科研产出
光谱分辨率对黑土有机质预测模型的影响
《光谱学与光谱分析 》 2012 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：高光谱遥感以其高光谱分辨率适于反射光谱特征复杂的地物识别与参数反演,但对于反射光谱特征平滑的地物,高光谱数据可能存在数据冗余问题。本研究对实验室测定的黑土高光谱反射率进行重采样,基于统计分析方法研究了光谱分辨率对黑土有机质预测模型精度的影响,结果表明:黑土有机质含量高,土壤有机质的光谱作用范围宽(445～1 380nm);黑土有机质光谱预测模型精度随光谱分辨率降低,呈现先增后减的趋势,最优模型的光谱分辨率为50nm,低于高光谱遥感波段设置,略高于多光谱传感器波段设置;黑土有机质光谱预测最优模型以倒数对数微分为自变量,模型决定系数R2=0.799,RMSE=0.439,研究成果为土壤有机质遥感反演、光谱速测仪器的研制,以及传感器波段设置提供理论基础与技术支持。
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便携式X射线荧光光谱分析仪测定土壤中重金属
《光谱学与光谱分析 》 2012 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：应用NITON XL3t600型便携式X射线荧光谱分析仪对土壤中主要重金属污染物Cu,Zn,Pb,Cr和As进行了测试。结果表明,Cu,Zn,Pb,Cr和As元素的最低检出限分别为:23.96,11.69,8.58,19.23,6.24mg.kg-1;对土壤成分分析标准物质GSS-5进行5次重复测定,准确度在96%～102%之间,RSD在1.0%～7.6%范围内,表明仪器对于土壤中较高浓度重金属检测准确度和精密度良好;田间进行原位检测,相对标准偏差均小于20%,与国标方法检测结果相比,准确度在55%～119%之间。通过实验室测试和田间原位检测,验证了便携式X射线荧光谱分析仪检测土壤中重金属元素有较好的准确度和精密度,适用于土壤中重金属的快速检测。
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高效液相色谱-质谱法分析啶菌噁唑在番茄灰霉病菌中的代谢行为
《分析化学 》 2011 SCI 北大核心 CSCD
摘要：采用高效液相色谱-质谱法(HPLC-MS)分析了杀菌剂啶菌噁唑在番茄灰霉病菌液体摇培体系中的代谢动态。啶菌噁唑液相色谱定量检测法的线性回归方程为y=54.5x+11.2(r=0.9997),在2.07～72.34 mg/L范围内,方法回收率和精密度符合农药痕量分析要求。代谢影响因子研究结果显示,培养24 h孢子初萌发阶段的灰霉病菌对药剂代谢能力显著优于后期菌丝生长阶段。啶菌噁唑代谢量与接菌量呈正相关。代谢动态研究表明,在0.05,0.10和0.21 mg/L添加浓度下,啶菌噁唑与灰霉病菌经过44 h的共培养,分别降解为初始浓度的53.8%,58.2%和68.6%,代谢随药剂浓度降低而增快,而在不含菌的培养基中降解率低于0.6%(0.21 mg/L)。药剂处理灰霉病菌培养液经HPLC分离获得4个疑似代谢产物峰,其中化合物M2为分子量257的含氯代谢产物。啶菌噁唑在灰霉病菌菌体中发生了代谢作用,代谢速度受菌龄、接菌量和药剂浓度的影响。
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成像光谱技术在农作物信息诊断中的研究进展
《光谱学与光谱分析 》 2011 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：传统的农作物信息诊断方法存在劳动强度大、诊断时间长、操作技术要求高、受人为主观因素影响大等缺陷,限制了农作物信息诊断的实时性和准确性。成像光谱技术能够通过同时获得农作物的图像以及光谱信息,实现对农作物生长状况、病虫害等信息的快速、无损检测,已在作物信息诊断中得到越来越广泛的应用,为农业的信息化提供了技术支持。文章概述了成像光谱技术的原理,重点介绍了其在农作物种子成分检测、种子品种分类、种子病虫害检测、田间植株长势监测、田间植株病虫害检测中的国内外最新研究进展,分析了成像光谱技术应用于农作物信息诊断的难点,并对其发展方向进行了展望。
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基于数据分割与主成分分析的LAI遥感估算
《红外与毫米波学报 》 2011 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：针对叶面积指数(LAI)经典统计反演模型存在估算效果不理想以及反演效率低等问题,提出了一种基于农学物候的数据分割与主成分分析结合的遥感估算方法.综合了原始光谱和微分(或差分)光谱主成分信息作为自变量,融入了以农学物候为先验的数据分割思想,并引入了多尺度建模方式参与反演过程.以冬小麦为实验对象,进行数值模拟和比较分析.结果显示,该方法既能有效地提高整体估算精度,又能显著地改善数据饱和问题,且在全样本遍历时体现了稳定鲁棒性.
关键词： 主成分分析(PCA) 农学物候 数据分割 多尺度建模 叶面积指数(LAI)
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基于小波变换和高斯拟合的在线谱图综合处理方法
《光谱学与光谱分析 》 2011 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：微小型移动式现场在线检测技术是分析仪器发展的新领域。针对复杂工作环境中谱图存在强噪声干扰、谱峰重叠、不规则峰形等严重影响仪器的定性和定量准确度的瓶颈技术,提出了一种基于小波变换和高斯拟合相结合的谱图在线综合处理方法,用自研的仪器对甲苯和全氟三丁胺两种典型化合物的谱图进行了处理,并与实验室分析仪器普遍应用的算法进行了对比分析。结果表明,综合方法能够有效解决强噪声干扰、谱峰重叠、不规则峰形问题,提高仪器的定性和定量准确性,同时能够实现数据压缩,满足仪器的在线实时检测要求。综合方法处理甲苯特征峰的平均信噪比(SNR)较移动平滑方法提高了1.3倍,峰位误差ΔM降低了3.6倍,处理全氟三丁胺谱图的数据压缩比为197∶1。
关键词： 小波变换 高斯拟合 信号去噪 谱图处理 数据压缩 现场在线检测
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应用近地成像高光谱估算玉米叶绿素含量
《光谱学与光谱分析 》 2011 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：图谱合一的近地成像高光谱是现代数字农业对田块尺度的作物长势信息进行动态监测和实时管理的需要,是促进农业定量遥感发展的重要手段之一。文章通过自主研制的田间扫描成像光谱仪近地获得盆栽和大田玉米的冠层高光谱影像,从影像中精确提取玉米不同层位的叶片反射光谱并计算TCARI,OSA-VI,CARI,NDVI等多种光谱植被指数,构建玉米叶绿素含量的光谱预测模型,并对模型进行了验证。结果表明,基于光谱指数MCARI/OSAVI构建的玉米植株叶绿素含量预测模型精度较高,验证样本预测的决定系数R2=0.887,预测均方根误差RMSE为1.8。研究表明,成像光谱仪在微观尺度上的作物组分光谱信息探测方面具有较大的应用潜力。
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小麦叶片胁迫状态下的高光谱图像特征分析研究
《光谱学与光谱分析 》 2011 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：作物在遭受各种胁迫下的长势及健康诊断是精细农业操作的重要环节。高光谱成像技术具有图谱合一的优势,已成为近年来国内外研究的热点。本文以叶片尺度的小麦为研究对象,利用自主研发的成像光谱仪,采集遭受养分、病虫害胁迫的小麦叶片高光谱图像,利用逐像素平均法增强光谱特征,根据反射率差异进行分析研究。结果表明,提取的高光谱能够反映不同叶位叶片的养分差异,还能利用成像图直观地进行作物养分胁迫程度判断;利用成像光谱仪2 nm的光谱分辨率和毫米级的空间分辨率,在作物感染病害时,既可定量每个叶片的病斑个数,又能定性地分析感染面积对叶片造成的影响;在作物遭受虫害时,可对蚜虫群体甚至单个蚜虫的光谱信息进行提取,这为定量研究蚜虫对小麦叶片的危害提供了新的手段。上述结果充分说明成像高光谱在作物长势定量定性分析研究中具有独特的优势。
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基于红边位置提取验证成像与非成像高光谱数据的一致性
《光谱学与光谱分析 》 2011 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：定量遥感是当前遥感发展的前沿,作物组分信息解析是农业定量遥感的研究热点,而成像高光谱技术为解决微观尺度的作物组分信息探测研究提供了强有力的手段。利用成像光谱仪(pushbroom imagingspectrometer,PIS)与地物光谱仪(FieldSpec ProFR2500,ASD)同步收集冬小麦、玉米不同生育期叶片的反射光谱,通过不同算法提取PIS与ASD数据的红边位置,验证成像光谱数据的精度。结果表明:(1)PIS与ASD原始光谱数据在红边区间(670～740 nm)有很高的吻合度;(2)从室内光谱(玉米叶片)红边位置的提取结果看,两仪器提取的红边位置都集中在700～720 nm;(3)从室外光谱(小麦叶片)红边位置的提取结果看,PIS与ASD数据提取结果有差异,PIS数据的红边位置在760 nm处,而ASD数据的红边位置在720 nm处,这种差异主要是成像光谱数据受氧气吸收的影响较大所致;(4)PIS与ASD的红边变幅不同,但趋势相同。以上结论为成像光谱数据的深入应用提供了参考。
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新型光谱曲线特征参数与水稻叶绿素含量间的关系研究
《光谱学与光谱分析 》 2011 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：利用高光谱信息检测作物叶绿素含量信息是田间作物长势诊断的重要研究内容。利用水稻光谱和叶绿素含量田间实测数据,从作物叶绿素含量不同,光谱曲线峰谷波形有"高矮胖瘦"形态变化的观点出发,提出光谱曲线峰谷波形中特征边的上升、下降速率以及组成峰谷波形两边的夹角等新型特征量,利用归一化光谱信息,分析了这些变量与水稻叶绿素含量间的相关关系。研究结果显示:(1)可见光波段范围520～740nm之间的归一化光谱反射率与叶绿素含量间呈良好的负相关关系;(2)绿峰反射光谱曲线特征边的变化速率及绿峰两边的夹角等变量与水稻叶绿素含量具有较好的相关性,表明利用这些新型变量开展叶绿素含量高光谱无损监测成为可能,这将为利用高光谱信息开展作物长势与营养诊断提供新的思路和方法。
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