基于无人机遥感与随机森林的荒漠草原植被分类方法

荒漠草原是草原中最旱生的类型,属于草原的极限生态状态,也是气候变化和生态系统演变的预警区。利用无人机高光谱遥感技术快速、准确地提取荒漠草原草地植被类型,对动态监测草原生态安全和合理开发草地畜牧业具有重要意义。以无人机搭载高光谱成像系统采集内蒙古荒漠草原遥感图像,获得具有高空间分辨率和高光谱分辨率的图像;通过光谱连续统去除变换,增强草地植被之间的光谱差异,并构建植被指数;采用分步波段选择法选择荒漠草原植被的特征波段,实现高光谱数据降维;构建融合光谱特征、植被特征、地形特征和纹理特征等24个变量的随机森林分类模型,并与支持向量机（SVM）、K-最近邻（KNN）和最大似然分类（MLC）法进行比较。结果表明,在4种分类方法中随机森林分类算法分类效果最好,总体分类精度达到91.06%,比SVM、KNN和MLC等机器学习算法分别高7.9、15.61、18.33个百分点,Kappa系数达到0.90,比SVM、KNN和MLC算法分别高0.13、0.23和0.26。无人机高光谱低空遥感和随机森林算法的结合为荒漠草原草地植被分类提供了新途径。     

基于卷积注意力的无人机多光谱遥感影像地膜农田识别

监测地膜覆盖农田的分布对准确评估由其导致的区域气候和生态环境变化有着重要作用,基于DeepLabv3+网络,通过学习面向地膜语义分割的通道注意力和空间注意力特征,提出一种适用于判断农田是否覆膜的改进深度语义分割模型,实现对无人机多光谱遥感影像中地膜农田的有效分割。以内蒙古自治区河套灌区西部解放闸灌区中沙壕渠灌域2018—2019年4块实验田的无人机多光谱遥感影像为研究数据,与可见光遥感影像的识别结果进行对比,同时考虑不同年份地膜农田表观的变化,设计了2组实验方案,分别用于验证模型的泛化性能和增强模型的分类精度。结果表明,改进的DeepLabv3+语义分割模型对多光谱遥感影像的识别效果比可见光高7.1个百分点。同时考虑地膜农田表观变化的深度语义分割模型具有更高的分类精度,其平均像素精度超出未考虑地膜农田表观变化时7.7个百分点,表明训练数据的多样性有助于提高地膜农田的识别精度。其次,改进的DeepLabv3+语义分割模型能够自适应学习地膜注意力,在2组实验中,分类精度均优于原始的DeepLabv3+模型,表明注意力机制能够增加深度语义分割模型的自适应性,从而提升分类精度。本文提出的方法能够从复杂的场景中精准识别地膜农田。     

基于无人机可见光影像的树种和树冠信息提取——以晋西黄土区蔡家川流域为例

为探究无人机遥感技术在黄土高原森林资源调查中的适用性,以晋西黄土区蔡家川流域为研究区,以无人机可见光影像为遥感数据源,基于面向对象最邻近分类法,识别并提取研究流域的树种和树冠信息,并与样方调查数据进行对比分析,评估无人机影像提取植被信息的精度及其适用性。结果表明:面向对象最邻近分类法对于郁闭度较低的林分和经济果木林的树种提取效果极好,但复杂植被类型会导致提取精度下降。在农地子流域和人工林子流域上,树种提取的分类混淆矩阵Kappa系数分别为0.898和0.728。面向对象最邻近分类法对人工林和经济果木林的树冠提取精度较高,与实测数据线性回归的决定系数(R²)在0.7以上,但对次生林的树冠提取效果相对较差,R²仅有0.422 3。将该方法拓展应用至流域尺度,识别结果显示,蔡家川流域内人工林子流域主要为刺槐、油松和侧柏混交林,经济作物主要为苹果,油松的林分密度为1 744株·hm^-2,平均冠幅为2.24 m,苹果的林分密度为382株·hm^-2,平均冠幅为4.26 m;农地子流域有苹果树912株,林分密度为439株·hm^-2,平均冠幅为3.84 m。结果表明,基于无人机遥感影像,利用面向对象最邻近分类法可以高效、准确地提取林木株数、郁闭度和平均冠幅,从而有效提高黄土区植被调查的效率。     

流道结构对低压旋转式喷头水力性能影响试验研究

以低压旋转式喷头为研究对象,选择喷盘空间流道的结构参数:出口截面形状、流道偏转角、流道型线弧长、出口仰角作为试验因素,采用L₄³(9)的正交设计,测量了工作压力为250 kPa时,不同因素水平下各试验喷头的水量分布和流量,并利用线性插值法计算了单喷头的射程,选用Matlab软件模拟了正方形布置下喷头的组合均匀系数,分析了空间流道各结构参数值对喷头水力性能的影响规律.结果表明:低压喷头空间流道的出口截面为圆形和倒U形时,其喷洒均匀性优于出口截面为异形的喷头;空间流道结构参数的改变对流量基本无影响,波动范围在±0.1 m³/h.运用综合评分法分析得到各空间流道结构参数因素对组合均匀系数和射程的综合评价指标影响的主次顺序为流道偏转角、出口截面形状、出口仰角、流道型线弧长、最终得出低压旋转式喷头空间流道结构参数的最佳组合为出口截面圆形,流道偏转角4.5°,流道型线半径29 mm,出口仰角25°.     

基于不同平台的小麦病虫害遥感监测研究进展

小麦病虫害的频发不仅会造成产量的巨大损失,病虫害防治农药的过度使用也会提高生产成本,增加农产品有毒残留的风险,而传统监测方法费时费力,具有主观性和滞后性。小麦病虫害遥感监测技术可实现快速、实时无损的监测,从而有针对性的提早防治病虫害。介绍作物病虫害光谱响应生理机制的基础上,重点从不同平台的角度入手概述近年来小麦病虫害遥感监测研究进展。最后提出目前遥感监测小麦病虫害尚存的问题,如对病虫害光谱特征的专属性认识不足、缺乏多种小麦病虫害危害类型的比较研究及病虫害监测模型普适性较差等,并探讨遥感在监测小麦病虫害方面的发展趋势,建议通过综合多时相遥感数据、建立小麦病虫害光谱库、构建全国性病虫害遥感监测信息服务系统以及加强国际间的交流与合作来进一步开展小麦病虫害的研究,从而实现小麦病虫害大面积、实时、科学有效的防控。     

植保无人飞机作业参数对田外除草靶标区内外雾滴沉积规律的影响

雾滴大小、气象条件和施药装备的作业参数对雾滴的覆盖范围、靶标的吸附性能有影响。无人飞机(UAV)是目前有助于高效喷雾的现代施药技术装备。然而作业参数对靶标区和脱靶区的影响依然尚待确定。开展了田间试验并运用沉积扫描软件测定了在田外除草中不同飞行高度(2 m和3 m)和飞行速度(2 m/s和3 m/s)下雾滴的沉积量、覆盖密度、覆盖率和雾滴直径。结果表明,当无人飞机在处理T_1中以2 m/s速度、2 m高度飞行时,靶标区域平均沉积量最高,为2.29μL/cm~2,飞行航线中央0点位置的覆盖率达到36.19%。处理T_1、T_2、T_3和T_4在飞行航线中央的雾滴谱相对宽度分别为0.70、1.01、1.03、1.05。处理T_1体积中值直径(VMD,也即D_(v0.5))最大,为448.75μm;而处理T_4的D_(v0.5)最小,为238.95μm。单旋翼无人飞机在脱靶区的沉积量几乎可以忽略不计。本研究为无人飞机运营商、农民和生产企业提供了参考,从而优化航空植保技术在除草上的应用。     

3DJY-45型多功能烟苗剪叶机的设计

 为满足烟草穴盘漂浮育苗工厂化、机械化的需要,达到降低烟农劳动强度,提高劳动效率,适时对漂浮育苗科学管理的目的,设计了一种多功能烟苗剪叶机。该机具以1台单相异步电动机和3台步进电机为动力源,可一次完成剪叶、喷药消毒、行走和自动换行等多项作业;采用独特结构形式的钣金剪叶罩及刀具,使剪叶区形成合理的负压,实现可靠剪叶和碎叶回收。通过程控的3台步进电机实现横向的连续剪叶和纵向换行,实现剪叶过程的自动化。该机具可以达到平稳剪叶、剪叶高度可控可调以及效率高的目标,同时具有结构合理紧凑、池间转移方便、操作简单等优点。     

风幕式喷杆喷雾雾滴粒径与速度分布试验

为了研究风幕出口风速和风幕出风口与喷口的水平距离对雾滴粒径和雾滴速度分布的影响,运用PDPA测试系统对不同条件下的风幕式喷杆喷雾气液两相流场进行了测试,对雾滴粒径、速度分布的测量结果进行了分析和讨论。结果表明:雾滴在气流场的作用下,随着风幕风速的逐步变大,雾滴的粒径变小且分布均匀,有效地增大了雾滴的沉积、减小了飘移。风幕出风口与喷口水平距离越近时,雾滴的穿透性能越好,向后飘移的趋势越弱。     

玉黄金在玉米上的应用效果分析

在玉米高产栽培过程中,由于种植密度加大、倒伏、秃尖等现象常常出现,严重制约了玉米产量的提高。本试验研究了玉黄金不同量级、不同施用时期对玉米化控作用的影响。结果表明：玉黄金属于缓慢抑制型调节剂,在玉米8展叶时用玉黄金300 mL/hm2、兑水225 kg 喷施,株高可降低18.8 cm、穗位降低22.0 cm,茎秆增粗,抗倒能力提高,提早成熟2 d,增产8.51%,效果最好。     

Degradation of the crocodile population in the Olifants River Gorge of Kruger National Park,South Africa

• 1. Top predators such as crocodiles often reflect ecosystem degradation. The recent spate of close to 200 Nile crocodile deaths may reflect the ecosystem state of the Olifants–Letaba River system in the Kruger National Park. This paper investigates whether the crocodile deaths were indeed the consequence of a rare and perhaps acute event given the variability in annual population growth rates of crocodilians.
• 2. Spotlight‐ and helicopter‐based surveys designed to correct for availability and detectability bias were used to estimate population sizes of crocodiles from 2008 to 2010 in and around the Olifants River Gorge, the focal area of crocodile deaths.
• 3. Correction factors derived from individually observed crocodiles for both spotlight‐ and helicopter‐based counts were lower than those typically used for Nile crocodiles as well as other crocodile species. Even so, corrected spotlight‐ and helicopter‐based estimates were comparable and the number of crocodiles in the focal study area declined significantly from 780 (95% CI: 637–1222) to between 460 (spotlight estimate, 95% CI 375–665) and 505 (aerial estimate, 95% CI: 559–1746) during the period of crocodile deaths. The average annual decline of 35% was at the lower end of the distribution of annual population growth rates across the rivers of Kruger National Park.
• 4. The crocodile deaths reflect a possible rare event that suggests a degraded crocodile population, possibly the consequences of broad‐scale cascades of environmental deterioration of the Olifants–Letaba River system.
• 5. Even so, the potential risk of local demise of the population in the focal study area in the short term may be diminished through evolutionary, demographic and spatial resilience inherent within crocodiles that can accommodate the as yet unknown disease dynamics of pansteatitis. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.