基于地理信息系统MapGIS的农机调度分配优化研究

为了提高多农机联合作业的效率,使农机在农忙时节能够高效地完成作业任务,基于地理信息系统MapGIS技术构建了农机调度分配优化系统,并利用云平台技术构建了调度系统的基本框架,设计了农机调度分配的动态显示可视化系统,有效提高了农机的现代化管理水平.以相同面积的农作物作业为研究对象,对采用农机调度优化系统前后的作业效率进行了...     

基于三维点云的群体樱桃树冠层去噪和配准方法

樱桃树的栽培密度影响其冠层的光照分布,通过研究群体樱桃树的三维结构,可分析不同栽植密度下温室甜樱桃树冠层光照分布规律,指导樱桃树的科学种植,进而提高甜樱桃产量和品质。高质量的点云数据是构建群体樱桃树三维结构的基础,而点云去噪和点云配准是点云数据预处理的关键环节。本文提出一种基于三维点云的群体樱桃树去噪和配准方法,搭建群体樱桃树三维信息采集平台,使用2台固定的DK深度相机获取群体樱桃树彩色点云数据;提出基于颜色区域生长的二分类方法,设置颜色阈值分割点云并进行二分类处理,可有效去除彩色点云数据中的异常无效点,并设置点云离散度和RGB值,作为点云去噪评价标准;结合人工标记法和双相机位姿矩阵,提出基于颜色特征改进的ICP方法,解决传统ICP配准算法多依赖初始位姿且配准速度较慢的问题。该方法通过对点云粗配准,得到较好的初始位姿,使用SIFT算法提取颜色特征点,将颜色特征与ICP算法结合进行点云精配准,然后使用PCL中随机采样一致性算法,去除错误匹配点,有效减少配准时间,提高配准精度。以夏季和冬季的群体樱桃树20组点云数据为实验对象,对比分析ICP算法、NDT算法、SAC-IA算法和本文配准方法的配准精度和配准时间,结果表明,本文配准方法平均耗时分别为5.01、4.30s,均方根误差分别为2.316、2.100cm,有效减少了配准时间和配准误差,验证了本文算法的有效性和普适性。     

基于三维点云的运输车粮箱动态均匀装载方法研究

为了解决联合收获机-运输车协同作业时,运输车粮箱装载不均匀,导致粮箱装载利用率低的问题,提出了一种基于三维点云的动态均匀装载方法。该方法利用相机获取运输车粮箱内装载物的三维点云作为状态反馈信息,建立装载均匀性评估方式,以最均匀装载状态为目标,通过实时调整卸料装载点位置,使粮箱保持在均匀的装载状态。针对装载物相互遮挡对相机形成视觉盲区的问题,通过建立装载物的堆体模型和相机的遮挡模型,以最小期望误差为目标对盲区内装载物高度进行估计,并据此进行点云填充,从而得到能完整反映粮箱装载状态的三维点云。在搭建平台进行的实验中,对粮箱装载过程中可能出现的轻载、中载和重载3种装载状态进行测量,并对盲区点云位置进行估计,其盲区估计的平均误差低于5 cm。仿真结果表明,动态均匀装载方法能在有限装载周期内,将粮箱从任意的初始装载状态装载为均匀状态。单次装载量的平均高度增量为2 cm、粮箱的初始装载状态为空载时,装载物的最大高度方差为1 cm²。单因素仿真结果表明,稳定状态下的装载物高度方差与单次装载量正相关。     

小型水库安全分级监管模式与云平台研究

针对我国小型水库数量众多,受资金、人员、技术所限开展安全监管工作难度大、安全风险高的问题。在梳理和分析小型水库安全监管特点和要点的基础上,探讨并提出了小型水库安全“单一水库-区域/流域库群-科研院所托管”的分级监管模式;并结合不同层级用户需求,利用云计算、物联网、大数据等现代信息技术优势,设计了小型水库安全分级监管云平台架构,以依托科研院所托管的方式构建成都市小型水库大坝安全监测监管云平台,应用情况良好,有助于提高小型水库安全监管能力。     

基于云模型的安徽省干湿指数时空分布特征研究

为探究变化背景下安徽省干湿指数时空分布格局，利用安徽省1957—2016年的逐日气象观测数据，在采用区域修正模式的FAO 56 Penman-Monteith模型计算潜在蒸散量（ET0）的基础上，通过云模型定量描述近60年安徽省干湿指数（AI）的时空分布特征、均匀性和稳定性。结果表明：安徽省AI、ET0呈现波动下降趋势，倾向率分别为-0.006a-1和-0583mm/a，降水量P呈现1155mm/a的上升趋势，ET0和P的相向趋势造成了AI的逐渐降低，近60年安徽省总体呈现变湿趋势。相较于ET0与AI，P最为离散，稳定性最差。在四季尺度上，以夏季为主导（-0.012a-1）的夏秋冬AI降低为安徽省干湿变化主要特征，AI超熵值由高到低依次为夏季、秋季、春冬季，不确定性逐渐降低；四季ET0变化熵值均低于年均熵值，四季ET0模糊性与随机性较差，冬季ET0具有最大不稳定性；夏冬季节的雨雪增加与春秋季降水量减少是安徽省四季降水格局的主要表现形式，且夏季降水增加趋势显著（2 467mm/a），同时表现出最大的不均匀性和不稳定性。在空间尺度上，AI、ET0和P均呈现皖南至皖北的梯度变化特征，〖JP〗出现非平滑纬度地带性现象，空间上各区域熵与超熵均高于时间序列，空间上AI的分布更为离散、不稳定。     

基于多视角立体视觉的拔节期玉米水分胁迫预测模型

针对现有采用生理特性指标的玉米水分胁迫检测方法影响玉米植株生长的问题,提出了一种基于多视角立体视觉的玉米水分胁迫预测模型。首先,利用RGB相机获取玉米拔节期-30°、0°(玉米叶片展开平面)和30°的3视角图像;然后,基于加速稳健特征点(Speeded up robust features,SURF)检测的双目立体视觉原理,建立-30°～0°、0°～30°2个玉米点云模型,采用基于KD树(K-dimensional tree,Kd-tree)的最近迭代(Iterative closest point,ICP)点云配准算法,将2个玉米点云模型数据合并到同一坐标系下;最后,用L1-中值法提取玉米点云骨架,在该玉米骨架基础上提取玉米节间高度、叶片长度及株高等参数,建立基于单一参数的玉米水分胁迫预测模型,并建立基于多参数纠错输出编码思想的支持向量机(Error correcting output codes-support vector machine,ECOC-SVM)水分胁迫预测模型。试验结果表明,玉米叶片长度、节间高度和玉米株高每日生长量与水分胁迫程度呈显著线性关系,故分别以节间高度、株高每日生长量和全展叶叶长为自变量,以土壤含水率为因变量,建立水分胁迫预测模型,得到相关系数分别为0. 892 2、0. 892 8和0. 817 6,RMSE分别为2. 92%、2. 53%和2. 76%。为了准确判断玉米水分胁迫程度,以上述3个玉米参数为特征向量,建立ECOC-SVM水分胁迫预测模型,该模型测试集预测准确率为93. 33%,具有较高的准确性。本研究可以快速检测拔节期玉米的水分胁迫情况,为农情信息精准获取提供技术支持。     

基于SFM算法的单木结构参数提取研究

针对传统森林资源调查方法获取单木结构参数效率低和成本高的问题，提出一种基于SFM算法的单木结构参数快速提取方法。以哈尔滨市城市林业示范基地树木为研究对象，利用SFM算法获得单木照片的三维点云，并利用点云数据处理软件对获得的点云数据进行单木结构参数提取，最后与实测参数进行对比分析。结果表明:1）分别利用SIFT算法、SURF算法以及ORB算法对相机校检后的树木照片进行特征点提取匹配，特征点正确匹配个数分别为23、145以及25，相应的耗时分别为18.56、16.04、1.58 s；2）利用SFM算法能获得树木照片的稀疏点云和稠密点云，平均每棵树木点云量为80万个；3）基于点云数据提取单木结构参数的胸径、树高及冠幅的平均绝对误差分别为1.79 cm、0.77 m及0.79 m；胸径、树高、冠幅的提取值与实测值相关系数均>0.94。     

基于云计算的课程资源创生优势探析

课程资源是师生学习和研究最重要的教学资源。本文通过分析目前课程资源存在碎片和资源陈旧问题,利用云计算的动态扩展性和共享机制,探讨了云计算为课程资源创生的优势。     

初果期苹果树剪枝仿真研究

苹果树的剪枝对果树坐果和树形塑造起着重要的作用。本文选用五年生苹果树为研究对象，对其进行仿真研究。首先，采用三维激光扫描仪对冬季落叶后的果树进行扫描获取点云数据，经过去噪、重采样和软件处理获得苹果树的骨架节点。其次，再对苹果树进行4种不同类型的剪枝处理，经过一个生长期后，记录被修剪枝条的生长数据，进行定性和定量分析。分析结果表明，随着果树修剪的加重，潜伏芽率、短枝率会逐渐下降，中枝率变化不显著，但长枝率会逐渐增加。根据每种修剪类型后对应母枝的抽枝类型与母枝上的节位规律变化，生成了对应的多项式拟合函数，为虚拟苹果树修剪仿真提供数学规律。最后，建立了苹果树修剪仿真软件用于初果期苹果树剪枝仿真，修剪后仿真抽枝结果的变化规律与实际修剪产生的抽枝规律相符，可为初果期苹果树来年坐果或塑形提供修剪参考方案。     

地面LIDAR在地籍测量中的应用

随着科学技术的不断发展与完善,三维激光雷达技术在地籍测量中得到广泛应用。为了更加完善地籍测绘任务,使用地面激光雷达系统对新疆伊犁地区进行地籍测量,通过实例操作,并进行精度验证,最终得到较传统测量更加客观的效果,为地籍测量提出了一种更加方便、高效率、高精准的测量方法。