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中国大豆进口关税调整对全球水土资源转移的影响评估 被引量:8
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作者 刘航 申格 +2 位作者 杨婧 吴文斌 孙晶 《自然资源学报》 CSSCI CSCD 北大核心 2021年第6期1535-1544,共10页
中美贸易争端背景下,评估中国大豆贸易对全球水和耕地资源的影响,对粮食安全和环境可持续意义重大。基于GTAP(Global Trade Analysis Project)模型,以中国及其主要大豆供应国(美国、巴西、阿根廷、乌拉圭、加拿大)为研究区,模拟中国对... 中美贸易争端背景下,评估中国大豆贸易对全球水和耕地资源的影响,对粮食安全和环境可持续意义重大。基于GTAP(Global Trade Analysis Project)模型,以中国及其主要大豆供应国(美国、巴西、阿根廷、乌拉圭、加拿大)为研究区,模拟中国对美国大豆加征关税前后的情景,评估相应情景下中国大豆进口对全球水和耕地资源的影响。结果表明:在加征关税前后情景下,中国大豆进口总量保持稳定,进口量中供应国之间占比变化较大,特别是加征关税后美国占比明显减少;虚拟耕地进口总量保持稳定,虚拟水进口总量减少;在全球尺度上,从巴西进口大豆水资源利用率最高、从美国进口大豆耕地资源利用率最高。取消除美国外其他四国关税可同时减少全球水和耕地资源的消耗。 展开更多
关键词 中美贸易争端 大豆 虚拟水 虚拟耕地 粮食贸易
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新一代信息技术对农产品追溯系统智能化影响的综述 被引量:49
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作者 钱建平 吴文斌 杨鹏 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期182-191,共10页
从为应对疯牛病问题至今,追溯系统作为农产品及食品质量安全保障的有效手段引入已有近30a,如何降低追溯断链化、增强追溯可信度、提升质量预警力,已成为追溯系统研究的热点,也是应用中亟待解决的问题。该文基于国内外相关文献,瞄准热点... 从为应对疯牛病问题至今,追溯系统作为农产品及食品质量安全保障的有效手段引入已有近30a,如何降低追溯断链化、增强追溯可信度、提升质量预警力,已成为追溯系统研究的热点,也是应用中亟待解决的问题。该文基于国内外相关文献,瞄准热点问题,综述了新一代信息技术对农产品追溯系统智能化的影响。首先,提出了追溯系统从1.0到3.0的发展历程,总结了追溯系统1.0以信息记录为主、2.0以数据整合为主、3.0以智能决策为主的核心特征;其次,描述了以物联网、大数据、云计算、人工智能、区块链等为核心的新一代信息技术之间在信息感知、数据处理、高效计算、智能分析、加密防伪等方面各有侧重又相互关联的内在关系,分析了大数据、人工智能及区块链的发展趋势;最后,从人工智能技术降低追溯过程断链程度、大数据技术提升质量安全预警能力、区块链技术增强全程追溯可信度等3个方面,综述了相关研究,结合发展趋势提出了深入研究的方向,即人工智能从供应链内部及供应链之间提升追溯粒度,大数据从微观、中观及宏观层面实现预测与优化,区块链从追溯区块结构优化、隐私保护及共识算法等方面增强追溯可信度。该文为把握农产品追溯系统发展趋势、研究热点、应用瓶颈提供有益参考。 展开更多
关键词 农产品 追溯 新一代信息技术 人工智能 大数据 区块链 食品安全
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天空地数字农业管理系统框架设计与构建建议 被引量:23
3
作者 吴文斌 史云 +6 位作者 周清波 杨鹏 刘海启 王飞 刘佳 王利民 张保辉 《智慧农业》 2019年第2期64-72,共9页
数据正在成为基础性战略资源。构建以天空地大数据为关键要素的数字农业管理系统,对于建设数字中国、推进农业高质量发展、抢占全球农业制高点具有重要意义。本研究围绕农业农村部提出的天空地数字农业管理系统建设任务,从农业信息技术... 数据正在成为基础性战略资源。构建以天空地大数据为关键要素的数字农业管理系统,对于建设数字中国、推进农业高质量发展、抢占全球农业制高点具有重要意义。本研究围绕农业农村部提出的天空地数字农业管理系统建设任务,从农业信息技术学科出发,首先给出了天空地数字农业的科学内涵,阐述了其与传统数字农业的异同点,理清了天空地数字农业管理系统在资源调查、生产调度、灾害监测、市场预警、决策服务的五大核心功能;其次,重点阐述了天空地数字农业管理系统的关键任务,即一个观测体系(天空地一体化的数字农业观测体系)、四个数字化(农业资源权属、生产过程、灾害监测和市场预警)、一个管理平台(农业生产、加工、经营、管理、服务等全产业链的天空地数字农业管理平台);然后,明确提出了天空地数字农业管理系统在标准规范研制、关键技术与装备研发、系统集成与平台开发三方面的科技创新重点任务;最后,针对天空地数字农业管理系统建设的复杂性和系统性,从规划设计、科技创新、资源共享、多方参与、应用领域拓展等方面提出了发展建议。 展开更多
关键词 天空地一体化 数字农业 管理系统 监测 预警 决策
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农业遥感卫星发展现状及我国监测需求分析 被引量:24
4
作者 陈仲新 郝鹏宇 +2 位作者 刘佳 安萌 韩波 《智慧农业》 2019年第1期32-42,共11页
中国现代农业的发展以及乡村振兴战略的实施需要大量及时有效的农业环境、生产条件、状态及过程的信息。基于农业内在的特点,卫星遥感是农业信息快速准确获取的关键技术手段之一。发达国家可用于农业应用的遥感卫星已经形成星座或体系... 中国现代农业的发展以及乡村振兴战略的实施需要大量及时有效的农业环境、生产条件、状态及过程的信息。基于农业内在的特点,卫星遥感是农业信息快速准确获取的关键技术手段之一。发达国家可用于农业应用的遥感卫星已经形成星座或体系进行联合观测,具有较高的观测时间分辨率,卫星遥感器载荷设计较为充分地考虑了农业应用的需求,观测手段不断创新、观测性能不断提高。目前,我国农业遥感卫星应用还存在很多问题,例如传感器多光谱遥感为主、观测要素缺乏,受遥感传感器性能、遥感卫星地面应用系统能力不足制约,存在缺少光学、微波等多手段同时相协同观测能力、遥感数据保障率和质量有待提高等问题,遥感监测手段与国外先进水平存在一定的差距。从国内农业生产常规监测、国外农业生产常规监测、重大农业政策执行情况监测和绘制重要农业资源图四个方面全面分析了我国当前遥感卫星业务需求,并考虑未来发展深入分析了农业对遥感卫星应用装备的需求。建议构建编队顺序飞行的,具备多光谱、高光谱、红外以及微波等多种手段的农业卫星星座系统,有效提高多源数据融合精度,综合提供不同波段、不同极化、主动被动、光学微波相互融合的多尺度卫星遥感数据及产品,促进农业遥感技术的快速发展,推动“天空地”数字农业的一体化发展。最后,提出了立足于用户需求,建立我国民用遥感领域农业综合观测卫星系统采用“分步走”战略。 展开更多
关键词 农业 卫星 遥感 智慧农业 需求
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基于多时相遥感植被指数的柑橘果园识别 被引量:12
5
作者 梁晨欣 黄启厅 +3 位作者 王思 王聪 余强毅 吴文斌 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第24期168-176,共9页
柑橘普遍种植于中国南方地区,受天气多云多雨、种植类型复杂等因素影响,利用光谱信息直接识别柑橘果园信息存在一定困难。该研究根据柑橘特有的物候特征,提出了"柑橘在其果实生长膨大过程中柑橘果园的植被信息可能减弱"的假... 柑橘普遍种植于中国南方地区,受天气多云多雨、种植类型复杂等因素影响,利用光谱信息直接识别柑橘果园信息存在一定困难。该研究根据柑橘特有的物候特征,提出了"柑橘在其果实生长膨大过程中柑橘果园的植被信息可能减弱"的假设。根据此特征提出柑橘果园信息识别方法,确定关键时间窗口的阈值,并以广西壮族自治区南宁市武鸣区为研究区,开展柑橘果园信息遥感识别实证研究。首先,获取2018年研究区多时相Sentinel-2遥感影像,构建归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)、绿色归一化植被指数(Green Normalized Difference Vegetation Index,GNDVI)、差值植被指数(Difference Vegetation Index,DVI)和红边波段指数(Sentinel-derived Red-edge Spectral Indices,RESI)等多个植被光谱指数;其次,根据地面样本点信息,对比不同植被类型在不同时期的遥感植被信息差异,进而确定柑橘果园识别的最优特征。研究结果表明,柑橘果园与研究区其他主要作物类型(如甘蔗、香蕉、玉米、水稻等)没有明显的光谱特征差异,但研究区多时相遥感植被指数显示10月的柑橘果园NDVI相比11月出现明显低值0.47,且明显低于其他作物类型;10月的柑橘果园GNDVI也出现了低值0.43,但与其他月份相比差异不明显;而柑橘果园DVI的离散程度低,分离性不强。根据作物物候历,9—10月为柑橘果实迅速膨大期,这验证了该研究提出的科学假设,即该时期柑橘果园的植被信息会减弱。柑橘果实膨大期不同植被指数的离散程度差异明显,NDVI离散程度最高,差异性最强。根据10月柑橘果园NDVI的物候特征,进一步构建归一化指数,通过阈值法识别研究区柑橘果园空间分布,该识别方法的总体精度达到82.75%,优于其他植被指数的识别结果,研究结果可为柑橘果园信息遥感识别研究提供较好的理论与实践支撑。 展开更多
关键词 遥感 分类 物候 柑橘 植被指数 Sentinel-2 Google Earth Engine
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融合HACCP体系的农产品区块链追溯系统精准上链机制改进 被引量:7
6
作者 李佳利 陈宇 +3 位作者 钱建平 张保岩 杨涵 陈谦 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第20期276-285,共10页
利用区块链技术实现可信追溯已成为追溯技术发展的重要趋势,区块链技术核心是解决上链以后信息不能篡改,而如何确定哪些信息上链并进行上链前信息验证是目前区块链应用亟待解决的问题。该研究以果品为例,融合危害分析与关键控制点体系(H... 利用区块链技术实现可信追溯已成为追溯技术发展的重要趋势,区块链技术核心是解决上链以后信息不能篡改,而如何确定哪些信息上链并进行上链前信息验证是目前区块链应用亟待解决的问题。该研究以果品为例,融合危害分析与关键控制点体系(Hazard Analysis And Critical Control Point,HACCP)和区块链技术,改进农产品区块链追溯系统的上链机制并设计实现系统。通过对果品供应链进行危害分析挖掘其关键信息作为上链信息,并提取五个关键控制点(CCP1生产、CCP2加工、CCP3仓储、CCP4物流、CCP5销售);在确定关键信息的基础上,对上链信息进行限值判定,在阈值范围内进行上链;构建数据异常和质量安全预警模型,对关键控制点处上链后的信息实时监控,智能反馈;从而构建“上链前关键信息挖掘-上链中信息事实判定-上链后信息智能反馈”的上链机制改进方法;围绕改进后的上链机制,编写阈值判定、数据上链以及数据智能反馈3种合约实现改进后的上链机制,并基于Fabric环境完成系统的设计和开发。将改进后的系统应用于北京市某果品企业,结果发现改进后的追溯系统平均吞吐量350交易量/s(Transactions per Second,TPS),每秒内可完成40条关键交易数据并发上链,相较于原有追溯系统提高14.85%,满足追溯系统的需求。此外,在3个月的现场监测中,共预警通知13次风险,企业根据预警级别作出相应的应急措施,可有效减少企业损失和和保障产品的质量安全。研究结果对于优化区块链追溯系统、提升关键环节追溯可信度具有重要意义。 展开更多
关键词 农产品 区块链 追溯系统 HACCP 智能合约
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基于Sentinel-1/2数据的中国南方单双季稻识别结果一致性分析 被引量:6
7
作者 杨靖雅 胡琼 +4 位作者 魏浩东 蔡志文 张馨予 宋茜 徐保东 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第16期3093-3109,共17页
【目的】微波遥感因具有全天时、全天候数据获取的特点,在多云雨的中国南方水稻识别研究中表现出巨大潜力。本研究通过对比Sentinel-1SAR遥感数据和Sentinel-2光学遥感数据用于水稻遥感制图的效果,分析光学和SAR遥感数据对于单双季稻识... 【目的】微波遥感因具有全天时、全天候数据获取的特点,在多云雨的中国南方水稻识别研究中表现出巨大潜力。本研究通过对比Sentinel-1SAR遥感数据和Sentinel-2光学遥感数据用于水稻遥感制图的效果,分析光学和SAR遥感数据对于单双季稻识别结果的一致性,并探索水稻识别的最优SAR影像特征。【方法】本研究使用Sentinel-1/2卫星数据,基于面向对象的随机森林分类算法和Google Earth Engine平台,提取洞庭湖平原4个典型水稻种植区的单双季稻空间分布。通过比较9种不同传感器和特征组合场景的分类精度和分类结果统计指标,并计算NDVI和SAR特征时序(VH、VV、VH/VV)的R^(2)和DTW距离,分析识别单双季稻的最优SAR特征,评估光学和SAR遥感数据对于单双季稻识别结果的一致性。【结果】VH、VV和VH/VV时序识别单双季的总体精度分别为90.42%、82.08%和88.33%,而联合VH和VH/VV时序识别单双季稻的总体精度可达91.67%。VH(VH/VV、VV)时序与单双季稻NDVI时序的R^(2)和DTW距离分别为0.870(0.915、0.986)、4.715(1.896、5.506)(单季稻)和0.597(0.783、0.673)、2.396(1.839、3.441)(双季稻)。较高的R^(2)和较低的DTW距离说明单双季稻的VH/VV时序与NDVI时序相关度更高,可以较好地反映单双季稻的生长周期规律。同时,VH可以较好地反映单双季稻移栽期的淹水特征。基于光学数据和SAR数据在6个时间窗口的特征(S-2:NDVI、EVI、LSWI;S-1:VH、VH/VV)识别单双季稻的总体精度分别为91.25%和90.00%,识别结果面积相关性可达95.70%。【结论】SAR遥感数据与光学遥感数据水稻识别结果一致性较高。应用Sentinel-1在多云雨区识别单双季稻具有巨大潜力,VH和VH/VV后向散射系数时序是识别水稻的优质特征。研究结果为多云多雨区使用SAR数据进行特征优选以高精度识别单双季稻提供了重要技术支撑。 展开更多
关键词 单双季稻识别 时序特征 Sentinel-1/2 一致性分析 Google Earth Engine
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从作物轮作角度评价华南典型赤红壤农区耕地质量空间差异 被引量:6
8
作者 刘园 蔡泽江 +2 位作者 余强毅 吴文斌 周清波 《农业资源与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1051-1063,共13页
为从作物轮作角度分析华南典型赤红壤农区耕地质量空间差异,针对华南典型赤红壤农区构建作物轮作系统遥感分类体系,基于空间分析、文献支持、野外实地调查、农户访谈与专家知识,建立不同作物轮作系统与耕地质量等级之间的关联关系;基于S... 为从作物轮作角度分析华南典型赤红壤农区耕地质量空间差异,针对华南典型赤红壤农区构建作物轮作系统遥感分类体系,基于空间分析、文献支持、野外实地调查、农户访谈与专家知识,建立不同作物轮作系统与耕地质量等级之间的关联关系;基于Sentinel-1与Sentinel-2时间序列遥感数据、利用决策树制图方法,开展作物轮作系统遥感制图,并在不同空间尺度分析耕地质量空间差异与规律。结果表明,作物轮作系统与耕地质量之间存在关联关系,总体而言,水田轮作系统由于化肥投入较低、对土壤干扰较小、长时间被水面覆盖,不易引起土壤酸化等耕地质量问题,耕地质量等级较高;蔬菜、果园系统由于化肥投入较高,耕地质量一般较低,具体表现为土壤酸化、土壤重金属污染等问题。研究区蔬菜轮作系统比例最高,其次为果园系统。研究区耕地质量总体一般,主要为三等地,呈现出明显的空间分异。本研究初步探明作物轮作与耕地质量的关联关系,并将作物轮作遥感制图结果应用于耕地质量空间差异研究,由于耕地质量特征较难直接通过遥感反演获取,通过监测地表作物种植情况进而反演耕地质量具有理论可行性,未来有必要深入解析作物轮作、地形地貌、气象水文等要素与耕地质量的关联关系,构建大数据驱动的耕地质量时空差异评估技术体系,支撑跨尺度耕地质量监测与评价研究。 展开更多
关键词 赤红壤 遥感 谷歌地球引擎 哨兵数据 作物轮作 耕地质量
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新冠肺炎疫情下中国农产品冷链物流可信追溯研究 被引量:6
9
作者 李佳利 杨涵 钱建平 《农业大数据学报》 2022年第1期12-24,共13页
冷链物流已经成为降低农产品采后损耗、保障农产品安全的重要手段;新冠肺炎疫情中,与冷链关联的病例时有发生,引起了社会各界对冷链物流的高度关注。建立农产品冷链物流可信追溯体系,对于保障新冠疫情下农产品安全、实现精准追溯与召回... 冷链物流已经成为降低农产品采后损耗、保障农产品安全的重要手段;新冠肺炎疫情中,与冷链关联的病例时有发生,引起了社会各界对冷链物流的高度关注。建立农产品冷链物流可信追溯体系,对于保障新冠疫情下农产品安全、实现精准追溯与召回具有重要意义。本文通过梳理中国农产品冷链物流发展现状以及新冠疫情下冷链物流面临的挑战,充分发挥区块链在农产品冷链物流追溯中的优势,提出基于区块链技术构建一个从产区到销区、从田间地头到餐桌的农产品冷链物流追溯系统,以期增强农产品冷链物流的追溯可信度。首先,从政府、企业、以及消费者三个参与主体的角度出发,对追溯系统需求进行详细分析;其次,将系统架构划分为感知层、数据层、网络层、核心层、应用层以及用户层六个层次;然后对系统存储机制和流程进行设计和分析,采用“IPFS+区块链”的链上链下双存储机制存储数据,以解决区块链的不足,提高追溯系统运行和查询效率;最后对政府、企业、消费者三个不同端口的主要功能进行介绍。该系统可有效解决农产品冷链物流全程追溯困难、责任主体不明确等问题,实现农产品冷链物流的全程可追溯,从而提升农产品生产监管实效,从根本上提高农产品的质量安全,增强消费者对食品安全的信任。 展开更多
关键词 农产品 冷链物流 追溯系统 区块链 食品安全 农产品物流 生鲜农产品 生鲜农产品追溯
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中红外光谱土壤有机质含量估测研究进展 被引量:7
10
作者 张霄羽 姚艳敏 颜祥照 《中国土壤与肥料》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期327-336,共10页
中红外光谱波段(2.5~25μm)对土壤有机质内部分子振动高度敏感,基于中红外光谱技术的土壤有机质含量估测是土壤学科新兴的研究方向和热点。文章采用文献综述的方法,全面总结了土壤有机质含量中红外光谱估测方法的发展和应用,简述了中红... 中红外光谱波段(2.5~25μm)对土壤有机质内部分子振动高度敏感,基于中红外光谱技术的土壤有机质含量估测是土壤学科新兴的研究方向和热点。文章采用文献综述的方法,全面总结了土壤有机质含量中红外光谱估测方法的发展和应用,简述了中红外光谱响应与土壤有机质分子结构的相关性研究,对比分析了室内台式、手持式和机载中红外光谱设备估测土壤有机质含量的优势和局限性,比较分析了中红外、近红外、可见光-近红外光谱及其光谱组合估测土壤有机质含量的模型精度和稳定性,总结分析了基于中红外光谱技术的土壤有机质含量建模方法研究进展,以及土样制备、光谱数学变换、敏感波段选择等前处理对土壤有机质含量估测精度的影响研究,最后提出了土壤有机质含量中红外光谱估测存在的问题及发展趋势,为土壤有机质含量的测定工作提供参考。 展开更多
关键词 土壤有机质含量 估测 中红外光谱 可见光-近红外光谱 模型构建
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基于DSSAT CERES-Wheat模型的未来40年冬小麦最适播期分析 被引量:5
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作者 胡亚南 梁驹 +3 位作者 梁社芳 李世娟 诸叶平 鄂越 《智慧农业(中英文)》 2021年第2期68-76,共9页
在适播期内播种是促进小麦高产稳产的关键管理技术。为应对未来气候变化带来的不利影响,提高小麦高产优质主产区的冬小麦产量,本研究选取黄淮海和江淮地区作为研究区,并在研究区内选择3个代表站点,利用DSSATCERES-Wheat模型在基准时段... 在适播期内播种是促进小麦高产稳产的关键管理技术。为应对未来气候变化带来的不利影响,提高小麦高产优质主产区的冬小麦产量,本研究选取黄淮海和江淮地区作为研究区,并在研究区内选择3个代表站点,利用DSSATCERES-Wheat模型在基准时段和未来40年分别开展了4种典型浓度路径的温室气体排放气候情景(RCPs)、51个播期处理的模型模拟试验,以明确未来冬小麦生育期内气候要素和最适播期变化特征,定量分析采用最适播期管理措施对冬小麦的增产效应。分析试验结果表明:未来冬小麦生育期内气候特征呈现暖干化的趋势;冬小麦生育期天数随温度升高而缩短,缩短天数在研究区地理空间上自北向南递增;最适播期随温度升高而推迟,在各时段、各情景下均随纬度减小而推迟;相对于基准时段,3个站点2030s时段的最适播期推迟最大天数分别自北向南递增5 d、8 d和13 d,2050s时段最适播期较2030s时段有不同程度的推迟,且各站点以2050s时段RCP8.5情景下的推迟天数最多;采取最适播期播种的管理措施,在3个站点均有不同程度的增产效应,黄淮海北片的增产效应最小,黄淮海南片和江淮地区增产幅度相对较高,集中在2%~4%之间。因此,未来黄淮海和江淮地区可采取推迟播期、选择适播期的管理措施来应对气候变暖情况,提高冬小麦产量。 展开更多
关键词 冬小麦 最适播期 气候变化 RCPs 作物模型 黄淮海 江淮
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基于GRU神经网络模型的冷链运输温度时序预测 被引量:4
12
作者 陈谦 杨涵 +2 位作者 王宝刚 李文生 钱建平 《农业大数据学报》 2022年第1期82-88,共7页
冷链可以有效维持易腐食品品质、保障质量安全、降低过程损耗,冷链环境监控对于充分发挥冷链物流效能至关重要。当前,冷链环境监控技术可以满足多点、无线、实时等监测需求,并通过与新一代智能信息技术结合开始向冷链物流环境精准预测... 冷链可以有效维持易腐食品品质、保障质量安全、降低过程损耗,冷链环境监控对于充分发挥冷链物流效能至关重要。当前,冷链环境监控技术可以满足多点、无线、实时等监测需求,并通过与新一代智能信息技术结合开始向冷链物流环境精准预测方向快速发展。本文针对冷链运输温度预测问题,从挖掘历史数据时序信息角度出发,提出了一种基于门控循环单元网络(Gated recurrent unit,GRU)的冷链运输温度时序预测方法。首先,滤除冷链运输温度时序数据的异常值和缺失值,利用拉格朗日插值法进行填补修正后归一化处理;然后,根据三种不同时间序列预测尺度的GRU神经网络模型预测性能对比结果,选择构建GRU时序预测模型用于预测冷链中实验冷藏厢体未来10 min的温度变化,并与循环神经网络(Recurrent neural network,RNN)模型、反向传播神经网络(Back propagation,BP)模型进行预测准确性对比试验。对比冷链厢体温度真实值与预测值发现,基于GRU神经网络模型的对应厢体预测温度均方根误差和平均绝对误差分别为0.156和0.760℃,平均绝对百分比误差为0.236%,与其他模型相比,以上误差指标值均处于相对最低水平;在温度时间序列预测模型中,GRU时序预测模型表现出更优的预测效果。该研究成果对于食品冷链物流中预测预警食品安全、精细控制冷链环境具有重要的实际指导意义。 展开更多
关键词 易腐食品 冷链运输温度 时序预测 GRU神经网络 食品安全 冷链运输
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数据驱动的农作物遥感分类地面样本点布设 被引量:1
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作者 吴清滢 余强毅 +1 位作者 段玉林 吴文斌 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期214-223,共10页
地面样本点是农作物遥感分类模型训练的基础,样本点数量和质量是影响模型分类精度的2个主要因素。该研究构建了数据驱动的样本点布设方法,利用待分类影像的光谱、植被指数等特征构造分层抽样底图,结合分层随机抽样方法进行地面样本点布... 地面样本点是农作物遥感分类模型训练的基础,样本点数量和质量是影响模型分类精度的2个主要因素。该研究构建了数据驱动的样本点布设方法,利用待分类影像的光谱、植被指数等特征构造分层抽样底图,结合分层随机抽样方法进行地面样本点布设,并分析不同抽样策略对农作物遥感分类结果的影响。采取基于k-means聚类分析的数据驱动方法,考虑6景哨兵2号影像提取的共78个分类特征,生成同一个最优k的聚类结果图;设计等量分配和按面积比分配2种样本量分配方式,样本点数量为25、49、100、169、225的5个总样本量;基于不同抽样策略获取地面样本点信息,利用同一个支持向量机模型对待分类影像进行监督分类,并通过与139个样本点的理论总样本量和400个样本点的传统方式总样本量对比分析,定量解析不同抽样策略对分类精度的影响。结果表明:1)在数据驱动非监督聚类生成的底图上进行抽样(按面积比分层抽样法、等量分层抽样法)获得的样本点质量和分类精度明显优于没有该底图的抽样策略(简单随机抽样法、系统抽样法);2)当总样本量低于理论总样本量时,等量分层抽样法能获取比按面积比分层抽样法更高的分类精度。例如,当理论样本量为139时,总样本量为25、49和100时等量分层抽样法的分类精度均值(75.5%、80.5%和86.0%)均明显高于按面积比分层抽样法的分类精度均值(48.4%、69.0%和83.0%),而当总样本量为169和225时,两种分层抽样的分类精度均值都在90.0%左右;3)当满足总体精度需求时,分层抽样法所需的实际总样本量小于理论样本量,可极大提高抽样效率。例如,等量分层抽样法的实际样本量为理论样本量的约70%便可满足85.0%的总体精度需求;当分类精度与人工选取方式分类精度相同时(97.5%),等量分层抽样法的实际样本量仅为传统方式样本量的约90%。研究结果印� 展开更多
关键词 农业 遥感 作物分类 样本点布设 抽样底图 聚类分析
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河南省冬小麦种植频率时空变化及影响因素分析 被引量:5
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作者 李方杰 任建强 +2 位作者 吴尚蓉 陈仲新 张宁丹 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2020年第9期1773-1794,共22页
【目的】通过对河南省2001—2015年间不同时期(2001—2005、2006—2010及2011—2015年)冬小麦种植频率(winter wheat planting frequency,WWPF)时空变化及其主要影响因素定量分析,进一步明晰区域作物种植频率变化时空变化分布特征和主... 【目的】通过对河南省2001—2015年间不同时期(2001—2005、2006—2010及2011—2015年)冬小麦种植频率(winter wheat planting frequency,WWPF)时空变化及其主要影响因素定量分析,进一步明晰区域作物种植频率变化时空变化分布特征和主要影响因素顺序。【方法】以河南省为研究区,冬小麦为研究作物,在利用中低分辨率MODIS EVI时序遥感数据和CART决策树算法进行连续15年(2001—2015年)作物种植空间分布信息提取基础上,获取了研究区不同时期冬小麦种植频率空间信息。在此基础上,开展不同时期冬小麦种植频率时空变化分析,并利用相关分析、主成分分析和线性回归分析等数理统计方法对不同时期研究区种植频率变化的影响因素进行分析,最终确定主要影响因素的重要性排序。【结果】基于MODIS EVI时序遥感数据和CART决策树算法可获得河南省较高精度连续多年冬小麦种植空间分布信息,经验证,研究区冬小麦遥感提取平均总体精度为90.39%,Kappa系数在0.82—0.92之间,可满足区域冬小麦种植频率变化研究所需作物空间分布精度要求;通过分析河南省不同时期冬小麦种植频率时空变化信息,省域内冬小麦主产区大部分具有较高的冬小麦种植频率(WWPF>80%),而豫西南和豫南等山区由于地形复杂、自然条件较差导致冬小麦种植频率普遍较低(WWPF≤40%)。此外,3个时段期间,河南省冬小麦主产区高频种植冬小麦面积呈逐步增加趋势,WWPF>80%的面积比例分别为42.68%、59.94%和63.07%,低频种植面积呈减小趋势,WWPF≤40%的面积比例分别为28.53%、17.99%和16.63%,这对我国冬小麦主产区稳定粮食种植面积具有重要意义;从冬小麦种植频率影响因素分析结果看,河南省冬小麦种植频率与有效灌溉面积比例、土壤质量综合指数、播期气候适宜度、坡度和高程等指标间均存在显著的相关性,且除与坡度、高程呈负相� 展开更多
关键词 河南省 冬小麦 作物面积提取 作物种植频率 时空变化 影响因素
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黑土小流域沟道分布遥感监测及主控因素研究 被引量:4
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作者 温艳茹 余强毅 +2 位作者 杨扬 张斌 吴文斌 《农业资源与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1074-1083,共10页
为了对典型黑土区小流域沟道分布进行遥感监测,并解析影响其发育的主控因素,选择黑龙江省海伦市光荣村为研究区,通过对遥感影像和地形图的目视解译判读和空间分析,量化汇水区面积、坡长等12个变量,结合对264条切沟与等高线分布关系的地... 为了对典型黑土区小流域沟道分布进行遥感监测,并解析影响其发育的主控因素,选择黑龙江省海伦市光荣村为研究区,通过对遥感影像和地形图的目视解译判读和空间分析,量化汇水区面积、坡长等12个变量,结合对264条切沟与等高线分布关系的地貌学分析、统计分析和野外详查,解译地表径流和机耕道作用等6种情形,对典型黑土区小流域切沟发育主控因素进行探讨。结果表明,研究区林地面积大小不能直接控制切沟发育,林地内活跃沟长占活跃切沟总长的46.2%。小流域汇聚坡是切沟发育的典型地形,沟长占总长的68.1%,汇聚坡导致地表集中径流,沟长占总长的63.0%。汇水区面积和坡长是影响沟长的最主要因素,而小流域坡度是影响沟密度的显著因素。同时,切沟侵蚀多伴生于农田机耕道路一侧,机耕道旁沟长约占其总长的23.3%。研究表明,黑土区切沟侵蚀主要与机耕道促进地表径流的作用密切相关,侵蚀沟综合治理必须考虑小流域景观布局和山水林田湖草综合治理,应将农田机耕道路周边大型活跃切沟防控作为黑土区保护的重中之重。 展开更多
关键词 东北黑土区 切沟侵蚀 主控因素 汇水区地形 农田机耕道 遥感解译
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基于遥感数据的大尺度区域水田空间格局及生态服务价值变化分析 被引量:3
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作者 刘园 周清波 +1 位作者 余强毅 吴文斌 《智慧农业(中英文)》 2020年第1期43-57,共15页
受经济和气候驱动,长江经济带水田空间格局发生了显著变化,影响区域粮食安全与生态安全。本研究基于1990-2015年土地利用遥感监测数据,利用GIS的空间分析功能,探究长江经济带水田空间格局动态变化特征,采用当量因子法计算生态系统服务价... 受经济和气候驱动,长江经济带水田空间格局发生了显著变化,影响区域粮食安全与生态安全。本研究基于1990-2015年土地利用遥感监测数据,利用GIS的空间分析功能,探究长江经济带水田空间格局动态变化特征,采用当量因子法计算生态系统服务价值(ESV),分析了水田变化的综合影响。结果表明:1) 1990-2015年长江经济带水田规模持续缩减,共减少了17390km^2,减幅呈增长态势具有显著地域差异,长江中上游与下游的水田减幅相差约为9.56%。其中下游减幅较大,水田占区域比例随之降低,中上游恰好相反。2)由于经济建设及水产养殖的发展,水田主要转化为建设用地和水系,水田主要由水系、旱地和湿地等转化而来。长江三角洲城市群、长江中游及成渝城市群的水田变化最为剧烈,建设用地侵占水田扩张的现象分布广泛,水田转为水系主要在两湖平原局部地区。3)水田与其他生态系统的转化对ESV是正影响,水田转为水系对此贡献最大,其转化规模决定了不同时期ESV净增量的大小,水系转化为水田损失的价值最多,建设用地侵占水田次之。不同市域的水田变化情况不一致,因此ESV增减情况具有明显差异。4)生态系统服务中水文调节、水资源供给增强的同时,食物生产、气体调节受到严重损害,与水资源规模扩大和水田资源大量流失有直接关系。研究结果有助于揭示长江流域水田的时空变化过程及其对各项生态系统服务的影响,可为区域土地利用规划、农业政策与生态可持续发展提供理论支持。 展开更多
关键词 水田 生态系统服务价值 长江经济带 权衡协同 时空变化 遥感数据
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基于ELM神经网络的果品冷链乙烯监测校准模型与验证 被引量:1
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作者 陈谦 杨涵 +3 位作者 王宝刚 李文生 钱建平 孙雨潇 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期342-348,共7页
冷链环境监测对于维持易腐果品品质安全至关重要,乙烯是关键监测要素之一。然而,现有果品冷链乙烯监测设备较少考虑与温湿度之间互作作用,影响监测精度和应用效果。该研究提出了一种基于ELM神经网络的乙烯监测校准模型并在多要素监测设... 冷链环境监测对于维持易腐果品品质安全至关重要,乙烯是关键监测要素之一。然而,现有果品冷链乙烯监测设备较少考虑与温湿度之间互作作用,影响监测精度和应用效果。该研究提出了一种基于ELM神经网络的乙烯监测校准模型并在多要素监测设备中验证。首先,以乙烯电化学传感器固有电压信号为基础,综合考虑温湿度变化影响,构建ELM神经网络乙烯监测校准模型,实现乙烯监测自适应校准;其次,以乙烯校准模型为核心,集成相关传感器、微控制器等模块,引入LoRa技术,开发果品冷链环境多要素监测设备;最后,以监测设备为载体,进行ELM模型离线测试和实际场景多要素监测性能验证。结果表明,该模型乙烯校准均方根误差达0.30μL/L,平均训练耗时0.0625 s,有效提高了动态环境下乙烯自适应监测性能;同时,该设备在冷链实际多要素环境中温度、相对湿度、乙烯浓度监测均方根误差达0.46℃,1.65%,1.11μL/L,可以满足果品冷链环境多要素监测精度需求。研究成果对于精准控制冷链环境、准确预测果品品质有指导意义。 展开更多
关键词 果品 模型 冷链 乙烯监测校准 ELM神经网络 LoRa技术
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利用高光谱技术预测采前猕猴桃干物质含量的可行性试验 被引量:2
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作者 杨涵 陈谦 +4 位作者 王宝刚 李文生 李文志 王炳策 钱建平 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第13期133-140,共8页
为实现采前猕猴桃果实干物质含量的实时、连续、大量预测,该研究就利用高光谱技术在室外开放环境下进行采前猕猴桃干物质含量预测试验。研究以种植于贵州省息烽县、修文县的贵长猕猴桃为试验对象,利用高光谱相机获取采前猕猴桃样本果实... 为实现采前猕猴桃果实干物质含量的实时、连续、大量预测,该研究就利用高光谱技术在室外开放环境下进行采前猕猴桃干物质含量预测试验。研究以种植于贵州省息烽县、修文县的贵长猕猴桃为试验对象,利用高光谱相机获取采前猕猴桃样本果实的高光谱数据;对原始数据进行白板校正、ROI(Region of Interest)裁剪、多元散射校正等处理,获得样本果实光谱反射率曲线;根据光谱曲线特征,选取特征波段,构建多光谱指数;将样本果实划分为训练集、测试集;利用多光谱指数将训练集样本果实特征波段光谱反射率换算为指数值,分析指数值与干物质含量的相关性,确定最优指数,将其拟合公式作为干物质含量预测模型,利用测试集计算误差情况并验证模型预测效果。结果表明,果实干物质含量高,光谱反射率低,反之则光谱反射率高;根据特征波段构建的拟合效果最佳的多光谱指数,所对应的干物质含量预测模型决定系数为0.88,预测值最大绝对误差为1.31%,最大相对误差为8.23%,相对误差均值为3.13%,均方根误差为0.65%,具有较好的预测效果。试验证明,利用高光谱技术进行采前猕猴桃果实干物质含量预测是可行的。 展开更多
关键词 高光谱 干物质 猕猴桃 预测 采前果实
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星载高分五号高光谱耕地主要土壤类型土壤有机质含量估测--以黑龙江省建三江农垦区为例 被引量:2
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作者 颜祥照 姚艳敏 +1 位作者 张霄羽 刘峻明 《中国土壤与肥料》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期10-20,共11页
为了评价国产星载高分五号(GF-5)高光谱影像估测土壤有机质(SOM)含量的潜力,以及不同土壤类型对SOM含量光谱估测精度的影响,本研究以黑龙江省建三江农垦区为研究对象,获取了覆盖研究区域的GF-5高光谱影像和188个土壤样本。对提取的样点G... 为了评价国产星载高分五号(GF-5)高光谱影像估测土壤有机质(SOM)含量的潜力,以及不同土壤类型对SOM含量光谱估测精度的影响,本研究以黑龙江省建三江农垦区为研究对象,获取了覆盖研究区域的GF-5高光谱影像和188个土壤样本。对提取的样点GF-5光谱反射率数据进行了反射率倒数、对数、一阶微分等9种光谱数学变换,并采用相关系数法确定了SOM含量的光谱敏感波段。采用偏最小二乘回归(PLSR)线性统计建模方法,对研究区域全部土壤类型以及草甸土、沼泽土、黑土等主要土壤类型,分别构建了光谱全波段和敏感波段的SOM含量估测模型,并进行了精度评价。结果表明,基于GF-5光谱数据的研究区域全部土壤类型的SOM含量估测精度不理想,最优模型精度决定系数(R^(2))为0.265,均方根误差(RMSE)为4.647%,相对分析误差(RPD)为1.135;不同类型土壤在SOM含量光谱估测精度差异较大,草甸土和沼泽土的SOM含量估测精度不高,但黑土的SOM含量估测精度较高,其中全波段光谱反射率对数一阶微分(LnR)′的SOM含量估测精度最高,R^(2)=0.729,RMSE=1.065%,RPD=1.850,SOM含量估测模型可用。按照不同土壤类型构建SOM含量估测模型可以进一步挖掘GF-5高光谱遥感估测SOM含量的潜力。 展开更多
关键词 高分五号高光谱影像 土壤有机质 土壤类型 估测 偏最小二乘回归
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基于GF-1/WFV时间序列数据的河套灌区主要农作物识别 被引量:1
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作者 乌云德吉 于利峰 +4 位作者 承昊 包珺玮 许洪滔 赵佳乐 乌兰吐雅 《北方农业学报》 2019年第5期112-118,共7页
河套灌区农业资源条件较好,适宜于多种农作物的生长,且地块较为破碎,为精准进行该地区农业资源的调查和农情评价,采用遥感技术精准识别农作物种类。文章利用2017年4—10月内9个时相的GF-1/WFV数据,结合实地采集样本点转化成感兴区的方法... 河套灌区农业资源条件较好,适宜于多种农作物的生长,且地块较为破碎,为精准进行该地区农业资源的调查和农情评价,采用遥感技术精准识别农作物种类。文章利用2017年4—10月内9个时相的GF-1/WFV数据,结合实地采集样本点转化成感兴区的方法,通过计算分析春小麦、玉米、向日葵、西葫芦和番茄5种农作物在整个生长阶段的时间序列NDVI值和变化特点,构建了基于NDVI阈值分割的决策树分类模型,对研究区春小麦、玉米、向日葵、西葫芦和番茄5种农作物进行了识别分类;在5 m分辨率的RapidEye数据上选定了10个验证样方,目视解译样方内作物,利用解译结果对决策树分类结果进行验证,并用混淆矩阵表达。结果表明:春小麦、玉米、向日葵、西葫芦和番茄的用户精度分别为:88.86%,62.44%,87.29%,65.78%,总体分类精度达到76.29%,Kappa系数为0.6529。结论为通过分析基于GF-1/WFV NDVI时间序列数据可以较为准确识别中尺度上的大宗农作物,该方法适宜于农业资源调查遥感应用和研究。 展开更多
关键词 农作物识别 GF-1/WFV NDVI 决策树 光谱信息
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