基于低空遥感的黄兔尾鼠鼠洞动态监测及变化分析

发布时间：2020-11-11 22:36

　　 草地作为陆地生态系统的重要组成部分,不仅为畜牧业提供重要的物质基础,对调节气候、涵养水源、防风固沙和生物多样性保护也有着重要意义。新疆作为我国的主要牧区之一,近年来鼠害爆发严重,其中以北疆地区的黄兔尾鼠灾害最为典型。黄兔尾鼠爆发年份常造成大片牧草被啃食,地表严重裸露,草场退化,土地荒漠化。快速准确全面地掌握鼠情对于畜牧业可持续发展和草地生态保护意义重大。传统鼠害监测手段主要以人工调查为主,通过定点观测、堵洞查盗法、夹日(夜)法等调查其种群数量,从而采取防治措施。这些方法往往费时费力,且存在调查成本高,调查面积小,代表性差等缺点。随着无人机遥感的发展,轻小型无人机越来越多地被应用于地理学、生态学以及农情监测等研究领域,无人机遥感应用于鼠害监测已经得到了初步发展。目前低空遥感鼠害监测主要是静态的单一时相的监测,缺乏连续观测的数据。为掌握鼠害动态发生情况,本文对巴音沟黄兔尾鼠发生区进行了多时相航拍监测,并对鼠害变化影响因素进行分析,主要开展的工作及取得的成果如下:(1)确定黄兔尾鼠鼠洞航拍最佳空间分辨率及小型无人机航拍数据获取和预处理流程:以新疆巴音沟牧场黄兔尾鼠生物防治示范区为试验区,采用小型无人机搭载可见光传感器,获取研究区鼠洞航拍影像,计算分析黄兔尾鼠航拍最佳空间分辨率应控制在1.5cm以内;在黄兔尾鼠生长季进行多次飞行任务,使用Pix4D结合PhotoScan软件处拼接获得1cm空间分辨率的研究区多时相数字正射影像(DOM)和数字表面模型(DSM)。(2)基于面向对象的多时相黄兔尾鼠鼠洞识别及动态监测技术体系的形成:利用面向对象特征阈值法结合模糊分类,对多时相航拍影像进行分类并提取出鼠洞,总体分类精度为0.90,鼠洞识别精度在0.93以上,形成了从多时相数据获取到处理的黄兔尾鼠鼠洞动态监测技术体系。(3)基于格网的黄兔尾鼠危害动态变化分析及鼠洞分布空间变化分析:基于GIS格网对多时相鼠洞数据进行危害分级,并对危害面积统计。4-8月航拍区鼠害以中度危害和重度危害为主。其中6月份危害最为严重,中度危害以上面积占比达88.7%;8月份危害最轻,中度危害以上面积占比为52.3%。基于Kernal核密度和SDE标准差椭圆对鼠洞空间分布变化进行分析,结果表明黄兔尾鼠鼠洞分布均呈现出多核集聚,面状分布与散点分布相结合的态势;鼠洞整体呈现出相对稳定的东北-西南方向分布的特征。(4)黄兔尾鼠鼠洞变化影响因素分析及典型洞群动态变化分析:对黄兔尾鼠鼠洞变化影响因素进行分析,结果表明:随海拔增加,鼠洞的密度也在增加;航拍区鼠洞数量与植被覆盖度具有良好的线性相关关系,决定系数R~2达到0.733;基于格网对植被盖度与鼠洞密度进行相关分析,发现虽然格网植被盖度与鼠洞密度相关性不明显(R0.5),但二者月间的变化量却表现出较好的相关性(相关系数R0.5);研究区土壤温湿度变化反映出植被盖度的变化,植被变化进而会影响鼠洞的变化;对研究区内典型洞群进行统计,发现洞群中鼠洞变化规律与研究区整体鼠洞变化规律具有一致性。
【学位单位】：新疆大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TP79;S812.6
【部分图文】：

算机分类方法提取鼠洞，并对鼠洞解译精度进行评价。（2）基于格网的草原黄兔尾鼠危害等级变化分析以及鼠洞空间分布特征变化分析。对鼠洞分类数据进行矢量化处理，利用 GIS 格网分析法对航拍区鼠害危害等级进行细化，基于两种格网对草原黄兔尾鼠危害等级变化进行分析；利用Kernal 核密度分析法和 SDE 鼠洞分布标准差椭圆分析黄兔尾鼠鼠洞空间分布特征的变化。（3）草原黄兔尾鼠鼠害变化原因分析及典型洞群变化分析。基于格网进行植被盖度统计与格网鼠洞密度进行相关分析，并基于格网对植被盖度变化与鼠洞密度变化之间进行相关分析；统计研究区内典型洞群，并对洞群内鼠洞变化进行分析。1.3.3 技术路线图

图 2-1 乌苏市草原鼠害生物治理示范区-1 Biological control demonstration zone of grassland rodent pest in究区气候植被情况场隶属新疆乌苏市，位于天山北麓，面积共计 3600 km究区位于独山子区独山以南，巴音沟牧场西部，气候条旱少雨蒸发快、春秋两季多风天是这里的典型特点，年年均蒸发量高达 3000mm 以上。研究区春秋季节不明显出现在7月，月均温27.6℃，最冷月出现在1月，月均温型的蒿属荒漠草原，零星分布有少量叉毛蓬(Petrosimonola collina)、短叶假木贼(Anabasis brevifolia)等植被。究区鼠害发生情况勘察发现研究区鼠种较为单一，2017 年捕捉试验中也尚因此认为该区域鼠洞主要是黄兔尾鼠造成的。黄兔尾鼠

新疆大学硕士研究生学位论文息于低山丘陵的荒漠草原，营掘土生活方式。夏季以绿色植物为食，食性广泛。喜食蒿属、针茅、猪毛菜、骆驼蓬等，在鼠密度较高的年份对农作物和草场均有较大危害。黄兔尾鼠是一种逐水草迁徙的动物，鼠害高发年份由于缺乏食物会进入农田危害农作物。研究区洞群密布，每个洞群由几十至上百个洞口组成，洞口堆积有鼠抛出的土丘，洞口之间有明显的“跑道”（鼠道）相连。黄兔尾鼠迁徙之后会在原地留下大量的废弃洞穴和裸露的圆形土丘。底层贫瘠土壤抛出地面掩埋牧草，短时间内植被难以生长，受雨水冲刷以及风力作用会造成草原退化。
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本文编号：2879843