不同分级标准下土壤养分图的整合模型构建

【目的】针对我国土壤普查成果中不同省份或地区、甚至相同省份不同县市之间的土壤养分图分级指标不一致导致的全国土壤养分图整合困难的问题,提出不同分级标准下土壤养分图的整合模型,实现全国高精度土壤养分制图表达。【方法】分析土壤二次普查大、中比例尺多种土壤养分图在数据提取及整合时可能出现的问题,在保留原有图斑的土壤养分分级信息、属性数据、不同制图目的下视觉一致的前提下,采用组件式建模方式构建土壤养分分级体系整合模型。【结果】通过对我国第二次土壤普查成果1∶50万土壤有机质空间分布图的应用,该模型能够对分区调查的矢量化空间数据库进行提取、整合与表达,实现海量土壤养分制图中人机交互的智能表达,并通过对分级属性数据的提取,实现对不同区域土壤养分图的整合,便于重新制图并进一步生成土壤养分低值、中值、高值图。【结论】土壤养分分级体系整合模型可适用于环境、生态等其他领域的类似数据的分级整合与表达。     

基于Mask R-CNN 的玉米干旱卷曲叶片检测

【目的】干旱胁迫严重影响玉米生长和产量水平,对玉米干旱胁迫快速、精确监测,及时制定相应的防灾减灾措施对保障玉米丰产稳产具有重要意义。对玉米干旱卷曲叶片进行监测是实现快速精确地监测玉米干旱胁迫的重要方法。【方法】文章使用单反相机获取干旱胁迫和适宜水分处理下的玉米植株数字图像,使用多边形框手动标注玉米卷曲叶片,建立玉米卷曲叶片目标检测数据集,使用目标检测模型Mask R-CNN对玉米卷曲叶片进行检测。【结果】目标检测模型进行玉米卷曲叶片检测的置信度高于98%,在IOU阈值为0.5时,卷曲叶片检测模型的均值平均精度为74.35%。【结论】目标检测算法能精确地对玉米卷曲叶片进行检测和分割,卷曲检测置信度高。基于叶片卷曲信息的玉米干旱胁迫识别具有快速、及时、精确等优点。随着作物表型组学的发展,目标检测算法可广泛应用于作物生物胁迫、非生物胁迫以及作物表型研究中感兴趣区域的识别和定位等研究。     

果园采摘机器人研究综述

【目的】我国果园面积和水果产量位居世界首列,但是水果种植管理基本依赖人工,其中水果采收就属于高耗劳动力任务,需要大量的农村劳动力参与。但是近年来农村劳动力呈现出老龄化、逐渐减少和高成本化的趋势,这不仅会降低水果的采摘效率,还会造成果园投入成本和水果生产成本增加。为了缓解这一现象给水果产业带来的影响,研发果园采摘机器人将是果园生产低成本高效益的重要选择之一。果园采摘机器人属于多学科融合的技术载体,该研发会面临大量技术挑战。【方法】文章以文献整理和市场调查相结合对采摘机器人研究现状进行梳理,展现国内外多种类型的果园采摘机器人的科研成果,对目前存在的问题进行深入分析,探讨果园采摘机器人的基本系统组成、现存的难题,针对发现的难题提出对策。【结果/结论】果园采摘机器人在我国具有巨大的应用空间,但是由于研发难度大,国内外经济实用的果园采摘机器人产品还很少。需要加大智能采摘机器人的研发力度,综合多学科高新技术,大力开展智能采摘技术及装备的创新研究工作,提高机器人的精准化、便携化、低成本化,促进我国果园采摘机器人早日投入应用。     

计算机视觉技术在水产养殖中的应用与展望

该文从养殖动物的生物量测量、行为监测和应激状态评估等方面综述了计算机视觉技术在水产养殖中生物信息获取方面的研究进展,并提出了进一步研究的方向是用图像处理技术量化鱼的行为的新方法,鱼在各种应激和养殖条件下行为变化的量化研究和人工智能技术的应用等方面。     

海水贝类苗种循环水培育水处理技术的研究与应用

封闭循环水育苗作为一种高技术育苗模式,其核心是养殖废水的净化处理。对于循环水系统的每一道处理工序,都有大量可选择的工艺。本试验利用自建的100 m3的海湾扇贝苗种封闭循环水培育系统,通过用各个阶段的出水养殖扇贝幼体,以及测定出水指标等来判断水处理系统的处理效果。结果表明,封闭循环水处理系统的效果是成功的。     

工厂化循环水养殖系统中流场特性与鱼类互作影响的研究进展与展望

随着人口与经济的发展,水产养殖业在世界范围内迅速兴起,集约型工厂化循环水养殖因其高密度、低污染、高效率等独特的优势,契合水产养殖业绿色发展理念,已成为水产养殖转型升级的重要方向之一。水作为循环水养殖系统中重要的环境因子,其流态能够直接影响鱼类的生长及福利,同样,鱼类存在及运动也会影响到系统流态的构建。本文综合分析了循环水养殖系统中流场条件对不同鱼类生长发育及福利的影响,鱼类及其运动行为对养殖池内水动力条件及性能的影响,以及鱼类对养殖池内流场流态、水体混合等的影响。将研究鱼类运动对流场特性的影响方法主要归纳为实测法和数值研究,通过对比分析2种方法的优点和不足之处,并结合当前循环水养殖产业系统构建中的问题提出针对性方法建议,旨在为系统中水动力条件的设计拓展思路,促进循环水养殖产业流态构建向“鱼”与“水”兼顾的方向发展。     

基于流态的方形圆弧角养殖池进水系统优化数值研究

为研究进水系统优化对方形圆弧角养殖池内流场特性的影响,实验运用计算流体动力学仿真技术(CFD)构建方形圆弧角养殖池的三维数值湍流模型,单管进水系统设置在养殖池弧壁的中间位置(以下称弧壁单管),并主要对不同进径比(参数C/B,射流管中心位置到养殖池壁的水平距离C与养殖池短边边长B之比)和不同射流角度对养殖池系统内的流场特性开展研究。结果显示,不同进径比条件下,随射流角度增加养殖池水体平均速度均呈现先增大后减小的趋势,且最优射流角度不同。进径比为0.01且射流角度为45°时,养殖池内部流场平均流速最高。进径比为0.03时,最优射流角度为30°。当C/B=0.05～0.13时且射流角度为25°时,水体平均速度最高且流场均匀性较好。进径比C/B=0.07～0.09、射流角度为25°时,养殖池内部流态总体上优于其他工况。研究表明,养殖池流场特性与进水系统进径比和射流角度密切相关。研究结果可为工厂化循环水养殖进水系统设计和优化养殖池系统的流场特性提供理论依据。     

集约化水产养殖污水处理技术及应用

集约化水产养殖条件下,污水产生量巨大,其中含有大量的有机物,如何对它进行处理已越来越引起人们的重视。文章系统地收集了国内外有关对养殖污水进行杀菌及去除有害物的技术资料,并就其技术性能和在水产养殖中的应用情况加以分析讨论。     

基于中国知网和Web of Science 的无人机文献计量分析

【目的】通过文献计量学的方法，对无人机发展近况进行研究。【方法】在中国知网 和Web of Science 两大数据库平台上对无人机相关文献进行检索，基于CiteSpace 文献分析软 件，对两大平台的无人机相关文献发表量、国家分布、被引量、发表机构、研究方向、研 究热点和无人机机型进行文献计量学分析。【结果】两大平台发文量变化趋势相似，在Web of Science 我国和美国的发文量占比最大，但平均被引用量西班牙、澳大利亚、法国、德国、 英国和美国6 个国家高于平均值，我国最低；在CNKI 中国航空院校的发文量最大，Web of Science 上前十发文机构我国和美国占据九席；在CNKI 以航空航天科学与工程的发文量最高 （44%），在Web of Science 工程学的文章数量占比最大（55%）；遥感、测绘、无人机在农业 上的应用和四旋翼无人机在两大平台上均是目前的研究热点，且国内对固定翼无人机和无人 直升机的研究较少。【结论】各国对无人机的研究日益增加，主要以我国和美国为主。我国 应紧跟国际研究热点，继续加大无人机研究深度，特别是固定翼无人机和无人直升机，巩固 我国无人机行业在国际上的地位。     

基于边缘设备的轻量化小目标果实检测模型

【目的】随着计算机视觉和智慧农业的快速发展,果实检测技术已成为研究热点。然而在果园实际应用场景中,存在模型计算量大、目标果实尺度小的问题,导致模型难以在边缘设备上实时运行且小目标果实检测精度低,因此文章通过改进Yolov3模型,设计并实现一种轻量化小目标果实检测模型RegNet-Yolov3,能够在边缘设备上实时运行并实现高精度果实检测。【方法】该模型通过构建轻量化特征提取网络,有效降低模型参数计算量,满足在边缘设备上实时运行要求;并针对柑橘果实小尺度特点,通过添加浅层网络检测分支优化模型小目标检测性能,提升检测精度。【结果】将模型部署在边缘设备Jetson TX2 nano上进行测试,模型m AP值和网络推理速度分别为96.0%和122 ms,均优于原先Yolov3网络测试结果。【结论】实验结果表明,该研究模型能够实现在保持较高检测精度下,在边缘设备Jetson TX2 nano上实时运行,满足果园作业平台果实检测工作。