科研产出
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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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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微型植物工厂内部环境调控试验平台研制及试验
《农业工程学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD
摘要：为解决植物工厂研究中存在的控制对象模型缺失问题,该文介绍了一种微型植物工厂内部环境调控试验平台。该平台舍弃了常用的参数设定间接调控模式,赋予控制算法对加热、降温等执行器的开关控制权,从而为更加直接地观测植物工厂内部环境的控制响应创造了条件。实际测试表明,该试验平台的加热、降温调控功能运行良好。同时,初步的数据分析确定了系统的延迟特性和平台内部温湿度因子间的相关性特征,为采样周期的选择以及后续开展温湿度智能优化调控奠定了良好的基础。
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基于长光程的土壤氧化亚氮排放规律的FTIR光谱法研究
《光谱学与光谱分析 》 2015 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：氧化亚氮(N2O)的过量排放会对臭氧层造成破坏,合理施肥和采取减排措施对减缓温室效应具有重要的现实意义。本文利用FTIR光谱法研究了施肥和水分对白菜地土壤排放N2O的影响。为了提高系统的灵敏度,我们利用多个反射镜加长了光程。通过比对施肥前后N2O红外光谱和NIST谱库N2O红外光谱,最终选取2 160~2 225cm-1作为定量计算N2O的特征波段。研究发现,施肥和水分能促进白菜地土壤N2O气体排放,这为农田N2O的减排和减缓温室效应提供了理论依据。最后,还研究了施肥后土壤N2O的昼夜排放规律,结果表明,N2O白天的排放量高于晚上,通过和前人研究结果对比,验证了此方法的可行性。本文研究证实,基于长光程的FTIR光谱法是一种测量土壤排放N2O气体规律的快速有效方法,它可以对施肥后的白菜地土壤N2O气体排放进行测量,相对其他传统测量方法具有高速、简便等优势。
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多架次作业植保无人机最小能耗航迹规划算法研究
《农业机械学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD
摘要：利用栅格法对工作区域进行划分,快速得到往复遍历式植保无人机的作业路径,在以作业架次数最少为约束条件的情况下,研究了一种多架次返航路线规划算法,合理地分配了各架次的喷药量和返航点,使无人机的工作总能耗最小,降低了无人机在非作业情况下无效消耗能量,提高了作业效率。仿真结果表明,在同等作业条件下,在一块210 m×200 m的矩形作业区域,采用本算法进行航迹规划,相比于仅以药液耗尽为返航依据的航迹规划,能耗节省率达到了12.89%,而且作业面积越大,能量节省效果越明显,通过田间对比试验,进一步证明了算法的可行性。
关键词： 植保无人机 航迹规划 自主飞行 栅格法 多架次作业
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农业物联网技术应用及创新发展策略
《农业工程学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD
摘要：农业是物联网技术应用的重点领域之一,也是物联网技术应用需求最迫切、难度最大、集成性特征最明显的领域。该文对农业物联网国内外技术应用现状、存在的问题以及农业领域关键应用环节进行了深入分析,在此基础上提出了农业物联网未来技术发展重点以及对策措施。农业物联网未来技术发展重点:农业物联网信息感知与识别技术,农业物联网自组织网络部署与信息传输技术,农业物联网自组织网络部署与信息传输技术,农业物联网安全监管与服务质量保障技术。农业物联网对策措施:加强农业物联网技术规范研究,加强核心关键技术产品研发,加强农业物联网技术集成平台建设,加强农业物联网产品设备检测,加强农业物联网应用布局,进一步优化和完善政策环境。该研究为中国农业物联网可持续发展提供决策参考。
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基于序相关的作物育种评价性状特征选择方法
《农业机械学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD
摘要：将育种家对作物性状表现的综合评价融入作物育种评价中,提出了一种基于序相关的作物育种评价性状特征选择方法。首先,从育种数据中筛选训练样本集及候选性状特征集合,计算候选性状特征集合中各性状与育种材料评价结果的相关性和作物在性状特征间表现的相似性,然后,利用计算的相关系数同时综合考虑性状表现的相似性系数,以期望选择的性状特征的相关性最大、相似性最小为目标,建立基于序相关的作物育种评价性状特征选择模型。该模型可为不同育种目标提供重点关注的性状特征集合,为数据化育种提供支持及依据。利用该方法对2013年大豆品系鉴定试验中早熟、中熟、毛豆3类育种材料进行了性状特征选择试验,结果验证了方法的有效性。该方法可以作为育种评价方法的前置步骤,与现有的综合评价、模糊综合评价等方法结合作为性状特征权重的确定手段,提高权重确定的科学性。
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日光温室空气余热热泵加温系统应用效果
《农业工程学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD
摘要：中国日光温室是低碳节能设施结构类型的代表,但昼夜能量分布极不平衡,白天室内热量富余,而夜间低温高湿,冷害、病虫害时有发生。为实现日光温室内热量在时间、空间上的转移,以提高空气热能利用效率,提升日光温室抵御低温能力,设计了一套日光温室空气余热热泵加温系统。白天适时运行系统,将日光温室内富余空气热能泵取并储存于蓄热水池中;夜间室内气温较低时,首先开启风机和水泵,以对流换热方式通过表冷器直接散热;当蓄热水池水温降至一定温度,逆向运行热泵系统强制放热;此外,在连阴天及极端低温天气条件下,可开启风机与翅片式电加热对温室进行应急加温。对加温系统的应用效果进行试验,试验结果表明:与对照温室相比,系统运行期间,试验温室夜间平均气温高出2.8~4.4℃,相对湿度降低8.0%~11.5%;白天平均气温降低3.7~5.2℃,相对湿度降低12.3%~16.5%。系统不仅夜间加温、降湿效果显著,同时白天降温、除湿效果显著。系统白天集热功率为12.5~16.4 k W,制热性能系数为3.3~4.2;夜间表冷器散热阶段系统放热功率为9.3~10.3 k W,性能系数为6.6~7.4;逆向运行热泵强制放热阶段系统性能系数为3.8~4.1。加温周期内系统集、放热过程始终处于制热工况,整体性能系数达2.7,节能效果显著。该研究为日光温室夜间节能加温提供了新思路。
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基于空间聚类的平原旱作农区土地平整单元区划分方法
《农业工程学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD
摘要：平整工程是土地整治项目的重要组成部分,其工程量和投资都占整个项目的很大比例,平整过程中通过合理规划土地平整单元区可以有效降低工程投资,并最大限度地满足农业生产需求。该文提出通过空间聚类划分平整单元区的方法,并基于工程量、平整度和单元区斑块规则度构建了用于确定最佳分区数及其平整单元区分布的目标函数。采用该方法对研究区进行平整单元区划分并计算相应评价参数,结果表明:随着分区数的增加工程量逐渐降低、分区间高程差升高,平整度下降、分区形状指数减小规则度升高,目标函数值随分区数增加呈现先降低后升高的趋势,根据目标函数的低谷可确定最优分区数目;相对于经验法,空间聚类法的工程量下降24%,高程极差下降11%,对于平整后项目区的平整工程量和平整度有较大地改善,但分区斑块形状指数增大11%,分区规则性降低,因此在实践中可将空间聚类法划分结果作为基础,再依靠专家经验对方案进行调整,以充分发挥2种方法各自的优势。
关键词： 土地利用 整治 分区 空间聚类 土地平整 平整单元区
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