通过训练样本采样处理改善小宗作物遥感识别精度

训练样本质量是决定农作物遥感识别精度的关键因素,虽然高空间分辨率卫星的发展有效地解决了农作物遥感识别过程中的混合像元问题,但是当区域内不同作物种植面积差异较大时,训练集中不同类别样本数量往往相差较大,这样的不均衡数据集影响分类器的训练,导致少数类别的识别精度不理想。为研究作物遥感识别过程中的不均衡样本问题,本文基于GF-2号卫星数据,首先挖掘了地物的光谱信息、纹理信息,用特征递归消除RFE (Recursive Feature Elimination)方法进行特征优选,然后从数据处理的角度采用了5种采样算法对不均衡训练集进行处理,最后使用采样后的均衡数据集训练分类器,对比数据采样前后决策树与Adaboost(Adaptive Boosting)两种分类器的识别结果,发现:(1)经过采样处理后两种分类算法明显提升了小宗作物的分类精度;(2)经过ADASYS (Adaptive synthetic sampling)采样处理后,分类器性能提升最多,决策树的Kappa系数提高了14.32%,Adaboost的Kappa系数提高了10.23%,达到最高值0.9336;(3)过采样的处理效果优于欠采样,过采样对分类器的性能提升更多。综上所述,选择合适的采样方法和分类方法是提高不均衡数据集遥感分类精度的有效途径。     

基于模糊聚类的新疆典型高寒草原土壤pH值空间制图

准确、高效地掌握草原土壤属性的空间分布能够为草地资源境管理提供基础信息和参考依据。相比于传统土壤调查方法,基于模糊逻辑的土壤—环境推理能够提高野外采样效率和预测制图精度,被广泛应用于数字土壤制图。但由于土壤自身的空间变异性及其与环境条件间的非线性,现有推理模型的稳定性较低,尚未在高寒草原区进行应用。选择新疆巴音布鲁克典型亚高山草原地区约4 km^2区域为研究区,以高程、坡度、坡向、沿剖面曲率、沿等高线曲率、地形湿度指数6个地形因子为土壤环境因子,采用模糊C均值聚类(Fuzzy C-means Clustering,FCM)方法对环境因子聚类,得到9个环境因子组合,并在隶属度值高的环境因子组合中心共设置18个典型点。运用土壤—环境推理方法模拟研究区表层土壤pH值空间分布,其变化范围在7.170~8.186之间。选取35个独立样本进行精度检验(均匀采样点16个,横截面采样点9个,垂直带采样点10个),模拟结果与实测值基本吻合,且基于模糊聚类和土壤—环境推理方法的模拟精度高于普通克里格法和反距离权重法。通过基于模糊逻辑和土壤—环境推理的数字土壤制图方法在小尺度区域的运用验证,结果表明基于典型点的采样方案能够快速、有效地对区域土壤属性进行空间模拟,该方法对于类似小尺度的研究区同样有效。     

优化采样策略下长江口潮间带大型底栖生物物种丰富度的估算

在异质性潮间带湿地中通过野外采样估算大型底栖动物物种丰富度,面临的挑战是统计上精确性的要求与实际采样难度之间的矛盾。为了解决这个问题,本研究通过对采样策略整个过程的三个主要部分进行优化设计（优化采样方法、确定最少采样效力、探索最佳的采样间距）,以期在中国长江河口典型的潮间带湿地中获得一个优化、有效和实用的大型底栖动物采样策略。本研究选取了横断面采样方法,并根据典型栖息地类型（潮滩、潮沟、盐沼植被）进行分层优化采样,这种类型的采样也称为横断面分层抽样。最少采样效力和最佳的采样间距由两个数学方法确定：蒙特·卡洛模拟和物种累积曲线。结果表明,根据典型栖息地类型优化的横断面分层采样,在大为减少采样效力和劳动力的情况下,还能采集样地81%物种,优化效果明显。同时,还分别确定了三类栖息地的最佳采样间隔和最小采样效力：在盐沼植被中,采样效力需要超过1.8 m2,最佳采样间隔为10 m;在潮滩中,最小采样效力2 m2,最佳采样间隔为10 m;在潮沟中,采样效力为3 m2,间隔为1 m。不同栖息地类型之间最小采样效力和最佳采样间隔的差异可能受到优势物种的迁移范围和栖息地的物理差异（例如潮汐水文、底泥、植被覆盖）的影响。本研究所采用的优化采样策略在平衡采样效力的情况下,为大型底栖动物丰富度估算提供良好的精度。此外,在河口湿地进行大型底栖动物调查之时,本研究的结论能提供采样策略参考。本研究所采用的采样策略设计注重采样的三个关键部分,具有良好的采样效果,可作为栖息地管理或生态系统评估的野外实地采样指南。     

基于SMOTE-RF算法的村庄发展类型识别方法研究

准确把握区域发展规律,定量、客观地认识村庄发展类型,对“因地制宜、分类推进”乡村振兴具有非常重要的现实意义。针对区域村庄发展类型自动、准确识别问题,研究提出了一种基于SMOTE-RF算法的村庄发展类型识别模型。研究首先从地形、区位、社会经济、农业生产和生态环境等方面提出了面向村庄发展多维特征表达的指标体系。在此基础上,针对村庄样本不平衡分布特点,利用SMOTE过采样技术对少数类样本进行分析和模拟,合成平衡化的村庄分类样本集;进而利用随机森林算法自动构建村庄发展的多维属性特征与村庄类型之间的非线性关系,形成可用于区域村庄发展类型自动识别的智能分类器。为验证模型的有效性,研究选取山东招远市作为试验区开展了实证研究。实验结果表明,耦合SMOTE过采样技术的随机森林分类模型有效保障了村庄分类结果的可靠性和准确度。在试验区,模型自动识别结果与规划专家分类结果的一致性达88.27%,Kappa系数为0.78,整体一致性良好。相对于人工分类,基于SMOTE-RF方法的村庄类型自动识别方法减少了依赖人工经验分类带来的不确定性,保障了分类结果的一致性,能够为国土空间规划和乡村振兴专项规划决策提供可靠的决...     

满洲里地震台地磁秒采样数据干扰分析

分析2015年8月—2018年7月满洲里地震台FHDZ-M15地磁总场与分量组合观测系统记录的地磁秒采样观测数据(剔除磁暴与磁扰时间段),发现台站地磁秒采样数据资料所受干扰主要呈阶跃和尖峰形态,通过测量测区地磁场水平梯度,排查周边环境,并对设备和线路进行漏电检测,认为:阶跃形态干扰主要由高压直流输电和车辆停放引起;经逐项排查对UPS加热及输电线路漏电检测,仪器室温度过低和输电线路漏电均造成高频毛刺尖峰形态干扰,对UPS加热处理,干扰状态得到改善,但Z、F分量干扰仍在.受满洲里气候条件等因素限制,未能在2019年完成输电线路更换,当前无法确定干扰是否为输电线路漏电所致,后续将采取相应措施予以确认.     

声速剖面EOF重构的实测数据采样深度研究

经验正交函数（experiential orthogonal functions,EOF）是重构声速剖面（sound speed profile,SSP）的一种有效方法,利用部分实测数据结合历史剖面资料可以重构当前位置的声速剖面。针对实测数据的采样深度难以确定这一问题,本文介绍了一种基于历史声速剖面资料的实测数据采样深度选取方法,根据EOF空间函数的方差贡献率确定数据量,进而采用EOF算法重构全海深声速剖面。实验结果表明：采用该方法得到的数据重构的声速剖面与实测声速剖面具有较好的一致性,基于常梯度声线跟踪法得到的水深数据能够满足0.25%倍水深限差,有效波束比达到了100%,为实际测量作业中声剖数据的采样深度提供了参考。     

地球化学基准与环境监测实验室分析指标对比与建议

全球高质量一致性地球化学基准数据和建立全球地球化学一张图平台,是持续监测全球环境变化的定量参照标尺。本文通过对中国、欧洲、美国和澳大利亚汞、镉、钨地球化学数据对比和中国同一实验室间隔15年两次分析数据对比发现:镉元素在不同实验室和同一实验室间隔15年分析的数据是一致的(相关系数0.96),汞元素一致性较差(相关系数0.74),钨元素不具有可比性(相关系数0.56)。镉元素分析结果的高度一致是因为分析方法相同的和检出限相近;汞元素一致性较差,特别是低含量汞存在显著差异,是因为分析方法不同和检出限不同;钨元素在不同实验室不具有可比性是因为实验室分析方法存在显著差异。环境变化量必须大于野外采样误差(REsmpl)和实验室重复样误差(RDlab)之和(RCenv>REsmpl+RDlab),才能确认观测点发生了环境显著变化。因此,必须将采样误差和实验室分析误差降到最低。本文提出实验室分析的6点基本要求:①原始样品过10目筛,使用无污染加工到粒度小于200目;②使用成熟的多方法分析71种元素+其他指标,其中主量组分以玻璃熔片X射线荧光光谱法(XRF)分析为主,微量元素以四酸分解样品,电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)和电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)为主要分析技术,配合其他特殊分析方法;③分析检出限必须低于地壳克拉克值,报出率不低于90%;④使用的标准物质必须具有涵盖所有分析元素的认定值;⑤实验室重复样分析相对误差含量小于3倍检出限RD≤40%,大于3倍检出限RD≤20%,主量元素、铁族元素和重金属元素重复样分析相对误差RD≤20%;⑥主量组分SiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、MnO、MgO、CaO、Na2O、K2O、TiO2、P2O5、H2O^+(结晶水)、有机碳、CO2、SO2等15项,或SiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、MnO、MgO、CaO、Na2O、K2O、TiO2、P2O5、LOI(烧失量)等12项加和为99.3%~100.7%。     

川西北地区化探采样粒度研究 ——以平武县邱家沟金矿土壤测量为例

平武县邱家沟金矿在大地构造位置上位于扬子准地台、秦岭地槽褶皱系和松潘-甘孜冒地槽褶皱系3个大地构造单元的接合部位,区域内出露地层主要为志留系茂县群。在不同的表生环境条件下开展土壤测量的最佳采样粒度不尽相同,为确定项目区化探采样最佳粒度,对粒度实验样品中热液成矿元素与样品粒度的关系进行研究,发现热液成矿元素相对富集在60～80和80～100目的粒度。参考各粒级样品在全粒级样品中的质量分数,建议选择60-100目作为化探采样工作的最佳粒度,为川西北地区开展土壤化探测量提供技术参考。     

底拖网渔具的采样设计对三疣梭子蟹资源量指数估算的影响

在渔业资源调查中,采样方案直接影响资源量估算的准确性,对采样方案进行优化可以提高调查数据的质量。基于2007年使用单拖网渔船在长江口——杭州湾及其邻近海域调查获得的数据,模拟出该海域三疣梭子蟹的资源数量及各季节的分布情况,作为“真值”,模拟计算不同采样方案调查获得的三疣梭子蟹资源量并与“真值”进行比较,评估不同方案的采样效果。本文利用计算机模拟了定点采样、简单随机采样、分层定点采样和分层随机采样四种采样方法,其中,定点采样和简单随机采样分别设置了9个、16个和24个采样站位,分层定点采样和分层随机采样设置了16个采样站位。三疣梭子蟹对拖网渔具的反应距离受年龄、季节和底质等条件的影响,因此,设置了1.5m,3m和5m三种反应距离。结果表明：分层采样设计优于不分层采样,简单随机采样优于定点采样。模拟结果的准确度随着采样站位数量的增加而提高,例如,定点采样方案中,9个站位时相对估算误差（REE）的最大值为163.43%,最小值为49.40%,而24个站位时REE的最大值和最小值分别是38.62%和4.15%。随着反应距离的增加,REE值和相对偏差的绝对值（RAB）逐渐降低。三疣梭子蟹的资源密集区和资源密度方差大的季节对模拟结果具有显著影响,因此,掌握该区域的资源密度情况或者进行预调查都能使采样设计方案更加合理。本研究可为底拖网渔具对三疣梭子蟹及其他物种的采样设计提供参考。     

基于一种分段泛函的马尔可夫跳变系统的采样控制

马尔可夫跳变系统（MJSs）是实际应用中一种极其重要的混合随机系统,本文研究了MJSs的采样控制问题．根据一种连续的MJSs模型和Lyapunov-Krasovskii稳定性定理,通过引入两个可调参数,首先把整个采样区间分段成了四个部分,基于四个采样区间提出了相应的两个状态空间表达式,利用这两个状态空间表达式,构建了一种能够充分利用四个分段区间状态信息的新颖Lyapunov-Krasovskii泛函,再利用积分不等式方法去估计泛函导数,从而获得采样控制MJSs的全新稳定性判据．最后,给出了一个非线性质量弹簧阻尼器系统例子和一个实际的船舶定位系统例子,经过建立仿真,所得到的采样区间最大值远远大于相似文献的结果,表明了本文方法的优越性．