毫米波扫描昆虫雷达数据处理分析系统

利用C#和MySQL自行研发了毫米波扫描昆虫雷达数据处理分析系统,设计了较为通用的雷达数据库,实现了雷达数据的统一管理、转换、查询、统计与分析,为昆虫迁飞的总体空间研究提供了平台。使用该系统可计算得到一系列昆虫迁飞参数,如昆虫数量、空中密度、飞行速度及定向等,为毫米波昆虫雷达提供了通用的数据分析功能,对提高其数据管理与分析效率具有重要的推动作用。这为昆虫雷达监测网的建立奠定了基础,将为迁飞性害虫的监测预警与有效治理提供重要的技术支撑。     

毫米波扫描昆虫雷达空中昆虫监测的初步应用

2007年6～10月,利用毫米波扫描昆虫雷达在广西兴安县植保站进行了空中昆虫的初步监测,结合地面灯和高空灯诱集,分析了地面和高空昆虫种群动态变化。结果表明:空中昆虫种群数量、种类季节性变化明显,6～9月夜间昆虫虫口密度相对较高,进入10月份夜间昆虫相对减少,雷达回波点密度和灯下诱集虫量有很高的一致性。夏季,19:00～22:00与05:30～07:00雷达回波密度各有一明显高峰期;秋季,只在20:00～21:00有一明显回波密度高峰期。昆虫飞行高度主要集中在2 000 m以下,大部分集中在500～1 000 m。姊妹灯诱捕表明,稻飞虱和稻纵卷叶螟为优势迁飞种类。昆虫飞行受气象条件影响较大。     

中哈边境塔城区域迁飞性昆虫雷达观测研究初探

2017年和2018年6月至8月运用KC-08XVSD型昆虫雷达,结合探照灯诱虫器和地面诱虫灯诱捕数据及地面气象数据,分析了中哈边境塔城区域空中昆虫飞行特征及主要类群。结果表明:高空灯共诱捕到昆虫151种,分属12目50科,主要以鳞翅目和鞘翅目为主,地面灯共诱捕到昆虫137种,分属12目54科,主要以鞘翅目、半翅目、双翅目和直翅目为主,其中高空灯下宽胫夜蛾、旋歧夜蛾和甘薯天蛾的种群数量具有突增突减现象。雷达监测结果显示:灯下诱集到大量昆虫时,雷达回波时间主要集中在22:00-02:00,回波高度主要集中在200~600 m,有明显的成层现象和哑铃形回波分布。偏西风天气、风速在1.4~2.9 m/s时高空灯和地面灯诱虫数量较多。研究结果为利用昆虫雷达长期监测中哈边境昆虫迁飞提供基础数据,为深入探讨中哈边境区域害虫迁飞规律和监测预警提供科学依据。     

我国昆虫雷达发展现状与应用展望

昆虫雷达是开展迁飞性害虫监测与研究的一种重要手段。我国自1984年建立首台昆虫雷达以来,经过几代研究者的不懈努力,雷达昆虫学取得了重要进展。为促进我国昆虫雷达事业的发展,笔者介绍了我国各种昆虫雷达的建设与运转概况,分析了昆虫雷达发展面临的一些难题,围绕研制、生产与推广应用提出了相关的建议。     

雷达监测农作物迁飞性害虫研究与应用前景

文章简述了应用雷达监测迁飞性昆虫的应用原理,美国、英国和澳大利亚等国研究概况,以及我国引进和开发这一先进技术在农作物迁飞性昆虫监测上的进展情况,阐明了应用雷达监测黏虫、褐飞虱、草地螟、棉铃虫、甜菜夜蛾等农作物重大迁飞害虫时间和空间动态变化等方面的应用前景。     

雷达在昆虫学研究中的应用

昆虫雷达因能无干扰地远距离探测到自然状态下昆虫自由飞行行为,已被广泛用于昆虫高空远距离迁飞和近地飞行行为研究,成为昆虫学研究中一个卓越的研究工具。同时天气雷达也越来越多地用于鸟和昆虫的监测,探地雷达也在探测堤坝蚁穴中起到了重要作用。本文分析了各种不同类型雷达的性能和近年来在昆虫学研究中的应用,以昆虫学家的视角审视了雷达能为昆虫学研究做什么以及其中的挑战。     

2015年吉林省公主岭三代黏虫的虫源分析

为了揭示2015年吉林省公主岭三代黏虫的虫源, 为其预测预报及综合防控提供科学依据, 本文基于扫描昆虫雷达观测、常规监测、轨迹模拟及天气背景学分析等研究方法, 对吉林省公主岭三代黏虫的虫源来源进行了分析。结果表明:(1)因虫源基数及增殖倍数较高, 二代黏虫蛾种群数量较高; (2)二代黏虫蛾迁飞以不利其回迁的西南风、南风为主; (3)观测初期未见黏虫聚集成层迁飞的现象, 直至后期才见黏虫向西南方向迁飞; (4)气流和降雨是二代黏虫蛾未能有效回迁的主要原因, 三代黏虫发生的虫源, 是北迁的种群和本地种群共同繁殖的结果。     

华北北部地区二代棉铃虫成虫迁飞行为的雷达观测

迁飞习性是棉铃虫区域性灾变的生物学基础,明确棉铃虫的迁飞行为对发展预警技术有重要的意义.2000年7～8月华北地区棉铃虫大发生期间,利用昆虫雷达和空中诱虫灯在河北省廊坊市观测研究了棉铃虫成虫的迁飞行为.试验结果表明,与地面棉铃虫相比,高空棉铃虫具有明显的迁飞昆虫生理特征.棉铃虫成虫一般在日落后30 min（20：00）左右大量起飞,种群密度在1 h后达到峰值.此后,随着成虫的大量迁出,空中密度逐渐下降.棉铃虫成虫从低空到高空起飞过程中位移方向多呈顺时针旋转,借助夏季盛行风飞行.成虫飞行成层多集中在200～300m高度,最高可达1000 m.多数个体位移速率35～45 km/h,整个夜间的迁移活动持续7～8 h,迁移距离大约250～450km.     

李光博院士在迁飞性害虫监测预警中的学术贡献——纪念李光博院士诞辰100周年

我国重大害虫多具有迁飞性,对其进行有效的监测预警在害虫防治中极为重要,本文回顾了李光博院士在重大迁飞性害虫监测预警领域中做出的重要贡献,主要包括：20世纪60年代,在揭示黏虫远距离迁飞规律的基础上创造性地提出黏虫“异地”测报技术,被农业农村部批准列入全国统一测报办法推广应用并传承至今,成为迁飞性害虫预测预报的经典理论;20世纪80年代,李光博院士又领导研究团队将人工智能技术应用到黏虫“异地”测报中,成功研制出黏虫测报专家系统,进一步提高了黏虫的预测预报理论和技术水平。同时也在迁飞性害虫预测预报信息化方面做出新的探索,研发了昆虫飞行数据微机采集分析系统,为昆虫迁飞行为和机理研究提供了有力的技术手段,也为我国迁飞性害虫的监测和治理奠定了坚实的基础。本文还介绍了研究团队在后续研究中,继承和发展李光博院士的学术思想,在昆虫雷达数据采集分析系统的开发研制方面做出新的突破,对未来迁飞性害虫监测预警研究做了展望。     

雷达昆虫学研究进展及应用前景

雷达昆虫学经过近50年的发展,取得一系列的重要成果。本文系统介绍了各类昆虫雷达的体制和功能,总结了相似体制天气雷达与昆虫雷达的主要区别,回顾了各相关国家雷达昆虫学的实践情况,归纳了昆虫雷达建制技术取得的进步,并展望了雷达应用的前景及其今后昆虫雷达建制技术的发展方向,以期促进我国昆虫雷达事业的发展。     

宁夏局部突发性特大暴雨中小尺度分析

2006年7月2日下午,宁夏陶乐县突遭短时特大暴雨袭击。此次暴雨降水强度大,1h和10m in降水量为宁夏44年之最。本文利用常规气象资料、宁夏本地化中尺度数值预报MM5模式产品、多普勒雷达探测资料、卫星云图,对本次突发性短时暴雨发生前后的天气环流背景、影响系统及中小尺度系统发生发展等进行分析。结果表明:这次突发性暴雨具有明显的中小尺度系统特征,主要影响系统有地面河套热倒槽,500hPa和700hPa兰州与银川的暖性低涡及地面中β尺度低涡,为暖湿不稳定能量的贮存和短时强降水的产生与维持提供了有利的动力条件。     

光学与雷达遥感协同的大尺度草地灌丛化监测研究

受全球变化及人类利用方式强度影响,草地灌丛化已成为干旱半干旱地区草原生态系统最为突出问题之一。准确掌握大尺度草地灌丛化信息,对草地可持续利用管理及气候变化响应分析具有重要的意义。极化合成孔径雷达在地表粗糙度、灌木生物量等估算上已经展现出了一定潜力,其与多光谱光学影像的结合从理论上来说具备开展草原灌丛化监测的可能,然而目前严重缺乏这方面的研究。本研究选择锡林郭勒草原为研究区,以欧空局Sentinel-1与Sentinel-2时间序列影像及地面草原灌丛化样地观测数据为数据源,通过相关性分析及随机森林等模型方法,开展了锡林郭勒草原的灌丛覆盖度估算研究。研究结果表明:(1)光学数据与草地总覆盖度显著相关,但对草地灌丛化特性不敏感,相对来说3月份的红边植被指数与6月份的光学植被指数与灌丛覆盖度相关性略高。(2)极化合成孔径雷达数据对于灌丛覆盖度有较强敏感性(VH极化好于VV极化),且高相关性贯穿了整个生长期,其中6月份的VH极化数据与灌丛覆盖度相关性可达0.64。(3)联合光学与雷达数据的随机森林模型可以实现较高精度草地灌丛覆盖度估算(R²=0.76,RMSE=0.05),其中雷达数据Sentinel-1的贡献度为71.54%,光学数据Sentinel-2的贡献度为28.47%。     

垂直监测昆虫雷达空中昆虫监测的初步应用

2004年7～9月,利用垂直监测昆虫雷达(vertical-looking radar,VLR或insect monitoring radar,IMR)在成都西郊文家场进行了空中昆虫初步监测。结果表明:7、8月份夜间昆虫虫口密度相对较大,在20:00～22:00有一较明显的高峰期。进入9月份夜间昆虫相对减少且没有明显的高峰期,白天午后虫口密度相对较高。观测到昆虫飞行高度主要集中在1 200 m以下,大部分集中在300～600 m。在观测时间内每天06:30左右有约15 min回波突然增多的现象,而且昆虫数量受天气条件影响较大。     

宁夏中北部暴雪过程分析

2007年3月2日08:00~3日20:00,久旱的宁夏迎来了一场喜雪,全区降雪量3.0~18.3mm,其中,中北部普降大到暴雪,12h和24h降雪量为宁夏最近30年之最。本文利用常规气象资料、宁夏本地化中尺度数值预报(MM5)模式产品、多普勒雷达探测资料、卫星云图,对本次降暴雪的天气环流背景、影响系统及中小尺度系统等进行分析。结果表明:这次中北部大到暴雪具有明显的中小尺度系统特征。主要影响系统有地面河套热倒槽,500hPa西南暖湿气流和700hPa兰州的低涡及地面中β尺度,为此次降雪的持续提供了有利的水汽和动力条件。     

Real-time vision-based detection of Rumex obtusifolius in grassland

Rumex obtusifolius is a common grassland weed that is hard to control in a non-chemical way. The objective of our research was to automate the detection of R. obtusifolius as a step towards fully automated mechanical control of the weed. We have developed a vision-based system that uses textural analysis to detect R. obtusifolius against a grass background. Image sections are classified as grass or weed using 2-D Fourier analysis. We conducted two experiments. In the first (laboratory) experiment, we collected 28 images containing R. obtusifolius and 28 images containing only grass. Between 23 and 25 of 28 images were correctly classified (82–89%) as showing R. obtusifolius ; all grass images were correctly classified as such. In the second (field) experiment, a self-propelled platform was used to obtain five sequences of images of R. obtusifolius plants. We used the parameters that gave the best classification results in the first experiment. We found, after changing one of the algorithm's parameters in response to prevailing light conditions, that we were able to detect R. obtusifolius in each image of each sequence. The algorithm scans a ground area of 1.5 m² in 30 ms. We conclude that the algorithm developed is sufficiently fast and robust to eventually serve as a basis for a practical robot to detect and control R. obtusifolius in grassland.