基于近红外光谱分析的土壤全氮含量估测研究

应用近红外光谱分析技术对比研究基于土壤风干样本和鲜样来预测全氮含量的可行性。选取水稻土为研究对象,首先分析了不同水分土壤的光谱特征,显示随水分含量增加,吸光度升高,且鲜样的吸光度高于干样。通过比较不同预处理方法,对土壤干鲜样分别采用逐步多元回归(SMLR)和偏最小二乘法(PLSR)建立了相应的近红外模型。结果表明,利用近红外光谱均可预测干鲜土壤样本的全氮含量,特别是利用偏最小二乘法建立的标定模型,预测精度高,反演性较好,鲜样和干样外部验证决定系数分别达到0.89和0.91,相对误差仅为6.92%和5.92%,研究结果可以为田间土壤全氮含量的估测提供技术依据和参考。     

基于Web的农作物信息管理系统构建与应用

为了开发数据全面且功能综合的农作物信息管理系统,以Java语言作为开发工具,使用My SQL数据库软件,运用MVC设计模式,建立了由信息浏览、数据查询、系统管理和信息反馈4个模块构成的农作物信息管理系统。系统中的数据全面且种类多样化。系统初步建成后,以河南省小麦信息数据作为管理对象,对系统的功能进行了测试和试运行,取得了良好的效果。     

基于无人机数字图像与高光谱数据融合的小麦全蚀病等级的快速分类技术

小麦全蚀病是检疫性的土传病害,对小麦生产危害极大,对其发生的监测是治理的根本。遥感技术可实时、宏观地监测病害发生发展,尤其是将光谱信息与高分辨率数字图像进行融合,可直观、精准地对病害识别和分类。本文基于计算机视觉技术,通过光谱数据与高分辨率数字图像结合的方法,对小麦全蚀病等级进行快速分类。首先,通过ASD非成像光谱仪获取小麦全蚀病的光谱信息,提取全蚀病特征光谱,建立光谱比。其次,利用无人机获取的实时田间数码图像,对其颜色特征进行重量化。最后,利用基于支持向量机的决策树分类对图像视场中的不同全蚀病等级进行分类。结果表明,4个全蚀病等级的分类精度均大于86%(Kappa0.81),平均运算时间小于30s。通过与实地调查的小麦全蚀病的白穗率等级做比对,验证分类结果的准确性,结果表明该方法基本可以实现对小麦全蚀病等级的实时监测。     

基于支持向量机模型的冬小麦全蚀病为害等级遥感监测

为了解利用高光谱遥感技术对小麦全蚀病进行有效监测的可行性,对感染不同发病等级全蚀病的冬小麦冠层光谱反射率数据进行采集分析,选取监测敏感波段,在Matlab和Libsvm工具箱支持下,利用支持向量机分类方法构建小麦全蚀病病害等级预测模型。结果表明,在不同程度小麦全蚀病的为害下,小麦冠层光谱反射率存在明显变化。通过对数据分析,选择700~900nm波段作为敏感波段进行训练建立模型的结果最好;经检验,基于此波段构建的预测模型预测值与实际值相关系数可达0.943,均方根达0.63,因此生产上可利用波段光谱特征对小麦全蚀病进行监测。     

基于Naive Bayes算法的大豆病害诊断研究

介绍了Naive Bayes算法的基本理论。以UCI数据库中的大豆数据集为实例,研究了Naive Bayes算法在大豆病害诊断中的应用。试验结果表明,Naive Bayes算法的预测精度优于决策树C4.5算法和最近邻INN算法。     

冬小麦叶面积指数的品种差异性与高光谱估算研究

为给小麦叶面积指数（LAI）的高光谱估算提供技术支持,基于2年大田试验,以4个河南主推品种为材料,对小麦LAI和冠层光谱变化特点、估算模型及其品种间的差异等进行了系统分析。结果表明,在生育期内不同冬小麦品种冠层光谱反射率的变化与LAI变化有差异;在相同LAI下,不同冬小麦品种的光谱曲线存在差异。利用400~900 nm范围内冠层光谱反射率的任意两波段组合的比值光谱指数（RSI）、归一化差值光谱指数（NDSI）和差值光谱指数（DSI）所建立的单品种模型以及不同品种综合模型的决定系数（r）均达到0.84以上,单品种模型的r和调整r分别较综合模型高出3.1%~4.8%和2.0%~4.2%。利用独立于建模样本以外的数据对上述模型进行检验,单品种模型预测的r较综合模型提高了0.6%~11.0%,而均方根误差降低了10.0%~37.0%。因此,在利用高光谱遥感技术估算冬小麦LAI时,可以通过建立单品种模型来提高估算精度。     

迁移学习在玉米叶片病害识别中的研究与应用

使用卷积神经网络对作物病害图片进行识别分类需要较长模型训练时间,采用迁移学习的方法可有效提高识别效率.首先探究迁移学习冻结全部网络层、冻结部分网络层和不冻结网络层时的识别效果,然后使用InceptionV3模型和Xception模型分别对玉米健康叶片、尾孢叶斑病、纹枯病以及锈病进行识别与分类.试验结果表明:迁移学习不冻...     

基于近地成像光谱的小麦全蚀病等级监测

小麦全蚀病是检疫性的土传病害,对小麦生产危害极大,对其发生的监测是治理的根本。遥感技术可实时、宏观监测病害发生发展,尤其是成像光谱技术的图谱合一,可精准对病害识别和分类。该文首先通过主成分分析提取不同小麦白穗率的冠层光谱特征;再通过灰色聚类分析方法,研究白穗率等级的可分性;最后利用基于径向基(RBF,radial basis function)核函数的支持向量机对全蚀病害的近地成像高光谱图像进行分类,从而验证近地成像光谱在全蚀病监测上的可行性。研究结果显示:该方法对5种程度的小麦全蚀病白穗率的分类精度均达94%以上,Kappa值大于0.8。研究表明利用该方法,通过近地成像光谱图像可以准确监测小麦全蚀病的病情,对小麦全蚀病的治理有指导意义。     

基于NoSQL数据库的农田物联网云存储系统设计与实现

为了解决农田物联网大量图像、视频和传感器等结构化和非结构化数据实时处理与写入问题,该文基于分布式存储与NoSQL(NotOnlySQL)技术,结合农田物联网数据特征,利用HDFS(HadoopDistributedFileSystem)和HBase(Hadoop Database)存储非结构化和结构化数据,基于Redis缓存服务,设计了三层物联网数据云存储框架,实现了海量农田物联网数据存储中的业务处理、事务处理、图片打包与索引、负载均衡等关键技术。面对复杂业务下的事务数据一致性,该文采用基于HLock的乐观锁机制,实现了HBase对强事务性的支持,经过与传统MySQL集群事务对比测试,当数据量级在500万时,数据读取效率提升达35.75%。为了提高农田物联网中大量的小图片和小文件处理效率,基于图片打包合并策略,利用SequenceFile技术实现物联图片的快速索引读写技术,与原生HDFS存储效率相比,读写效率提升30%以上。该研究可以为海量农业物联网数据的存储和管理提供技术参考和理论支撑。