基于DenseNet的无人机光学图像树种分类研究 被引量：20

1

作者 林志玮 丁启禄 +3 位作者 黄嘉航 涂伟豪 胡典 刘金福 《遥感技术与应用》 CSCD 北大核心 2019年第4期704-711,共8页

利用无人机航拍获得光学影像数据,结合深度学习理论,建立树种识别模型,以期为大规模树种识别提供一种新的方式。首先以福建安溪县为例,采用无人机获取20 m及40 m高度的航拍影像。其次,以树种为对象,对航拍影像进行分割,获得12种树种影... 利用无人机航拍获得光学影像数据,结合深度学习理论,建立树种识别模型,以期为大规模树种识别提供一种新的方式。首先以福建安溪县为例,采用无人机获取20 m及40 m高度的航拍影像。其次,以树种为对象,对航拍影像进行分割,获得12种树种影像。最后,结合深度学习理论,采用DenseNet卷积神经网络建立树种识别模型,探讨不同航拍高度以及不同网络深度对树种识别的影响。结果表明:不同航拍高度的树种识别模型,其分类精度均达80%以上,最高精度为87.54%。从航拍影像解析度分析,随着航拍影像解析度的下降,模型识别精度呈现下降趋势,以20 m航拍影像数据建构的树种识别模型,其分类精度高于40 m模型;从模型网络深度分析,随着模型网络层数的增加,模型分类精度出现下降现象,DenseNet121模型分类精度高于DenseNet169模型分类精度。综上所述,基于无人机航拍影像,结合深度卷积神经网络,提出了新的树种识别方式,并以安溪县森林树种识别为例证明了该分类框架的有效性。 展开更多

关键词 无人机 深度学习 树种识别 光学影像

原文传递

基于FC-DenseNet的低空航拍光学图像树种识别 被引量：8

2

作者 林志玮 涂伟豪 +3 位作者 黄嘉航 丁启禄 周铮雯 刘金福 《国土资源遥感》 CSCD 北大核心 2019年第3期225-233,共9页

使用低空遥感图像进行图像识别为森林调查和监测提供了新的技术契机。基于无人机低空航拍光学图像,以福建省安溪县崩岗区为研究区,建立FC-DenseNet模型进行树种识别。首先,利用Dense模块提取树种图像特征并增强深层网络信息,透过下采样... 使用低空遥感图像进行图像识别为森林调查和监测提供了新的技术契机。基于无人机低空航拍光学图像,以福建省安溪县崩岗区为研究区,建立FC-DenseNet模型进行树种识别。首先,利用Dense模块提取树种图像特征并增强深层网络信息,透过下采样模块降低图像维度,凸显图像的纹理特征和光谱特征;然后,使用上采样模块还原预测图至原始图像大小,并融合浅层Dense模块信息的丰富特征;最后,采用Softmax分类器实现像素分类,完成树种识别。结果显示,基于低空航拍光学图像,FC-DenseNet模型能够准确区分植被与非植被,定位其空间分布特征,其中,FC-DenseNet-103模型的二分类识别精度为92.1%,表明FC-DenseNet模型加深网络深度后具有较好的识别效果;将植被与非植被细分为13类,FC-DenseNet-103模型的平均识别正确率达到75.67%。研究结果表明,基于低空航拍光学图像建立的FC-DenseNet模型具有较高的树种分类精度。由于低空航拍光学图像的成本较低,数据获取费用小,时间周期短,可便于森林资源调查和森林树种检测,为深度学习在树种识别领域的应用提供了新思路。 展开更多

关键词 FC-DenseNet 光学图像 树种识别 无人机 深度神经网络

下载PDF 职称材料

基于STM32的家庭环境监测系统设计 被引量：6

3

作者 陈明杰 黄嘉航 +1 位作者 秦桥 周学礼 《苏州市职业大学学报》 2017年第2期24-28,36,共6页

设计一个以STM32单片机为控制核心的家庭环境监测系统,系统控制核心为STM32F103ZET6,通过搭载温湿度传感器、人体红外传感器、烟雾传感器、无线收发器、GSM模块,实现对家庭环境的实时监测,并将监测所得数据通过LCD屏显示。同时,利用GSM... 设计一个以STM32单片机为控制核心的家庭环境监测系统,系统控制核心为STM32F103ZET6,通过搭载温湿度传感器、人体红外传感器、烟雾传感器、无线收发器、GSM模块,实现对家庭环境的实时监测,并将监测所得数据通过LCD屏显示。同时,利用GSM模块进行数据的传输,将数据发送至用户手机,实现实时监控功能。通过较长时间的运行测试,系统具有功耗低、性能稳定、经济实用等优点,符合未来智慧城市的发展趋势,具有较强的实用价值与推广价值。 展开更多

关键词 STM32 家庭环境 单片机 智慧城市 无线收发

下载PDF 职称材料

结合多空间特性的保护区功能分区最优化设计 被引量：4

4

作者 林志玮 涂伟豪 +2 位作者 洪宇 黄嘉航 刘金福 《森林与环境学报》 CSCD 北大核心 2019年第3期248-255,共8页

科学合理的自然保护区功能分区有利物种长期生存繁衍和自然保护区的管理。现阶段的自然保护区功能分区方法中没有考虑自然保护区的空间特性和生物多样性的保护效益,尚未形成一套系统的保护区分区模型。为此,本研究基于Maxent模型模拟珍... 科学合理的自然保护区功能分区有利物种长期生存繁衍和自然保护区的管理。现阶段的自然保护区功能分区方法中没有考虑自然保护区的空间特性和生物多样性的保护效益,尚未形成一套系统的保护区分区模型。为此,本研究基于Maxent模型模拟珍稀物种的分布,提出基于网络流的保护区功能分区模型,划分出一个连续和紧实的自然保护区功能区,同时考虑保护区保护效益最大化。为验证模型的可行性,将泉州湾河口湿地自然保护区划分为5 969个候选单元,以珍稀水生动物为保护对象,选出方格的最优组合作为自然保护区规划结果,并结合原保护区提出保护区优化方案。模型规划核心区和缓冲区具有连续性和紧实性,且核心区被缓冲区所包围,其中,核心区选中491个候选单元,其生境总适宜值远高于原保护区;结合原保护区进行优化,以原保护区为中心,向正东方向拓展,核心区候选单元数拓展至614个,缓冲区候选单元数为184个。研究设计了新的功能分区整数规划模型,结合泉州湾河口湿地自然保护区提出新的优化建议,由原保护区向正东方向拓展,覆盖珍稀水生动物的集中区域,有效保护珍稀水生动物及其生境,为我国自然保护区功能分区理论和实践提供新的思路。 展开更多

关键词 自然保护区 物种分布 最优化算法 功能分区

下载PDF 职称材料

深度语义分割的无人机图像植被识别 被引量：4

5

作者 林志玮 涂伟豪 +2 位作者 黄嘉航 丁启禄 刘金福 《山地学报》 CSCD 北大核心 2018年第6期953-963,共11页

为有效实施植被信息获取及监测,亟需分类准确及易于推广的植被信息识别技术。本文利用无人机航拍获取植被光学影像,利用深度语义分割技术建构植被种类识别模型,为植被变化动态监测提供准确的植被类别信息。首先,基于安溪县龙门镇崩岗区... 为有效实施植被信息获取及监测,亟需分类准确及易于推广的植被信息识别技术。本文利用无人机航拍获取植被光学影像,利用深度语义分割技术建构植被种类识别模型,为植被变化动态监测提供准确的植被类别信息。首先,基于安溪县龙门镇崩岗区的采样点,获取20 m航拍高度的无人机影像,构建FCN-VGG19植被识别模型,探讨不同特征融合结构对FCN-VGG19识别性能的影响,测算出各植被的覆盖面积;其次,取安溪县另一取样点的无人机影像作为验证集,分析FCN-VGG19的迁移学习能力,验证模型稳健性。结果表明:(1)基于20 m高度的无人机影像建立的FCN-VGG19-8s模型识别正确率最高,为86. 30%;(2) FCN-VGG19-8s识别精度高于FCN-VGG19-32s;并从测试集中随机抽取一张图,测算该测试图的马尾松覆盖面积为78. 38 m2,芒萁覆盖面积为12. 77 m2,柠檬桉覆盖面积为0. 89 m2;(3)在模型的迁移学习能力试验分析中,当A数据集占训练集的比例下降时,对模型识别B数据集的影响不大;当B数据集的数据量减少时,其识别精度稍有下降,仍有84. 5%。本文基于无人机光学影像,结合深度语义分割模型进行植被识别,以福建安溪县为例验证模型稳健性,分析模型在测算植被覆盖面积的适用性,旨在为植被识别研究提供新思路。 展开更多

关键词 语义分割 全卷积网络 无人机影像 植被识别

下载PDF 职称材料

基于尾长算法的戴云山保护区优化设计 被引量：1

6

作者 丁启禄 林志玮 +4 位作者 刘金福 涂伟豪 黄嘉航 兰思仁 洪伟 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期125-136,共12页

【目的】保护区规划设计是自然保护区研究的重要内容,以数学模型为工具研究保护区设计成为新趋势。集合覆盖物种模型(SCSP)和最大集合物种模型(MCSP)等传统数学模型,仅考虑以最小代价进行保护区规划及设计,未考虑保护区的空间特征,导致... 【目的】保护区规划设计是自然保护区研究的重要内容,以数学模型为工具研究保护区设计成为新趋势。集合覆盖物种模型(SCSP)和最大集合物种模型(MCSP)等传统数学模型,仅考虑以最小代价进行保护区规划及设计,未考虑保护区的空间特征,导致选择的保护区区域过于分散,且仅考虑土地市场价格,不能完全体现保护区生态价值。本研究以生态值为衡量指标,结合连续性和紧实性的空间特征,构建有效合理的保护区规划模型,以期为自然保护区建立提供科学依据。【方法】以福建省戴云山国家级自然保护区为例,将戴云山区域划分为567个规则地块,每个地块面积为2 km×2 km,且任意地块都包含若干个小班。依据生态值赋分标准和重心算法,先后计算戴云山小班和其所属地块生态值。结合特殊空间特征与生态值,构建基于尾长法的空间集合覆盖模型(SSCP),并探讨不同紧实性权重和物种保护比例组合对保护区规划结果的影响。最后,以传统SCSP模型、系统保护规划工具Marxan模型和Zonation模型的规划结果为对照组,验证SSCP模型的有效性。【结果】从空间分布来看,用SCSP模型、Marxan模型和Zonation模型求解的保护区设计结果表现为地块分布离散,破碎度高,SSCP模型的设计结果表现出更好的连续性和紧实性;从选地数量来看,SSCP模型的选地数量与物种保护比例及紧实性权重正相关,即物种保护比例上升,或紧实性权重增大,选中的地块数增加。【结论】研究设计了新型保护区数学规划模型——SSCP模型,并以戴云山自然保护区为例验证了算法的合理性,提出规划建议:向其西北方向和东南方向扩展,其中西北方向纵向扩展6 km,横向扩展18 km,东南方向纵向扩展9 km,横向扩展8 km。本研究方法的提出为我国保护区规划设计理论与实践提供新思路。 展开更多

关键词 自然保护区 生态值 空间特征 最优解 戴云山

下载PDF 职称材料

面向智慧城市的社区环境监测系统设计

7

作者 黄嘉航 陈明杰 +1 位作者 秦桥 周学礼 《常熟理工学院学报》 2018年第2期39-43,共5页

随着智慧城市建设要求的不断提高,设计了一种基于单片机与物联网技术的社区环境监测系统.系统以STM32单片机为核心,控制传感器完成对环境中的温湿度、紫外线强度、烟雾浓度、PM_(2.5)指数和人员入侵情况的信息采集.使用SIM800模块实现G... 随着智慧城市建设要求的不断提高,设计了一种基于单片机与物联网技术的社区环境监测系统.系统以STM32单片机为核心,控制传感器完成对环境中的温湿度、紫外线强度、烟雾浓度、PM_(2.5)指数和人员入侵情况的信息采集.使用SIM800模块实现GPRS数据传输功能,上传监测数据至乐联网平台并实现信息的发布.经运行测试,系统能有效提高环境监测效率,通信方式灵活,符合智慧城市建设的发展需求. 展开更多

关键词 智慧城市 环境监测 单片机 传感器 信息采集

下载PDF 职称材料

1985—2015年厦门市土地利用变化及驱动力 被引量：16

8

作者 林柳璇 尤添革 +4 位作者 刘金福 陈远丽 黄嘉航 旷开金 路春燕 《福建农林大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2019年第1期103-110,共8页

运用面向对象分类法得出厦门市1985—2015年土地利用覆盖数据,结合土地利用转移矩阵分析法、动态度分析法对厦门市30年城市用地变化过程进行动态监测与分析.结果表明:30年间林地和耕地分别减少了60.96和108.33 km^2,减少的部分主要转化... 运用面向对象分类法得出厦门市1985—2015年土地利用覆盖数据,结合土地利用转移矩阵分析法、动态度分析法对厦门市30年城市用地变化过程进行动态监测与分析.结果表明:30年间林地和耕地分别减少了60.96和108.33 km^2,减少的部分主要转化为建设用地和交通用地;水域和其他用地分别减少了14.23和15.89 km^2,主要转化为建设用地;养殖水面面积1985年后增加31.00 km^2,主要占用耕地,但2005—2015年减少了38.35 km^2,主要转化为建设用地.气候变化、经济发展、人口剧增及旅游业发展是厦门市土地利用发生变化的主要原因. 展开更多

关键词 土地利用 遥感 厦门 动态监测

下载PDF 职称材料

中国自然保护区数量与面积均衡性关系研究 被引量：9

9

作者 旷开金 刘金福 +2 位作者 徐道炜 黄嘉航 洪伟 《干旱区资源与环境》 CSSCI CSCD 北大核心 2015年第12期79-84,共6页

自然保护区建立对于生物多样性及生态保护具有重要意义。收集了截至2012年底我国自然保护区有关资料,运用R-Q型分析、基尼系数等方法,探讨我国自然保护区数量与面积均衡性关系特征。结果表明:1)古生物遗迹类型自然保护区从数量和面积上... 自然保护区建立对于生物多样性及生态保护具有重要意义。收集了截至2012年底我国自然保护区有关资料,运用R-Q型分析、基尼系数等方法,探讨我国自然保护区数量与面积均衡性关系特征。结果表明:1)古生物遗迹类型自然保护区从数量和面积上都处于相对弱势地位,分别占保护区总数和总面积的1.20%,0.37%;2)不同类型自然保护区与分布地区间存在一定的关联性,区域之间分布不平衡;3)各省自然保护面积和数量基尼系数与保护区级别呈现一定趋势性,基尼系数接近0.5水平,甚至超出0.7。由于资源禀赋,经济条件等因素不同,不同地区自然保护区面积和空间网络体系存在差异,9大类型自然保护区地区分布差异明显,自然保护区数量(面积)与国土面积,数量与保护区面积关系均呈现集中分布特征。 展开更多

关键词 自然保护区 分布特征 基尼系数 R-Q型分析

原文传递

戴云山黄山松、马尾松针叶抗氧化酶活性的海拔梯度分布格局 被引量：8

10

作者 祁丽霞 刘金福 +4 位作者 黄嘉航 苏松锦 洪伟 唐蓉 周姗姗 《福建农林大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2016年第1期35-41,共7页

以戴云山常见的2种亲缘关系较近的松属植物黄山松（Pinus taiwanensis）与马尾松（Pinus massoniana）为研究对象，探讨这2种植物针叶的抗氧化酶活性沿海拔梯度的差异及其分布规律．结果表明：黄山松、马尾松针叶的丙二醛（MDA）含量差... 以戴云山常见的2种亲缘关系较近的松属植物黄山松（Pinus taiwanensis）与马尾松（Pinus massoniana）为研究对象，探讨这2种植物针叶的抗氧化酶活性沿海拔梯度的差异及其分布规律．结果表明：黄山松、马尾松针叶的丙二醛（MDA）含量差异显著，马尾松MDA含量高于同海拔黄山松．MDA含量沿海拔梯度变化呈现出一定的规律性，在海拔1400～1700m，北坡黄山松MDA含量均高于南坡，随着海拔的升高MDA含量呈先上升后下降的趋势．马尾松、黄山松抗氧化酶活性随海拔的变化情况基本一致，过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性随海拔的升高均呈先上升后下降再增强的趋势；但超氧化物歧化酶（SOD）活性随海拔的升高呈先升高后降低的趋势，而在高海拔处未有明显变化． 展开更多

关键词 黄山松 马尾松 针叶 抗氧化酶 酶活性

下载PDF 职称材料

基于生态值的戴云山保护区地块选择研究 被引量：3

11

作者 刘金福 薛凡 +3 位作者 黄嘉航 林志玮 兰思仁 洪伟 《森林与环境学报》 CSCD 北大核心 2017年第1期1-7,共7页

在自然保护区规划设计中,如何以最合理地块构建自然保护区并能在最大程度上有效地保护生物多样性、维护生态安全,是缓解生态保护与经济开发矛盾所亟需解决的问题。本研究针对戴云山地区探讨地块选择方法的适用性,基于戴云山地区生态评价... 在自然保护区规划设计中,如何以最合理地块构建自然保护区并能在最大程度上有效地保护生物多样性、维护生态安全,是缓解生态保护与经济开发矛盾所亟需解决的问题。本研究针对戴云山地区探讨地块选择方法的适用性,基于戴云山地区生态评价,结合空间特征和生态现状要求,提出戴云山自然保护区空间优化建议。结合保护区植被多样性特征,应用地块选择算法,将戴云山所属地区共18 762小班进行网格分割,根据森林资源二类调查资料,选取地类、树种组成、郁闭度、平均树高、平均胸径、龄组和立地质量7个指标,求得各网格的生态值,绘制戴云山地区生态值分布图,引入改进的nal-Briers优化模型,实现保护区范围的最优化选择。依此方法共选择88个地块(网格)组成5个构建自然保护区的备选区域,其中包含原自然保护区2处备选区域(编号2,3),新增备选区域位于原保护区东部(编号4)、北部(编号1)和东南部(编号5)各1处。考虑保护区设计原则,编号2,3和4备选区域形成的区域可有效减弱边缘效应的影响,为建设戴云山自然保护区最优区域组合。选择后的戴云山自然保护区,实现了地块数量与生态值间的最优组合,最大限度保护戴云山整体植被多样性。地块选择算法在国内森林生态系统类型自然保护区设计中可能具有适用性,为我国森林生态系统类型自然保护区设计研究提出了新思路。 展开更多

关键词 自然保护区 森林生态系统 生态值属性 地块选择算法 戴云山

下载PDF 职称材料

基于空间生态集合覆盖模型的自学习禁忌搜索算法在保护区空间选址中的应用——以戴云山为例 被引量：2

12

作者 黄嘉航 刘金福 +4 位作者 林志玮 郑世群 何中声 张惠光 李文周 《应用生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期219-230,共12页

自然保护区规划是保护生物多样性的有效方式.传统保护区规划方法只能识别物种保护的重点区域,无法科学确定保护区的适宜面积.地块选择方法基于数学模型,从规划区域中选择部分地块组成自然保护区,保护特定物种或生态系统,是缓解生态保护... 自然保护区规划是保护生物多样性的有效方式.传统保护区规划方法只能识别物种保护的重点区域,无法科学确定保护区的适宜面积.地块选择方法基于数学模型,从规划区域中选择部分地块组成自然保护区,保护特定物种或生态系统,是缓解生态保护与开发利用矛盾的重要手段.现有地块选择法未考虑各单元生态差异,且最优化算法存在计算效率的瓶颈.本文首先构建适用于森林生态系统的生态值赋分评价体系,据此计算戴云山生态值并绘制其分布图;然后,结合生态值建立生态集合覆盖模型(ESCP),并基于ESCP嵌入空间紧凑性提出空间生态集合覆盖模型(SSCP);最后,利用寻优性能良好的自学习禁忌搜索算法(STS)搜索各保护目标下的近似最优选址方案,给出福建省戴云山现有建成区优化方案.结果表明:戴云山生态值计算结果在空间分布上存在明显差异;ESCP比原集合覆盖模型(SCP)能产生生态值更高的选址方案;SSCP在ESCP基础上对生态值较高区域有聚集作用,且周长权重越大,聚集效果越明显;建议现保护区可向外拓展136 km^2,并将西北向分布长苞铁杉的地块纳入保护区范围.研究结果为实现戴云山保护区可持续发展及土地资源优化配置提供了优化方案,也可为我国森林生态系统类型的自然保护区设计提供新思路. 展开更多

关键词 戴云山 自然保护区 地块选择 自学习 禁忌搜索 生态值

原文传递

基于SEEA 2012体系的漳江口红树林保护区GEP核算

13

作者 涂伟豪 刘金福 +5 位作者 林志玮 黄嘉航 周铮雯 陈虹 尤添革 张翎 《林业经济问题》 北大核心 2018年第4期43-47,105,共6页

基于SEEA 2012体系提出符合中国国情的生态系统生产总值(GEP)核算体系,结合调研数据,通过灰色预测模型,对漳江口红树林保护区2004—2014年和2015—2019年的生态系统生产总值进行核算与估算。结果表明:漳江口红树林保护区的红树林面积逐... 基于SEEA 2012体系提出符合中国国情的生态系统生产总值(GEP)核算体系,结合调研数据,通过灰色预测模型,对漳江口红树林保护区2004—2014年和2015—2019年的生态系统生产总值进行核算与估算。结果表明:漳江口红树林保护区的红树林面积逐年增加,2004—2014年生态系统生产总值保持上升趋势,生态系统更加稳定;2015—2019年漳江口红树林保护区生态系统生产总值有明显上升趋势。 展开更多

关键词 SEEA2012 GEP 核算

下载PDF 职称材料