基于文献计量的农业节水领域研究现状及热点分析

农业节水是农业可持续发展的研究热点.为了能够在总体上把握国际有关农业节水技术领域的研究现状、热点和发展趋势,以Web of Science核心合集数据库为数据源,对1992-2019年发表的农业节水技术相关的文献进行计量分析,结果表明:①农业节水技术研究发展迅速,国际尤其是中国在该领域发文量均呈现快速增加趋势.②农业节水技术研究是一个多学科交叉领域,但其载文期刊分布相对集中.③西班牙在农业节水技术研究领域居世界领先地位,论文数量和质量均较高.中国和美国发文量分居第一和第二位,但论文篇均被引频次较低.西班牙高等科研理事会(CSIC)在该领域表现突出,论文数量和质量均最高.中国4所机构发文量进入世界前10位,分别是中国农业大学、中国科学院、西北农林科技大学和河海大学,但4所机构发文质量均有待进一步提升.④灌溉方式是近年来的研究热点,主要包括滴灌、喷灌、分根交替灌溉和加肥灌溉等.关于农业节水技术增产、增效机制方面的研究也是研究的热点,包括对碳氮代谢、水氮互作、植物激素等方面的研究.环境温度、温室气体排放等也是研究的热点.由此可以看出,有关农业节水的研究在国内外都属于研究热点方向,中国在该领域的整体表现突出,但是需进一步加强国际合作,提高在该领域的影响力.     

基于GF-1和Sentinel-2时序数据的茶园识别

由于茶园大多分布在地形复杂的山区,地块破碎,分布零散,形状差异大、植被混杂且茶园所处环境长期受到云雨的影响,增加了茶园遥感识别的难度与不确定性,针对这一问题,该研究提出了利用高分1号(GF-1)和哨兵2号(Sentinel-2)时序数据提取茶园的方法,以浙江省武义县王宅镇为研究区,采用GF-1号为主要数据源,并利用MODIS地表反射率产品和Sentinel-2反射率数据,基于时空融合算法得到时间分辨率5 d的10 m Sentinel-2完整的时序数据。综合利用GF-1在空间细节方面的优势和重建的Sentinel-2高观测频率时序数据在反映茶树生长过程方面的优势,分别基于GF-1的光谱和纹理特征及GF-1的光谱、纹理特征和Sentinel-2时序特征两种特征组合方式,采用随机森林算法提取茶园。结果表明,GF-1光谱、纹理信息结合Sentinel-2时序信息分类结果的准确率、错误率、精确率、召回率和F1分数分别为96.91%、3.09%、89.00%、83.09%和0.86,仅基于GF-1光谱和纹理信息的分类准确率、错误率、精确率、召回率和F1分数分别为94.72%、5.28%、73.09%、84.61%和0.78,添加时序信息分类结果总体优于未添加时序信息的分类结果。表明高空间分辨率结合高频率时序遥感数据是提高茶园分类精度的有效手段。     

基于多分类器DS证据理论融合的水果识别研究

针对不同分类器对不同水果种类识别准确率的不均衡问题,提出一种基于多分类器DS证据理论融合的水果识别方法。该研究选择kaggle上fruits360数据集中的5种水果作为研究对象,首先对预处理后的5种水果图像的颜色、纹理、形状特征进行提取,分别选用BP神经网络、K均值、SVM三种分类器,结合被测图像在每种分类器上的识别结果和各个分类器对不同水果的分类准确率,构建基本概率函数(BPA函数),通过DS证据融合规则对分类器融合后对被测图像进行识别。试验结果表明:该方法对5种水果的识别平均准确率为95.2%,总体标准偏差为0.02993,在提高单分类器识别准确率的同时,解决了分类器对各种水果识别的不均衡问题。对10组测试集识别的平均准确率为93.5%,总体标准偏差为0.055,该方法对水果种类的识别更准确和稳定。     

基于迁移学习的GoogLeNet果园病虫害识别与分级

为提高果树病虫害危害程度分级精度进而更好地指导果园病虫害防治，采用迁移学习技术与GoogLeNet模型相结合的方法，对6种果园作物的25类病虫害样本进行识别与危害程度分级研究；同时，探究不同数据集大小以及不同优化算法对模型性能的影响；基于MATLAB平台设计了一款可视化的病虫害识别与分级系统。结果表明:1)基于迁移学习的GoogLeNet模型，对病虫害识别精度可达99.35%，危害程度分级精度可达92.78%；2)在相同训练参数下，本研究模型比AlexNet、VGG-16、ResNet-18、SqueezeNet、原GoogLeNet及MobileNet-v2模型验证精度提高了2.38%~11.44%，并且收敛速度最快；3)本研究模型识别精度随着数据集的增大而提高；在3种优化算法中SGDM算法耗时最短且精度最高，更适合本研究模型。通过拍摄果树叶片病害区域图像，本研究设计的系统能够在0.43 s左右准确识别出果树种类、病害类型以及危害等级等信息。     

宁夏沙湖生态修复前后浮游植物群落结构变化与水质评价

以宁夏沙湖(东经106°19′6″～106°24′10″,北纬38°45′17″～38°49′42″)为研究对象,根据湖泊的地理状况布设了8个采样点,分别于2015年、2020年的7份月和10月份在沙湖湿地采样,按照浮游植物功能类群(FG)的划分方法将沙湖优势浮游植物划分16类;应用古生物学统计分析(PAST)软件计算香农-维纳(Shannon-Wiener)多样性指数(H′)、皮洛(Pielou)均匀度指数(J),应用统计产品和服务解决方案(SPSS)软件对各样点生物指数进行单因素方差分析,应用电子表格软件(Excel)计算丰度、生物量、优势度指数;分析沙湖生态修复前(2015年)、后(2020年)的浮游植物群落结构特征和生物多样性变化,检验沙湖生态修复效果.结果表明:生态修复后沙湖浮游植物种类增加,由2015年7门38种及其变种增加为2020年8门147种及其变种;藻类丰度与生物量显著增加,7月份最为明显,分别增加了44倍和4倍;优势种,7月份从18种减少至8种,10月份从6种增加至10种;浮游植物群落结构由绿藻-硅藻-蓝藻-金藻型,变为蓝藻-绿藻-硅藻型,优势度指数比生态修复前普遍升高,优势功能群中适应富营养环境的种类所占比例下降;生态修复后香农-维纳多样性指数(H′)降低.对比分析表明,生态修复后的浮游植物群落,虽种类更丰富但存在均匀化现象,仍处于不稳定的状态,而且沙湖存在一定程度的富营养化.     

串番茄采摘末端执行器的设计与夹持实验

基于串番茄生长特性和采摘要求,设计了一种适应于采摘成串番茄的末端执行器。基于螺旋理论,建立了夹持接触力学模型,分析了夹持的力封闭性;同时,建立了稳定夹持模型,对夹指的可靠夹持力进行了分析,得出夹持力F≥8.24N。制作了物理样机,并对直径为3~8mm的串番茄母枝进行了负重干扰性能的夹持实验,实验结果表明:夹指所能承受的动态负重随母枝直径的增大而增大,最小动态负重为1.015kg,完全满足采摘串番茄时的夹持能力需求。     

杆件局部失稳对钢桁架拱桥整体稳定性的影响

以某城市钢桁架拱桥为研究对象,采用板单元、梁单元、桁架单元等模拟整体有限元模型,分析钢桁架拱桥局部杆件弹塑性稳定性的特征值;通过改变风撑、斜撑、拱肋、吊杆数量及拱肋的刚度和矢跨比等参数,分析成桥状态下局部稳定性对钢桁架拱桥整体稳定性的影响.结果表明:①经计算结构的失稳临界值,杆件局部失稳是钢桁架拱桥失稳的主要影响因素,局部杆件受力能较好地反映结构稳定性承载力.②增加风撑结构的数量可以显著提高结构的稳定性;但当风撑数量足够时,继续增加风撑结构的数量,结构的稳定性并不能得到很大的提高;斜撑的设置对整体稳定性有很大的影响,特别是"K"和"X"斜撑对结构稳定性的影响非常显著.③风撑和拱肋刚度变化对结构的稳定性影响较为显著,吊杆刚度变化对结构的稳定性影响不大.④当矢跨比为1.0/4.0～1.0/5.0时,失稳位置出现在风撑位置;矢跨比为1.0/5.5～1.0/6.0时,失稳位置出现在拱肋弦杆位置;矢跨比主要通过影响局部位置杆件的受力状态影响结构整体的稳定性.     

正交试验设计中正交表的特点及正交的意义浅析

通过正交试验设计可以大大减少试验次数,得到不同因素水平的最优组合,从而确定合理的试验方案及工艺条件等,因此在科学研究中应用非常广泛。为了更深入地理解正交试验设计方法,以表和图的形式对正交试验设计的特点进行了详细分析;对正交性的意义、体现从向量信息不相关及向量内积计算的角度进行详细的分析及解释,以期为广大师生的学习及应用提供一定的帮助。