一。此研究的目的是探讨OSC算法消除其影响,提升Vis-NIR光谱定量估算土壤有机质(soil organic matter,SOM)的精度。【方法】以江汉平原公安县和潜江市为研究区域,采集217份耕层(0-20 cm)土壤样本,进行风干、研磨、过筛等处理,采用重铬酸钾-外加热法测定SOM;将总体样本划分为3个互不重叠的样本集:建模集S~0(122个样本)、训练集S~1(60个样本)、验证集S~2(35个样本);设计SM梯度试验(梯度间隔为4%),在实验室内获取S~1和S~2样本集的9个梯度SM(0%-32%)的土壤光谱数据;分析SM对土壤Vis-NIR光谱反射率的影响,采用外部参数正交化算法(external parameter orthogonalization,EPO)、正交信号校正算法(orthogonal signal correction,OSC)消除SM对土壤光谱的干扰;利用主成分分析(principal component analysis,PCA)的前两个主成分得分和光谱相关系数两种方法检验消除SM干扰前、后的效果;基于偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)方法建立EPO和OSC处理前、后的SOM估算模型,利用决定系数(coefficient of determination,R~2)、均方根误差(root mean square error,RMSE)和RPD(the ratio of prediction to deviation)3个指标比较PLSR、EPO-PLSR、OSC-PLSR模型的性能。【结果】土壤Vis-NIR光谱受SM的影响十分明显,随着SM的增加,土壤光谱反射率呈非线性降低趋势。OSC处理前的湿土光谱数据主成分得分散点相对分散,与干土光谱数据主成分得分空间的位置不重叠,不同SM梯度之间的光谱相关系数变化较大;OSC处理后的湿土光谱数据主成分得分空间的位置基本与干土光谱数据相重合,各样本光谱数据之间相似性很高,不同SM梯度之间的光谱相关系数变化较小。9个SM梯度的EPO-PLSR模型的验证平均R_(pre)~2、RPD分别为0.69、1.7。9个SM梯度的OSC-PLSR模型的验证平均R_(pre)~2、RPD分别为0.72、1.89,校正后的OSC-PLSR模型受SM的较小,有效提升SOM估算模型的精度和鲁棒性。【结论】OSC能够消除SM变化对土壤Vis-NIR光谱的影响,可为将来田间原位实时监测SOM信息提供一定的理论支撑。

语种： 中文

作者： 乌云嘎;吴西子;聂艳;于雷;周勇

作者机构： 华中师范大学城市与环境科学学院

会议名称： 2015'全国土地资源开发整治与新型城镇化建设学术研讨会

会议时间： 2015-07-25

会议地点： 中国河南安阳

会议论文集名称： 中国土地资源开发整治与新型城镇化建设研究

关键词： 湖北省;脱钩关系;经济发展;耕地占用

语种： 中文

作者： 章涛;于雷

期刊： 湖北农业科学,2017年56(17):3205-3208,3227 ISSN：0439-8114

作者机构： 华中师范大学城市与环境科学学院,武汉,430079;[于雷; 章涛] 华中师范大学

关键词： 土壤有机质;高光谱;多元逐步回归;偏最小二乘回归

摘要： 土壤有机质高光谱估算较传统土壤农化分析方法表现出极大优势,顺应了现代农业发展的迫切需要.国内外众多学者先后对土壤有机质高光谱估算模型进行了大量研究,估算模型由简单的一元线性模型逐渐发展为多元线性及非线性模型,常用的建模方法分为线性方法和非线性方法,重点分析了各种方法的适用性.通过总结分析前人研究,发现土壤有机质高光谱估算模型研究存在以下发展趋势:多种建模方法耦合使用增多;建模方法的复杂度逐渐增强;尝试消减外部环境因素对建模的影响;尝试将室内土壤有机质估算模型应用于野外实地研究.

语种： 中文

作者： 夏天;周勇;张海涛;于雷;李畅;...

作者机构： [夏天; 周勇; 张海涛; 于雷; 李畅; 冷国勇] 华中师范大学城市与环境科学学院;[夏天; 周勇; 张海涛; 于雷; 李畅; 冷国勇] 华中农业大学资源与环境学院

会议名称： 2011 International Conference on Ecological Protection of Lakes‐Wetlands‐Watershed and Application of 3S Technology(EPLWW3S 2011)

会议时间： 2011-01-01

会议地点： 中国江西南昌

会议论文集名称： Proceedings of 2010 International Conference on Remote Sensing (ICRS 2010) Volume 4

关键词： 高光谱;小麦;估算

摘要： 利用高光谱遥感技术分析小麦不同生育期的冠层光谱及小麦FPAR的变化,探讨小麦FPAR与高光谱之间的定量关系,构建适宜不同地域范围内小麦FPAR值的最佳预测模型。选取华中地区湖北省潜江市后湖镇和华北地区山东省济南市长清区作为试验样区,在田间分别采集郑麦9023、皖麦369、临麦2号、稳千1号和泰农18号5个小麦品种的冠层反射光谱和小麦FPAR值作为建模集。通过相关性分析得出NDVI与小麦FPAR值相关性最高达到了0.889,通过回归分析构建了RVI、DVI、NDVI、GRVI、EVI和SAVI这六种植被指数的小麦FPAR值估算模型,结果表明NDVI对数模型最适宜进行FPAR值估算。将华中地区后湖镇样区数据和华北地区长清区样区数据分别进行估算模型精度验证,结果表明NDVI估算模型适合不同区域不同品种小麦的FPAR值估算。可为小麦农情监测和估产提供依据。

语种： 中文

作者： 朱亚星;于雷;洪永胜;章涛;朱强;...

期刊： 中国农业科学,2017年50(22):4325-4337 ISSN：0578-1752

作者机构： [朱亚星; 于雷; 洪永胜; 章涛; 朱强; 李思缔; 郭力; 刘家胜] 华中师范大学城市与环境科学学院, 地理过程分析与模拟湖北省重点实验室, 武汉, 430079

关键词： 土壤有机质;高光谱;变量优选;偏最小二乘回归;反向传播神经网络;潮土

摘要： 【目的】探究土壤有机质的高光谱特征及响应规律,优选土壤有机质的敏感波长,降低土壤有机质高光谱估测模型复杂度,提高模型稳健性,为利用高光谱技术对农田土壤肥力的定量监测提供理论支撑。【方法】采集江汉平原潮土土样130个,将其中40个样本作为训练集,测量其去有机质前、后的土壤有机质含量及光谱数据,计算差值及变化率,分析土壤有机质含量变化对光谱特征的影响,结合无信息变量消除(uninformative variables elimination,UVE)、竞争适应重加权采样(competitive adaptive reweighted sampling,CARS)变量优选方法确定土壤有机质敏感波长;采用45个建模集样本,基于偏最小二乘回归(partial Least Squares Regression,PLSR)和反向传播神经网络(back propagation neural network,BPNN)建立土壤有机质含量的估算模型;利用45个验证集样本检验敏感波长对同类土壤的适用性。【结果】通过有机质去除试验,供试土壤的平均光谱反射率在全波段均有所增加,在可见光波段变化率高于近红外波段;比较UVE、CARS、 UVE-CARS、CARS-UVE这4种变量优选方法,得到最佳变量优选方法为UVE-CARS,该方法从2001个波长变量中优选得到84个变量作为土壤有机质的敏感波长,分布于561—721、1 920—2 280 nm波段覆盖范围;基于敏感波长的PLSR、BPNN模型性能均优于全波段模型,其中,基于敏感波长的BPNN模型的估测能力高于PLSR,模型验证集R2、RMSE、RPD、MAE、MRE值分别为0.74、1.33 g·kg~(-1)、2.02、1.04 g·kg~(-1)、6.2%,可实现土壤有机质含量的有效估测。【结论】通过训练集获得的土壤有机质敏感波长,能够实现对该试验区同种土壤类型样本土壤有机质含量的有效估测;利用去有机质试验结合变量优选方法确定的敏感波长建模,不仅将输入波长压缩至全波段波长数目的4.2 %,而且提升了模型估测精度,降低了变量维度和模型复杂度,为快速准确评估农田土壤有机质含量提供了新途径。

语种： 中文

作者： 朱亚星;周桢津;洪永胜;周勇;刘目兴（刘目兴）;...

期刊： 华中师范大学学报(自然科学版),2017年51(1):123-129 ISSN：1000-1190

作者机构： 华中师范大学地理过程分析与模拟湖北省重点实验室,武汉430079;华中师范大学城市与环境科学学院,武汉430079;南京大学地理与海洋科学学院,南京210023;[刘目兴; 于雷; 周勇; 洪永胜; 周桢津; 朱亚星] 华中师范大学

关键词： 高光谱;土壤含水率;标准光谱;耦合光谱;偏最小二乘回归;潮土

摘要： 在田间利用高光谱技术监测土壤含水率（Soil Moisture Content,SMC）成为精准农业研究的热点之一,但农田原状光谱受到土壤表层属性如表面粗糙度、质地、微聚体和其它环境因素的影响,且小尺度区域SMC空间差异较小,增加了SMC光谱信息的提取难度,导致SMC的估算精度较低;基于实验室内经过筛制备的土壤样品的光谱数据建模,虽然模型精度较高,但人为改变土壤结构和紧实度的预处理方式无法表征农田SMC的实际状况.因此,该文尝试提出一种耦合土样原状光谱数据和标准光谱数据估算农田SMC的新方法.通过获取江汉平原潮土土样的原状光谱反射率（Rund）和烘干光谱反射率（Rdry）;基于Rdry确定研究区同一土壤类型在烘干状态下（SMC为0）的标准光谱（Std-R）;采用差值、比值、归一化的方法耦合Rund和Std-R,得到耦合光谱（Cpl-RS、CplRD、Cpl-RN）;提取耦合光谱中水分敏感波段的光谱（Moe-RS、Moe-RD、Moe-RN）,基于偏最小二乘回归方法（PLSR）建立SMC的估算模型.结果表明,标准光谱具有良好的代表性,能够为光谱耦合提供统一且稳定的背景值;耦合土样的原状光谱和标准光谱可以有效地削减土壤水分以外其它因素对土壤高光谱观测的影响;利用耦合光谱的水分敏感波段建立的SMC估算模型相较基于Rund建立的模型,有效降低了模型的复杂度,精度有较大程度地提升,建模集R2c从0.46最高上升至0.61,验证集R2p从0.49最高上升至0.71,RPD值从1.39最高上升至1.72,模型的稳定性、拟合度和预测能力都得到提升.该方法简单、易推广,为快速准确评估农田墒情提供了新途径.

语种： 中文

作者： 于雷;周勇;许倍慎;李冀云;李洪涛

作者机构： [于雷; 周勇; 许倍慎; 李冀云; 李洪涛] 华中师范大学城市与环境科学学院;[于雷; 周勇; 许倍慎; 李冀云; 李洪涛] 潜江市国土资源局

会议时间： 2008

会议论文集名称： 生态文明中的土地问题研究

关键词： 土地利用总体规划;指标划分;潜江市

摘要： 研究目的:对土地利用总体规划指标划分的方法进行探讨,以潜江市为例来验证方法的可行性和实用性,为新一轮土地利用规划指标划分提供技术支撑;研究方法:资料收集法,AHP- GEM建模法,GIS空间分析法,综合平衡法;研究结论:1)AHP-GME模型可以有效应用于土地利用总体规划指标划分;2)单纯地采用数学模型进行指标划分,并不能完全与实际用地需求相匹配,必须因地制宜的进行修正;3)指标划分需要考虑地区间

语种： 中文

作者： Hong Yong-sheng;Zhu Ya-xing;Su Xue-ping;Zhu Qiang;Zhou Yong;...

期刊： 光谱学与光谱分析,2017年37(11):3537-3542 ISSN：1000-0593

通讯作者： Yu Lei

作者机构： [Yu Lei; Su Xue-ping; Zhu Ya-xing; Zhou Yong; Zhu Qiang; Hong Yong-sheng] Cent China Normal Univ, Hubei Prov Key Lab Anal & Simulat Geog Proc, Wuhan 430079, Hubei, Peoples R China.;[Yu Lei; Su Xue-ping; Zhu Ya-xing; Zhou Yong; Zhu Qiang; Hong Yong-sheng] Cent China Normal Univ, Coll Urban & Environm Sci, Wuhan 430079, Hubei, Peoples R China.

通讯机构： [Yu Lei] C;Cent China Normal Univ, Hubei Prov Key Lab Anal & Simulat Geog Proc, Wuhan 430079, Hubei, Peoples R China.;Cent China Normal Univ, Coll Urban & Environm Sci, Wuhan 430079, Hubei, Peoples R China.

关键词： 土壤有机质;高光谱;归一化光谱指数;偏最小二乘回归

摘要： 随着近地高光谱遥感技术的发展,为快速、有效、非破坏性地获取土壤有机质(SOM)信息提供了可能。土壤高光谱波段数据众多,光谱数据变量之间存在较为严重的多重共线性,影响模型复杂结构,而构建归一化光谱指数(NDSI)可以有效去除冗余信息变量,放大光谱特征信息。以江汉平原公安县为研究区,采集56份耕层土样,在室内获取土壤光谱数据,采用"重铬酸钾-外加热法"测定SOM含量,对实测土壤光谱数据(Raw)进行倒数之对数(LR)、一阶微分(FDR)和连续统去除(CR)三种变换,计算四种变换的NDSI数值,分析SOM与NDSI的二维相关性,并对一维、二维相关系数进行全波段范围内的p=0.001水平上显著性检验,提取敏感波段和敏感光谱指数,结合偏最小二乘回归(PLSR)建立SOM的估算模型,探讨二维光谱指数用于建模的可行性。研究表明,二维相关系数相比一维相关系数有不同程度的提升,以LR最为显著,相关系数数值提升约0.26;基于二维相关性分析提取的敏感光谱指数的PLSR建模效果整体优于一维相关性分析提取的敏感波段,其中,NDSI_(LR)-PLSR模型的稳健性最优,验证集R2为0.82,模型验证RPD值为2.46,模型稳定可靠,可以满足SOM的精确监测需要,适合推广到区域范围内低分辨率的航空航天遥感(如ASTER,Landsat TM等),应用潜力较大。

语种： 中文

作者： Yu Lei*;Hong Yong-sheng;Zhu Ya-xing;Huang Peng;He Qi;...

期刊： 光谱学与光谱分析,2017年37(7):2146-2151 ISSN：1000-0593

通讯作者： Yu Lei

作者机构： [Yu Lei; Zhu Ya-xing; Huang Peng; He Qi; Hong Yong-sheng] Cent China Normal Univ, Hubei Prov Key Lab Anal & Simulat Geog Proc, Wuhan 430079, Peoples R China.;[Yu Lei; Zhu Ya-xing; Huang Peng; He Qi; Hong Yong-sheng] Cent China Normal Univ, Coll Urban & Environm Sci, Wuhan 430079, Peoples R China.;[Qi Feng] Kean Univ, Sch Environm & Sustainabil Sci, Union, NJ 07083 USA.

通讯机构： [Yu Lei] C;Cent China Normal Univ, Hubei Prov Key Lab Anal & Simulat Geog Proc, Wuhan 430079, Peoples R China.;Cent China Normal Univ, Coll Urban & Environm Sci, Wuhan 430079, Peoples R China.

关键词： 土壤有机质;高光谱;土壤含水率;外部参数正交化法;江汉平原

摘要： 土壤高光谱技术具有方便快捷、无破坏、成本低等优点,已被广泛应用于估算土壤有机质含量(SOMC)。然而,野外测量的土壤高光谱数据因受外部环境因素(土壤湿度、温度、表面粗糙度等)干扰,导致SOMC估算模型适用性有待提升。土壤含水率(SMC)是影响野外测量高光谱的最主要的障碍因素之一,它的变化严重影响可见-近红外(Vis-NIR)光谱反射率的观测结果。因此,消除SMC对高光谱数据的干扰是提高土壤高光谱估算SOMC模型预测精度的关键环节。以江汉平原潜江市潮土样本为研究对象,在室内人工加湿土样,分别获取6个SMC水平的土壤高光谱数据,采用标准正态变换(SNV)对光谱数据进行预处理,基于外部参数正交化法(EPO)去除土壤水分对高光谱的影响,利用偏最小二乘方法(PLSR)建立并对比EPO处理前、后不同SMC水平SOMC反演模型。结果表明,土壤水分对Vis-NIR光谱反射率有显著的影响,掩盖了SOMC的光谱吸收特征;EPO处理前不同SMC水平的光谱曲线之间的差异较为明显,而EPO处理后的各SMC水平的光谱曲线形态基本相似;采用EPO处理后的土壤高光谱数据建立SOMC估算模型,预测集的R~2 p,RPD分别为0.84和2.50,其精度与EPO处理前所建模型相比有较大提升,表明EPO算法可以有效去除土壤水分的影响,从而提升SOMC的估算精度。对定向去除外部环境参数对土壤高光谱影响进行了实证,为完善野外原位获取SOMC信息技术提供理论基础。

语种： 中文

作者： 于雷;洪永胜;周勇;朱强;徐良;...

期刊： 农业工程学报,2016年32(13):95-102 ISSN：1002-6819

作者机构： [聂艳; 周勇; 朱强; 李冀云; 洪永胜; 于雷] Key Laboratory for Geographical Process Analysis &, Simulation, Hubei Province, Central China Normal University, Wuhan, 430079, China;[徐良] Hubei Institute of Economic and Social Development, Central China Normal University, Wuhan, 430079, China;[聂艳; 周勇; 朱强; 李冀云; 洪永胜; 于雷] College of Urban &, Environmental Science, Central China Normal University, Wuhan, 430079, China

关键词： 土壤;有机质;模型;波长;高光谱;江汉平原

摘要： 土壤高光谱数据量大、波段维数高,存在光谱信息无效、冗余和重叠现象,导致基于全波段构建的土壤有机质含量反演模型不稳定、精度难以提升。因此,探寻筛选关键波长变量的方法,通过滤除干扰、冗余、共线信息,提高模型预测性能,是目前土壤高光谱研究的热点之一。该文对江汉平原公安县的土壤样本进行室内理化分析、光谱测量与处理等工作获取了实证数据,采用无信息变量消除法(uninformative variables elimination,UVE)剔除无效变量,利用竞争性自适应重加权算法(competitive adaptive reweighted sampling,CARS)滤除冗余变量,运用连续投影算法(successive projections algorithm,SPA)消除共线变量,并尝试将不同类型的筛选方法进行耦合筛选关键波长变量,应用偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)分别建立土壤有机质含量估算模型,对比各种变量筛选方法的优缺点,最终,构建筛选土壤高光谱数据关键变量的方法体系。研究结果表明,除SPA方法的模型精度低于全波段外,其他6种变量筛选方法的建模效果均优于全波段;在3种单个变量筛选方法中,CARS方法优于UVE、SPA变量筛选方法,能有效地筛选出重要波长变量,其预测集相对分析误差RPD值为2.84;综合比较各种变量筛选方法,发现CARS-SPA方法从全波段2 001个波长中筛选出37个特征波长建立的土壤有机质含量的PLSR模型效果最好,其模型预测集的决定系数R~2和相对分析误差RPD值分别为0.92、3.60,所选波段仅为全波段的1.85%。CARS-SPA-PLSR模型简单、预测效果好,可作为该区域土壤有机质含量估测的重要方法,对今后土壤近地传感器设备的开发具有一定的指导作用。

语种： 中文

作者： 洪永胜;于雷;耿雷;张薇;聂艳;...

期刊： 华中师范大学学报(自然科学版),2016年50(2):303-308 ISSN：1000-1190

作者机构： 华中师范大学地理过程分析与模拟湖北省重点实验室,武汉430079;华中师范大学城市与环境科学学院,武汉430079;[于雷; 周勇; 聂艳; 耿雷; 张薇; 洪永胜] 华中师范大学

关键词： 土壤有机质;高光谱;室内几何测试参数;模型传递;DS算法;光谱校正

摘要： 土壤高光谱遥感是土壤近地传感器（Proximal Soil Sensing）研究的重要方向,具有方便快捷、无破坏、成本低等优点,可以高效地分析和估算土壤属性参数.土壤高光谱数据的采集在室内较野外容易控制环境因素（如土壤水分、土壤表面属性等）,获取数据更加稳定且具有可重复性,因而,基于室内高光谱数据反演土壤属性参数在国内外已形成较为成熟的理论.但是,室内土壤光谱数据的采集方法缺乏统一的标准体系,限制了光谱数据的共享,关键的几何测试条件不同而引起的光谱差异也未能消除,导致不同几何测试条件观测的光谱数据所建模型的传递效果较差.该研究以江汉平原公安县的36个土壤样本为研究载体,通过在室内环境下设置光源入射角度（A）、光源到土壤表面距离（L）、探头到土壤表面距离（H）3个几何测试参数的不同梯度组合,采用ASD FS3地物光谱仪获取27个组合的光谱数据,利用偏最小二乘回归（Partial Least Squares Regression,PLSR）建立27个参数组合的土壤有机质含量（soil organic matter content,SOMC）的反演模型,分析不同参数组合对土壤高光谱数据离散性的影响,确定1组理想的几何测试参数组合用于其他26组参数的模型传递研究,探讨直接标准化（Direct Standardization,DS）算法在消除其他26组参数组合光谱差异方面的可行性.研究表明,A30L50H15是室内较为理想的土壤高光谱的几何测试参数组合;L对土壤光谱反射率的影响没有明显的规律,而土壤光谱反射率随A增大而增大、随H增大而降低;经过DS算法校正后的其他26个参数模型的验证RPD值均增加到5.54,基本无光谱信息的丢失,模型稳定,有效的解决了不同几何测试参数之间光谱数据的差异性问题.

语种： 中文

作者： 于雷;魏东;王惠霞;黄群;彭妍;...

期刊： 自然资源学报,2016年31(5):855-863 ISSN：1000-3037

作者机构： [于雷] 华中师范大学.地理过程分析与模拟湖北省重点实验室;[魏东; 王惠霞; 黄群; 彭妍; 徐鸳媛] 华中师范大学.

关键词： 土壤有机质;空间变异;合理采样数;县域尺度;江汉平原

摘要： 土壤有机质含量是衡量土壤肥力和评价耕地质量的重要指标。在县域尺度下,利用合理数量的样点反映其空间分异特征具有重要意义。论文选取位于江汉平原腹地的湖北省公安县为研究区,布设了4 045个样点并测定其有机质含量,采用半方差分析得到土壤有机质空间变异特征,基于Moran's I揭示空间变异较大地区,并通过二分法的思想逼近最佳合理采样数值。结果表明:研究区土壤有机质分布呈中等空间相关性,有6个局部区域的空间变异明显高于邻近地区,采样点数量与插值精度呈正相关,合理采样数为598个。研究结果可以为江汉平原县域耕地质量监测和管控提供指导。

语种： 中文

作者： 于雷;朱亚星;洪永胜;夏天;刘目兴（刘目兴）;...

期刊： 农业工程学报,2016年32(22):138-145 ISSN：1002-6819

作者机构： [刘目兴; 周勇; 朱亚星; 洪永胜; 夏天; 于雷] Key Laboratory for Geographical Process Analysis &, Simulation, Central China Normal University, Wuhan, Hubei Province, 430079, China;[刘目兴; 周勇; 朱亚星; 洪永胜; 夏天; 于雷] College of Urban &, Environmental Science, Central China Normal University, Wuhan, 430079, China

关键词： 土壤水分;算法;模型;高光谱;竞争适应重加权采样算法;变量优选;潮土

摘要： 高光谱技术已成为预测土壤含水量(soil moisture content,SMC)的重要方法,但因土壤高光谱中包含了大量冗余信息和无效信息,不仅导致SMC的高光谱估算模型复杂度高,而且影响了模型的预测精度。因此,该研究在室内设计SMC梯度试验,测定土壤高光谱反射率,经Savitzky-Golay平滑(Savitzky-Golay smoothing,SG)和连续统去除(continuum removal,CR)预处理后,基于竞争适应重加权采样(competitive adaptive reweighted sampling,CARS)方法分别优选出土壤在全部SMC的水分敏感波长变量,确定适用于土壤在全部SMC的共性波长变量,以其为优选变量集,采用偏最小二乘(partial least squares regression,PLSR)回归方法建立模型并进行验证。结果表明,SG和CR预处理后的光谱曲线在450、1 400、1 900、2 200 nm附近吸收峰的形状特征凸显;基于CARS方法对土壤在不同SMC的光谱曲线进行变量优选后,得出优选变量集为443~449、1 408~1 456、1 916~1 943、2 209~2 225 nm;CARS-PLSR模型性能优于全波段PLSR模型,模型预测R2、均方根误差、相对分析误差分别为0.983、0.0144、8.36,不仅提升了预测精度和预测能力,而且降低了变量维度和模型复杂度。该文通过优选土壤水分的敏感波段,有效提高了SMC预测模型的鲁棒性,为快速准确评估农田墒情提供了新途径,为开发田间SMC测定传感器提供了理论依据。

语种： 中文

作者： Yu Lei;Hong Yong-sheng;Zhou Yong*;Zhu Qiang

期刊： 光谱学与光谱分析,2016年36(5):1428-1433 ISSN：1000-0593

通讯作者： Zhou Yong

作者机构： [Yu Lei; Zhou Yong; Zhu Qiang; Hong Yong-sheng] Cent China Normal Univ, Hubei Prov Key Lab Anal & Simulat Geog Proc, Wuhan 430079, Peoples R China.;[Yu Lei; Zhou Yong; Zhu Qiang; Hong Yong-sheng] Cent China Normal Univ, Coll Urban & Environm Sci, Wuhan 430079, Peoples R China.

通讯机构： [Zhou Yong] C;Cent China Normal Univ, Hubei Prov Key Lab Anal & Simulat Geog Proc, Wuhan 430079, Peoples R China.;Cent China Normal Univ, Coll Urban & Environm Sci, Wuhan 430079, Peoples R China.

关键词： 土壤有机质;高光谱;连续小波变换;偏最小二乘回归;BP神经网络;支持向量机回归

摘要： 土壤有机质含量是反映土壤肥力的重要指标,对其进行动态监测是实施精准农业的重要措施。近年来,众多学者尝试采用土壤近地传感(proximal soil sensing),尤其是近地高光谱技术,在田间和实验室获取不同形态土壤的高光谱数据,不断引入新方法建立适用于不同地域和不同土壤类型的有机质含量的反演模型。该研究在实验室内利用ASD FS3采集了土壤高光谱数据,采用“重铬酸钾-外加热法”测得了土壤有机质含量;分析了土壤原始光谱反射率(R)与有机质含量的相关性,选取R~2>0.15的敏感波段的反射率;利用CWT对土壤原始光谱反射率(R)、光谱反射率的连续统去除(CR)进行不同尺度的分解,分析小波系数与土壤有机质含量的相关性,选取R~2>0.3的敏感波段的小波系数;利用R选取的波段信息和R-CWT,CRCWT的选取的小波系数,分别建立偏最小二乘回归(PLSR)、BP神经网络(BPNN)、支持向量机回归(SVMR)三种不同的土壤有机质含量反演模型。结果表明:相比R与土壤有机质含量的决定系数R~2,RCWT, CR-CWT变换后得到的小波系数与土壤有机质含量的决定系数R~2分别提高了0.15和0.2左右; CR-CWT-SVMR的模型效果最为显著,预测集的R~2和RMSE分别为0.83,4.02,RPD值为2.48,具有较高的估测精度,能够全面稳定地估算土壤有机质含量;CR-CWT-PLSR的模型精度与CR-CWT-BPNN,CRCWT- SVMR相比虽有一定差距,但是其计算量要明显小于非线性的BPNN和SVMR方法,具有模型简单、运算速度快等特点,对开发与设计田间传感器具有较大的应用价值。

语种： 中文

作者： 乌云嘎;吴西子;聂艳;于雷;周勇

作者机构： [乌云嘎; 吴西子; 聂艳; 于雷; 周勇] 华中师范大学城市与环境科学学院

会议名称： 2015全国土地资源开发整治与新型城镇化建设学术研讨会

会议时间： 2015-07-01

会议地点： 河南安阳

会议论文集名称： 2015全国土地资源开发整治与新型城镇化建设学术研讨会论文集

关键词： 湖北省;脱钩关系;经济发展;耕地占用

摘要： 为了研究建设占用耕地与经济发展之间的关系,以湖北省为研究对象,基于1998—2012年的相关数据,利用脱钩理论分析了湖北省耕地变化与经济增长间的脱钩机理及原因。得到以下结论:(1)2004—2006年、2007—2009年和2010—2012年,湖北省耕地占用与经济增长(非农GDP)的脱钩指数分别为—1.0159、—0.0254、0.7370,均有脱钩现象发生;(2)在2001—2012年间,基建

语种： 中文

作者： 于雷;洪永胜;耿雷;周勇;朱强;...

期刊： 农业工程学报,2015年31(14):103-109 ISSN：1002-6819

作者机构： [曹隽隽; 聂艳; 周勇; 耿雷; 朱强; 洪永胜; 于雷] Key Laboratory for Geographical Process Analysis &, Simulation, Central China Normal University, Wuhan, Hubei Province, China

关键词： 土壤;遥感;回归;土壤有机质;高光谱;显著性波段;偏最小二乘回归;江汉平原

摘要： 为实现基于光谱分析土壤有机质含量的快速测定,该文以江汉平原公安县的土壤为研究对象,进行室内理化分析、光谱测量与处理等一系列工作,在土壤原始光谱反射率(raw spectral reflectance,R)的基础上,提取了其倒数之对数(inverse-log reflectance,LR)、一阶微分(first order differential reflectance,FDR)和连续统去除(continuum removal, CR)3种光谱指标,分析4种不同形式的光谱指标与有机质含量的相关性,对相关系数进行P=0.01水平上的显著性检验来确定显著性波段的范围,并基于全波段(400~2 400 nm)和显著性波段运用偏最小二乘回归(partial least squares regression, PLSR)建立了该区域土壤有机质高光谱的预测模型,通过模型精度的比较确定最优模型。结果表明,进行CR变换后,光谱曲线的特征吸收带更加明显,相关系数在可见光波段范围内有所提高;基于全波段的PLSR建模效果要优于显著性波段,其中以CR的预测精度最为突出,其模型的决定系数R~2和相对分析误差RPD分别为0.84、2.58;显著性波段的PLSR模型与全波段对比在模型精度方面虽有一定差距,但从模型的复杂程度来比较,具有模型简单、运算量小、变量更少的特点;最后,综合比较了全波段和显著性波段4种光谱指标的反演精度,发现CR-PLSR模型的建模和预测的效果比R-PLSR、LR-PLSR、FDR-PLSR模型都要显著。该研究可为将CR-PLSR高光谱反演模型用于该区域土肥信息的遥感监测提供参考。

语种： 中文

作者： 聂艳;彭雅婷;于婧;周勇;于雷;...

期刊： 经济地理,2015年35(11):172-178 ISSN：1000-8462

作者机构： [聂艳; 彭雅婷; 周勇; 于雷; 罗静] 华中师范大学.地理过程分析与模拟湖北省重点实验室;[于婧] 湖北大学.资源环境学院

关键词： 量子遗传;投影寻踪;耕地;生态安全;湖北省

摘要： 以湖北省为研究区,构建了一种基于量子遗传投影寻踪模型的耕地生态安全评价新方法,将多维生态安全评价指标转化为一维平面投影数据,获取最佳投影方向向量,根据生态安全投影值的大小从时空角度分析湖北省耕地生态安全态势.研究结果表明:①社会因素是影响耕地生态安全的主要子系统,粮食稳定系数、农业机械化水平和土地垦殖率等是影响耕地生态安全的主要内在驱动力;②近10年湖北省耕地生态安全投影值从1.0541增长到2.8706,呈现出“快速增长—和缓保持—持续拉升”的阶段性发展态势,耕地生态安全状况不断转好;③根据耕地生态安全投影值的时空变化可将17个单元分为生态安全良好区、生态安全和缓区和生态安全脆弱区三种类型,空间上具有一定的聚集特征.研究结果对制定湖北省国土空间发展战略、因地制宜地兼顾粮食安全和经济发展对土地的需求具有重要的参考意义.

语种： 中文

作者： 李维珍;周勇;于雷;颜永宏;刘强

期刊： 国土资源科技管理,2014年31(2):25-32 ISSN：1009-4210

作者机构： 华中师范大学城市与环境科学学院;[刘强; 颜永宏] 湖北省国土整治局;[于雷; 周勇; 李维珍] 华中师范大学

关键词： 分形模型;空间稳定性;城镇建设用地;耕地;湖北省

摘要： 基于GIS空间分析平台,以分形理论为基础,运用分形模型分别对老河口市总体土地、城镇建设用地、耕地及其他土地利用类型进行分维数和稳定性指数测算,进而多角度分析城镇建设用地与耕地的空间稳定性。结果显示:老河口市总体土地利用的空间稳定性较高;城镇建设用地受规划影响,布局集中规范,空间稳定性高;耕地连片分布,空间稳定性高,城镇化进程与耕地保护冲突性较小;其他土地利用类型分维数、稳定性指数差异较大,且对城镇建设用地和耕地的空间稳定性影响较大;城镇建设用地与耕地的空间稳定性相关性大。

语种： 中文

作者： 聂艳;吴学敏;何颖;于婧;于雷;...

期刊： 长江流域资源与环境,2014年23(6):809-815 ISSN：1004-8227

作者机构： 华中师范大学城市与环境科学学院,湖北武汉430079;香港中文大学地理与资源管理系,香港;湖北大学资源环境学院,湖北武汉430062;[于雷; 周勇; 聂艳; 吴学敏; 姜艳] 华中师范大学;[于婧] 湖北大学

关键词： 基本农田;产能核算;空间聚类;景观破碎度;县级

摘要： 为了实现基本农田划定过程中的质优、集中并重的目标,以鹤峰县为例,结合产能核算、空间聚类、景观破碎度指数等方法探讨构建了一种基本农田划定的新方法。首先基于耕地地形条件、水利设施、产能状况、建设占用可能性和规划约束构建了5个因素12个因子的指标体系和域值型、空间扩散型的指标属性标准化方法以表征研究区耕地质量的空间差异;然后结合空间距离邻近度和景观破碎度指数修正K均值空间聚类法的空间距离和分类数两个参数,通过分析各分类数和耕地破碎度指数的变化趋势、耕地破碎度指数变化率与图斑最小面积的关系确定最佳分类数和最小剔除图斑面积;经K均值空间聚类再结合上级下达鹤峰县基本农田指标确定入选基本农田的耕地面积为1620172.35hm2,质量指数均大于73分,景观破碎度指数为1.26,实现基本农田划定的质优、集中。其结果为基本农田保护规划理论体系的完善和实际工作的深入开展提供参考和借鉴。

语种： 中文

作者： Jianbin Tao;Yong Zhou;Wenbin Wu;Lei Yu

期刊： 2014 The Third International Conference on Agro-Geoinformatics,2014年:1-7

作者机构： [Jianbin Tao; Wenbin Wu; Lei Yu] School of Urban and Environmental Sciences, Central China Normal University, Wuhan, P. R., China;[Yong Zhou] Ministry of Agriculture, Key Laboratory of Agricultural Information Technology, Beijing, P. R., China

摘要： Carbon dioxide (CO 2 ) is the most important anthropogenic greenhouse gas causing global warming. An increasing number of studies have focused on urban areas recently because cities are major anthropogenic sources of CO 2 and also the main habitats of most human beings. However, the complicated nature of urban landscapes and the inhomogeneous distributions of CO 2 sources and sinks lead to methodological difficulties in CO 2 observation. This paper introduces a new approach to estimate CO 2 concentration from satellite imagery using a Bayesian network. An estimation model based on Bayesian network was built to characterize the quantitative relationships between remote-sensing data and CO 2 concentrations. Comparative analysis of the proposed model and multiple regression models was then carried out. The feasibility of estimating carbon dioxide concentrations in urban areas from satellite imagery was analyzed, and the advantages of modeling land-surface parameters using the Bayesian network were addressed.

语种： 英文