长时序海量土地利用时空数据统计优化方法

郜允兵; 张翼鹏; 高秉博; 潘瑜春; 张晓东; 《农业机械学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD

摘要：针对任意查询区域年度现状地类面积统计困难、长时序变更流量分析计算耗时等问题,提出基于时空变化图模型的统计优化方法。运用图的连通性原理,对查询统计区域内和边界处的要素实体进行分类,实现了时序快照统计优化算法,解决了任意查询区域时点现状统计困难的问题,提高了时序快照统计的效率。运用多商品流原理进行时空网络图约化性判定,实现了变更流量统计优化算法,减少了要素空间叠置分析次数,解决了长时序土地利用变化变更流量统计耗时问题,提高了统计的效率。最后,以2009—2012年琼海市土地利用数据为例,进一步验证优化算法的有效性和可行性。

关键词： 土地利用变化 图论模型 时空数据统计 时空数据分析

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基于分级阈值和多级筛分的玉米果穗穗粒分割方法

杜建军; 郭新宇; 王传宇; 肖伯祥; 吴升; 《农业工程学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD

摘要：为了有效克服果穗形状畸变和穗粒颜色差异对穗粒分割的影响,该文提出一种准确、鲁棒的玉米果穗穗粒分割方法。该方法利用果穗三维形状特征校正果穗径向畸变以最大程度恢复图像上果穗表面信息;采用分级阈值分割策略确定每颗穗粒最佳阈值范围,并利用穗粒几何特征实现穗粒初次筛分,消除穗粒间粘连效应;结合主成份分析和支持向量模型完成穗粒的二次筛分,生成果穗表面穗粒分布图。该方法整合了果穗径向畸变-分级阈值-穗粒多级筛分,实现果穗穗粒的精准分割,为玉米果穗自动化考种提供了基础方法。试验结果表明提出方法在穗粒分割准确性和鲁棒性上具有显著优势,平均计算效率达15 s/果穗。

关键词： 分级 主成分分析 支持向量机 玉米果穗 径向畸变 分级阈值

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基于近红外高光谱成像及信息融合的小麦品种分类研究

董高; 郭建; 王成; 陈子龙; 郑玲; 朱大洲; 《光谱学与光谱分析 》 2015 EI SCI 北大核心 CSCD

摘要：高光谱成像技术因具有图谱合一的特点在作物品种鉴别方面具有较大潜力,但目前研究大多只提取利用了光谱信息,对图像信息没有进行有效利用。本文利用近红外高光谱成像仪采集了强筋、中筋、弱筋3个类型共计6个品种的单粒小麦种子高光谱图像,提取了长、宽、矩形度、圆形度、离心率等12个形态特征,并对图像中的胚乳和胚区域进行分割建立掩膜,提取了胚乳和胚区域的平均光谱信息。采用PLSDA和LSSVM方法建立基于图像信息的判别模型,结果表明强筋、弱筋两者二分类的识别率能达到98%以上,强筋、中筋两者二分类的识别率只能达到74.22%,说明近红外高光谱图像的形态信息能够反映品种间差异,但单独利用图像信息进行分类时准确度可能欠佳。采用SIMCA,PLSDA和LSSVM方法建立了胚乳和胚区域光谱信息的多分类模型,胚乳区域的分类效果较胚区域略好,说明籽粒不同部位的形状差异会影响分类效果。进一步融合光谱信息和图像信息,采用SIMCA,PLSDA和LSSVM方法建立融合模型,识别率较单独的图像或光谱信息模型均略有提升,PLSDA方法从原来的96.67%提升到98.89%,表明充分挖掘高光谱图像所包含的形态特征和光谱特征可有效提高分类效果。

关键词： 高光谱成像 小麦 单粒种子 分类 信息融合

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黑河流域ASTER与MODIS融合生成高分辨率地表温度的验证

杨贵军; 孙晨红; 历华; 《农业工程学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD

摘要：融合多源遥感数据生成高时空分辨率数据具有重要的应用价值。为了解决高空间分辨率数据重访周期长及云雨天气带来的数据短缺问题,该文基于增强自适应的遥感图像时空融合方法(enhanced spatial and temporal adaptive reflectance fusion model,ESTARFM),使用多时相MODIS数据提供地物时间变化信息,结合ASTER影像提供的空间细节信息,选择多波段数据(可见光近红外数据和地表温度数据)共同作为输入变量融合生成高时空地表温度。融合结果分别与地表红外辐射计观测温度和ASTER温度产品进行了验证。验证结果表明:基于ESTARFM方法降尺度地表温度影像清晰,融合结果与地表红外辐射计观测温度呈显著的线性正相关关系,相关系数均高于为0.71,预测得到的地表温度与真实测得的数据的平均绝对偏差均低于2.00 K,均方根误差均低于2.60 K。与ASTER地表温度产品的验证中,整体验证结果的R2均在0.95以上。此外,ESTARFM方法在各个地类中的融合效果较好,均表现出非植被区域的相关性高于植被和水体,尤其在2012年8月27日非植被的R2达到0.91。

关键词： 遥感 温度 卫星影像 多源遥感数据 数据融合 高空间分辨率

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集成实时快速检测信息的蔬菜追溯系统改进与应用

钱建平; 张保岩; 邢斌; 杨信廷; 李茏; 王鸿彬; 《农业工程学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD

摘要：农产品检测信息是直观、可信的追溯内容,但批次不对应及信息篡改的风险使其在追溯系统中的作用不能很好发挥。该研究在分析现有系统中检测信息不能有效集成的基础上,提出了集成快速检测信息的蔬菜追溯系统改进框架,构建了以检测仪与系统连接测试、产品检测、数据监听与解析、数据入库等为核心的检测信息自动读取与解析流程,设计了蔬菜种植批次、包装追溯码和检测编号的关联规则;基于.Net框架,在已有蔬菜安全生产管理系统的基础上,通过开发检测数据获取接口,升级检测信息获取与管理功能。将改进后的系统应用于天津市153家基地,应用结果表明使用改进系统后检测数据的获取成功率为100%;企业自检值与政府抽检值的偏差小于使用系统前,其偏差绝对值为4.37;使用改进系统后虽有检测值的偏差存在,但不存在不同性质的检测结果。因此,改进后的系统在提高检测数据获取效率、降低检测数据篡改风险等方面具有一定优势。研究结果为检测信息与追溯信息深入融合、满足深入追溯需求等提供了参考。

关键词： 农产品 检测 系统 追溯 蔬菜

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基于动态混沌神经网络的预测研究——以马铃薯时间序列价格为例

李哲敏; 许世卫; 崔利国; 张建华; 《系统工程理论与实践 》 2015 EI 北大核心 CSCD CSSCI

摘要：针对农产品价格波动的非线性特征明显、传统时间序列方法在预测农产品价格短期波动存在不足等状况,本文将混沌理论和神经网络技术应用到农产品价格短期预测研究中,充分利用相关技术优势,设计了动态混沌神经网络时间序列预测模型.在此基础上,选取2008年1月21日-2012年7月1日的中国马铃薯日度价格为研究对象,对所构建的动态混沌神经网络时间序列预测模型进行学习、训练和测试,并用统计分析方法对模型性能进行评价与分析,最后,将所构建模型的预测结果与传统预测方法预测出的结果进行比较研究.结果显示:整个动态混沌神经网络结构为27-12-1,所设计的基于动态混沌神经网络的马铃薯价格时间序列预测模型在预测精度和性能上较ARMA模型均具有明显优势,这一预测模型在农产品价格时间序列短期预测研究上将具有广阔的应用前景.

关键词： 动态混沌神经网络 马铃薯价格 时间序列预测

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基于CAN总线的谷物产量快速计量系统研发（英文）

安晓飞; 孟志军; 武广伟; 李立伟; 魏学礼; 《农业工程学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD

摘要：It depended on the spatial and temporal variation of soil and grain yield to implement precision agriculture.Grain yield monitoring on combine harvester was a cornerstone of precision fertilization.The intelligent grain yield monitoring system with the sensors and DGPS(differential global positioning system),which was loaded on the combine harvester,could get the different blocks’yield and produce the yield map.In this study,a new grain yield monitoring system based on CAN bus technology was developed.The system consisted of sensor unit,data acquisition unit,GPS module and LCD(liquid crystal display)terminal.The grain yield data were collected by the grain flow sensor,and processed by the signal condition circuit.And then the grain yield data and GPS signal were transmitted to the control unit by CAN bus.With the algorithm of grain yield conversion,all the collected data including real-time grain yield,harvest area and average grain yield were displayed on the LCD terminal.Flow sensor unit included grain yield flow sensor,force impact plate and mounting bracket.The sensor frame was mounted at the top of clean grain elevator of combine harvester.When the elevator paddles rotated around the sprocket,grain was propelled towards a flat impact plate.As grain momentum was lost in the subsequent collision with the impact plate,an effective force was measured by the impact parallel-beam load cell.Along with the calibration relationship between measured force and mass flow rate,the output of the impact parallel-beam load cell could indicate the flow rate of grain yield.Data acquisition unit included power conversion circuit,sensor signal acquisition circuit,analog-to-digital conversion circuit and CAN communication circuit.It could fulfill data acquisition function,CAN communication function and interrupt handling function.LCD terminal had the function of sensor detection,the function of GPS information collection,parameter calibration,data display and storage.It could display the real-time grain yield,total yield,average yield and harvest area.In order to evaluate the grain yield monitoring system,3 experiments which included static performance experiment of grain yield flow sensor,platform test experiment of grain yield monitoring system and dynamic performance experiment on combine harvester were carried out.The result of platform test experiment showed that the system error between predicted yield and measured yield was less than 3%and the system could avoid the effect of vibration from the platform effectively.Field dynamic experiment showed that the system error was less than 5%.Both the experimental results indicated that the grain yield monitoring system could satisfy the need of practical production.

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外源微生物对苦参基质化发酵腐熟效果的影响

冯海萍; 曲继松; 杨冬艳; 张丽娟; 郭文忠; 《农业机械学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD

摘要：为探讨外源微生物对苦参枝屑基质化发酵堆体腐熟效果的影响,采用随机区组设计,以干燥鸡粪为氮源,进行接种外源微生物对苦参枝屑基质化发酵过程中发酵性能参数的影响试验。结果表明:接种粗纤维降解菌和纤维素类酶制剂堆体升温速度显著快于对照,高温持续时间较长(高于50℃,均达到5 d),苦参堆体腐熟时间缩短;至堆体结束后接种粗纤维降解菌和纤维素类酶制剂堆体TOC分别下降了8.52%和8.01%,碳氮比分别降低5.35%和5.00%,纤维素质量分数分别下降了3.31%和3.29%,半纤维素降解率分别下降了2.89%和2.93%,木质素分别下降了2.01%和1.98,总氮分别增加了18.2%和16.1%,总磷分别增加了19.0%和18.5%,总钾分别增加了48.1%和49.1%,加速了苦参基质有机质的分解和纤维素降解,提高了堆肥腐熟进程中的总氮、总磷和总钾含量,保证了腐熟后的肥力;接种粗纤维降解菌和纤维素类酶制剂堆体容重分别增加了6.10%和9.20%,总孔隙度分别增加了9.28%和9.90%,持水孔隙度分别增加了4.83%和6.09%,腐熟后的各项理化指标均符合理想基质的要求;小白菜和黄瓜种子发芽指数均达到85%以上,有效消除了苦参腐解产物的毒害作用。接种粗纤维降解菌和纤维素类酶制剂堆体的发酵性能参数间无显著差异,综合基质发酵温度、腐熟周期及基质保护作物根系生长及固定植株的功能对基质各项理化性质的要求,接种粗纤维降解菌和纤维素类酶制剂对苦参基质堆体基质化促进效果较优。

关键词： 微生物菌剂 苦参基质 发酵 基质养分 腐熟指标

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基于方向一致性特征的小麦条锈病与白粉病识别方法

郭青; 王骊雯; 董方敏; 聂臣巍; 孙水发; 王纪华; 《农业机械学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD

摘要：针对小麦条锈病、白粉病这2种病斑颜色特征相近、形状特征不明显,但在方向分布的一致性上却存在较大差别这一特点,提出了一种方向一致性描述方法。通过不同的方向核与图像卷积得到多个方向图和边缘,对每个方向图依据边缘图进行统计得到图像的方向分布直方图;并计算方向分布直方图的标准差,作为图像方向分布的一致性特征。该方法能够较好地抑制噪声影响,得到的结果符合图像的实际分布情况。利用该方法对小麦病斑进行特征提取,并应用于小麦条锈病与白粉病的病斑识别实验中。实验结果表明,所提出的方向一致性特征使条锈病与白粉病的区别度较大,准确识别率达到99%。

关键词： 小麦 条锈病 白粉病 病斑识别 特征提取 方向一致性特征

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基于差分的土壤墒情自动监测数据误差修正方法

郝星耀; 冯仲科; 赵春江; 李淑华; 高秉博; 《农业工程学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD

摘要：土壤墒情自动监测设备能够快速、高效、连续地观测土壤墒情数据,但由于受安装调试水平、设备自身状态、以及田间环境变化的影响,在长期连续监测中输出数据的准确性和稳定性会逐渐降低,不利于墒情监测业务的开展。本文以北京市昌平区土壤墒情的人工和自动同步观测数据为基础,通过分析土壤墒情自动监测数据的误差特点,构建了一元一次、一元二次和一元三次差分方程对自动监测数据进行误差修正,并对修正后的误差特征进行分析。结果表明:经过差分修正后,20 cm深度的绝对误差均值减小了34%和24%,40 cm深度的绝对误差均值减小了67%和54%,自动监测数据误差显著下降;3种差分方程中线性差分方程表现最优;修正后的误差统计特性符合简单随机误差,可以通过求算数平均数的方法进一步降低误差。通过差分方法来修正自动监测数据简单易行,能有效的提高自动监测数据精度,充分能够发挥人工和自动监测的优势,提高监测体系整体性能。

关键词： 土壤 墒情 误差分析 自动监测 误差修正 差分方程

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