基于小波纹理和随机森林的猕猴桃果园遥感提取 被引量：32

1

作者 宋荣杰 宁纪锋 +3 位作者 常庆瑞 班松涛 刘秀英 张宏鸣 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期222-231,共10页

为快速、准确地从高分影像中获取猕猴桃种植分布信息,提出了一种结合小波变换纹理分析和随机森林分类的QuickBird影像猕猴桃果园自动提取方法。首先,采用coif5小波对QuickBird全色影像进行多尺度小波分解,计算各子频带小波系数的能量特... 为快速、准确地从高分影像中获取猕猴桃种植分布信息,提出了一种结合小波变换纹理分析和随机森林分类的QuickBird影像猕猴桃果园自动提取方法。首先,采用coif5小波对QuickBird全色影像进行多尺度小波分解,计算各子频带小波系数的能量特征作为纹理特征;然后,将小波纹理与光谱特征组合构建分类特征;最后,利用随机森林分类实现土地利用分类和猕猴桃果园空间分布提取。结果表明,小波纹理识别猕猴桃果园的效果明显优于光谱特征和其他2种纹理特征;光谱+小波纹理特征的分类精度最高,猕猴桃果园提取精度(Fk)和总体分类精度(OA)分别为95.30%和94.46%,比光谱+灰度共生矩阵纹理分类分别提高6.70%和2.88%,比光谱+分形纹理分类显著提高13.43%和6.98%;随机森林分类结果优于相同特征下的支持向量机、最大似然分类。本文提取的猕猴桃果园面积与目视解译结果的相对误差小于7%。此外,利用本文方法对同期QuickBird影像另一研究区的苹果园分布进行提取,结果表明,该方法对苹果园提取有较好的适用性。 展开更多

关键词 猕猴桃果园 遥感提取 小波纹理 随机森林 QUICKBIRD

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猕猴桃叶片叶绿素含量高光谱估算模型研究 被引量：25

2

作者 陈澜 常庆瑞 +2 位作者 高一帆 落莉莉 郑煜 《西北农林科技大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2020年第6期79-89,98,共12页

【目的】研究猕猴桃叶片叶绿素含量的高光谱估算方法,为猕猴桃长势的遥感监测提供理论依据。【方法】以陕西杨凌蒋家寨村2018年不同生育期(初花期、幼果期、膨果期、壮果期、果实成熟期)的猕猴桃叶片为研究对象,分别测定其高光谱反射率... 【目的】研究猕猴桃叶片叶绿素含量的高光谱估算方法,为猕猴桃长势的遥感监测提供理论依据。【方法】以陕西杨凌蒋家寨村2018年不同生育期(初花期、幼果期、膨果期、壮果期、果实成熟期)的猕猴桃叶片为研究对象,分别测定其高光谱反射率和叶绿素含量(SPAD值),分析原始光谱和5个常见的植被指数(归一化植被指数、归一化叶绿素指数、改进的叶绿素吸收反射率指数、MERIS地面叶绿素指数、土壤调整指数)与叶绿素含量之间的相关关系,提取各生育期的特征波段,分别建立基于特征波段和植被指数的单波段叶绿素含量一元线性估算模型。利用主成分分析对原始光谱数据进行降维,将得到的主成分得分作为随机森林模型的输入变量,建立基于多波段信息的叶绿素含量多元估算模型,并对模型进行精度验证和分析。【结果】不同生育期猕猴桃叶片光谱反射率变化趋势基本一致,整体趋势为可见光波段反射率低,近红外波段反射率高;在可见光波段,光谱反射率随着叶绿素含量的升高而降低;在近红外波段,光谱反射率则随着叶绿素含量的增加而升高。通过相关性分析可知,初花期、幼果期、膨果期、壮果期、果实成熟期原始光谱的特征波段分别为729,548,707,707和712 nm,估算模型决定系数(R^2)分别为0.18,0.85,0.54,0.85和0.82,其中初花期估算模型未通过显著性检验,其余生育期均通过极显著性检验。在5个常用植被指数中,初花期与叶绿素含量相关性最高的是归一化叶绿素指数(NPCI),但是估算模型决定系数R^2只有0.1,未通过显著性检验;其他生育期与叶绿素含量相关性最高的是MERIS地面叶绿素指数(MTCI),所建立的估算模型拟合效果好,预测精度高。基于主成分分析和随机森林回归建立的不同生育期猕猴桃叶片叶绿素含量估算模型的R^2在0.91~0.98,均通过极显著性检验,其拟合效果 展开更多

关键词 猕猴桃 叶绿素含量 高光谱遥感技术 主成分分析 随机森林模型

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地形起伏度最佳统计单元算法的比较研究 被引量：22

3

作者 陈学兄 常庆瑞 +2 位作者 毕如田 刘正春 张小军 《水土保持研究》 CSCD 北大核心 2018年第1期52-56,共5页

基于90m分辨率SRTM DEM数据,利用邻域分析法在不同大小窗口下(2×2,3×3,4×4,…,30×30)对山西省地形起伏度进行了提取,运用人工作图法、最大高差法、模糊数学法、均值变点分析法和累积和(CUSUM)分析算法分别计算最佳... 基于90m分辨率SRTM DEM数据,利用邻域分析法在不同大小窗口下(2×2,3×3,4×4,…,30×30)对山西省地形起伏度进行了提取,运用人工作图法、最大高差法、模糊数学法、均值变点分析法和累积和(CUSUM)分析算法分别计算最佳统计单元,对统计单元计算方法的准确性及适用性进行分析,提出山西省地形起伏度提取的最佳统计单元。研究分析表明:均值变点分析法和累积和分析算法是相对比较有效的方法;运用均值变点分析法与累积和分析算法计算所得的最佳统计单元分别为11×11(0.980 1km^2)和14×14(1.587 6km^2);均值变点分析法是计算最佳统计单元的一种最为理想的方法;对于同一地区而言,不同DEM数据类型、不同分辨率DEM,所使用的最佳统计单元大小也不同。 展开更多

关键词 数字高程模型 地形起伏度 最佳统计单元 算法比较 山西省

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基于支持向量机的棉花冠层叶片叶绿素含量高光谱遥感估算 被引量：17

4

作者 张卓然 常庆瑞 +2 位作者 张廷龙 班松涛 由明明 《西北农林科技大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2018年第11期39-45,共7页

【目的】建立并研究棉花冠层叶片叶绿素含量的高光谱估算模型,探讨合适的建模方法,以提高棉花叶绿素含量的高光谱遥感估算精度。【方法】以2016年种植的渭北旱塬区棉花鲁棉研28号为试验对象,用SPAD-502型手持式叶绿素仪和HR-1024i便携... 【目的】建立并研究棉花冠层叶片叶绿素含量的高光谱估算模型,探讨合适的建模方法,以提高棉花叶绿素含量的高光谱遥感估算精度。【方法】以2016年种植的渭北旱塬区棉花鲁棉研28号为试验对象,用SPAD-502型手持式叶绿素仪和HR-1024i便携式地物光谱仪,分别测定棉花不同生育期冠层叶片SPAD值和对应的光谱反射率,分析SPAD值与光谱反射率的相关性。选取8个光谱参数,分析SPAD值与这8个光谱参数的相关性,并采用单因素回归、多元逐步回归和支持向量机(SVM)回归方法,构建棉花冠层叶片叶绿素含量的高光谱估算模型,比较各模型的决定系数(R2)、均方根误差(RMSE)以及相对误差(RE),评价模型的精度。【结果】(1)棉花冠层叶片光谱反射率在400～700nm波段随叶片SPAD值升高而降低,在700～1 000nm波段表现为SPAD值越高,叶片光谱反射率越高;(2)在530～570nm和680～730nm处叶绿素含量与光谱反射率呈极显著负相关(99.99%置信区间,n=144);(3)所选用的8个光谱参数与叶绿素含量均达到极显著相关,相关系数最高为0.686;(4)SVM回归模型验证R2达到了0.884,RMSE和RE最低,分别为2.186和3.419,比单因素回归模型中预测精度最高的SPAD-RVI1的RMSE和RE分别降低46.4%和46.3%,较多元逐步回归模型SPAD-MSR的RMSE和RE分别降低33.4%和32.1%,明显提高了棉花叶绿素含量的估算效果。采用8个光谱参数构建的SPAD-SVM8模型RMSE和RE比采用4个光谱参数构建的SPAD-SVM8模型分别降低了19.2%和23.5%。【结论】支持向量机(SVM)回归方法可以作为棉花冠层叶片叶绿素含量高光谱遥感估算的优选方法,且采用较多光谱参数构建的SVM模型估算精度更高。 展开更多

关键词 棉花 叶绿素含量 SVM 光谱参数 高光谱遥感 估算模型

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基于高光谱和MLSR-GA-BP神经网络模型油菜叶片SPAD值遥感估算 被引量：17

5

作者 崔小涛 常庆瑞 +4 位作者 屈春燕 史博太 蒋丹垚 夏利恒 王玉娜 《东北农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第8期74-84,共11页

研究旨在探究油菜叶片叶绿素含量高光谱估算方法,为快速、无损监测西北地区油菜作物叶绿素含量提供依据。以西北地区油菜作物为研究对象,通过分析油菜叶片SPAD值与光谱参数相关性,筛选对SPAD敏感光谱参数,构建并比较基于光谱参数单因素... 研究旨在探究油菜叶片叶绿素含量高光谱估算方法,为快速、无损监测西北地区油菜作物叶绿素含量提供依据。以西北地区油菜作物为研究对象,通过分析油菜叶片SPAD值与光谱参数相关性,筛选对SPAD敏感光谱参数,构建并比较基于光谱参数单因素模型、偏最小二乘回归模型(PLSR)和基于多元线性逐步回归遗传算法优化(GA)BP神经网络SPAD估算模型。结果表明,油菜叶片光谱曲线总体趋势一致,随叶绿素含量增加光谱反射率下降;参与建模七种光谱参数相关性均在0.770以上,在0.01水平上显著相关;在各生育期,基于多元线性逐步回归遗传算法优化BP神经网络模型为最优模型,建模R^2>0.77,最大达0.91,验证R^2>0.73,最大达0.92,RMSE为1.32~3.22,RE为2.50%~4.49%。基于多元线性逐步回归遗传算法优化BP神经网络模型为准确、快速估算油菜叶片SPAD值反演方法。 展开更多

关键词 油菜叶片 SPAD 多元线性逐步回归 遗传算法 BP神经网络

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基于连续统去除和偏最小二乘回归的油菜SPAD高光谱估算 被引量：15

6

作者 郑煜 常庆瑞 +1 位作者 王婷婷 杨景 《西北农林科技大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2019年第8期37-45,共9页

【目的】探讨油菜叶绿素含量的高光谱估算方法,为实现油菜叶片叶绿素含量的高效、无损、大面积监测提供理论依据。【方法】以陕西省关中地区油菜叶片为研究对象,分别测定苗期、蕾薹期、开花期及角果期的叶片高光谱数据和SPAD值,提取各... 【目的】探讨油菜叶绿素含量的高光谱估算方法,为实现油菜叶片叶绿素含量的高效、无损、大面积监测提供理论依据。【方法】以陕西省关中地区油菜叶片为研究对象,分别测定苗期、蕾薹期、开花期及角果期的叶片高光谱数据和SPAD值,提取各生育期连续统去除光谱和7类光谱吸收特征参数,分析原始光谱、连续统去除光谱、光谱吸收特征参数与SPAD值之间的相关关系,构建基于原始光谱特征波段、连续统去除光谱特征波段、光谱吸收特征参数的SPAD估算模型,并对模型精度进行验证。【结果】在可见光范围,光谱反射率由蕾薹期、开花期、苗期到角果期依次递增,最大吸收深度和吸收谷面积逐渐增大。利用连续统去除光谱特征波段与吸收特征参数,分别建立的油菜各生育期叶片SPAD估算模型均优于原始光谱。运用连续统去除光谱特征波段结合最优吸收特征参数构建的偏最小二乘回归估算模型,是进行油菜叶片SPAD估算的最优模型。【结论】连续统去除法对不同生育期油菜叶片叶绿素相对含量具有较好的预测能力,是估算油菜叶片SPAD值的一种实时高效方法。 展开更多

关键词 连续统去除法 油菜 叶绿素测定 SPAD估算

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基于光谱变换与SPA-SVR的玉米SPAD值高光谱估测 被引量：13

7

作者 郭松 常庆瑞 +4 位作者 崔小涛 张佑铭 陈倩 蒋丹垚 落莉莉 《东北农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第8期79-88,共10页

叶绿素含量快速、无损监测是评估玉米生长状态有效方式之一。以抽雄期玉米为研究对象,研究原始光谱、普通一阶导数光谱、间隙一阶导数光谱、开平方根光谱以及连续统去除光谱的特征波段以及5个传统植被指数与玉米叶绿素含量之间关系。对... 叶绿素含量快速、无损监测是评估玉米生长状态有效方式之一。以抽雄期玉米为研究对象,研究原始光谱、普通一阶导数光谱、间隙一阶导数光谱、开平方根光谱以及连续统去除光谱的特征波段以及5个传统植被指数与玉米叶绿素含量之间关系。对比分析不同模型(单因素回归模型、结合连续投影与多元线性回归、支持向量回归模型)对抽雄期玉米叶绿素含量预测能力。结果表明,光谱变换可增强特征波段与SPAD值相关性,同时还增加敏感波段数量、提升建模精度;连续投影算法对特征降维效果明显,各类多元模型最优光谱参数为5~9个;各类型光谱下均为多因素模型精度优于单因素模型。其中,基于普通一阶导数光谱的支持向量回归模型为最优模型,其建模R^(2)与验证R^(2)分别达到0.92与0.90。光谱变换在反演玉米叶绿素方面有较大潜力,连续投影与支持向量回归结合可产生较好建模效果。 展开更多

关键词 玉米 SPAD值 光谱变换 连续投影算法 支持向量回归

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基于Sentinel-2多光谱数据和机器学习算法的冬小麦LAI遥感估算 被引量：13

8

作者 史博太 常庆瑞 +4 位作者 崔小涛 蒋丹垚 陈晓凯 王玉娜 黄勇 《麦类作物学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期752-761,共10页

为了丰富大田尺度下冬小麦叶面积指数的遥感估算方法并提高估算精度,以关中地区冬小麦为对象,基于Sentinel-2多光谱卫星数据与地面同步观测的冬小麦叶面积指数样点数据,应用偏最小二乘回归(PLSR)、反向传播神经网络(BPNN)和随机森林(RF... 为了丰富大田尺度下冬小麦叶面积指数的遥感估算方法并提高估算精度,以关中地区冬小麦为对象,基于Sentinel-2多光谱卫星数据与地面同步观测的冬小麦叶面积指数样点数据,应用偏最小二乘回归(PLSR)、反向传播神经网络(BPNN)和随机森林(RF)法构建冬小麦叶面积指数估算模型,进行区域冬小麦叶面积指数遥感反演。结果表明,Sentinel-2多光谱卫星影像中心842nm近红外B8波段与冬小麦叶面积指数相关性最好,样本总体相关系数为0.778;植被指数中反向差值植被指数(IDVI)与冬小麦叶面积指数相关性最好,样本总体相关系数为0.776。各种估算模型中LAI-RF模型预测效果最佳,r^(2)为0.72,RMSE为0.53,RE为16.83%。基于LAI-RF估算模型,应用Sentinel-2多光谱卫星数据较好地反演了研究区冬小麦叶面积指数区域分布,其结果总体上与地面真实情况接近,说明以Sentinel-2卫星影像数据建立LAI-RF估算模型,可应用于区域冬小麦LAI反演制图。 展开更多

关键词 Sentinel-2多光谱遥感 冬小麦 叶面积指数 偏最小二乘回归 反向传播神经网络 随机森林

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基于无人机高光谱影像的水稻叶片磷素含量估算 被引量：12

9

作者 班松涛 田明璐 +2 位作者 常庆瑞 王琦 李粉玲 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期163-171,共9页

为快速获取水稻叶片磷素含量信息,采用无人机搭载高光谱成像仪获取水稻冠层高光谱影像,并采样检测叶片磷素含量(质量分数)(Leaf phosphorus content,LPC)。分析了水稻LPC在无人机高光谱影像上的光谱特征,使用连续投影算法提取对磷素敏... 为快速获取水稻叶片磷素含量信息,采用无人机搭载高光谱成像仪获取水稻冠层高光谱影像,并采样检测叶片磷素含量(质量分数)(Leaf phosphorus content,LPC)。分析了水稻LPC在无人机高光谱影像上的光谱特征,使用连续投影算法提取对磷素敏感的特征波长,通过任意波段组合构建并筛选与磷素高度相关的光谱指数,基于特征波长反射率和光谱指数建立水稻LPC的估算模型,利用最佳模型对高光谱影像进行反演填图,得到LPC空间分布信息。结果表明:全生育期内LPC与462~718 nm范围内光谱反射率显著负相关,负相关最大处相关系数达到-0.902;LPC的特征波长为670、706、722、846 nm,基于特征波长、使用偏最小二乘回归建立的LPC估算模型精度最高,验证R^(2)达到0.925,RMSE为0.027%;在任意波段组合构建的3种类型的光谱指数中,NDSI(R498,R606)、RSI(R498,R606)和DSI(R498,R586)与LPC的相关性最高,相关系数分别为0.913、0.915和0.938;基于3个光谱指数、使用神经网络构建的LPC估算模型精度较高,验证R^(2)为0.885,RMSE为0.029%;对各生育期水稻LPC空间分布的反演结果与实测数据相一致,说明利用无人机高光谱遥感可以实现田间水稻LPC的快速无损监测。 展开更多

关键词 无人机 高光谱影像 水稻 叶片磷素含量

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黄绵土钾含量高光谱估算模型研究 被引量：12

10

作者 刘秀英 石兆勇 +3 位作者 常庆瑞 刘晨洲 黄明 古星 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第2期325-337,共13页

为了研究可见/近红外光谱法估算渭北旱塬区黄绵土钾含量的可行性,以陕西省乾县试验田采集的120个土壤样品为研究对象,在室内进行土壤全钾、速效钾含量及反射光谱数据测量的基础上,应用多元线性回归(MLR)和偏最小二乘回归(PLSR)方法建立... 为了研究可见/近红外光谱法估算渭北旱塬区黄绵土钾含量的可行性,以陕西省乾县试验田采集的120个土壤样品为研究对象,在室内进行土壤全钾、速效钾含量及反射光谱数据测量的基础上,应用多元线性回归(MLR)和偏最小二乘回归(PLSR)方法建立土壤钾含量的估算模型,并用独立样本进行验证。结果表明,以土壤光谱反射率一阶微分(DSSR)为自变量建立的多元线性回归模型(MLR)能进行土壤全钾含量准确估算。以波段深度一阶微分(DBD)为自变量建立的PLSR模型,验证集的决定系数(R2pre)大于0.90,预测均方根误差(RMSEpre)等于0.054,预测相对分析误差(RPDpre)等于3.310,是估算土壤全钾含量的最优模型;而以DSSR为自变量建立的PLSR模型,RPDpre值为1.619和1.572,是估算土壤速效钾含量的最优模型。本研究表明可见/近红外光谱结合多元线性回归和偏最小二乘回归方法能对渭北旱塬区黄绵土全钾含量进行快速、准确估算,但对速效钾含量仅能进行粗略估算。 展开更多

关键词 高光谱 多元线性回归 偏最小二乘回归 黄绵土 全钾 速效钾

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中国山洪沟现状及防洪治理对策 被引量：12

11

作者 马美红 黄先龙 +4 位作者 何秉顺 任洪玉 常凊睿 李青 李存磊 《人民黄河》 CAS 北大核心 2019年第2期44-48,93,共6页

为了推动重点山洪沟治理项目更好地开展,与所在小流域的监测预警系统和群测群防体系等相结合,形成综合防御体系,通过数据分析、案例研究、现场调研、经验总结等方法,在阐述山洪沟定义的基础上,综述国内外山洪沟治理研究技术,介绍我国重... 为了推动重点山洪沟治理项目更好地开展,与所在小流域的监测预警系统和群测群防体系等相结合,形成综合防御体系,通过数据分析、案例研究、现场调研、经验总结等方法,在阐述山洪沟定义的基础上,综述国内外山洪沟治理研究技术,介绍我国重点山洪沟治理项目的现状,共规划治理山洪灾害危害重的重点山洪沟1 664条,建设了适合我国国情的专群结合的山洪灾害防治体系,发挥了显著的防灾减灾效益,然后从治理特点、治理部署特点、治理技术特点等方面进行分析。结果表明:中国山洪沟的整体分布、危害情况等与山洪灾害防治区基本一致,具有覆盖范围广、投资力度大、治理任务重、发生灾害频繁、基础防御能力低、人类活动影响严重等特点。结合山洪沟治理存在的问题,提出密切结合非工程措施,管理和监督共同推进,多渠道筹集资金,建立激励机制,强化技术、法律、宣传等措施,以期实现最大限度地减少人民生命财产损失。 展开更多

关键词 山洪灾害 山洪沟 存在问题 特点 防御对策

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冬小麦叶片花青素相对含量高光谱监测 被引量：11

12

作者 王伟东 常庆瑞 王玉娜 《麦类作物学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第6期754-761,共8页

为探究冬小麦叶片花青素含量的高光谱监测方法,以陕西省关中地区冬小麦为研究对象,分析了叶片光谱反射率与花青素含量的相关性,建立以不同波段组合的RSI、DSI和NDSI光谱指数为自变量的一元回归模型以及利用偏最小二乘法构建的多元回归模... 为探究冬小麦叶片花青素含量的高光谱监测方法,以陕西省关中地区冬小麦为研究对象,分析了叶片光谱反射率与花青素含量的相关性,建立以不同波段组合的RSI、DSI和NDSI光谱指数为自变量的一元回归模型以及利用偏最小二乘法构建的多元回归模型,并进行模型精度比较。结果表明,所有模型中,开花期的PLS模型精度最高,预测效果最好(建模r^2=0.872 3,RMSE=0.005 9;检验r^2=0.912 8,RMSE=0.004 8),是预测冬小麦花青素的最优模型;各生育时期中,开花期模型精度较高,表现稳定,是预测冬小麦花青素的最佳生育时期。 展开更多

关键词 冬小麦叶片 花青素含量 高光谱 偏最小二乘法

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基于Dualex植物多酚-叶绿素仪的冬小麦叶绿素含量高光谱估算 被引量：10

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作者 王婷婷 常庆瑞 +2 位作者 刘梦云 郑煜 杨景 《麦类作物学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期595-604,共10页

为探讨基于Dualex植物多酚-叶绿素仪和高光谱遥感技术反演小麦叶绿素含量的可行性,利用Dualex植物多酚-叶绿素仪,测定不同生育时期冬小麦叶片叶绿素含量(Chl),同时进行叶片光谱测定,以对Chl敏感的1个一阶导数波段、3个三边参数和3个植... 为探讨基于Dualex植物多酚-叶绿素仪和高光谱遥感技术反演小麦叶绿素含量的可行性,利用Dualex植物多酚-叶绿素仪,测定不同生育时期冬小麦叶片叶绿素含量(Chl),同时进行叶片光谱测定,以对Chl敏感的1个一阶导数波段、3个三边参数和3个植被指数作为自变量,利用偏最小二乘法(PLS)和支持向量回归(SVR)构建估测模型,并利用验证样本对各生育时期估测模型进行精度检验,同时与传统的单因素模型进行了比较。结果表明,冬小麦反射光谱曲线在不同生育时期有所不同,且随着叶绿素含量的增加,可见光波段的光谱反射率不断降低;在以一阶导数光谱敏感波段、三边参数以及植被指数构建的冬小麦Chl单因素估算模型中,基于各生育时期显著相关的植被指数构建的模型精度最优;以7个参数作为自变量,利用偏最小二乘法(PLS)和支持向量回归(SVR)构建的模型在各生育时期均表现出较好的拟合性及预测精度,尤其利用SVR建立的模型建模决定系数在0.8以上,预测决定系数在0.7以上,是进行冬小麦叶片Chl估测的最优模型。 展开更多

关键词 冬小麦 Dualex 叶绿素含量 偏最小二乘 支持向量回归

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基于红边特性和连续小波变换的冬小麦叶绿素含量估算 被引量：9

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作者 陈倩 常庆瑞 +1 位作者 郭松 张佑铭 《麦类作物学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第7期883-891,共9页

为充分利用高光谱数据红边区域对冬小麦叶绿素含量进行估算,以关中地区冬小麦为研究对象,基于红边波段反射率的一阶导数进行连续小波变换,对变换后得到的小波系数与叶绿素含量进行相关性分析,选取相关性较好的小波系数分别结合偏最小二... 为充分利用高光谱数据红边区域对冬小麦叶绿素含量进行估算,以关中地区冬小麦为研究对象,基于红边波段反射率的一阶导数进行连续小波变换,对变换后得到的小波系数与叶绿素含量进行相关性分析,选取相关性较好的小波系数分别结合偏最小二乘法(PLS)、BP神经网络(BPNN)算法、随机森林(RF)算法和XGBoost算法构建冬小麦叶绿素含量估算模型。结果表明:(1)通过对建模数据和验证数据的决定系数(R2)、均方根误差(RMSE)和相对分析误差(relative predictive derivation,RPD)进行比较,利用XGBoost算法构建的估算模型表现最好;(2)通过XGBoost算法的特征重要性分析得到13个有效小波系数,将其与7个红边指数共同作为自变量代入XGBoost算法发现,优化后的模型精度得到显著提高,建模集决定系数(R^(2)=0.91)和验证集决定系数(R^(2)=0.802)分别提高了1.34%和11.54%。这说明该方法可以作为一种挖掘高光谱敏感特征信息的途径来估算冬小麦叶绿素含量。 展开更多

关键词 冬小麦 叶绿素含量 连续小波变换 红边 XGBoost

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基于山地植被指数估算临县植被覆盖度 被引量：9

15

作者 陈学兄 常庆瑞 +3 位作者 毕如田 刘正春 徐立帅 张小军 《应用基础与工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第2期310-320,共11页

植被覆盖度是生态环境监测的重要指标,而复杂地形因素影响对山地植被遥感信息的准确提取.以山西省临县为研究区,采用归一化植被指数(NDVI)和归一化差值山地植被指数(NDMVI)分别估算临县2011年7月和2016年4、7、9、12月的植被覆盖度,在... 植被覆盖度是生态环境监测的重要指标,而复杂地形因素影响对山地植被遥感信息的准确提取.以山西省临县为研究区,采用归一化植被指数(NDVI)和归一化差值山地植被指数(NDMVI)分别估算临县2011年7月和2016年4、7、9、12月的植被覆盖度,在对比分析植被指数地形敏感性的基础上,分析黄土丘陵区复杂地形条件下NDMVI对植被覆盖度的估算效果,并对临县近年来植被覆盖度的变化情况进行分析.结果表明:2016年4月使用NDMVI覆盖度估算模型的地形敏感度最弱,估算植被覆盖度的效果最好.从2011年至2016年临县植被覆盖度整体呈现增加的趋势,中高度(50%~70%)、高度(70%~100%)植被覆盖度区面积增加约20%.在空间上,临县中部黄土丘陵沟壑区、西部黄河沿岸丘陵基岩裸露区植被也有了明显的改善,植被覆盖度由中低度、中度覆盖区转为中高度和高度覆盖区,植被覆盖度改善明显.归一化差值山地植被指数(NDMVI)更适合于山地区域植被覆盖度估算. 展开更多

关键词 归一化植被指数(NDVI) 归一化差值山地植被指数(NDMVI) 植被覆盖度 临县

原文传递

基于主成分分析和随机森林回归的冬小麦冠层叶绿素含量估算 被引量：4

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作者 王琪 常庆瑞 +5 位作者 李铠 陈晓凯 缪慧玲 史博太 曾学亮 李振发 《麦类作物学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期532-542,共11页

为提高冬小麦冠层光谱对叶绿素含量的估算精度,以陕西省乾县冬小麦为研究对象,利用SVC-1024i光谱仪和SPAD-502型叶绿素仪实测了冬小麦冠层反射率和叶绿素含量,分析了一阶导数光谱、10种特征参数和9种植被指数与叶绿素含量的相关性,并利... 为提高冬小麦冠层光谱对叶绿素含量的估算精度,以陕西省乾县冬小麦为研究对象,利用SVC-1024i光谱仪和SPAD-502型叶绿素仪实测了冬小麦冠层反射率和叶绿素含量,分析了一阶导数光谱、10种特征参数和9种植被指数与叶绿素含量的相关性,并利用主成分分析(PCA)对叶绿素敏感的可见光波段(390~780 nm)一阶导数光谱进行降维,将特征值大于1的主分量结合特征参数和植被指数形成不同的输入变量,用偏最小二乘回归和随机森林回归构建冬小麦冠层叶绿素估算模型,并利用独立样本对模型进行验证。结果表明,小麦冠层叶绿素含量与一阶导数光谱在751 nm处的相关性最高(r=0.71),特征参数中红边蓝边归一化(SDr-SDb)/(SDr+SDb)与叶绿素含量的相关性最高(r=0.66),植被指数(VI)中修正归一化差异指数(mND705)相关性最高(r=0.74)。在输入变量相同的情况下,基于随机森林(RF)回归的预测模型均优于偏最小二乘回归(PLSR)模型,其中PCA-VI-RF模型的各精度指标均达到最优(r^(2)=0.94,RMSE=1.05,RPD=3.70),是冬小麦冠层叶绿素含量估算的最优模型。 展开更多

关键词 冬小麦 冠层叶绿素 主成分分析 偏最小二乘法 随机森林回归

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基于深度学习的新型冠状病毒肺炎诊断研究综述 被引量：8

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作者 唐江平 周晓飞 +4 位作者 贺鑫 褚晓文 李世锋 常庆蕊 张继勇 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1-15,共15页

新型冠状病毒肺炎(COVID-19)具有高传染性和高致病性,严重威胁人民群众的生命安全和身体健康,快速准确地检测和诊断COVID-19对于疫情控制至关重要。目前COVID-19检测诊断方法主要包括核酸检测和基于医学影像的人工诊断,但是核酸检测耗... 新型冠状病毒肺炎(COVID-19)具有高传染性和高致病性,严重威胁人民群众的生命安全和身体健康,快速准确地检测和诊断COVID-19对于疫情控制至关重要。目前COVID-19检测诊断方法主要包括核酸检测和基于医学影像的人工诊断,但是核酸检测耗时较长并且需要专用的测试盒,而基于医学影像的人工诊断过于依赖专业知识,分析耗时较长且难以发现隐匿病变。随着X射线图像和计算机断层扫描图像数据集的相继提出,科研人员在此基础上构建基于深度学习的COVID-19检测诊断模型,有效辅助了医学专家对COVID-19的高效诊断治疗。总结用于COVID-19检测诊断的主流影像数据集和相关评价指标,以模型任务和影像数据类型2个角度分类介绍现有基于深度学习的COVID-19检测诊断模型,从骨干网络、数据集、影像类型、性能表现、分类种类和开源情况6个维度进行比较与分析。此外,介绍用于抗击COVID-19的优秀应用系统,并探讨该领域的未来发展趋势。 展开更多

关键词 新型冠状病毒肺炎 深度学习 X射线图像 计算机断层扫描图像 检测诊断模型 疫情控制

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陕西黄土台塬近三十年耕地动态变化的表层土壤有机碳效应 被引量：7

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作者 张萌萌 刘梦云 +5 位作者 常庆瑞 刘京 刘欢 张杰 杨静涵 曹润珊 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第18期6785-6793,共9页

区域土地利用类型转变对土壤有机碳储量的影响,是生态环境效应评价的核心问题。根据土壤样点和土地利用数据,研究了陕西黄土台塬近三十年耕地转变对表层(0-20 cm)土壤有机碳密度和储量的影响。结果表明:(1)1985-2006、2006-2015年耕地... 区域土地利用类型转变对土壤有机碳储量的影响,是生态环境效应评价的核心问题。根据土壤样点和土地利用数据,研究了陕西黄土台塬近三十年耕地转变对表层(0-20 cm)土壤有机碳密度和储量的影响。结果表明:(1)1985-2006、2006-2015年耕地的土地利用转化率分别为2.81%和17.89%,说明退耕还林政策加快了研究区土地利用类型转换速度。(2)研究区近三十年不同年份耕地表层土壤有机碳密度变化差异较大,1985年为1.73 kg/m^2,2006年较之增加8.09%,2015年较2006年增加36.36%。(3)1985-2006年,耕地不变和发生转变的面积分别为9429.87 km2和272.41 km^2,表层土壤增加的碳储量分别为927.93×10^6 kg和33.8×10^6 kg。2006-2015年,耕地不变和发生转变的面积分别为8119.04 km^2和1768.47 km^2,表层土壤碳储量增加值分别为3132.79×10^6 kg和1198.99×10^6 kg。⑷耕地转变为林草地等类型,有利于表层土壤有机碳储量的增加,是朝着碳汇方向进行。因此,陕西黄土台塬退耕还林可以增加生态系统碳固定。 展开更多

关键词 土壤有机碳储量 耕地 动态变化 黄土台塬

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基于红边参数和人工神经网络的苹果叶片叶绿素含量估算 被引量：7

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作者 罗丹 常庆瑞 齐雁冰 《西北农林科技大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2019年第1期107-115,共9页

【目的】应用人工神经网络来解决苹果叶片叶绿素含量与高光谱数据之间的非线性关系,建立估测苹果叶片叶绿素含量的最佳模型,为苹果叶片叶绿素含量的快速无损监测提供参考。【方法】以位于陕西扶风杏林镇的树龄为4～5年的15棵苹果树为研... 【目的】应用人工神经网络来解决苹果叶片叶绿素含量与高光谱数据之间的非线性关系,建立估测苹果叶片叶绿素含量的最佳模型,为苹果叶片叶绿素含量的快速无损监测提供参考。【方法】以位于陕西扶风杏林镇的树龄为4～5年的15棵苹果树为研究对象,2015年分别于果树花期(4月27日)、幼果期(5月30日)、果实膨大期(7月6日)、果实着色期(8月5日)、果实成熟期(9月11日)采集叶片样本,利用SVC HR-1024i型高光谱仪和SPAD-502叶绿素仪同步获取苹果叶片光谱值和对应的叶绿素含量,对原始光谱和一阶导数光谱与叶绿素含量之间的关系进行分析,从一阶导数光谱中提取苹果叶片光谱的5个红边参数,从5个红边参数中筛选出相关性好的红边参数,使用传统单变量回归算法、反向传播(back propagation,BP)神经网络和径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络,建立叶绿素含量估测模型,用决定系数(R2)、均方根误差(RMSE)和相对误差(RE)来验证模型的准确性。【结果】与原始光谱相比,一阶导数光谱与苹果叶片叶绿素含量的相关性更高。5个红边参数中,红边位置、峰度系数、偏度系数与叶绿素含量的相关系数均较高,且均达极显著水平。建立的传统单变量回归模型中,基于红边位置、峰度系数和偏度系数的R2均大于0.7,其中基于偏度系数建立的多项式模型模拟精度最高,验证结果R2为0.872,RMSE为4.631,RE为8.81%。选取红边位置、峰度系数和偏度系数为人工神经网络的输入变量,分别优化BP神经网络的隐含层节点数和网络类型以及RBF神经网络的扩展系数(SPREAD值)来提高预测精度,结果发现,建立隐含层节点数为4的双隐含层BP神经网络最优模型R2为0.891,RMSE为3.844,RE为7.55%;当SPREAD值为0.6时,建立的RBF神经网络最优模型的R2为0.955,RMSE和RE分别为2.517和3.69%。【结论】估算苹果叶片叶绿素含量时,人工神经网 展开更多

关键词 叶绿素 红边参数 人工神经网络 苹果

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陕西省农田土壤有机质时空变异与驱动因子定量研究 被引量：6

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作者 王琦 常庆瑞 +2 位作者 落莉莉 蒋丹垚 黄勇 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期349-359,共11页

为揭示土壤有机质(Soil organic matter, SOM)时空变异性与驱动因子响应机制,保障区域耕地可持续利用与粮食安全,应用地理探测器、地统计和重心偏移方法对陕西省SOM含量时空变异格局与驱动因子进行研究。结果表明:整体上,陕西省2017年SO... 为揭示土壤有机质(Soil organic matter, SOM)时空变异性与驱动因子响应机制,保障区域耕地可持续利用与粮食安全,应用地理探测器、地统计和重心偏移方法对陕西省SOM含量时空变异格局与驱动因子进行研究。结果表明:整体上,陕西省2017年SOM分布呈南高北低格局,平均含量(质量比)为15.63 g/kg,较2007年提升8.61%;空间上,2017年SOM含量重心整体向西南偏移,陕南向西迁移,关中向东迁移,陕北向西南偏移;2017年SOM含量空间变异主导驱动因子为土壤全氮含量(q为0.74);2007—2017年间,土壤全氮含量、年平均气温、机械总动力对SOM含量空间变异的驱动力提升较大;2007—2017年,自然与人文因素共同驱动SOM含量时空变异,但人类活动对两因素均具有重要影响。 展开更多

关键词 陕西省 土壤有机质 重心迁移 地理探测器 时空变异 驱动因子

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