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基于无人机数码影像的玉米育种材料株高和LAI监测 被引量：62
1
作者 牛庆林 冯海宽 +4 位作者 杨贵军 李长春 杨浩 徐波 赵衍鑫 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期73-82,共10页
快速、无损和高通量地获取田间株高(height,H)和叶面积指数(leaf area index,LAI)表型信息,对玉米育种材料的长势监测及产量预测具有重要的意义。基于无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)遥感平台搭载高清数码相机构建低成本的遥感数... 快速、无损和高通量地获取田间株高(height,H)和叶面积指数(leaf area index,LAI)表型信息,对玉米育种材料的长势监测及产量预测具有重要的意义。基于无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)遥感平台搭载高清数码相机构建低成本的遥感数据获取系统,于2017年5—9月在北京市昌平区小汤山镇国家精准农业研究示范基地的玉米育种材料试验田,获取试验田苗期、拔节期、喇叭口期和抽雄吐丝期的高清数码影像和地面实测的H、LAI和地面控制点(ground control point,GCP)的三维空间坐标。首先,基于高清数码影像结合GCP生成试验田的数字表面模型(digital surface model,DSM)和高清数码正射影像(digital orthophoto map,DOM);然后,基于DSM和DOM分别提取玉米育种材料的H和数码影像变量,其中将DOM的红、绿和蓝通道的DN(digital number)值分别定义为R、G和B,进行归一化后得到数码影像变量,分别定义为r、g和b;最后,基于实测H对DSM提取的H进行了精度验证,并用逐步回归分析方法进行了LAI的估测。结果表明,实测H和DSM提取的H高度拟合(R^2、RMSE和n RMSE分别为0.93,28.69 cm和17.90%);仅用数码影像变量估测LAI,得到最优的估测变量为r和r/b,其估算模型和验证模型的R^2、RMSE和n RMSE分别为0.63,0.40,26.47%和0.68,0.38,25.51%;将H与数码影像变量进行融合估测LAI,得到最优的估测变量为H、g和g/b,其估算模型和验证模型的R^2、RMSE和n RMSE分别为0.69,0.37,24.34%和0.73,0.35,23.49%。研究表明,基于无人机高清数码影像结合GCP生成DSM,提取玉米育种材料的H,精度较高;将H与数码影像变量进行融合估测LAI,与仅用数码影像变量相比,估测模型和验证模型的精度明显提高。该研究可为玉米育种材料的田间表型信息监测提供参考。 展开更多
关键词 无人机 农作物 提取 数码影像 玉米育种材料 株高 叶面积指数 逐步回归
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基于时间序列环境卫星影像的作物分类识别 被引量：57
2
作者 李鑫川 徐新刚 +4 位作者 王纪华 武洪峰 金秀良 李存军 鲍艳松 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期169-176,I0007,共9页
环境星影像具有较高的时间和空间分辨率,利用其时序遥感数据进行作物信息提取优势明显。该文以黑龙江垦区友谊农场作物为研究对象,利用2010年6月至9月共10景HJ-CCD数据进行作物种植分类信息提取。首先,通过SPLINE算法对云影响区域插值去... 环境星影像具有较高的时间和空间分辨率,利用其时序遥感数据进行作物信息提取优势明显。该文以黑龙江垦区友谊农场作物为研究对象,利用2010年6月至9月共10景HJ-CCD数据进行作物种植分类信息提取。首先,通过SPLINE算法对云影响区域插值去噪,重构时间序列影像数据;其次,通过分析试验区主要作物的光谱和植被指数时序变化特征,构建基于决策树分层分类的主要作物遥感分类模型,成功提取了黑龙江友谊农场大豆、玉米和水稻的种植信息,分类总体精度达到96.33%。同时,将分类结果同基于时间序列植被指数影像的支持向量机和最大似然法分类结果相比较,结果表明,决策树分类效果最好,支持向量机次之,最大似然分类较差。研究表明,通过去云处理后构建的时间序列HJ卫星遥感影像,结合作物的光谱和典型植被指数时序变化特征,借助于决策树分类方法能够有效提高黑龙江垦区主要种植作物分类的准确性和精度。 展开更多
关键词 遥感 作物 分类 时间序列分析 决策树 HJ-CCD
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中国农业信息技术发展回顾及展望 被引量：56
3
作者 赵春江 杨信廷 +2 位作者 李斌 李明 闫华 《农学学报》 2018年第1期180-186,共7页
农业信息技术对引领和支撑现代农业发展发挥了重要的作用。文章介绍了农业信息技术的内涵,回顾了国内外农业信息技术发展的4个主要发展,分析了中国农业信息技术发展存在的问题和面临的形势,提出了农业信息技术未来发展重点与发展建议。... 农业信息技术对引领和支撑现代农业发展发挥了重要的作用。文章介绍了农业信息技术的内涵,回顾了国内外农业信息技术发展的4个主要发展,分析了中国农业信息技术发展存在的问题和面临的形势,提出了农业信息技术未来发展重点与发展建议。旨在为促进国内农业信息技术发展提供参考。 展开更多
关键词 农业信息技术 农业物联网 数字农业 精准农业 智能农业
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无人机影像光谱和纹理融合信息估算马铃薯叶片叶绿素含量 被引量：55
4
作者 陈鹏 冯海宽 +4 位作者 李长春 杨贵军 杨钧森 杨文攀 刘帅兵 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期63-74,共12页
利用无人机平台搭载多光谱传感器在农业监测上已经有一些应用,但是利用无人机多光谱影像估算作物叶绿素含量的研究较少,特别是融合无人机多光谱影像光谱信息和纹理信息估算马铃薯叶绿素含量的研究更是罕见。基于此,该文利用2018年北京... 利用无人机平台搭载多光谱传感器在农业监测上已经有一些应用,但是利用无人机多光谱影像估算作物叶绿素含量的研究较少,特别是融合无人机多光谱影像光谱信息和纹理信息估算马铃薯叶绿素含量的研究更是罕见。基于此,该文利用2018年北京小汤山基地马铃薯各个典型生育期的无人机多光谱影像及实测的叶绿素含量数据,首先提取多光谱影像植被指数和纹理特征等变量,然后分析其与叶绿素含量相关性,筛选出较优特征变量,并开展基于调整R^2和K折交叉验证的全子集分析估算马铃薯叶绿素含量。最后将植被指数与纹理特征通过主成分融合构建一种新的综合指标估算叶绿素含量。研究发现:1)多光谱植被指数和纹理特征估算叶绿素含量模型,K折交叉验证均优于调整R^2;2)整个生育期,综合指标模型决定系数比植被指数模型、纹理特征模型均有提升,且标准均方根误差均降低。综合指标估算模型较优,多光谱植被指数模型次之,纹理特征模型较差。该研究可为马铃薯生长营养监测提供一种可行的方法,对马铃薯的栽培种植管理具有指导意义。 展开更多
关键词 无人机 农作物 遥感 马铃薯 叶绿素含量 多光谱 纹理特征 最优子集分析
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“互联网＋”现代农业发展模式的国际比较与借鉴 被引量：53
5
作者 李瑾 冯献 +1 位作者 郭美荣 马晨 《农业现代化研究》 CSCD 北大核心 2018年第2期194-202,共9页
基于文献检索及专家技术前瞻,归纳总结了国外主要国家"互联网+"现代农业的典型模式和前沿技术,探讨了其对中国的经验借鉴。结果表明,目前国外形成了美国全程全网化精准农业、荷兰工厂化设施物联网、德国技术创新驱动型"... 基于文献检索及专家技术前瞻,归纳总结了国外主要国家"互联网+"现代农业的典型模式和前沿技术,探讨了其对中国的经验借鉴。结果表明,目前国外形成了美国全程全网化精准农业、荷兰工厂化设施物联网、德国技术创新驱动型"互联网+"农机智造、日本适度规模经营型精细化农业、韩国服务引领型"互联网+"农技推广和印度软件产业主导型信息服务等6种典型的"互联网+"现代农业发展模式。伴随大数据、人工智能、移动互联网等技术的发展,农业传感器、农业航空植保,农业机器人三大前沿技术将成为主导"互联网+"现代农业发展的重要技术力量,其发展特征将呈现集成化、专业化、网络化、实用化、普及化。结合国外在"互联网+"现代农业发展中强化政府引导、重视政府投入和法制法规建设、推进服务主体多元化和服务内容多样化以及突出产学研联合等四方面的经验,未来我国可通过技术创新、业态创新和模式创新驱动"互联网+"现代农业发展。 展开更多
关键词 互联网+ 现代农业 农业信息化 发展模式 技术趋势 国际经验
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滴灌施肥对免耕冬小麦水分利用及产量的影响 被引量：53
6
作者 陈静 王迎春 +3 位作者 李虎 王立刚 邱建军 肖碧林 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2014年第10期1966-1975,共10页
【目的】为解决黄淮海平原麦区冬小麦滴灌用水量和合理的水肥配合等问题,以山东省桓台县免耕农田为试验点,系统研究了滴灌施肥对土壤水分垂直运移、冬小麦产量及其构成因素、水分利用效率等的影响。【方法】采用测墒补灌和生育期滴灌施... 【目的】为解决黄淮海平原麦区冬小麦滴灌用水量和合理的水肥配合等问题,以山东省桓台县免耕农田为试验点,系统研究了滴灌施肥对土壤水分垂直运移、冬小麦产量及其构成因素、水分利用效率等的影响。【方法】采用测墒补灌和生育期滴灌施肥相结合的方法,以常规漫灌施肥处理为对照。设置65 mm(W1)、98 mm(W2)、130 mm(W3)、195 mm(W4)和260 mm(W5)5个滴灌梯度水平处理。在130 mm滴灌水平下,分别于冬小麦的分蘖期、拔节期、孕穗期、扬花期和灌浆期5个生育时期设置相应的氮磷钾肥料配比,采用氮磷钾3个因素,每个因素4个水平的二次饱和D-最优设计方法进行田间试验。氮、磷、钾4个水平分别为:0水平(0、0、0),1水平(94.5、42.4、59.2 kg·hm-2),2水平(189、84.7、118.3 kg·hm-2)和3水平(270、121、169 kg·hm-2)。【结果】测墒补灌试验结果表明,W1、W3和W5处理滴灌后土壤水分主要向下运移至60、80和100 cm以下土层。滴灌量越大,土壤水分垂直运移深度越大。滴灌量260 mm时存在灌溉水深层渗漏的风险;W1处理在整个生育期土壤含水量明显低于其他滴灌处理,滴灌量130 mm以上的处理,整个生育期0—80 cm土层的含水量为田间持水量的75%—80%;滴灌施肥处理与常规漫灌施肥处理相比显著增加了冬小麦的有效穗数,不同滴灌处理中灌溉量与穗粒数呈正相关关系,与千粒重呈负相关关系;滴灌量130 mm时,小麦籽粒产量最高;滴灌显著提高了冬小麦的水分利用效率,并以W3处理最高,达2.28 kg·m-3;对滴灌施肥试验的拟合结果表明,试验区冬小麦最佳N、P2O5和K2O施用量分别为206.63、86.72和88.07 kg·hm-2。【结论】在黄淮海平原地区免耕冬小麦采用测墒补灌和滴灌施肥相结合的方法可以显著提高水分利用效率和小麦籽粒产量,较常规对照分别提高了57.46%和21.13%。主要原因是滴灌后水分向下运移至作物根区内,减 展开更多
关键词 冬小麦 滴灌施肥 水分利用效率 产量
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基于综合指标的冬小麦长势无人机遥感监测 被引量：51
7
作者 裴浩杰 冯海宽 +3 位作者 李长春 金秀良 李振海 杨贵军 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第20期74-82,共9页
作物长势监测可以及时获取作物的长势信息,该文尝试建立新型长势指标,监测小麦总体长势情况。将反映小麦长势的叶面积指数(leaf area index,LAI)、叶片叶绿素含量、植株氮含量、植株水分含量和生物量5个指标按照均等权重综合成一个指标... 作物长势监测可以及时获取作物的长势信息,该文尝试建立新型长势指标,监测小麦总体长势情况。将反映小麦长势的叶面积指数(leaf area index,LAI)、叶片叶绿素含量、植株氮含量、植株水分含量和生物量5个指标按照均等权重综合成一个指标,综合长势指标(comprehensive growth index,CGI)。利用450~882 nm范围内单波段和任意两个波段构建归一化光谱指数(normalized difference spectral index,NDSI),比值光谱指数(ratio spectral index,RSI)和简单光谱指数(simple spectral index,SSI),计算CGI与光谱指数的相关性,筛选出相关性好的光谱指数,结合偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)建立反演模型。以CGI为指标,运用无人机高光谱影像对2015年小麦多生育期的长势监测。结果表明:1)冬小麦各生育期,总体上CGI与光谱指数的决定系数R^2均好于各项单独指标与相应光谱指数的R^2。仅孕穗期CGI和RSI(754,694)的R^2比叶绿素和RSI(486,518)的R^2低,开花期的CGI和R570的R^2比生物量和R834的R^2低以及灌浆期CGI和SSI(582,498)的R^2比植株含水量和SSI(790,862)的R^2低。2)拔节期,孕穗期,开花期,灌浆期和全生育期PLSR模型的建模R^2分别为0.70,0.72,0.78,0.78和0.61。拔节期,孕穗期和开花期的无人机CGI影像验证模型的均方根误差RMSE(root mean square error)分别为0.050,0.032和0.047。CGI与相应光谱指数的R^2高于单独各项指标与相应光谱指数的R^2,光谱指数能够很好反映CGI包含的信息。无人机高光谱影像反演CGI精度较高,能够判断出小麦总体的长势差异,可为监测小麦长势提供参考。 展开更多
关键词 无人机 光谱分析 作物 长势监测 冬小麦 综合长势指标
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轻小型无人机遥感及其行业应用进展 被引量：49
8
作者 郭庆华 胡天宇 +8 位作者 刘瑾 金时超 肖青 杨贵军 高显连 许强 谢品华 彭炽刚 闫利 《地理科学进展》 CSSCI CSCD 北大核心 2021年第9期1550-1569,共20页
无人机是低空领域准确、灵活、高效获取多种类型高分辨率遥感数据的重要载体,无人机遥感技术在行业应用创新和管理部门科学决策之间构筑起信息沟通的关键桥梁。随着科技的进步、大数据时代的来临,无人机遥感系统的硬件设备、信息提取方... 无人机是低空领域准确、灵活、高效获取多种类型高分辨率遥感数据的重要载体,无人机遥感技术在行业应用创新和管理部门科学决策之间构筑起信息沟通的关键桥梁。随着科技的进步、大数据时代的来临,无人机遥感系统的硬件设备、信息提取方法都取得了飞速的发展;同时其在国民经济主要行业领域的应用也面临着前所未有的机遇和挑战。论文首先介绍了无人机遥感系统的硬件研发进展,并指出轻小型、高精度、标准化与集成化是未来无人机遥感系统发展的总体趋势。其次,详细介绍了目前轻小型无人机遥感应用在农业、林草业、电力、测绘、大气探测和地质灾害等行业的应用现状,指出实现无人机多源遥感数据获取、融合、分析和提取的综合平台是未来轻小型无人机在民用领域行业应用创新的关键所在。最后,针对载荷与飞行平台的一体化集成应用、无人机组网作业、海量数据管理和信息自动化提取等发展趋势提出了几点思考。轻小型无人机遥感在国民经济各行业应用的普及化和标准化,将有助于国家和区域社会经济的健康发展。 展开更多
关键词 数据融合 多传感器集成 智能化飞行 无人机组网 深度学习
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数字植物研究进展:植物形态结构三维数字化 被引量：50
9
作者 赵春江 陆声链 +3 位作者 郭新宇 杜建军 温维亮 苗腾 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2015年第17期3415-3428,共14页
数字植物围绕农林植物生命、生产和生态系统的多维信息高效感知和认知的理论、技术和方法,通过多学科交叉合作,研究农林植物-环境3D数字化、高通量信息获取、情景感知、信息融合、结构和功能模拟、数字化设计和精准管理决策等数字农业... 数字植物围绕农林植物生命、生产和生态系统的多维信息高效感知和认知的理论、技术和方法,通过多学科交叉合作,研究农林植物-环境3D数字化、高通量信息获取、情景感知、信息融合、结构和功能模拟、数字化设计和精准管理决策等数字农业的关键性、基础性以及共性理论和技术问题。植物形态结构的三维数字化是数字植物研究的重要组成部分,近年来很多学者从植物组织、器官、植株和群体等不同尺度,或者从植物根系和地上部等不同视角,围绕植物形态结构的参数测量、几何结构解析、三维模型构建、结构与功能建模,以及三维植物模型真实感展现等需要,开展了更深入的研究。在组织尺度方面,随着MRI、CT、显微成像等技术产品的不断成熟,使得利用这些先进测量仪器获取和测量植物组织内部结构数据成为可能,并被越来越多的研究者采用,成为进行植物内部形态结构测量和分析的有效手段。在植物根系的三维数字化方面,由于植物的根普遍生长在土壤里,观察和测量十分困难。虽然近年来XCT、MRI等穿透射线成像技术已越来越多地用于根系的形态结构探测,但这类技术往往仅能获取范围较小的根系局部数据,且价格昂贵。因此植物根系形态结构的准确、无损(原位)、快速测量仍然是一个挑战。在群体尺度方面,基于实测数据的三维重建逐渐成为植物群体三维重建的主要途径,研究者正试图从激光三维扫描仪获取的植物群体三维点云中提取群体的形态参数并实现群体的三维重构。而在三维植物模型的真实感绘制方面,如何准确地测量各种植物器官的光学特性并建立相应的数学模型是当前的研究重点,虽然已有不少研究者提出了相应的解决方案,但这些方法在便捷性和普适性方面仍然难以令人满意,有待更多深入研究。笔者最后结合相关领域的技术� 展开更多
关键词 数字植物 植物形态结构建模 三维重建 可视化
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基于BP模型和Ward法的北京市平谷区乡村地域功能评价与分区 被引量：49
10
作者 唐林楠 刘玉 +1 位作者 潘瑜春 任艳敏 《地理科学》 CSCD 北大核心 2016年第10期1514-1521,共8页
构建乡村地域功能评价指标体系,借助BP神经网络模型揭示平谷区"生产-生活-生态"功能分异特征;运用Ward法划分功能区,服务于平谷区乡村转型发展和功能区布局。结果表明:1在多项功能综合作用下,平谷区基本形成了"平原地区... 构建乡村地域功能评价指标体系,借助BP神经网络模型揭示平谷区"生产-生活-生态"功能分异特征;运用Ward法划分功能区,服务于平谷区乡村转型发展和功能区布局。结果表明:1在多项功能综合作用下,平谷区基本形成了"平原地区生产功能较强、镇中心及周边村域生活功能明显、山地区以生态功能为主"的功能分布格局。2基于评价结果和空间属性,平谷区划分为西部平原生产区、东部山地生态生产区、中部平原城市生活区、中部近郊平原生活区、东部丘陵生态生活区和北部山地生态区。其中,西部平原生产区、中部平原城市生活区、北部山地生态区是平谷三生空间功能发展的优势区域,分布相对集中。按照"强功能重优化、中等功能重提升、弱功能重改善"的原则提升乡村地域功能,促进地区均衡发展。 展开更多
关键词 乡村地域功能 评价 BP模型 Ward法 平谷区
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基于“互联网＋”的城乡一体化发展模式探究 被引量：49
11
作者 郭美荣 李瑾 冯献 《中国软科学》 CSSCI CSCD 北大核心 2017年第9期10-17,共8页
加快推进城乡发展一体化,是党的十八大提出的战略任务。当前,互联网通过技术渗透与传统产业逐步融合,催生了一系列新业态。全国各地利用互联网等信息技术推动农业农村信息化和城乡一体化建设,形成了现代农业驱动型、信息服务驱动型、电... 加快推进城乡发展一体化,是党的十八大提出的战略任务。当前,互联网通过技术渗透与传统产业逐步融合,催生了一系列新业态。全国各地利用互联网等信息技术推动农业农村信息化和城乡一体化建设,形成了现代农业驱动型、信息服务驱动型、电子商务推动型和全域综合发展型的基于"互联网+"的城乡一体化发展模式。但是在发展过程中也存在网络基础设施建设差、农村经营主体能力不足、农村电商软硬件条件不足等问题,基于此提出了如何解决制约农村互联网与城乡一体化融合发展的对策建议。 展开更多
关键词 农村经济 发展模式 城乡一体化 互联网+
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作物根系结构对干旱胁迫的适应性研究进展 被引量：47
12
作者 潘晓迪 张颖 +2 位作者 邵萌 马黎明 郭新宇 《中国农业科技导报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第2期51-58,共8页
干旱是影响植物生长和作物产量的重要环境因素,全球性的气候变化更加剧了干旱胁迫对作物生产和粮食产量的影响。根系是植株吸收水分的主要器官,它能够调节自身生长发育和对水分的吸收和运输从而对干旱胁迫产生适应性,因而根系在作物适... 干旱是影响植物生长和作物产量的重要环境因素,全球性的气候变化更加剧了干旱胁迫对作物生产和粮食产量的影响。根系是植株吸收水分的主要器官,它能够调节自身生长发育和对水分的吸收和运输从而对干旱胁迫产生适应性,因而根系在作物适应干旱缺水环境中发挥重要作用。从根系构型和根的解剖结构两方面总结了作物根系形态结构对干旱胁迫的适应性研究进展,并分析了目前根系结构研究方法的现状,指出通过研究方法和技术手段的进步和创新,实现根系表型特征全面、快速和精准鉴定将是未来的发展趋势,这将为抗旱节水作物品种的筛选和评价提供理论指导。 展开更多
关键词 根系 干旱 形态结构 表型 作物
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基于无人机数码影像的冬小麦株高和生物量估算 被引量：42
13
作者 陶惠林 徐良骥 +4 位作者 冯海宽 杨贵军 杨小冬 苗梦珂 代阳 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第19期107-116,共10页
高效、快速地获取作物的株高和生物量信息,对农业生产有重要意义。该文利用2015年4月-6月获得了冬小麦拔节期、挑旗期和开花期的高清数码影像。首先基于无人机高清数码影像生成冬小麦的作物表面模型(crop surface model,CSM),利用CSM提... 高效、快速地获取作物的株高和生物量信息,对农业生产有重要意义。该文利用2015年4月-6月获得了冬小麦拔节期、挑旗期和开花期的高清数码影像。首先基于无人机高清数码影像生成冬小麦的作物表面模型(crop surface model,CSM),利用CSM提取出冬小麦的株高(Hcsm),然后利用提取的21种数码影像图像指数,构建了拔节期、挑旗期和开花期混合的多生育期生物量估算模型,并进行单生育期和多生育期模型对比分析;最后选择逐步回归(stepwise regression,SWR)、偏最小二乘(partial least square,PLSR)、随机森林(random forest,RF)3种建模方法对多生育期估算模型进行对比,挑选出冬小麦生物量估算的最优模型。结果表明,提取的Hcsm和实测株高(H)具有高度拟合性(R^2=0.87,RMSE=6.45 cm,NRMSE=11.48%);与仅用数码影像图像指数构建的生物量估算模型相比(R^2=0.7212,RMSE=0.1372 kg/m^2,NRMSE=26.25%),数码影像图像指数融入H和Hcsm所得模型效果更佳,其中融入Hcsm的模型精度和稳定性(R^2=0.8191,RMSE=0.1106 kg/m^2,NRMSE=21.15%)要优于加入株高H所构建的估算模型(R^2=0.7941,RMSE=0.1179 kg/m^2,NRMSE=22.56%);SWR生物量估算模型(R^2=0.7212)效果优于PLSR(R^2=0.6774)和RF(R^2=0.6571)生物量估算模型。该研究为冬小麦生长状况高效、快速监测提供参考。 展开更多
关键词 无人机 数码影像 作物表面模型 冬小麦 株高 生物量 逐步回归
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基于注意力机制和多尺度残差网络的农作物病害识别 被引量：42
14
作者 黄林生 罗耀武 +2 位作者 杨小冬 杨贵军 王道勇 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期264-271,共8页
针对传统农作物病害识别方法依靠人工提取特征,步骤复杂且低效,难以实现在田间环境下识别的问题,提出一种多尺度卷积结构与注意力机制结合的农作物病害识别模型。该研究在残差网络(ResNet18)的基础上进行改进,引入Inception模块,利用其... 针对传统农作物病害识别方法依靠人工提取特征,步骤复杂且低效,难以实现在田间环境下识别的问题,提出一种多尺度卷积结构与注意力机制结合的农作物病害识别模型。该研究在残差网络(ResNet18)的基础上进行改进,引入Inception模块,利用其多尺度卷积核结构对不同尺度的病害特征进行提取,提高了特征的丰富度。在残差结构的基础上加入注意力机制SENet(Squeeze-and-excitation networks),增强了有用特征的权重,减弱了噪声等无用特征的影响,进一步提高特征提取能力并且增强了模型的鲁棒性。实验结果表明,改进后的多尺度注意力残差网络模型(Multi-Scale-SE-ResNet18)在复杂田间环境收集的8种农作物病害数据集上的平均识别准确率达到95.62%,相较于原ResNet18模型准确率提高10.92个百分点,模型占用内存容量仅为44.2 MB。改进后的Multi-Scale-SE-ResNet18具有更好的特征提取能力,可以提取到更多的病害特征信息,并且较好地平衡了模型的识别精度与模型复杂度,可为田间环境下农作物病害识别提供参考。 展开更多
关键词 农作物病害识别 残差网络 特征提取 多尺度卷积 注意力机制
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作物病虫害高光谱遥感进展与展望 被引量：38
15
作者 张凝 杨贵军 +8 位作者 赵春江 张竞成 杨小冬 潘瑜春 黄文江 徐波 李明 朱西存 李振海 《遥感学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第1期403-422,共20页
作物病虫害作为影响农作物品质、产量及威胁粮食安全的主要因素,仅依靠人工田间调查对其进行监测已不能满足当下农业生产精准高效的需求。高光谱遥感作为能够获取地表物体连续波谱信息的遥感技术,已经成为当下作物病虫害监测识别的重要... 作物病虫害作为影响农作物品质、产量及威胁粮食安全的主要因素,仅依靠人工田间调查对其进行监测已不能满足当下农业生产精准高效的需求。高光谱遥感作为能够获取地表物体连续波谱信息的遥感技术,已经成为当下作物病虫害监测识别的重要手段。本文对作物病虫害高光谱遥感监测识别的研究进展进行综述,通过对该领域发表文献的统计以及对主要机构、团队、数据源的分析,明确了病虫害高光谱遥感监测的研究热点和趋势;在此基础上,分析高光谱技术及其作物病虫害的监测识别机理,从病虫害胁迫探测、分类识别、危害严重度定量分析及早期检测四个方面综述相关技术及研究现状;通过探讨当下高光谱遥感病虫害监测识别面临的挑战,提出作物病虫害标准图谱库的建立、星载高光谱传感器的完善以及星空地一体化监测平台的搭建是当前作物病虫害高光谱遥感监测识别技术落到实处的关键,也是未来发展的重点方向。 展开更多
关键词 遥感 作物病虫害 高光谱遥感 监测识别 未来展望
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基于无人机多光谱影像的夏玉米叶片氮含量遥感估测 被引量：41
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作者 魏鹏飞 徐新刚 +7 位作者 李中元 杨贵军 李振海 冯海宽 陈帼 范玲玲 王玉龙 刘帅兵 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期126-133,I0001,共9页
利用无人机平台搭载多光谱相机组成的遥感监测系统在农业上已取得了一些成果,但利用无人机多光谱影像开展作物氮素估测研究少有尝试。基于此,该文利用国家精准农业基地2017年夏玉米3个关键生育期无人机多光谱影像和田间实测叶片氮含量数... 利用无人机平台搭载多光谱相机组成的遥感监测系统在农业上已取得了一些成果,但利用无人机多光谱影像开展作物氮素估测研究少有尝试。基于此,该文利用国家精准农业基地2017年夏玉米3个关键生育期无人机多光谱影像和田间实测叶片氮含量数据,开展夏玉米叶片氮素含量的无人机遥感估测研究。对该研究选用的15个光谱变量,通过相关性分析解析光谱变量与LNC的相关关系,筛选出对玉米叶片氮素含量敏感的光谱变量;应用后向逐步回归方法分析不同变量指数下估测精度变化,最终确定不同生育期夏玉米LNC估测的光谱变量,实现对夏玉米叶片氮含量的较高精度监测。研究发现:1)在3个生育时期,GRE和GNDVI与LNC都有很强的相关性,表明绿波段可以很好地进行夏玉米生物理化参数的反演;2)在喇叭口期和灌浆期,OSAVI、SAVI与LNC具有高度相关性,证明在夏玉米生长前期和后期选择控制土壤因素的光谱变量可以提高对氮素估测的能力。在筛选最优光谱变量建模过程中发现,喇叭口期选取5个光谱变量(GNDVI、GRE、OSAVI、REG、SAVI)建模效果最好,估测模型的R^2、RMSE和nRMSE分别为0.63、27.63%、11.62%;抽雄吐丝期选取6个光谱变量(REG、GRE、GNDVI、MNLI、RED、NDVI)建模效果最好,估测模型的R^2、RMSE和n RMSE分别为0.64、20.50%、7.80%;灌浆期选取5个光谱变量(GRE、GNDVI、RED、NDVI、OSAVI)建模效果最好,估测模型的R^2、RMSE和n RMSE分别为0.56、31.12%、12.71%;在不同生育期选取最优光谱变量进行夏玉米LNC估测具有很好的效果。应用无人机多光谱遥感影像数据可以很好地监测田块尺度夏玉米LNC的空间分布,可为玉米田间氮素精准管理提供空间决策服务信息支持。 展开更多
关键词 无人机 遥感 氮 多光谱 叶片氮含量 逐步回归 夏玉米
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数字乡村发展的实践与探索——基于北京的调研 被引量：37
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作者 郭美荣 李瑾 《中国农学通报》 2021年第8期159-164,共6页
研究旨在通过分析北京市数字乡村建设实践,发现存在问题,找出推进路径,为数字乡村发展提供可借鉴经验。利用文献分析、典型案例和专家咨询法,探讨数字乡村发展理论与实践。数字化是现代农业4.0阶段的关键特征,数字经济是农业农村高质量... 研究旨在通过分析北京市数字乡村建设实践,发现存在问题,找出推进路径,为数字乡村发展提供可借鉴经验。利用文献分析、典型案例和专家咨询法,探讨数字乡村发展理论与实践。数字化是现代农业4.0阶段的关键特征,数字经济是农业农村高质量发展的新引擎、新动能。北京是数字乡村发展的先行者,为北京乡村振兴和农业现代化建设打下了坚实基础。数字化基础设施完善,农业生产数字化、经营网络化和乡村治理数字化水平不断提升,乡村信息服务模式不断创新。数字乡村发展面临基础设施建设薄弱、数据资源体系建设不完善、数字技术与产业融合不够、数字乡村人才缺乏等问题。农业生产、农村生活、农产品经营和农业农村信息服务亟需与物联网、大数据、互联网、区块链、人工智能、5G等信息技术进一步融合。应不断夯实数字乡村建设基础,加大数字乡村科技研发,深化数字乡村技术产品推广应用,完善数字化乡村治理体系,强化数字乡村人才支撑。 展开更多
关键词 数字乡村 智慧农业 实践 对策建议 北京
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基于无人机高光谱长势指标的冬小麦长势监测 被引量：34
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作者 陶惠林 徐良骥 +3 位作者 冯海宽 杨贵军 苗梦珂 林博文 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期180-191,共12页
为快速准确监测作物长势,以冬小麦为研究对象,获取了不同生育期的无人机高光谱影像。利用无人机高光谱数据构建光谱指数,并分析4个生育期的指数与生物量、叶面积指数以及由生物量和叶面积2个生理参数构建的长势监测指标(Growth monitori... 为快速准确监测作物长势,以冬小麦为研究对象,获取了不同生育期的无人机高光谱影像。利用无人机高光谱数据构建光谱指数,并分析4个生育期的指数与生物量、叶面积指数以及由生物量和叶面积2个生理参数构建的长势监测指标(Growth monitoring indicator,GMI)的相关性;建立与GMI相关性较强的4个光谱指数的单指数回归模型,利用多元线性回归、偏最小二乘和随机森林3种机器学习方法分别建立冬小麦各生育期的GMI反演模型;将最佳模型应用于无人机高光谱影像,得到冬小麦长势监测图。结果表明:各生育期光谱指数与冬小麦GMI相关性较高,大部分指数都达到了显著水平,其中NDVI、SR、MSR和NDVI×SR与GMI的相关性高于生物量、叶面积指数与GMI的相关性;拔节期、挑旗期、开花期、灌浆期、全生育期,表现最好的回归模型对应光谱指数分别是NDVI×SR、NDVI、SR、NDVI和NDVI×SR;对比3种方法构建的GMI反演模型,开花期模型MLR-GMI效果最佳,此时期的模型建模R^2、RMSE和NRMSE分别是0.7164、0.0963、15.90%。 展开更多
关键词 冬小麦长势监测 无人机遥感 高光谱 多元线性回归 偏最小二乘 随机森林
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基于无人机遥感影像的玉米苗期株数信息提取 被引量：34
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作者 刘帅兵 杨贵军 +4 位作者 周成全 景海涛 冯海宽 徐波 杨浩 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第22期69-77,共9页
准确、快速地获取玉米苗期株数对于育种早期决策起着至关重要的作用。该文利用2017年6月于北京市小汤山镇采集的无人机影像,首先对比分析RGB、HSV、YCbCr及L*A*B 4种色彩空间,变换优选HSV颜色模型对无人机影像前景(作物)与后景(土壤背景... 准确、快速地获取玉米苗期株数对于育种早期决策起着至关重要的作用。该文利用2017年6月于北京市小汤山镇采集的无人机影像,首先对比分析RGB、HSV、YCbCr及L*A*B 4种色彩空间,变换优选HSV颜色模型对无人机影像前景(作物)与后景(土壤背景)进行分割,得到分类二值图。然后利用骨架提取算法及多次去毛刺处理等数学形态学流程提取玉米苗形态,得到高精度作物形态骨架,结合影像尺度变换剔除噪声影像,将影像分为多叶、少叶2类,经Harris、Moravec和Fast角点检测识别结果对比,Harris角点检测算法可以较好地提取玉米苗期影像的株数信息。结果表明,少叶类型识别率达到96.3%,多叶类型识别率达到99%,总体识别率为97.8%,将目前传统影像识别精度提高了约3%。同时在多个植株叶片交叉重叠覆盖的情况下,该文的研究方法有良好的适用性。通过无人机影像提取玉米苗期作物准确数目是可行的。该文采用了数学形态学的原理,通过HSV色彩空间变换得到的二值图,从无人机影像中识别提取玉米苗期形态信息,利用影像尺度缩放变换去除噪点,优化骨架识别算法使得识别精度大大提高,最后采用角点检测从无人机影像中直接读取玉米材料小区内的具体数目,该方法节省了人力物力,为田间大面积测定出苗率及最终估产提供了参考。 展开更多
关键词 无人机 作物 遥感 玉米 株数 色彩空间 骨架提取 角点检测
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基于EFAST方法的AquaCrop作物模型参数全局敏感性分析 被引量：32
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作者 邢会敏 相诗尧 +4 位作者 徐新刚 陈宜金 冯海宽 杨贵军 陈召霞 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期64-76,共13页
【目的】敏感性分析是作物模型本地化过程中的重要环节,对作物模型的校正与应用有重要的意义。【方法】本研究以国家精准农业示范研究基地2012—2013、2013—2014和2014—2015年冬小麦试验为研究对象,采用全局敏感性分析方法扩展傅里叶... 【目的】敏感性分析是作物模型本地化过程中的重要环节,对作物模型的校正与应用有重要的意义。【方法】本研究以国家精准农业示范研究基地2012—2013、2013—2014和2014—2015年冬小麦试验为研究对象,采用全局敏感性分析方法扩展傅里叶幅度检验法(Extended Fourier Amplitude Sensitivity Test,EFAST)对AquaCrop模型42个作物参数进行敏感性分析,以评估模型在北京地区的敏感参数。【结果】(1)对干生物量敏感作物参数是:水分和温度胁迫参数(生物量生产的最小生长度(stbio),引起冠层早衰的土壤水分消耗上限(psen))、生物量和产量参数(归一化水分生产力(wp))、蒸散参数(作物冠层形成后到衰老之前的作物系数(kcb))、作物冠层和物候发展参数(冠层生长系数(cgc),从播种到出苗时长(eme),最大冠层覆盖度(mcc),冠层衰老系数(cdc),从播种到成熟的时长(mat),产量形成过程中收获指数的建立长度(hilen))。其中stbio,kcb,wp和cgc 4个作物参数敏感性指数最大;(2)对冠层覆盖度最敏感的参数是:作物冠层和物候发展参数(cgc,mcc,每公顷株数(den),出苗率达到90%时的土壤覆盖度(ccs),mat和cdc)、根区发展参数(最大有效根深(rtx))、水分和温度胁迫参数(psen)、蒸散参数(kcb);(3)对产量最敏感的参数是作物冠层和物候发展参数(从播种到开花时长(flo),mat,cdc,hilen和从播种到开始衰老时长(sen))、水分和温度胁迫参数(psen)、生物量和产量参数(参考收获指数(hi)和wp)、蒸散参数(kcb)。【结论】利用EFAST方法对AquaCrop模型中的作物参数进行一阶和全局敏感分析,最大干物量的敏感性分析结果以及干生物量随时间变化的敏感性分析结果显示,敏感性参数的选择上差异不大,但排序上存在较大的差异,最大干生物量的敏感性分析不能分析作物参数对干生物量在整个生育期的影响,结果不全面;冠层覆盖度随时间变化的一阶和全 展开更多
关键词 冬小麦 AquaCrop模型 敏感性分析 EFAST方法 干生物量
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