科研产出
利用多角度光谱数据探测冬小麦氮素含量垂直分布方法研究
《光谱学与光谱分析 》 2015 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：作物氮素具有随植株高度层垂直分布的特性,快速、无损探测作物氮素垂直分布状况,对于指导合理施肥、提高肥料利用率和减少环境污染具有重要意义。本文提出了利用偏最小二乘(partial least square,PLS)算法,运用多角度光谱数据估计冬小麦氮素含量垂直分布的方法。分别选用前向和后向不同观测角度组合形成的光谱数据组建植被指数,建立不同高度层的叶片氮素含量探测模型,其中选用±50°和±60°的组合,建立了冬小麦上层叶位叶片氮密度反演模型;选用±30°和±40°的组合,建立了中层叶位叶片氮密度反演模型;选用±20°和±30°的组合,建立了下层叶位叶片氮密度反演模型。针对氮素反演容易受到作物背景(土壤、作物残渣)影响的问题,引入R700/R670比值,改进七种常见的植被指数,利用改进了的植被指数建立了冬小麦上层、中层、下层叶片氮密度垂直分布模型。建模实验结果改进了叶片氮密度上层、中层、下层垂直分布估算结果,验证实验选取建模实验中表现最好的三个植被指数进行进一步研究,结果表明改进后的绿光归一化植被指数(green normalized difference vegetation index,GNDVI)在反演上层、中层、下层叶片氮密度时效果最好,达到了极显著的水平,可用于植被氮素含量的垂直分布探测。
关键词： 冬小麦 氮密度 冠层光谱 多角度 垂直分布 偏最小二乘
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城市食品安全体系智能溯源终端设计
《计算机工程与设计 》 2015 北大核心 CSCD
摘要：为提高城市食品安全溯源体系信息化程度,提出一种智能溯源移动终端设计方法。针对溯源信息流程的特点,设计一种以ARM控制器为核心,集成条码技术、电子标签技术、无线网络通讯技术,GPS定位技术、嵌入式数据库技术的手持终端设备。通过软硬件的一体化协同设计,提高设备集成度,减少溯源流程中人工输入输出环节,在溯源信息载体与集成互连网技术和数据库技术的溯源平台之间建立桥梁和纽带。该设备在项目应用示范中工作稳定,方便实用,提高了城市食品溯源体系的效率。
关键词： 食品安全 溯源设备 智能手持终端 二维条码 电子标签
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基于CASI高光谱数据的作物叶面积指数估算
《光谱学与光谱分析 》 2015 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：叶面积指数(LAI)的快速估算对于及时了解作物长势、病虫害监测以及产量评估具有重要意义。利用2012年7月7日在黑河流域张掖市获取的CASI高光谱数据,精确提取出了不同作物的光谱反射率,同时结合地面实测数据,对比分析了宽波段和"红边"植被指数在估算作物LAI方面的潜力,在此基础上,基于波段组合算法,筛选出作物LAI估算的敏感波段,并构建了两个新型光谱指数NDSI和RSI,最后对研究区域作物LAI的空间分布进行了分析。结果表明,在植被覆盖度较低的情况下,宽波段植被指数NDVI对LAI具有较好的估算效果,模型的精度R2与RMSE分别为0.52,0.45(p<0.01);对于"红边"植被指数,由于CIred edge充分考虑了不同的作物类型,其对LAI的估算精度与NDVI一致;利用波段组合算法构建的光谱指数NDSI(569.00,654.80)和RSI(597.6,654.80)对LAI估算的效果要优于NDVI与CIred edge,其中,NDSI(569.00,654.80)主要利用了植被光谱"绿峰"和"红谷"附近的波段,模型估算的精度R2可达0.77(p<0.000 1);根据LAI与NDSI(569.00,654.80)之间的函数关系,绘制作物LAI的空间分布图,经分析,研究区域的西北部LAI值偏低,需增施肥料。研究结果,可为农业管理部门及时掌握作物长势信息、制定施肥策略提供技术支持。
关键词： CASI高光谱数据 叶面积指数 植被指数 波段组合 空间分布
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基于网格的中国耕地畜禽养殖废弃物氮负荷估算
《水土保持通报 》 2015 北大核心 CSCD
摘要：[目的]估算网格化的中国耕地畜禽养殖废弃物氮负荷,以期准确分析中国畜禽养殖废弃物对环境的污染威胁。[方法]基于统计数据进行行政区域的畜禽养殖废弃物氮养分量的估算,并利用面积权重内插法和GIS空间分析技术进行中国耕地畜禽养殖废弃物氮负荷估算及网格化研究。[结果]网格化后的畜禽养殖废弃物耕地氮负荷基本保持了以各省区为单元数据的基本特征,不再是以行政边界为划分不同畜禽养殖废弃物氮养分负荷的依据,更接近于实际情况,并以河南省为例进行了验证。[结论]从整体空间分布角度看,2010年中国畜禽养殖废弃物氮负荷量空间分布其高值范围与低值范围的界线近似于中国400mm等降水量线。从各省域空间分布范围分析,氮负荷量高的主要集中在广东省、北京市、四川省及湖南省范围,而蒙古、新疆、西藏及青海这4个区域范围内的氮负荷量都较低。
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不同颜色模型识别成熟苹果图像的比较分析
《计算机工程与设计 》 2015 北大核心 CSCD
摘要：为更有效地估测苹果产量,分析自然场景下3种颜色模型提取成熟苹果果实的效果。根据成熟苹果的颜色特征,利用RGB、L*a*b*和YCbCr颜色模型中的分量对彩色图像进行灰度化处理,采用OTSU法进行二值化处理和形态学运算。对逆光和顺光下的苹果图像进行苹果果实面积和噪声面积比较分析,比较结果表明,3种分量均能分离出苹果,a*分量在保留最多苹果面积的情况下噪声较小,r-g色差分量会削弱部分苹果面积,Cr分量噪声较大,给出了各分量的适用范围。
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影响大豆NDVI的气象因素多元回归分析
《农业工程学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对太阳辐射、大气温度、空气湿度和风速等气象因素对大豆归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)在每天不同时间的影响,提高大豆NDVI的监测精度。该研究采用Green Seeker手持式光谱仪对大豆苗期、花荚期和成熟期3个主要生育阶段的NDVI值以小时为单位进行连续监测,并收集测量时的太阳辐射、大气温度、空气湿度和风速等气象数据,采用偏最小二乘法、逐步回归和岭回归方法,建立不同气象因素对大豆NDVI值影响的回归模型,并分析其定量关系。结果表明,影响大豆不同生育期NDVI变化的主要气象因素为太阳辐射和大气温度,风速和空气湿度的影响较小,可以忽略不计。经对3种模型进行预测精度评价后得出,岭回归模型的预测精度最佳,其在3个阶段的预测均方根误差(RMSE)分别为0.034、0.018和0.016,决定系数(R2)分别为0.820、0.908和0.934,其次为逐步回归法,偏最小二乘法的预测精度最低。
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设施黄瓜土壤重金属与养分的分异特征及其相关性研究
《河北农业大学学报 》 2015 北大核心 CSCD
摘要：采用野外调查和室内分析相结合的方法,以河北省永清县蔬菜主产区黄瓜温室土壤为研究对象,调查研究不同质地土壤重金属与养分的分异特征,分析黄瓜温室土壤重金属与土壤养分的相关性,构建两者之间的关系预测模型,并结合温室蔬菜土壤重金属的限值标准,提出温室黄瓜管理模式下导致重金属超标的土壤养分环境安全阈值。结果表明:设施黄瓜中壤质土壤表层Cd的变异系数达53.1%,具有空间分异型分布特征,Hg的变异系数达42.5%,属于弱分异型分布,其余重金属均表现为均匀分布特征。中壤土养分元素N、P、K和有机质在土壤中的变异系数均大于25%,表现出了分异或弱分异的特征,分异特征明显;设施黄瓜重壤土与中壤土表现基本一致。该研究对具有分异特征的重金属元素Cd、Hg与养分元素构建了相关预测模型,包括线性方程、对数方程、二次方程、幂方程、指数方程5种类型,Cd均达到了显著或极显著相关水平,而Hg均未达显著水平。利用Cd和养分之间呈显著相关的预测模型确定了中壤土速效氮、磷、钾养分的环境安全阈值分别为66.67,244.59,685.70mg/kg,有机质为13.38g/kg。设施黄瓜重壤土速效氮、磷、钾养分的环境安全阈值分别为125.38,401.34,751.17mg/kg,有机质为20.00g/kg。
关键词： 设施黄瓜 土壤质地 重金属和养分 分异特征 预测模型 土壤养分环境安全阈值
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基于农机空间轨迹的作业面积的缓冲区算法
《农业工程学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD
摘要：农机规模化管理与市场化作业服务需要准确、实时、便捷的农机作业面积测量方法。该研究基于农机空间运行轨迹,设计了作业面积测量的矢量缓冲区算法和栅格缓冲区算法,并通过农机满幅作业和重叠作业对比试验,检验了上述2种缓冲区算法与距离测量算法分别在R1K(real time kinematic,实时动态差分)、亚米级和单点定位3种不同GNSS(global navigation satellite system,全球导航卫星系统)定位精度条件下的测量相对误差。试验结果表明:当农机具备自动导航满幅作业条件时,距离测量算法在任何定位精度下均能获得较高精度测量结果;缓冲区算法仅在差分定位时测量精度较高。当农机无导航重叠作业时,距离测量算法的误差会随着作业重叠率的增加而显著增大,而缓冲区算法不受作业重叠的影响,测量精度稳定。目前国内仍普遍采用人工操控的农机作业方式,重叠作业不可避免,缓冲区测量算法能够提供更加准确的作业面积测量结果。
关键词： 农业机械 算法 全球定位系统 全球导航卫星系统(GNSS) 作业面积测量 缓冲区算法 轨迹
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基于Camera Link的红外焦平面探测器的图像采集
《测控技术 》 2015 北大核心 CSCD
摘要：红外焦平面探测器的不断发展,使得红外成像测温在诸多领域有广泛应用。红外图像采集存在数据量大、采样频率高等问题,针对FLIR公司的TAU336红外焦平面探测器,设计了基于Camera Link标准的高速红外图像采集系统。系统采用FPGA作为主控单元,详细讨论了FPGA逻辑控制系统设计中Camera Link接口技术、图像数据的高速缓存与显示技术等关键技术问题。实验结果证明,该系统结构简单、编程灵活,能够实现对被测物体进行长期观测的红外图像数据的采集。
关键词： Camera Link 红外焦平面 FPGA
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基于立方体格网法的树冠体积计算与预估模型建立
《农业机械学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD
摘要：以北京地区10种常见乔木为研究对象,通过三维激光扫描仪获取其点云数据,利用树冠表面三角网配合立方体格网法计算其树冠体积,与点云中提取所得的林木因子分析建立树冠体积和胸径、树高、平均冠幅、冠高的预估方程,并检验其精度。以银杏为研究目标进行了实验,结果表明:银杏的树冠体积与胸径、树高、平均冠幅、冠高均显著相关,通过分析选取了银杏树冠体积的三因子(胸径、平均冠幅、冠高)最优模型,并对模型进行了检验,检验结果表明,模型拟合效果较好,预估精度达到90.5%,可以使用该模型进行银杏的体积估算;同时对所选其他树种进行三因子模型拟合,模型检验结果表明,三因子模型均能够较好地对该树种的树冠体积进行估测。
关键词： 树冠体积 预估模型 立方体格网法 三维激光扫描仪 精度评价
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