基于自动控制的棉株顶尖高度测量系统设计与试验

【目的】针对现在棉花打顶机对棉株顶尖高度识别效果差,造成过打、误打,影响棉花的正常生长等问题,研究开发一种基于自动控制的棉株顶尖高度测量系统提高对棉株顶尖的识别精度.【方法】通过对STC90C51单片机程序调试,并用其控制红外测距传感器和超声波测距传感器对棉株顶尖进行高度测量性能试验.【结果】测量方式采用声速为340m/s(15℃)的超声波测距传感器的棉株顶尖高度测量系统测量棉株顶尖高度与手测高度存在显著线性相关关系,且其室内测量平均误差为(0.40±0.28)cm,室外测量平均误差为(0.39±0.25)cm.【结论】该棉株顶尖高度测量系统可以完成对棉株顶尖进行精确高度测量的工作.     

利用无人机高分辨率影像进行树木高度提取

无人机遥感技术在树木参数获取中具有重要作用。为探讨利用无人机高分辨率影像提取树高的可行性,本文选择邱集煤矿矿区森林公园为研究区,采用Pix4D软件对无人机采集的高分辨率影像进行处理,生成研究区正射影像和三维点云;利用最大类间方差法将三维点云分割为树木点云及树下地面点云两部分,由此提取树木顶端高度和地面平均高度,并将地面平均高度视为树木根部的高度,得到树木高度。研究表明:最大类间方差法能够准确分割树木点云和地面点云;利用无人机高分辨率影像进行树高提取是可行的,树木高度测量绝对误差小于80cm、相对误差绝对值最大为16.2%、标准误差为36.3cm;同时,树冠的形状会对树高测量造成影响,阔卵形树冠的法国梧桐和圆锥形树冠的圆柏高度标准误差分别为29.2和50.9cm,两者树高测量值与真实值决定系数分别为0.9920和0.8894,阔卵形树冠的法国梧桐测高精度明显高于圆锥形树冠的圆柏测高精度。      

基于全数字摄影测量的林分立木高度量测

树高是森林资源调查中的主要测树因子之一,快速准确地量测树高具有现实意义和应用价值。该文收集了东北林业大学哈尔滨市试验林场的16张航片和相应的外方位元素,建立了一个测区,通过模型的内定向、相对定向和绝对定向构建测区的立体像对模型;在立体像对模型的基础上,利用专业的数字摄影测量平台,量测研究区域内的32棵样木的高度;同时使用超声波测高器在准同步状态下实地测量32棵样木的实际高度,并将实地测量结果与数字摄影测量结果进行对比分析。结果表明,两组数据的差异不显著,基于数字摄影测量的立木高度量测的实际精度为90.92％,使用数字摄影测量量测立木高度的方法精度较高。      

植物高度非均匀性对明渠床面糙率影响的试验研究

采用多普勒流速仪测量边壁附近的流速,用间接法中的流速测量法测量边界上的切应力,用棕榈毛作为植物的模拟材料.以植物高度表示有植物床面的粗糙突起程度,以高度的方差表示粗糙度的非均匀性.在植物密度和直径不变的情况下,对不同高度组合的植物进行了水槽试验研究.探讨了植物高度的非均匀性对水流阻力的影响.结果表明:与高度均匀的植物相比,随着植物非均匀性的增大,阻力的差异先增大后减小,最后非均匀性的影响消失.     

车钩中心高度尺检定装置的测量不确定度分析

铁路机车车辆车钩中心高度尺主要是用于测量机车、车辆车钩中心线到钢轨顶面垂直距离及车钩上翘下垂参数的铁路专用计量器具。其准确与否关系车辆检修质量与列车运行安全。为保证车钩中心高度尺量值准确有效,保证基层站段车辆检修的质量,依据JJG1150-2018 《铁路机车车辆车钩中心高度测量尺检定规程》对车钩中心高度尺检定装置的测量不确定度进行分析。     

单旋翼油动无人施药直升机悬停状态下风场下洗气流分布规律研究

无人施药直升机,具有机动灵活、无需专用起降场地、对飞行空域要求低等优点,在我国航空植保中已经初步得到应用。相关文献中通过实验证明,单旋翼无人直升机施药装备进行水稻、玉米等病虫害的防治,在旋翼产生的下洗气流的辅助作用下,药液的沉积率和穿透率都大大提高,尤其是在水稻生长分蘖期和玉米生长穗期(封行)以后,防效优于常规地面机具。风场的有效覆盖范围、下洗气流风速的大小,对机载施药装备的装配布局以及施药效果有着直接的影响。该文采用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD),对油动单旋翼直升机悬停状态时5、6、7m高度下的旋翼所产生的风场进行了模拟分析,重点研究了风场中对农药喷洒作业过程中主要影响雾滴沉积分布的下洗气流分布规律,并设计了一套农用无人机风场测量装备,并以单旋翼油动无人机为测试对象,对旋翼产生的风场进行了测试验证。试验中,将无人机升至距离地面5、6和7m,采用"米-环形放射状布点法",纵向(Z轴向)、径向(从原点O至与Z轴垂直面上的测量点)均以主旋翼中轴和地面相交处为圆心、0.5m为一步长,径向以45°夹角分隔测量8个方向,垂直向和径向布置测量点,测量范围以主旋翼中轴为圆心、旋翼旋转覆盖面为主。以5m高度时风场下洗气流风速数据为例进行了充分讨论,模拟结果和试验测量结果显示:随着高度的增大同一纵向剖面上风速变化总体趋势是由大变小再迅速变大,并在1m左右高度处出现下洗气流风速极小值区间,在2m左右高度处出现下洗气流风速值极大值区间;随着径向距离的增加同一径向上风速变化总体趋势是先由小变大,再由大变小,下洗气流最大测量值为11.37m/s,风速值较大区间为径向0.5~1.5m之间;接近地面(高度0.5m处)的风速变化规律不明显。对8个方向5个测量高度的试验数据进行标准差对比,结果表明标准差总体不大于0.6m/s;以测量数据为依据,计算了模拟数据与测量数据间的误差,结果表明整体最大相对误差限介于0.3~0.7之间,验证了模拟数据的可信度;结合模拟数据和实验测量数据,采用高次多项式拟合,测量高度超过1m以上时,多项式拟合决定系数R2达到或超过0.75,说明拟合方程具有参考价值,0.5m以下测量高度,多项式拟合决定系数R2值较小,介于0.4~0.7之间不等。研究将为单旋翼无人机航空施药提供优化依据。     

冲击式木材硬度计电子电路的研究

材料肖氏硬度是以测量冲头的回跳高度为依据,实际的测量精度不易保证。本研究将测量高度改变为精确测定冲头回跳时间间隔,制成冲击式木材硬度计。可以在现场测定木材硬度。     

贮存高度和锯末覆盖厚度对猪粪NH3和温室气体排放量及其增温潜势的影响

为研究贮存高度和锯末覆盖厚度对猪粪NH3和温室气体排放量及其增温潜势的影响,以猪粪为贮存材料,锯末为覆盖材料,试验设2种猪粪贮存高度(20 cm和40 cm)和3种锯末覆盖高度(0、10 cm和20 cm),共6个处理,每个处理3个重复。通过动态箱技术对猪粪贮存过程中NH3和温室气体排放进行不间断测试,每小时测量一次进气口和排气口NH3、N2O、CH4和CO2的质量浓度,进而计算增温潜势,共测量42 d。结果表明:猪粪便的贮存高度对各种气体排放量均有显著影响,与20 cm贮存高度的猪粪相比,40 cm贮存高度猪粪的NH3、N2O和CO2排放量显著降低,而CH4排放量显著增加。锯末覆盖降低了猪粪贮存过程中NH3和CO2的排放量,但是增加了CH4的排放量;锯末覆盖对不同贮存高度猪粪N2O排放量影响不同,锯末覆盖增加了20 cm贮存高度猪粪N2O排放量,却降低了40 cm贮存高度猪粪N2O排放量。各处理组单位质量猪粪排放的总温室气体增温潜势为36.62～62.83 g·kg-1(CO2基础)。覆盖可以减少猪粪贮存过程中总温室气体增温潜势11.59%～23.61%,但差异不显著。与20 cm贮存高度的猪粪相比,40 cm贮存高度显著降低了猪粪总温室气体增温潜势达36.26%～41.48%。研究表明,增加猪粪贮存高度可以减少猪粪贮存过程中总温室气体的增温潜势。     

软凳座面高度对坐姿舒适性的影响

利用体压分布测量系统,采用主观评价与客观测试相结合的方法分析软凳座面高度与坐姿舒适性之间的关系,为从人体工程学的角度优化软凳设计提供了理论依据。试验研究表明,软凳座面高度对坐姿舒适性有着重要的影响,可通过座面形状和硬度的改变进行座面的优化设计。     

基于双目立体视觉的草坪植株高度测量

计算机视觉现已被广泛应用于诸多农业领域,有助于精准农业的发展,提高劳动生产效率。针对坐骑式零转弯半径(ZTR)割草机刀盘高度无级调节问题,利用双目立体视觉对草坪植株高度进行测量可推动其智能化发展。首先对地毯草灰度图像中的V分量进行图像增强、形态学处理、阈值分割等预处理提取出植株图像。本研究提出一种结合高通滤波与Foerstner的特征点检测算法,对提取后的植株图像进行特征点检测,该方法可有效去除伪角点,准确率在98%以上。利用双目标确定后的参数对左右2幅图像进行角点匹配,选取z轴方向数值最小的3个点构造假想地面并最终计算植株均高。结果表明,该高度测量系统可识别测量不同草种,且总体相对误差为1.5%,有效地提高了测量精度且适用范围较广。     

树木生长量远程遥测方法研究进展

针对现代林业研究及数字化经营管理过程中,对森林信息的采集技术提出的新要求,笔者介绍了实现林木远程遥测时所需要解决的主要问题,概述了国内外相关问题的研究进展。通过对各主要问题的发展动态进行分析,展望了树木生长量遥测方法当前所需攻克的关键技术。     

走向困难地段测高测距新方法探讨

复杂森林环境和障碍条件下植物高度及距离测量是林区测量的难题。通过4个点倾角测量,2个点水平夹角测量,得出走向困难地段物体的高度及物体至观测点之间的水平距离,同时利用经纬仪进行高和水平距离测量。试验证明,经纬仪的测高、测距相对误差分别是此方法的2倍、3倍,表明该测量方法可行并有一定的优势。     

手持GPS测量面积的精度分析

介绍了手持GPS在森林资源调查、工程造林中林地面积测量的精度,选择已知面积作为测量对象,对测量误差及其精度进行分析计算,结果表明:手持GPS测量林地面积的精度能够满足林业中的应用要求.     

统计分析软件FORSTAT的设计与应用

林业信息数据的复杂性 ,决定了研制具有自主知识产权的林业统计分析软件的必要性 .该文在进行系统需求分析的基础上 ,以IBM PC系列程序集为原型 ,加入许多近代的统计方法 (包括似乎不相关模型、联立方程组模型、混合模型和度量误差模型等 ) ,运用组件对象模型技术 ,从统计功能模块划分、用户界面设计和开发环境选择等3个方面 ,对具有林业特色的统计分析软件FORSTAT进行了设计 .用树干解析为例 ,介绍了FORSTAT的实际应用     

图像处理技术在植物叶面特征提取中的应用

介绍了一种采用数字摄像头或CCD(Charge Couple Device)机获取叶片的数字图像,建立运用计算机图像处理技术,快速、准确地测定叶片面积、周长及其他相关特征值的叶片测量系统软件。该软件是利用VC++6.0语言,根据该文的算法编写的;它基于Windows平台,具有非常友好的用户界面,采用交互方式实现图像分割、系统标定和最终测量,提高了可靠性和测量精度,实现了非破坏性地测量,在农业、林业等领域具有广泛的应用前景。     

植物叶片面积测量系统的设计及应用

介绍了用CCD（Charge Coupled Device）测量植物叶片面积的方法，设计了测量系统的多种组成方案。该系统通过标准的图像接口，实现了硬件部分与软件部分相互无关，硬件可以采用扫描仪、数码相机、视频图像采集卡加视频摄像头等应用CCD的数字化图像采集设备。软件采用交到方式实现图像分割、系统标定和最终测量，试验表明，该系统具有测量精度高、测量范围大、使用方便等特点，使用数码相机时可以实现非破坏性测量，在农业、林业等方面具有广泛的应用前景。     

林业生态效益的计量与实现

现代科学对森林生态效益的认定,使林业生态效益的计量纳入林业经营效益评价体系成为可能。在建设生态林业和国土绿化的社会背景下,林业生态效益的货币化计量既十分重要,又十分复杂,是一个具有战略性的技术课题。林业生态效益货币化计量的基本原则是劳动价值论,系统动态分析和社会认可。建立有效的投资机制是林业生态效益实现的当务之争,实施森林生态效益补偿制度是实现林业生态效益的可行办法。     

不同杀菌剂对火龙果茎枯病病菌的室内毒力测定

为筛选高效、安全的杀菌剂用于生产,采用生长速率法,在室内测定了6种杀菌剂对火龙果茎桔病病菌的毒力作用.结果表明:6种杀菌剂在试验浓度下对火龙果茎枯病菌菌丝的生长均有不同程度的抑制作用,其抑制率随浓度的增加而增加,同时药剂间抑制率也有明显差异,按照EC50值比较不同杀菌剂的毒力大小依次为50%福美双WP、50%多菌灵·硫WP、70%代森锰锌WP、70%川东甲托WP、42%克菌净WP争75%百菌清WP.其中.抑制效果最好的是50%福美双WP,其次是50%多菌灵·硫WP,75%百菌清WP效果最差.     

无测积手持型GPS面积测量及其精度评价

以SP24型手持GPS为例,探讨无测积功能GPS测定面积的方法并进行精度评价.结果表明,利用通用坐标转换程序,结合解析法求算面积的方法是解决无测积功能GPS测量面积的理想方法.在重复观测的条件下,手持GPS测量面积的相对误差可以达到2.0,基本满足林业生产中测量面积的精度要求.同时,结果还表明,利用全站仪的测量结果作为对照,进行GPS面积测量精度的评价方法,可以作为检验GPS测量面积精度的方法之一,在生产实践中具有实用价值.     

突发林业有害生物事件应急平台体系建设设计

近年来,中国林业有害生物发生与危害日趋严重,各类突发林业有害生物事件频发,严重威胁森林资源和公共安全。突发林业有害生物事件应急平台是以林业有害生物防治技术和现代先进信息、通信技术为支撑,以突发林业有害生物事件应急管理流程为主线,是突发林业有害生物事件应急管理和处置的工具,是软件和硬件相结合的技术保障系统。突发林业有害生物事件应急平台在体系上应包括国家林业局、省级林业主管部门、市级林业主管部门和县级林业主管部门四级结构,在层次上应包括应用层、平台层、数据层和设备层。实施突发林业有害生物事件应急平台建设能有效预防和减少突发林业有害生物事件及其造成的损失,对保护森林资源、维护公共安全和建设生态文明具有十分重要的意义。图3参17