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天然草地是放牧畜牧业赖以生存的物质基础。中国草地资源丰富,但对天然草地缺乏有效管理,使得草地承载力低、超载现象严重,长期过度放牧更是导致草地退化严重,因此,及时、准确掌握草地利用情况显得尤为重要。
有效地评估天然草地利用情况可为各级畜牧管理部门实施“退牧还草、围栏封育、草原生态补偿”等天然草地建设项目提供辅助决策。对于天然草地而言,遥感估算模型可测算其产草量的时空分布和动态变化,轨迹数据可获得放牧行为的时空演变模式。畜群不在规定的牧场采食或牧场局部过度放牧等不合理的放牧行为可能造成天然草地利用不合理。因此,监测放牧行为对于评估天然草地利用是非常必要的。为此,本文建立了基于放牧时空轨迹的天然草地利用评估模型。同时,天然草地利用过程是放牧行为和植被生长相互作用的过程,为了合理评估天然草地的利用情况,研究了基于放牧轨迹与遥感的天然草地利用评估方法。目前针对草地利用情况进行监测的系统甚少,为了使文中研究的算法得以实现,本文设计并实现了基于GIS的天然草地利用评估原型系统。本文以新疆生产建设兵团第八师一五一团紫泥泉牧场为例,对研究区3年(2015年-2017年)的轨迹数据和遥感数据进行研究。主要研究内容和结论如下:
1)为了研究放牧过程中畜群对草地的利用情况,利用网格分析法计算牧群采食强度,通过模糊数学中简单隶属函数对采食强度进行识别,进而获得草地利用分布情况以及不同利用强度下的草地有效利用面积。以研究区2015年与2016年为实例,结果表明模型精度为86.67%。本文提出的评估模型能较好地反映草地的利用情况;在被利用的草地中,2015年7月76.53%的草地利用较差,仅有4.77%的草地利用较好;2016年7月48.84%的草地利用较差,11.92%的草地利用较好。
2)为了对天然草地利用过程进行实时评估,通过GPS轨迹数据获取畜群采食强度,利用天然草地的遥感估算模型反演草地生物量的时空分布,然后将畜群采食强度与天然草地生物量进行叠加,根据采食强度与草地生物量间的关系综合评估天然草地利用情况。结果表明,畜群喜欢在平坦的地方采食,在被利用的草地中,50%以上的草地由于过度放牧或轻度放牧导致草地利用不合理。研究区中区域3被合理利用的草地面积比例最大,为69.39%,其他区域草地未被合理利用的面积占所在区域面积的50%以上。
3)为了提高放牧畜牧业的信息化水平,利用Python语言对草地利用评估方法进行分析、归纳和集成,在VisualStudio2010开发环境下,以C#作为开发语言,结合ArcGISEngine10.2组件式技术进行系统开发,实现空间数据分析、自动成图等功能。系统实现了草地利用评估的可视化、半自动化,能较好的对草地利用情况进行评估。
有效地评估天然草地利用情况可为各级畜牧管理部门实施“退牧还草、围栏封育、草原生态补偿”等天然草地建设项目提供辅助决策。对于天然草地而言,遥感估算模型可测算其产草量的时空分布和动态变化,轨迹数据可获得放牧行为的时空演变模式。畜群不在规定的牧场采食或牧场局部过度放牧等不合理的放牧行为可能造成天然草地利用不合理。因此,监测放牧行为对于评估天然草地利用是非常必要的。为此,本文建立了基于放牧时空轨迹的天然草地利用评估模型。同时,天然草地利用过程是放牧行为和植被生长相互作用的过程,为了合理评估天然草地的利用情况,研究了基于放牧轨迹与遥感的天然草地利用评估方法。目前针对草地利用情况进行监测的系统甚少,为了使文中研究的算法得以实现,本文设计并实现了基于GIS的天然草地利用评估原型系统。本文以新疆生产建设兵团第八师一五一团紫泥泉牧场为例,对研究区3年(2015年-2017年)的轨迹数据和遥感数据进行研究。主要研究内容和结论如下:
1)为了研究放牧过程中畜群对草地的利用情况,利用网格分析法计算牧群采食强度,通过模糊数学中简单隶属函数对采食强度进行识别,进而获得草地利用分布情况以及不同利用强度下的草地有效利用面积。以研究区2015年与2016年为实例,结果表明模型精度为86.67%。本文提出的评估模型能较好地反映草地的利用情况;在被利用的草地中,2015年7月76.53%的草地利用较差,仅有4.77%的草地利用较好;2016年7月48.84%的草地利用较差,11.92%的草地利用较好。
2)为了对天然草地利用过程进行实时评估,通过GPS轨迹数据获取畜群采食强度,利用天然草地的遥感估算模型反演草地生物量的时空分布,然后将畜群采食强度与天然草地生物量进行叠加,根据采食强度与草地生物量间的关系综合评估天然草地利用情况。结果表明,畜群喜欢在平坦的地方采食,在被利用的草地中,50%以上的草地由于过度放牧或轻度放牧导致草地利用不合理。研究区中区域3被合理利用的草地面积比例最大,为69.39%,其他区域草地未被合理利用的面积占所在区域面积的50%以上。
3)为了提高放牧畜牧业的信息化水平,利用Python语言对草地利用评估方法进行分析、归纳和集成,在VisualStudio2010开发环境下,以C#作为开发语言,结合ArcGISEngine10.2组件式技术进行系统开发,实现空间数据分析、自动成图等功能。系统实现了草地利用评估的可视化、半自动化,能较好的对草地利用情况进行评估。