科研产出
村域尺度的不同乡村发展类型多功能特征与振兴方略
《农业工程学报 》 2019 EI 北大核心 CSCD
摘要：村域是中国农村社会经济活动的基本单元,科学划分乡村发展类型是分区分类推进乡村振兴的基础和关键。该研究在考虑规划约束的前提下,从经济条件、交通区位、资源禀赋和生态环境质量4个维度构建密云区乡村综合发展评价指标体系,并借助SOFM网络模型和地理探测器工具系统划分乡村发展类型。结果表明:1)在经济发展、交通区位等综合影响下,密云区乡村发展的空间分异特征明显,其发展水平总体呈现"水库南部>水库北部"的特点。其中,密云镇、穆家峪镇和十里堡镇内的乡村发展最为突出,其乡村发展均处于较高级别以上;古北口镇和新城子镇的乡村发展弱。2)将密云区乡村划分为经济交通主导高水平区、交通生态主导高水平区、资源生态主导中高水平区等7大类,其中交通生态主导高水平区和经济生态主导中高水平区是主要的乡村发展类型,集中分布在不老屯、大城子、巨各庄、穆家峪、西田各庄、冯家峪和溪翁庄等镇。交通生态主导高水平区村庄生态环境质量较高,交通区位优势明显,叠加上较强的经济实力,乡村综合发展水平高。经济生态主导中高水平区村庄具有较强的经济发展水平和生态环境质量,乡村综合发展水平也较高。3)基于多功能视角梳理各类型区的功能特征,遵循"重点发展优势功能、适度提升弱势功能"的思路提出村庄振兴建议,以期为制订差异化的乡村振兴策略提供依据。
关键词： 农村 分区 乡村发展 村域 多功能 乡村振兴 密云区
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基于高光谱的番茄叶片斑潜蝇虫害检测
《光谱学与光谱分析 》 2018 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：番茄植株在生长过程中受病虫害的侵染,将导致番茄减产和种植户的经济效益降低,该研究用高光谱技术结合化学计量学方法,实现了番茄叶片斑潜蝇虫害的快速识别。搭建了简易的高光谱成像系统,包括光源单元、高光谱图像采集单元和数据处理单元,用该系统获取番茄叶片的高光谱图像,对高光谱图像进行校准,并从每一幅图像中提取光谱信息。分别采用了光谱角匹配(SAM)分析方法和光谱红边参数判别分析(DA)方法识别番茄叶片斑潜蝇虫害。在SAM分析中,对高光谱数据进行了归一化预处理,以消除多余信息,增加样品之间的差异。比较了以不同番茄叶片样品的反射光谱作为测试光谱时,虫害识别效果的差异,当以受到斑潜蝇侵染的番茄叶片的平均反射光谱作为测试光谱时,虫害识别的正确率较高,达到96.5%。在光谱红边参数判别分析中,从光谱数据中提取了红边位置、红边振幅、最小振幅、红边面积、红谷位置和红边振幅/最小振幅6组红边信息,利用判别分析方法建立番茄叶片斑潜蝇虫害的判别模型,比较了距离判别、Fisher判别、Bayes判别分析方法的判别效果,使用距离判别分析建模的判别正确率最低,判别正确率为88.0%,使用Fisher判别分析建模的效果最佳,判别正确率为96.0%。研究结果表明,采用高光谱技术识别番茄叶片斑潜蝇虫害具有可行性。
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基于DRGB的运动中肉牛形体部位识别
《农业工程学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：如何解决运动中肉牛关键部位自动识别,是实现肉牛异常行为早期发现的关键。该文通过Kinect采集肉牛图像的2种模态(Depth和RGB):基于RGB模态提出随机最近邻像素比较法,实现肉牛动作样本的自动抓取;基于Depth模态提出深度均值法,实现彩色图像背景过滤并保留肉牛形体信息,生成DRGB图像样本;基于Fast R-CNN设计识别器,参考Alex Net设计了8种分类网络并比较网络分类精度,选择最优网络作为识别器的基础网络;输入DRGB样本对网络的识别部分二次训练,最终得到符合精度要求的识别器。试验证明,RNNPC的有效数据率为94%;Selective Search算法在DRGB上产生的候选区域数量减少90%;识别网络的平均分类精度可以达到75.88%,处理图像速率为4.32帧/s,效果优于原Fast RCNN,基本可以实现运动中肉牛形体部位识别。
关键词： 图像重构 图像识别 算法 肉牛 深度卷积神经网络 目标识别 DRGB
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Mn-Co/蜂窝陶瓷催化剂制备及催化臭氧化对苯二酚效能
《环境科学 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了提高金属催化剂的活性和使用寿命,以硝酸钴Co(NO3)2·6H2O和硝酸锰Mn(NO3)2作为前驱体,蜂窝陶瓷(ceramic honeycomb,CH)作为载体,采用涂覆法制备了4种不同质量比的Mn-Co/CH催化剂,通过XRD、N2-吸附/脱附、FESEM和XPS等方法分析了催化剂的结构,研究了催化剂的材料力学性能,建立了单独臭氧和催化臭氧化对苯二酚的反应动力学模型,考察了催化剂催化臭氧化的效能.结果表明,Mn1Co1/CH(Mn∶Co=1∶1)催化剂的晶相主要以Mn3O4和Co O为主,具有较大的比表面积、孔容和孔径,分别达到190 m~2·g~(-1)、0.25 cm3·g-1和4.8 nm;Mn1Co1/CH催化剂的催化活性最高,对苯二酚和COD的去除率分别达到78%和54%.Mn-Co/CH催化剂的抗压缩强度大(15.89~16.94 MPa).当添加叔丁醇时,对苯二酚去除率显著下降,·OH在Mn1Co1/CH催化臭氧化过程中起着重要的作用,催化臭氧化对苯二酚符合一级反应动力学模型.Mn-Co/CH催化剂用量少、催化效率高、使用寿命长,易于实现工业化.
关键词： 涂覆法 催化臭氧化 对苯二酚 Mn-Co/CH催化剂 动力学
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具有动态稀释功能的EA-IRMS联机系统在δ~(13)C和δ~(15)N测定中的应用
《质谱学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：自然界的样品中C、N元素含量或C/N变化极大,以往的元素分析-稳定同位素比值质谱仪(EAIRMS)大多采用固定比例稀释样品气,不仅需要预先了解样品中元素含量及C/N等信息,还需要精确控制取样量。为了提高样品分析效率,本实验初步建立了具有动态稀释功能的EA-IRMS联机系统,快速分析有机碳、总氮稳定同位素比值(δ~(13) C和δ~(15) N)。结果表明,该联机系统与传统的固定比例稀释方法的δ~(13) C和δ~(15) N测定结果一致性较好(p>0.05)。对于C/N差异较大或难以精确称重的9种样品,该联机系统的δ~(13) C和δ~(15) N测定结果具有良好的重复性。通过动态稀释,δ~(13) C和δ~(15) N的测定精度分别为0.07‰～0.32‰和0.05‰～0.27‰。该联机系统在不同时间(间隔45天)的测定结果再现性良好(p>0.05),δ~(13) C和δ~(15) N的测定偏差分别小于0.2‰和0.3‰。结合动态稀释功能的EA-IRMS,无需精确控制样品质量,省时、省力,具有一定的应用前景。
关键词： 元素分析-稳定同位素比值质谱(EA-IRMS) δ13C δ15N 元素含量 碳氮比 固定比例稀释 动态稀释
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随机森林算法的水果糖分近红外光谱测量
《光谱学与光谱分析 》 2018 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：近年来,有关水果糖分等内部品质的近红外光谱测量方法研究很多,并有部分商业化仪器问世。但由于近红外光谱复杂多变,模型的传递性较差,往往所建模型只能针对特定品种甚至特定产地的水果。随机森林(RF)是一种基于决策树的集成算法,通过对分类回归树(CART)模型的集成来提高预测精度。相对于偏最小二乘法(PLS),多元线型回归法(MLR)等方法,随机森林回归方法对非线性数据的解析能力较强。考虑到RF模型的随机性,通过调试决策树数量(ntree)和分裂变量数目(mtry)等变量来进行模型优选。尝试使用随机森林对不同种类的水果(苹果、梨)糖分进行预测。实验表明,对于同一种类的水果,随机森林和PLS的建模和预测结果均较好。但对于不同种类的水果,随机森林明显增加了模型的预测能力,将建模R~2由PLS的0.878提高到了0.999,将建模的RMSEC由0.453降低到了0.015。经过独立的预测集样品对最优RF模型进行检验,预测R~2由PLS的0.731提高到为0.888,预测RMSEP由1.148降低到0.334。随机森林在对多种水果糖分预测时,具有明显的优势。这一研究证明了随机森林有望应用于多种水果糖分的近红外光谱测定,进而解决模型的普适性和传递性问题。
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气吸型孔组合式小麦精密排种器设计与参数优化
《农业工程学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对当前小麦籽粒小、播量大、形状不规则,传统排种器难以实现精密播种等问题,该文设计了一种气吸型孔组合式小麦精密排种器。排种器采用气流-型孔组合式工作原理,气流负压吸种与型孔充种相结合能够使其获得良好单粒充种性能。根据小麦精密播种的粒距要求和三维尺寸,通过理论分析,确定了排种器的型孔轮半径为50 mm,以6°螺旋升角布置三排型孔,每排30个型孔,型孔为长槽形,长、宽、深分别为8.5、5和2.5mm;通过流场分析,研究了不同吸孔孔径对气流变化的影响,确定了吸孔的孔径范围1.4～1.8 mm。搭建试验台,以气流负压、吸孔直径和型孔轮转速为试验因素,以重复充种率、漏充率和充种合格率为试验指标,进行三因素三水平正交试验,并分析各试验因素对于性能指标的影响显著性。通过极差和方差分析,得到气吸型孔组合式小麦精密排种器较优的组合参数为负压3500Pa、吸孔直径1.6 mm、排种型孔轮转速40 r/min时,进行试验验证,其重复充种率为5.1%、漏充率为4.7%,充种合格率为90.2%。该排种器能够满足小麦的精密排种对充种性能的要求,在一定程度上促进了小麦精密播种的发展。
关键词： 机械化 农作物 设计 气吸型孔组合式 精密排种器 小麦 充种 试验
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生物炭对有机菜心产量、品质及水分利用的影响
《农业机械学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：为探究生物炭对提升有机菜地土壤保水能力与菜心水分利用的作用,基于田间小区定位试验,研究不施肥(CK)、单施有机肥(MC0,110 t/hm2)、有机肥+低量生物炭(MC1,110 t/hm2+8. 5 t/hm2)和有机肥+高量生物炭(MC2,110 t/hm2+17 t/hm2)对土壤水分动态以及有机栽培菜心产量、品质及水分利用效率的影响。结果表明,有机肥配施生物炭可显著提高有机菜地表层土壤(0～20 cm)含水率,增加0～70 cm土壤贮水量,与处理MC0相比,处理MC1和MC2全生育期平均含水率分别提高4. 7%和8. 6%(P <0. 05),0～70 cm土壤贮水量分别提高12. 3%与3. 4%。CK处理0～20 cm土层含水率变化幅度大(10. 5%～31. 2%),处理MC1变化幅度相对较小,为15. 4%～30. 4%。相比处理MC0、MC2和CK,处理MC1可显著促进菜心生长,增加产量,改善菜薹品质。菜心株高、叶片数和叶围面积均以处理MC1为最高,相比处理MC0,处理MC1生物量与产量分别提高36. 7%、59. 1%,而硝酸盐含量降低20. 0%～44. 3%。与MC2、MC0和CK相比,处理MC1周年耗水量分别降低3. 6%、6. 8%和13. 7%(P <0. 05),而产量水分利用效率分别提高49. 8%、75. 7%和2 264. 8%(P <0. 05),生物量水分利用效率分别提高45. 4%、46. 6%和720. 1%(P <0. 05)。处理MC2与MC0相比,菜心产量和水分利用效率虽明显增加,但均显著低于处理MC1。研究结果可以为西北旱区有机蔬菜合理制定培肥制度提供理论依据。
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基于立体视觉的玉米雄穗三维信息提取
《农业工程学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：玉米雄穗的表型信息对玉米育种研究具有重要的参考意义。该研究以自动获取玉米雄穗三维表型信息为目的。通过对雄穗样本进行多视角摄影处理来重建其三维模型。对重建的三维点云数据运用基于密度聚类的方法统计其分枝数信息,运用Delaunays三角网方法计算其外包络体积信息,并基于点云信息对雄穗主轴和最大穗冠的结构参数进行计算,同时定义了相关表型参数。用实测结果验证计算结果:分枝数统计结果的最大绝对误差为2,RMSE(root mean square error)为1.03,n RMSE(normalized root mean square error)为0.05;主轴长度,主轴最大/最小直径,最大穗冠高度和最大穗冠直径的R~2分别为0.99,0.82,0.83,0.97和0.93,均达到极显著相关水平。研究提出的相关表型参数和其提取方法在育种研究中具有应用潜力,为田间高通量雄穗信息的快速提取提供了参考。
关键词： 作物 机器视觉 三维重建 玉米雄穗 数码相机 雄穗表型信息
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轻小型无人机多光谱遥感技术应用进展
《农业机械学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：随着光谱传感技术和图像处理与分析软件的日益成熟,无人机多光谱软硬件一体化程度和观测精度及易用性得到极大的发展。无人机多光谱遥感已在农业、林业、资源、生态、环境保护等领域应用日益广泛。本文概述了无人机飞行平台、多光谱传感器等硬件技术的发展,和无人机遥感影像的几何校正、辐射校正图像处理技术及数据处理流程,并对无人机多光谱遥感在植被长势监测、存在问题、精细分类与地物识别、病虫害监测、生物量和产量估算等方面的应用潜力和发展方向进行了系统分析和总结,以期为开展相关领域研究提供参考。建议各行业部门的专业人员与遥感、计算机科学等领域的专家密切合作,制订无人机多光谱遥感技术的相关标准和规范,共同推进并普及无人机多光谱遥感技术。
关键词： 多光谱遥感 轻小型无人机 多光谱相机 辐射校正 植被指数
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