科研产出
太赫兹技术用于精准农业污染检测探索研究（英文）
《红外与激光工程 》 2016 EI 北大核心 CSCD
摘要：利用太赫兹光谱技术进行了土壤中重金属铅含量检测研究,太赫兹光谱是一种拥有多种独特性质的新型安全检测技术,前期实验结果证明该研究具有一定可行性。制备了不同浓度的含铅污染土壤样品,研究并确定了压片法制备参数,然后在首都师范大学太赫兹实验室开展了样品测量实验,获取了有效数据。分别采用偏最小二乘和区间偏最小二乘法对太赫兹全谱数据进行了建模和预测,结果表明经优化的预测结果相关系数达到0.81,证实了该方法可行。借助于该检测手段,可以得到农田的重金属铅污染分布图,然后根据污染图进行污染治理和农田土壤有效管理,从而提高农田的生产能力。为精准农业中农田重金属污染快速检测、实现农业可持续发展提供参考。
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基于无人机数码影像的冬小麦叶面积指数探测研究
《中国生态农业学报 》 2016 北大核心 CSCD
摘要：叶面积指数(LAI)是评价作物长势的重要农学参数之一,利用遥感技术准确估测作物叶面积指数(LAI)对精准农业意义重大。目前,数码相机与无人机系统组成的高性价比遥感监测系统在农业研究中已取得一些成果,但利用无人机数码影像开展作物LAI估测研究还少有尝试。为论证利用无人机数码影像估测冬小麦LAI的可行性,本文以获取到的3个关键生育期(孕穗期、开花期和灌浆期)冬小麦无人机数码影像为数据源,利用数字图像转换原理构建出10种数字图像特征参数,并系统地分析了3个生育期内两个冬小麦品种在4种氮水平下的LAI与数字图像特征参数之间的关联性。结果表明,在LAI随生育期发生变化的同时,10种数字图像特征参数中R/(R+G+B)和本文提出的基于无人机数码影像红、绿、蓝通道DN值以及可见光大气阻抗植被指数(VARI)计算原理构建的数字图像特征参数UAV-based VARIRGB也有规律性变化,说明冬小麦的施氮差异不仅对LAI有影响,也对某些数字图像特征参数有一定影响;在不同条件(品种、氮营养水平以及生育期)下的数字图像特征参数与LAI的相关性分析中,R/(R+G+B)和UAV-based VARIRGB与LAI显著相关。进而,研究评价了R/(R+G+B)和UAV-based VARIRGB构建的LAI估测模型,最终确定UAV-based VARIRGB为估测冬小麦LAI的最佳参数指标。结果表明UAV-based VARIRGB指数模型估测的LAI与实测LAI拟合性较好(R2=0.71,RMSE=0.8,P<0.01)。本研究证明将无人机数码影像应用于冬小麦LAI探测是可行的,这也为高性价比无人机遥感系统的精准农业应用增添了新成果和经验。
关键词： 无人机 遥感 数码影像 冬小麦 叶面积指数 数字图像特征参数
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甘蓝枯萎病抗性基因FOC1序列分析及抗性相关变异位点分析
《华北农学报 》 2016 北大核心 CSCD
摘要：旨在发掘甘蓝抗枯萎病基因FOC1中与抗性相关的特异性单核苷酸多态性(SNP),为进一步开发FOC1特异分子标记提供理论依据。在对11份甘蓝自交系材料枯萎病抗病表型鉴定基础上,通过基因测序,对每份材料中FOC1等位基因及相应的氨基酸序列变异进行分析。结果表明,FOC1等位基因序列之间共存在92处SNP变异和2处Indel变异,其中包含C381A/G等18个在抗、感材料中表现出特异性差异的SNPs。此18个特异的SNP中转换型比率为86.11%、颠换型比率为13.89%,4种碱基变异率以T/C、G/A最高,分别占47.22%和38.89%,而C/G和A/C变异率共占13.89%。本研究也发现抗、感材料中存在4个特异的SNP,可造成3个氨基酸的变化。
面向大规模、多区域的可燃气体远程监测预警技术
《北京工业大学学报 》 2016 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了实现大规模、多区域的可燃气体的统一监测预警,使用无线传感器网络自组网技术、通用分组无线业务(general packet radio service,GPRS)无线传输技术和服务器数据库设计了可燃气体报警器采集节点、可燃气体报警器汇聚传输节点并完成服务器云管理平台的搭建.温湿度补偿算法提高了可燃气体报警器的采集精度,多级报警策略使可燃气体预警更智能,数据传输加密算法使数据传输更安全.系统可以应用在居民小区环境对可燃气体泄露智能预警.相关管理部门根据服务器云管理平台对预警信息及时处理并长期对监测数据进行统计分析.最后对搭建的远程可燃气体监测预警系统进行应用测试.结果表明:系统丢包率和用户收到预警信息时间间隔都满足可燃气体预警的实际要求.
关键词： 可燃气体监测 无线传感器网络 智能预警 通用分组无线业务(general packet radio service,GPRS)数据传输 服务器云管理平台
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利用低场核磁共振及其成像技术分析水稻浸种过程水分传递
《农业工程学报 》 2016 EI 北大核心 CSCD
摘要：为研究水稻种子浸种过程中内部水分流动情况,可视化内部水分传递过程,利用低场核磁共振及其成像技术,监测沈农9816号、七山占及秀子糯3个品种水稻种子48 h浸种过程。每6 h时间间隔利用自旋回波(spin echo,SE)脉冲序列获取样品的质子密度加权像,利用硬脉冲自旋回波(carr-purcell-meiboomgill sequence,CPMG)序列获取样品的横向弛豫时间T2反演谱,从而分析浸种过程对水稻种子内部水分分布的影响。试验结果表明:核磁共振是一种有效的水分检测技术,可以实现浸种过程中种子内部水分的快速、准确、无损的检测。利用水稻种子的质子密度加权像,能够直观检测到种子内部水分分布情况,动态的监测到种子内部水分流动过程,分析发现水分最初是从胚进入种子内部,继而通过种皮的渗透,最后到达胚乳部分。根据T2反演谱信号幅值计算得到的水稻种子吸水率,发现3个品种在相同浸种时间的各个监测点均反映出秀子糯吸水率最高,沈农9816号吸水率最低,试验结果验证了支链淀粉的吸水性优于直链淀粉。研究结果可以为水稻种子浸种过程中水分传递的理论模型构建提供数据支持。
关键词： 水分 核磁共振 种子 质子密度加权像 伪彩图 浸种 水分传递 T2反演谱
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用核磁共振研究浸种方法对水稻种子吸水量的影响（英文）
《农业工程学报 》 2016 EI 北大核心 CSCD
摘要：为寻求较佳浸种方法,该文应用低场核磁共振检测技术,研究了不同的浸种方式及浸种溶剂对水稻种子吸水量的影响。试验利用横向弛豫时间T2反演谱分析了水稻种子的水分状态变化及吸水特性,发现浸种过程改变了水稻种子内部的水分分布情况,水稻种子吸水量对初始含水率差异不显著(P>0.05),但对各种浸种方法差异显著(P<0.05)。研究表明,采用连续浸种4 h、浸种3 h-晾干1 h-浸种1 h、浸种2 h-晾干1 h-浸种2 h及浸种2 h-晾干2 h-浸种2 h这4种不同的浸种方式时,浸种2 h-晾干1 h-浸种2 h的间歇浸种方式吸水率较高;采用清水、强氯精300倍液、饱和澄清石灰水、质量分数为40%福尔马林的50倍液、100倍液及200倍液6种不同的浸种溶液时,应用质量分数为40%福尔马林50倍液药剂时吸水率较高。低场核磁共振检测技术揭示了水稻种子含水量的影响因素,为浸种过程中吸水量的测定提供了一种有效的方法。
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基于无人机高光谱遥感的冬小麦叶面积指数反演
《农业工程学报 》 2016 EI 北大核心 CSCD
摘要：叶面积指数(leaf area index,LAI)是评价作物长势和预测产量的重要依据。光谱特征信息作为高光谱遥感的突出优势在追踪LAI动态变化方面极其重要;然而,围绕光谱特征信息所开展的无人机高光谱遥感反演作物LAI的相关研究鲜有报道。该文利用ASD Field Spec FR Pro 2500光谱辐射仪(ASD Field Spec FR Pro 2500 spectroradiometer,ASD)和Cubert UHD185 Firefly成像光谱仪(Cuber UHD185 Firefly imaging spectrometer,UHD185)在冬小麦试验田进行空地联合试验,基于获取的孕穗期、开花期以及灌浆期地面数据和无人机高光谱遥感数据,估测冬小麦LAI。该文选择同步获取的冬小麦冠层ASD光谱反射率数据作为评价无人机UHD185高光谱数据质量的标准,依次从光谱曲线变化趋势、光谱相关性以及目标地物光谱差异三方面展开分析,结果表明458~830 nm(第3~96波段)的UHD185光谱数据可靠,可使用其探测冬小麦LAI,这为今后无人机UHD185高光谱数据的使用提供了参考。该文研究对比分析了UHD185数据计算的红边参数和光谱指数与冬小麦LAI的相关性,结果表明:12种参数中比值型光谱指数RSI(494,610)与LAI高度正相关,是估测LAI的最佳参数;基于比值型光谱指数的对数形式lg(RSI)构建的线性模型展现出lg(RSI)与lg(LAI)较优的线性关系(决定系数R2=0.737,参与建模的样本个数n=103),且lg(LAI)预测值和lg(LAI)实测值高度拟合性(R2=0.783,均方根误差RMSE=0.127,n=41,P<0.001);该研究为利用无人机高光谱遥感数据开展相关研究积累了经验,也为发展无人机高光谱遥感的精准农业应用提供了参考。
关键词： 遥感 无人机 传感器 叶面积指数 红边参数 光谱指数
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用低场核磁共振检测水稻浸种过程中种子水分的相态及分布特征
《农业工程学报 》 2016 EI 北大核心 CSCD
摘要：为研究水稻浸种过程中种子的水分相态及其分布特征,利用低场核磁共振快速、无损、准确的检测技术,通过硬脉冲回波序列CPMG(carr-purcell-meiboom-gill sequence)测量水稻种子横向弛豫时间T2,根据横向弛豫时间T2的差异区分种子内部的水分相态及其变化规律。试验结果表明:通过T2反演谱横向弛豫时间T2长短的差异,发现水稻浸种过程中种子内部水分存在结合水、自由水2种水分状态,同时可区分出内层水、中层水、外层水3种水分分层;二者均能通过回归方程合理的估测水稻在浸种过程中种子的吸水率情况;通过T2反演谱信号幅值大小的差异,发现水稻浸种过程中的种子总水含量不断上升,但由于判定依据及划分方式的不同,二者在水分的流动方式上略显差异。低场核磁共振技术对水稻浸种过程中种子内部的水分变化进行了直观的揭示,提供了一种高效的种子水分检测方法。
关键词： 作物 水分 核磁共振 低场核磁共振 弛豫时间 弛豫谱 自由水 结合水
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高光谱图像信息检测玉米籽粒胚水分含量
《光谱学与光谱分析 》 2016 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：通过波段比和阈值相结合的方法,分别提取了玉米籽粒全表面结构和胚结构区域的1 000~2 500nm近红外高光谱信息,研究了玉米籽粒水分含量与胚结构区域光谱关系,同时采用竞争性自适应重加权变量选择算法(CARS)、遗传算法(GA)、连续投影算法(SPA)筛选特征波段,建立并比较偏最小二乘回归(PLS)模型对水分含量的预测效果。结果显示,玉米籽粒水分含量与胚结构区域光谱关系显著,随着水分含量的增加,光谱反射值逐渐降低。预测模型结果表明,基于玉米籽粒胚结构区域光谱信息所建立的CARSPLS,GA-PLS和SPA-PLS回归模型预测相关系数Rp分别为0.931 2,0.917 6和0.922 7,预测均方根误差(RMSEP)分别为0.315 3,0.336 9和0.336 6,所选取的特征波段数量分别为9,14和6,较基于全表面光谱信息所建模型的特征波段数量分别少了49,12和24个,且预测效果与采用全表面光谱信息无显著差别,SPA-PLS算法为基于玉米籽粒胚结构光谱信息的水分含量预测最高效模型。提取胚结构区域所用光谱波段为1 197,1 322和1 495nm,建立SPA-PLS回归模型所用特征波段为1 322,1 342,1 367,1 949,2 070和2 496nm。研究结果表明,采用近红外高光谱技术进行玉米籽粒水分含量无损检测时,提取玉米籽粒胚结构的图谱信息较全表面光谱信息更高效。
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北京市大兴区南部土壤有机质空间变异及其影响因素
《浙江农业学报 》 2016 北大核心 CSCD
摘要：以北京市大兴区南部平原为研究区,基于2 272个农用地土壤样点,采用地统计方法揭示表层土壤有机质空间分布特征,并利用方差分析法和缓冲区分析法探讨其影响因素。结果表明:研究区土壤有机质含量为(11.25±3.68)g·kg~(-1),变异系数为32.71%;基于指数模型的空间变异拟合效果最佳,变程为7.1 km,块金效应为7.02,存在中等强度的空间相关性,由结构因素引起的变异程度略强于随机因素。土壤有机质空间分布总体呈斑块状,高值区主要分布在中轻壤质上,低值区主要分布在砂质土。除居民点外,土壤质地、土壤类型、土地利用方式、设施农业用地和畜禽养殖等因子对研究区土壤有机质空间分布均具有显著影响,黏质、耕作强度大、蔬菜用地、距设施农业用地1 km以内和距畜禽养殖地1.4 km以内的土壤易于积累有机质。上述结果可为相似区域土壤有机质空间变异特征及其影响因子研究提供参考。
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