安徽农业科学，ＪｏｕｍａｌｏｆＡｎｈｕｉＡ画．Ｓｃｉ．２０１０，３８（３０）：１７００３—１７００５，１７０１６
责任编辑张志转责任校对李岩
土地利用／覆被变化研究现状与展望白淑英１”，陈灵梅２，王莉２，李海萍２
院，江苏南京２１００４４）
（１．农业部资源遥感与数字农业重点开放实验室，北京１０００８ｌ；２．南京信息工程大学遥感学
摘要土地利用／覆被变化作为全球变化的下垫面影响因素，近年来受到学术界的高度重视，成为全球变化的重要研究之一，并取得了瞩目的成果。但目前的研究水平尚不能满足全球变化的需要，还有很多问题需进一步深入研究。该文系统总结了土地利用／覆被变化研究现状及面临的问题，并展望未来需要研究的部分问题，以期为开展相关研究提供思路。
关键词土地利用／覆被变化；驱动因素；全球变化中图分类号Ｆ３２３．２１文献标识码Ａ文章编号０５１７—６６ｌｌ（２０１０）３０一１７００３—０３
ＳｔｕｄｙｏｆＬａｎｄＵｓｅ／ＣｏｖｅｒＢＡＩＳｈｕ・ｙｔｎｇＡｂｓｔｒａｃｔ
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ｙｅａｒｓ，ＬＵＣＣ酗ｔｈｅｕｎｄｅｒｌｙｉｎｇｓｕｎ＇ｄｅｅｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｆａｃｔｏｒｓｏｆｇｌｏｈａａｃｈａｎｇｅ，ｂｅｃａｍｅ
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ＫｅｙｗｏｒｄｓＬａｎｄｕｓｅ／Ｃｏｖｅｒｃｈａｎｇｅ：Ｄｒｉｖｅｆａｃｔｏｒｓ；Ｇｌｏｂａｌｃｈａｎｇｅ
土地利用／覆被变化（１ａｎｄｕ眈／Ｃｏｖｅｒｃｈａｎｇｅ，ＬＵＣＣ）改变了地面反照率和生态系统贮碳能力，也影响着景观中的物质循环和能量分配，并由此造成全球变暖、臭氧层破坏、生物多样性减少、大气污染和水污染、水土流失、土地荒漠化等各种环境问题，是全球环境变化的重要组成部分和主要原
在驱动因素的确定、驱动力的分类以及驱动力对土地利用／覆被影响作用分析等方面。
１．３
ＬＵＣＣ的区域环境效应研究土地利用变化造成的区
域生态环境后果研究，即分析土地利用变化对于水土流失，土
地荒漠化，环境污染，生物多样性损失以及农业自然灾害灾情等的影响；ＬＵＣＣ对区域生态系统服务价值影响研究；ＬＵＣＣ景观生态效应研究；ＬＵＣＣ对局地气候影响研究¨““。
１．４
因¨。１。因此，自１９９０年起，隶属于“国际科学联合会”的国
际生物圈计划（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｇｅｎｓｐｈｅｒｅ—ｂｉｏｓｐｈｅｒｅｐｒｏｇｒａｍ。ＩＧ－ＢＰ）和隶属于“国际社会科学联合会”的国际全球环境变化人文因素计划（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｈｕｍａｎｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓｐｒｏｇｒａｍ
ｏｎ
ＬＵＣＣ模拟模型研究Ⅲ’土地利用／覆被数量变化预
测模型主要包括经验统计模型、随机模型、优化模型和基于过程的动态模拟模型；土地利用空间上变化模拟模型，主要是ＬＵＣＣ同驱动因子之间的经验性定量关系与动态模拟相结合的模拟模型，有元胞自动机（ＣＡ）模型、土地利用及其效应转变的模型（Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ
ｏｆ
ｇｌｏｂａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＩＨＤＰ）积极筹划全球研究计划，于１９９５
年共同拟定并发表了《土地利用／覆被变化科学研究计划》，并将其列为核心项目之一。同时ＩＧＢＰ还成立了科学研究计划委员会，并于１９９６年１月２８日一２月２日在荷兰举行了有关ＬＵＣＣ的国际会议，提出了５个ＬＵＣＣ研究的框架问题和３个重点研究领域怕ｑ１。随后，许多国际组织和国家纷纷启动各自的ＬＵＣＣ研究项目，并取得了一系列成果。
ｌ
１．１
ｌａｎｄ
ｕＢｅ
ａｎｄｉｔｓ
ｅｆｆｅｃｔｓ，ＣＬＵＥ）、
ｏｆｌａｎｄ
ｕｓｅ
土地利用变化及其空间效应模型（Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ
ｉｔｓｅｆｆｅｃｔｓ
ａｔ
ａｎｄ
８咖ｌｌｌ
ｒｅｇｉｏｎ
ｅｘｔｅｎｔ，ＣＬＵＥ—Ｓ）哺。１、土地利用及
ｏｆ
其影响模型（Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ
ｌａｎｄｕ∞ａｎｄ
ｉｔｓｅｆｆｅｃｔｓｉｎ
Ｃｈｉｎａ，
ＬＩＪＣＣ主要研究进展
±地利用／覆被时空变化研究
土地利用／覆被数量
ＣＬＵＥＣＨ）㈣圳、土地利用／覆被长期变化预测模型陋１等。
２
目前ＬＵＣＣ研究面临问题
变化研究，通过动态度来表示ＬＵＣＣ的速度和幅度等数量特征；土地利用／覆被空间变化研究，通常用ＧＩＳ的空间叠加分
ＬＵＣＣ研究是全球变化的一个重要研究方向，受到学术
界的高度重视，同时也取得了瞩目的成果。但作为全球变化
析功能定量、定位确定区域单元土地利用类型的变化。并计
算各个时期土地利用类型的转换矩阵，用以确定土地利用类型相互之间的转换情况ｕ”１１Ｊ。
１．２
的重要下垫面影响因素，其研究成果远远不能满足全球变化
研究的需要，还有很多问题需要进一步深入研究。２．１能够获得的数据时间系列不够长
由于气候系统变
ＬＵＣＣ驱动机制研究土地利用变化驱动机制研究
化的滞后效应，只有建立长期的土地利用驱动力模型，才能加强综合环境评估和预测。历史数据是建立全球环境变化模型的关键所在，遥感数据出现之前的土地利用／覆被空间数据通常很难获取，难以满足相关分析的要求Ⅲ１，有必要对百年以上长时间尺度土地利用／覆被空间数据进行重建研究。
２．２未能实现气候变化与人类活动影响作用的区分
对
对于揭示ＬＵＣＣ的原因、内部机制、基本过程、预测未来变化方向和后果，以及制定相应的对策至关重要¨“。它是整个全球环境变化研究计划对土地利用／覆被项目的要求，是ＬＵＣＣ研究的核心¨””１。目前对ＬＵＣＣ驱动机制研究主要
基金项目２００９年农业部资源遥感与数字农业重点开放实验室开放课
题（ＲＤＡ０７０９）；南京信息工程大学第六期教学建设与改革工程省级实践创新项目（０９ＣＸ００２２）。
作者简介白淑英（１９７３一），女，内蒙古宁城人，博士，副教授，从事遥
感与地理信息系统在资源环境中的应用研究。
收稿日期２０１１０－０７－０６
ＬＵＣＣ进行分类，不仅有利于分析ＬＵＣＣ的动态过程，而且有
利于将ＬＵＣＣ类型与其驱动因素紧密联系起来，从而实现部分气候变化的影响与人类活动影响作用的区分。但目前未
万方数据
１７００４
安徽农业科学
２０１０生
见将土地利用变化类型与具体影响因素联系起来研究的应用案例。
２．３土地利用／覆被驱动力分类研究角度比较单一
在
ＬＵＣＣ驱动力分类中基本都侧重于从自然环境因素，社会经济因素，政治因素角度进行分类研究，但从决定其数量变化的驱动因子和决定其空间位置变化的驱动因子，限制条件和驱使变化的因素等类型进行分类研究的实例不多见。２．４土地利用／覆被类型变化的不均质性定量化研究不深入
土地利用／覆被类型在受到外界胁迫作用下发生变化
具有不均质性，有些单元比较稳定不容易发生变化，而有些单元不稳定容易发生变化，对这种性质的定量化研究，有利于从本质上揭示ＬＵＣＣ的机制，为ＬＵＣＣ定量模拟提供科学依据。但这方面的研究还处于起始阶段，有必要进一步深入研究。
２．５急需提供连续时间序列的土地利用／覆被参数
土地
利用／覆被及其变化作为全球变化的下垫面影响因素，成为陆面过程模式，全球气候模式的重要参数，急需提供给各种模式连续时间序列的土地利用／覆被参数。因此需要加强研究遥感信息获取连续时间序列的土地利用／覆被参数化的方法。
３
土地利用／覆被变化研究展望
３．１土地利用／覆被数字重建研究
土地利用重建研究不
仅要重建当时土地利用的数量，更要重建当时土地利用的空
间分布情况。在这方面前人进行了一些研究，但有些只注重
土地利用的数量分析；有些研究时空尺度过大，土地利用的空间分布结果并不精确，没有形成一定比例尺的土地利用空间分布数据；有些空间尺度过小，不能被广泛应用。遥感信息因为具有周期性、现实性，宏观性和系统性方面的优势，在土地利用与土地覆被状况调查中得到了广泛的应用。历史时期土地利用／覆被数字重建研究对揭示土地利用时空变化的趋势特征、关键性影响因子和土地资源可持续利用有重要
意义，因而，该研究成为长时期土地利用／覆被动态变化研究
迫切需要解决的关键问题。
３．２
ＬＵＣＣ分类研究ＬＵＣＣ的形式可以从５个方面进行
分类
３．２．１
退化、转换、改良。根据ＬＵＣＣ的后果可将其分为土地覆被退化、转换、改良。①退化：即某种覆被类型虽未改
变，但其质量已经降低，例如过度放牧引起草地退化，伐木引
起森林覆被密度降低；②转换：即某种覆被类型完全转变成另一种类型，例如耕地被城市或工业建设占用，林地被整个砍伐并开垦为牧草地或耕地；③改良：指某种覆被得到维护、
修复、更新，例如土壤改良、耕地梯化、草地改良、森林抚育、灌溉系统的建立与完善ｐ¨。
３．２．２
转变与渐变。根据ＬＵＣＣ的程度可将其分为转变和
渐变。①转变：指从一种覆被类型转变成另一种覆被类型，例如森林转变成草地是热带一种重要的土地利用／覆被变化类型，永久耕地的废弃与森林的再生部分发生在中纬度地区；②渐变：即属性上仍保持原有的覆被或利用类型，但其结
构和功能（如生物量，生产力，生物气候等）却发生了显著的改变；转变与渐变之间存在一定的关系，当渐变达到一定的
万方数据
程度就可能成了转变¨“。
３．２．３
改造与变异。根据ＬＵＣＣ的形式可将其分为改造和
变异。①改造：是指有一种土地覆盖类型转变为另一类土地覆盖类型，如由农业用地转变为非农业用地；②变异：是指土
地覆盖类型内部的变化，如工业用地转变为商业居住用地的
变化…。
３．２．４
季节性变化与非季节性变化。根据ＬＵＣＣ与季节的
关系可将其分为季节性变化和非季节性变化。①季节性变
化：指受到季节性气候的影响，土地利用／覆被类型之间的变
化，如受降雨影响水域的变化；②非季节性变化：指与季相无关，不受季节性气候变化影响的土地利用／覆被类型之间的
变化。
３．２．５
人类干扰型与自然演化型。根据ＬＵＣＣ的直接驱动
力可将其分为人类干扰型和自然演化型。①人类干扰型：指
人类按一定的社会经济目的，对土地用途进行改变的形式，是土地的自然生态系统变为人工生态系统的过程，侧重于人类对土地的影响；②自然演化型：指自然条件的演化及人类间接影响。而使土地利用／覆被类型发生改变的形式，是自然生态系统自身演化的过程，偏重于自然自身演化怫１。
以上所列土地利用变化形式分类中还应该包括基本保持不变的部分。根据土地利用变化的形式对土地利用变化
进行类型划分是必要的，有利于确定土地利用变化的驱动因素，也有利于定量化土地利用变化与驱动因素之间的关系。
３．３
ＬＵＣＣ驱动因素分类研究对驱动力分类。不仅有助
于更深入地分析ＬＵＣＣ的原因和机理，也有助于采取适当和必要措施促使ＬＵＣＣ向有利于人类的方向发展。从驱动力来源角度讲ＬＵＣＣ的驱动因素一般分为自然因素、社会经济因素、政治因素３个方面。从驱动力对ＬＵＣＣ的影响可以进行如下具体分类：
３．３．１
ＬＵＣＣ直接因素和间接因素。直接因素。对土地产
品的需求、对土地的投入、城市化程度、土地利用的集约化程度、土地权属、土地利用政策以及对土地资源保护的态度；问
接因素。主要包括６个方面：人口变化、技术发展、经济增长、政治与经济政策、富裕程度和价值取向。
３．３．２
ＬＵＣＣ影响因素与限制因素。任何一块土地都只是
适合一部分或者个别土地利用类型，完全不适合某种土地利用的土地条件就构成了该种土地利用类型的限制条件。适宜多种土地利用／覆被的土地条件就构成了这几种土地利用类型的影响条件。比如，湖泊、河流等水体的存在是其他土地利用存在的限制条件。而沼泽则是耕地存在的影响条件，但不是限制条件。
３．３．３
ＬＵＣＣ基础条件与决定因素。土地利用／覆被的空
间格局与变化既受自然条件的制约，又受社会、经济、技术条件与社会经济规律的影响。其中，自然环境是基础条件，社会、经济、技术等人文因素对其时空变化具有决定性的
影响㈨。
３．３．４
土地利用／覆被影响因素与ＬＵＣＣ影响因素。对于
某一地区来说，基础的自然条件和一些定型的社会因素对土地利用变化只是起制约作用，不会引起土地利用的变化。这些因素有地质、地貌、土壤、水文等自然基础条件以及传统文
３８卷３０期白淑英等土地利用／覆被变化研究现状与展望
化和信仰等。而气候因素有明显的年际变化，尤其是气候因素中的降水量变化会对一些土地利用变化产生影响，其他自然因素在短期内甚至是在近百年内不会有很大的变化，而且其变化也不会引起明显的土地利用变化。这些因素是土地
利用的影响因素。而气候变化、社会经济因素和政治因素构
成Ｌ１ＪＣＣ影响因素。
３．３．５
ＬＵＣＣ的数量影响因素和位置影响因素。ＬＵＣＣ数
量影响因素有人口数量、人口质量、民族结构、城乡结构等；土地所有制，与土地有关的法律、法规、政策、体制等；战争、土地改革、重大政治事件等；农产品的价格和对粮食的需求
量；土地开发技术水平和生产技术水平，富裕程度，消费观
念，价值取向。ＬＵＣＣ位置影响因素主要有人口分布、人口迁移等；地理位置、交通条件、自然基础条件（土地肥沃程度、水源条件）等区位因素；ＬＵＣＣ数量影响因素在空问上的分布也会对土地利用／覆被空间变化起作用。３．４不同ＬＵＣＣ的驱动作用研究
耕地、林地、草地、水
域、城乡居民用地、未利用土地（沙地、盐碱地、沼泽地、滩地等）等土地利用／覆被类型都存在正向变化和逆向变化，即某种土地利用／覆被类型的增加与减少。耕地的正向变化是毁林开荒，垦殖草地，开垦沼泽地，沙地、盐碱地治理与改良的结果，形成了林地、草地、未利用土地的逆向变化。耕地的逆向变化主要是居民建筑、道路交通占地，退耕还林还草，耕地撂荒等，这形成了居民建筑用地、交通道路等的正向变化。这些变化都是人类直接作用的结果，受社会经济、政治驱动力的影响；而其他变化，如草地、水域、盐碱地、沼泽的、沙地之间的变化大部分是自然环境演化的结果，受自然因素变化的影响较大。
３．５不同时期Ｌ脚ＣＣ的驱动因素选择
３．５．１
生存需求时期。人类开始对土地的利用，首先是为
了满足人类生存和生活的基本物质需求，此时为对土地利用
的生存需求时期。该时期是在实行家庭联产承包责任制之
前，人们对土地利用的重点是放牧和耕种，其目的也只是解
决日益增长人口的温饱问题。其中最主要的土地利用变化主要是开垦草地或荒地，而居民建设用地以及道路交通用地
基本没有大规模建设，所以此时耕地数量变化主要受人口数量的影响，耕地开垦的位置主要受自然环境条件限制。生存需求时期可以分为未解决温饱和解决温饱２个时期，各时期影响因素的侧重点也不尽相同。
３．５．２
生存需求与经济利益追求并存时期。随着社会生产
的进步，温饱问题的解决，人类开始提高生活水平，提高对农产品的数量和质量要求，追求经济效益，此时为生存需求与经济利益追求并存时期。从新古典经济学的角度看，土地用途的转移是土地经营者追求效用最大化的结果，即通过土地的最优利用达到获利最大。为了满足不断增长的人口对粮
食的需求和不断提高的生活水平，人们开垦新的耕地，影响
其对土地开发的自然因素是土地位置与肥沃度，社会因素主要是人口数量的增长。人们生活水平的提高。
３．５．３
生存需求、经济利益、环境保护相协调时期。近几十
年来，人口的急剧增长和科学技术水平的提高。人类的活动以空前的速度、幅度和空间规模改变着陆地环境，ＬＵＣＣ的速
万方数据
度明显加快，土地利用／覆被格局迅速改变。由此造成全球变暖，生物多样性丧失，水污染，水土流失。土地荒漠化等各式各样的环境问题层出不穷。人类在对土地的开发利用过
程中也有意识地保护与改善土地资源的质量及其环境功能，
使土地生态系统向有利于人类的方向发展。该时期土地利用变化受到人口增长带来的生存需求、生活水平提高带来的经济利益追求和环境保护的限制等方面因素的影响。
４
小结
ＬＩＬＩＣＣ作为全球变化的下垫面影响因素，是近几十年来
的研究热点之一。但其研究还远远不能满足全球变化研究的需要，需要进一步深入研究的问题还有很多。笔者系统总结了土地利用／覆被变化研究现状及面临的问题，并对将来
需要研究的部分问题进行展望，主要有长时间尺度土地利用／覆被变化数据的获取；土地利用／覆被变化的类型和驱动因素及其驱动作用进行区分，并把土地利用／覆被变化的类
型和驱动力类型进行联系，来确定土地利用／覆被变化的驱
动因素和驱动机制等，为进一步开展相关研究提供了思路。
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（下转第１７０１６页）
１７０１６安徽农业科学
２０１０隼
裹２正交试验因素水平
Ｔａｂｌｅ２
Ｆ钺生棚限ａｎｄＩｅｖｄｓｏｆｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ
ｔｅｓｔ
不一致，需要对投加量和抽滤压力２个指标采用综合平衡法得出最佳工艺参数。综合分析得出最佳操作参数组合为
絮凝剂（Ｄ）
ｆ１０ｃ－ｅｕｌａｎｔ
搋ｃ瓣
１２
２．０
１００ｒ／ｒＩｌｉｎ
搅拌水平（Ｂ）
ＳｔｉｍｎｇＩｅｖｅｌ
１０ｓ；４０
１５０Ｊｍｉｎ１０ｓ；５０
ｒ／ＩＩＩｉｎ
抽滤压力（ｃ）∥ＭＰａ
Ｐｕｍｐｉｎｇｆｉｌｔｅｒ
ｐｒｅｓｓｕｒｅ
Ａ。Ｂ：Ｃ。Ｄ３，即Ｋ６７２８絮凝剂投加量２．０ＩＩｌｌ；搅拌水平为１５０
ｒ／ｒａｉｎ１０
８。５０ｒ／ｒａｉｎ１０ｍｉｎ；抽滤压力０．０３ＭＰａ时，污泥脱水
１０ｍｉｎ
２．５
ｒ／ｍｉｎ１０ｍｉｎ
０．０３０．０４
Ｋ６６３５Ｋ６６３２
效果最佳。
表４
Ｔａｂｌｅ４
≥≥：Ｑ圣盟芝鲤２１Ｑ！；鲤么丛２１Ｑ西ＢＱ：堕
鲤垫
Ｌ＇（３‘）正交试验结果Ｌ．（３‘）ｏｒｔｈｏｇｏｌｌａＪ
ｔｅｓｔ
ｒｅｍｉｔ
２结果与分析
２．１药剂的初步筛选试验由表３可知，在投加同一用量
的试验中，各个絮凝剂都能形成絮体，且沉降性能都得到了较大的提高。相比较而言，投加阴离子或非离子的ＰＡＮ絮凝剂形成絮体较小不牢固，形成絮体后的沉降速度没有阳离子絮凝剂的快，不利于后续的脱水需要。这是因为本身污泥表面就携带着负电荷，所以在后续试验中选用其中效果最好
的３种阳离子型的ＰＡＮ絮凝剂进行正交试验，分别为
Ｋ６６３５、Ｋ６６３２和Ｋ６７２８。
表３
Ｔａｂｌｅ３
月．
１．５０
２．７００．７００．６０
不同类型的ＰＡＭ絮凝剂沉降性能
ＰＡＭ
ＩＩＩｌ
墨
Ｑ：歪三１２１：丝垒ＺＱ
Ｔｈｅｓｅｄｉｍｅｎ纽ｆｉｏｎ１）ｅ一；ｏｒｍａｎｃｅｏｆｄｉｔＴｅｒｅｍｔｙｐｅｓｏｌｔｆｌｏｅｅｕｌａｎｔ
３结论
（１）在正交试验中，污泥脱水性能的评判需要从多个角度来衡量，单个指标只会造成偏差。该试验中，以污泥比阻和滤饼含水率为指标，污泥比阻反映的是脱水速率、滤饼含水率反映的是可脱水程度。
（２）试验结果表明，药剂的投加量对污泥含水率影响最大；而抽滤压力对污泥比阻影响最大。其原因过滤压力越大，脱水的速率也相应地越快，但压力过大，也不利于污泥的脱水，且造成处理成本增加。在污泥调质过程中，药剂的投
２．２正交试验结果通过比较各个影响因素的Ｒ值来判断
影响程度的大小。由表４可知，因素Ｂ对滤饼含水率值影响
加量存在着最佳值，投加量过大或过小都不利于最终的脱水，在投加量最佳的时候，可以使形成的絮体大而结实，脱水效果也是最佳的。参考文献
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最明显，其次分别为因素Ａ、ｃ和Ｄ，操作最佳的组合是
Ａ，Ｂ：Ｃ，Ｄ，，即最佳操作条件为絮凝剂Ｋ６７２８投加量２．０ＩＩｄ；搅拌水平１５０
ｒ／ｒａｉｎ１０
８，５０
ｒ／ｒａｉｎ１０ｍｉｎ；抽滤压力０．０５
ｂｌＰａ。而在污泥比阻的方差分析中，也是因素Ｂ对污泥比阻影响最大，其次为Ｃ、Ａ、Ｄ，操作最佳组合为如Ｂ：Ｃ。Ｄ，，即最
佳操作条件为絮凝剂Ｋ６７２８投加量２．５ｍｌ；搅拌水平１５０
ｒ／ｒａｉｎ１０ｓ，５０ｒ／ｒａｉｎ１０
ｍｉｎ；过滤压力０．０３ＭＰａ。上述结果
表明，滤饼含水率和污泥比阻２个指标极差分析得出的结果
・＋—＋—＋＿＋—＋—＋－■—＋—＋—¨－＋・＋—＋—＋－＋－＋－＋－＋－＋－＿．—－＋－＋－Ｈ—＋・＋－＋斗—＋・＿．・＿０——＋—斗－＋－＋・＋－－卜－■—斗・—一＿＋—＋・＋－叶—ｈ●—‘■‘。
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万方数据
土地利用/覆被变化研究现状与展望
作者：作者单位：
白淑英， 陈灵梅， 王莉， 李海萍
白淑英(农业部资源遥感与数字农业重点开放实验室,北京,100081;南京信息工程大学遥感学院,江苏南京,210044)， 陈灵梅,王莉,李海萍(南京信息工程大学遥感学院,江苏南京,210044)
安徽农业科学
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