基于轻量型卷积神经网络的马铃薯种薯芽眼检测算法

马铃薯种薯芽眼属于小目标物体,识别难度大、要求高。为了在试验台(芽眼识别装置)上快速、准确地完成识别任务,该研究提出一种基于轻量型卷积神经网络的芽眼检测模型。首先,为了降低模型的计算量和聚焦小目标物体,替换YOLOv4的主干网络CSPDarkNet-53为GhostNetV2轻量型特征提取网络;其次,在YOLOv4的颈部网络中,使用深度可分离卷积(depthwise separable convolution,DW)模块代替普通卷积块进一步降低模型计算量;最后,更改边界框损失函数为具有角度代价的边界框损失函数(SIoU),避免因预测框的位置不确定,而影响模型收敛速度和整体检测性能。结果表明,改进后芽眼检测模型参数量为12.04 M,使用笔记本电脑CPU检测单张图片的时间为0.148 s,从试验台收集的测试数据显示平均精度为89.13%。相对于其他主干特征提取网络CSPDarkNet-53、MobileNetV1、MobileNetV2、MobileNetV3、GhostNetV1,其检测精度分别高出1.85、0.75、2.67、4.17、1.89个百分点;与同类目标检测模型SSD、Fa...     

基于RS和GIS巫山县20年土地利用特征变化及其预测研究

巫山县地处三峡库区腹地,不仅是三峡移民安置区重点建设区域之一,更是研究三峡库区土地利用变化的典型个案。以巫山县1990年和2010年的Landsat TM遥感数据为主要数据源,基于RS和GIS技术获取研究区的土地利用数据,应用土地利用变化模型探究该区域20年间土地利用时空演变特征,借助Markov模型建立其土地利用格局预测,探究今后土地利用类型变化特征和发展趋势。结果表明:研究区地利用类型总体呈现出以林地、草地和耕地为主体的农林生产格局现状;20年间林地、草地、园地、水域和居民工矿用地面积增加,耕地和未利用地面积减少,水域和耕地面积增加和减少的最多,分别为47.67 km²,136.10 km²;林地和水域具有较高的未变化率（保留率）,未利用地变化率最小,林地和耕地之间具有较高的转换率,林地新增面积最大,变化速率最小,居民工矿用地变化速率最大;2090年后,研究区土地利用基本达到相对稳定状态,林地、耕地、草地、水域、居民工矿用地、未利用土地和园地的面积比重分别为52.96%,6.15%,26.69%,8.71%,1.38%,0.04%和3.97%。     

基于YOLOv5s的深度学习在自然场景苹果花朵检测中的应用

疏花是苹果栽培的重要管理措施,机械疏花是目前最具有发展潜力的疏花方式,花朵的高效检测是疏花机器人高效作业的重要保障。该研究基于机器视觉与深度学习技术,提出了一种基于YOLOv5s深度学习的苹果花朵检测方法,在对田间拍摄得到的苹果花朵图像标注后,将其送入微调的YOLOv5s目标检测网络进行苹果花朵的检测。经测试,模型的精确率为87.70%,召回率为0.94,均值平均精度(mean Average Precision, mAP)为97.20%,模型大小为14.09 MB,检测速度为60.17 帧/s,与YOLOv4、SSD和Faster-RCNN模型相比,召回率分别提高了0.07、0.15、0.07,mAP分别提高了8.15、9.75和9.68个百分点,模型大小减小了94.23%、84.54%、86.97%,检测速度提升了126.71%、32.30%、311.28%。同时,该研究对不同天气、颜色和光照情况下的苹果花朵进行检测,结果表明,该模型对晴天、多云、阴天、小雨天气下苹果花朵的检测精确率分别为86.20%、87.00%、87.90%、86.80%,召回率分别为0.93、0.94、0.94、0.94,mAP分别为97.50%、97.30%、96.80%、97.60%。该模型检测白色、粉色、玫红色和红色花朵的精确率分别为84.70%、91.70%、89.40%、86.90%,召回率分别为0.93、0.94、0.93、0.93,mAP分别为96.40%、97.70%、96.50%、97.90%。该模型检测顺光和逆光条件下苹果花朵的精确率分别为88.20%、86.40%,召回率分别为0.94、0.93,mAP分别为97.40%、97.10%。结果表明YOLOv5s可以准确快速地实现苹果花朵的检测,模型具有较高的鲁棒性,且模型较小,更有利于模型的迁移应用,可为疏花器械的发展提供一定的技术支持。     

基于优选YOLOv7模型的采摘机器人多姿态火龙果检测系统

为了检测复杂自然环境下多种生长姿态的火龙果,该研究基于优选YOLOv7模型提出一种多姿态火龙果检测方法,构建了能区分不同姿态火龙果的视觉系统。首先比较了不同模型的检测效果,并给出不同设备的建议模型。经测试,YOLOv7系列模型优于YOLOv4、YOLOv5和YOLOX的同量级模型。适用于移动设备的YOLOv7-tiny模型的检测准确率为83.6%,召回率为79.9%,平均精度均值（mean average precision,mAP）为88.3%,正视角和侧视角火龙果的分类准确率为80.4%,推理一张图像仅需1.8 ms,与YOLOv3-tiny、YOLOv4-tiny和YOLOX-tiny相比准确率分别提高了16.8、4.3和4.8个百分点,mAP分别提高了7.3、21和3.9个百分点,与EfficientDet、SSD、Faster-RCNN和CenterNet相比mAP分别提高了8.2、5.8、4.0和42.4个百分点。然后,该研究对不同光照条件下的火龙果进行检测,结果表明在强光、弱光、人工补光条件下均保持着较高的精度。最后将基于YOLOv7-tiny的火龙果检测模型部署到Jetson Xavier NX上并针对正视角火龙果进行了验证性采摘试验,结果表明检测系统的推理分类时间占完整采摘动作总时间的比例约为22.6%,正视角火龙果采摘成功率为90%,验证了基于优选YOLOv7的火龙果多姿态检测系统的性能。     

揉碎玉米秸秆螺旋输送性能试验分析

针对螺旋输送装置输送农业纤维物料功耗大、生产率低、效率低等问题,该文分析了螺旋输送装置的输送性能指标和螺旋叶片受力,找出了影响叶片受力的主要因素。利用自行研制的压力测试系统和功耗测试系统对螺旋叶片受到的压力和输送装置的功耗进行了测试。针对螺旋叶片所受压力、输送功耗、生产率和输送效率等输送性能指标,研究了螺距、螺旋轴转速和喂入量对输送性能的影响。结果表明,在喂入量70 kg/min、螺旋轴转速58 r/min、螺距160～300 mm的范围内,当螺距250 mm时平均输送功耗最低,为294.63 W;螺距为300 mm时输送效率和生产率最高,分别为90%和58 kg/min。在螺距250 mm、喂入量70 kg/min、转速58～148 r/min的范围内,当转速117 r/min时生产率最高,为65 kg/min。在螺距250 mm、螺旋轴转速117 r/min、喂入量10～70 kg/min的范围内,当喂入量70 kg/min时生产率最高,为42 kg/min。该研究为研制适合输送农业纤维物料的螺旋输送装置提供了参考。     

基于GIS的区域作物生产系统潜力分析

在区域气候数据库和作物生产数据库支持下，通过光、温、水、土、施肥、灌溉、社会等因子的逐步衰减，建立基于GIS的作物生产潜力的估算方法，并定量分析江苏地区作物单产潜力、潜力系数和总产潜力及区域作物生产的开发优势。结果表明：江苏省作物开发优势由北向南逐渐增大。就作物而论，棉花开发优势最大，油菜最小，粮食居中。就经济区而论，粮油棉开发优势不同，粮食：太湖区>沿江区>沿海区>宁镇扬区>两淮区>徐连区，棉花：太湖区>沿海区>沿江区>宁镇扬区>徐连区>两淮区，油料：太湖区>宁镇扬区>沿江区>沿海区>两淮区>徐连区。就同一经济区而论，粮油棉的开发优势也不同，徐连区：棉花>粮食>油料；两淮区：棉花最大，粮食和油料相当；宁镇扬区：油料最大，粮食和棉花相当；沿江区：粮油棉的开发优势相当；太湖区：棉花最大，粮食、油料相当；沿海区：棉花>粮食>油料。     

Ecological-geochemical state of soils in Ulaanbaatar (Mongolia)

Based on the results of the soil-geochemical survey, the assessment of the soil cover pollution in different Ulaanbaatar functional zones is given. The soils of the industrial and traffic zones concentrating a wide spectrum of pollutants (Zn, Mo, Cr, Cr, Cd, Pb, and Cu) are characterized by the strongest technogenic transformation. The soils of the residential areas accumulate Pb and Zn, while those of the recreation zone, Mo, Ni, and Cr. The geochemical mapping allowed distinguishing four groups of elements with similar distribution patterns determined by the common pollution sources, the specific features of the parent rocks, and the intensity of the migration. Among the natural and technogenic factors responsible for the accumulation of microelements in soils, the basic ones are the soil physical and chemical properties: the contents of organic matter (for As, Cd, Cu, Mo, Zn), physical clay (Ni, Co), sulfates (Pb, Sr), and the pH (Cr). The character of the land use noticeably affects the concentration of many elements. The soils of the city are assessed as weakly polluted (Zc = 11). The contents of As, Zn, Mo, and Pb exceeded their MPC in 100, 34, 20, and 16% of the city’s territory, respectively. As compared to the state of the soil cover in 1990, no significant changes were revealed.     

谷物联合收获机在线测产技术研究现状与进展

为加速推进中国智慧农业发展,深入了解精准农业技术体系中田间谷物产量在线监测技术的研究现状,该研究重点概述了国内外谷物联合收获机在线测产方法,包括动态称量测量、体积测量、冲击力测量、射线测量及其他测量方法,介绍了不同测量方法的原理和测产传感器的关键技术与应用。从可行性、通用性、稳定性与准确性方面,分析归纳了中国当前谷物产量在线监测技术所存在的主要问题,指出冲击力测量方法应用广泛,但尚未考虑谷物与冲击板碰撞时对谷物造成的机械损伤等问题。同时,该研究提出了谷物联合收获机在线测产技术未来的研究重点与发展方向,旨在为作物产量信息监测技术与智能化农业机械装备的发展和应用提供理论依据和技术参考。     

日光温室栽培基质有效导热系数预测模型

栽培基质为固流两相组成的多组分材料,其导热系数是日光温室热环境营造过程中重要的热参数之一,在温室地面热量的传输中起着重要的作用。为了预测日光温室生产中栽培基质的有效导热系数,以珍珠岩、蛭石、炉渣、河沙、椰糠、泥炭及腐熟牛粪与花生壳8种常用单一基质为研究对象,首先利用干燥与饱和状态下基质有效导热系数的测试结果,通过复合材料有效特性混合模型的反向计算,确定了8种单一基质的固相导热系数,得到珍珠岩、蛭石、炉渣、河沙、椰糠、泥炭及腐熟牛粪与花生壳的固相导热系数分别为0.058、0.139、0.252、0.817、0.148、0.518、0.262及0.066 W/(m·K);其次,利用复配基质有效导热系数的实测结果,通过复合材料有效特性混合模型的正向与反向计算,明确了组成固相的各组分呈并联关系排列,并确定了复配基质中固相导热系数与基质各组分体积比例的关联;进一步将复配基质在不同饱和度下的有效导热系数实测值与基于6种复合材料导热系数模型理论计算值进行比较。结果表明：并联模型适用于复配基质有效导热系数的理论计算,构建了日光温室栽培基质有效导热系数的预测模型。采用实际生产中常用的4种育苗和栽培基质在不同饱和度下的有效导热系数对所建模型进行检验,模型预测值和实测值的平均相对偏差范围为0.42%～1.76%。基于并联模型构建的有效导热系数预测模型能够较为准确的计算日光温室栽培基质在不同饱和度下的有效导热系数。     

典型城市城郊土壤重金属含量对比研究

选取成都经济区内成都、德阳、蒲江彭山3类典型城市作为研究对象,对其城郊土壤中Cd,Hg,As,Zn,Cr,Cu,Pb 7种重金属元素含量作了对比研究.与国家土壤二级质量标准比较,成都、德阳、彭山蒲江Cd含量均超标,超标率分别为11.67%,70.67%,39.00%,彭山蒲江Cr含量超标,超标率为20.25%,其它元素含量均未超标.比较3类不同城市城郊土壤重金属含量.成都城郊Hg,As,Zn,Pb含量最高,Cd,Cr含量相对最低;德阳Cd,Cu最高;蒲江和彭山Cr相对最高,Hg,As,Zn,Cu,Pb含量则相对最低.与国内其他城市比较,成都、德阳城郊土壤Hg含量,彭山蒲江、德阳Cr含量在全国处于较高水平;成都的As,Cd含量,德阳的Cd,Zn含量,蒲江彭山的Hg,As,Zn,Pb含量处于全国较低水平.     

螺旋驱动式粮仓机器人行走机构设计与试验

目前粮仓管理中的粮面平整、施药、翻倒等作业主要靠人工完成,存在成本高、费时费力、工作环境差等缺点,且因粮面松软,现有粮面行驶机构存在易下陷、易倾覆和行驶不便的问题,亟需开发粮面行驶能力较强的机构为粮面作业提供移动平台.为此,该研究设计了一种螺旋驱动式粮仓粮面行走机构,主要由2个旋向相反的螺旋驱动轮组成.通过对螺旋驱动轮...     

天山荒漠景观内蒸发地球化学垒的研究

天山荒漠景观内的蒸发地球化学垒可分为碳酸盐蒸发垒、石膏蒸发垒和易溶盐蒸发垒。这些蒸发垒沿天山山脉呈带状分布 ,自天山山脉至两侧盆地依次分布碳酸盐蒸发垒、石膏蒸发垒和易溶盐蒸发垒。土壤中碳酸盐的积聚导致Mn、Ti、Fe、V、Sc、Cu、Co和B等元素含量的降低。石膏的富集常伴随着土壤中B和Sr含量的增加。随易溶盐的大量积累 ,元素B的聚集非常明显 ,而Mn、Fe、Ti、V、K、Ba、Li、F和Zn等元素含量则明显降低。蒸发地球化学垒对元素的生物有效性也有较明显的影响。碳酸盐的积累明显减低了Fe、Cu、B等元素的生物有效性 ,F元素在碳酸盐蒸发垒内CO2 -3 和HCO-3 含量较高的土壤中生物有效性较高。在易溶盐蒸发垒内元素B有较强的生物有效性     

基于多重特征增强与特征融合SSD的荔枝检测

使用无人机拍摄的荔枝图像目标尺寸小、特征信息不足.为了更多、更好地检测到荔枝,该研究提出一种基于多重特征增强与特征融合的SSD(Single Shot Multibox Detector based on Multiple Feature Enhancement and Feature Fusion,MFEFF-SSD...     

线性拟合与Kalman预测法修正耕深测量误差

为精确控制耕深及保证耕深均匀,基于耕深测量方法及误差产生原因,对耕深测量值进行修正。该文对耕深间接和直接测量原理进行分析,通过田间试验探讨耕深测量误差产生机理。试验表明,间接测量出的耕深始终小于实际耕深,目标耕深增大,耕深偏差也增加;直接方法由于受土壤不平度、植物残差等因素影响,导致测量值波动较大。该文分别采用线性拟合和Kalman预测对耕深间接和直接测量结果进行修正。结果表明,线性拟合能够降低耕深偏差(补偿前:3.20、4.48、5.61、6.90 cm,补偿后:0.14、0.19、0.16、0.17 cm),Kalman预测能够减少测量值中的噪声(预测前标准差:1.60、1.83、1.33、1.83 cm,预测后标准差:0.032、0.010、0.042、0.092 cm),使修正结果趋于真实耕深。该研究为实现电控悬挂位控制及保证播种深度提供了新的解决方案。     

基于APCS-MLR受体模型的贵州喀斯特矿区水田土壤重金属源解析

水田重金属污染对粮食生产和人体健康造成严重危害,喀斯特矿区周边土壤受到地质和工矿活动的双重污染,而备受关注.为探讨贵阳市开阳县喀斯特矿区水田土壤重金属污染来源,应用绝对主成分得分-多元线性回归(Absolute Principal Component Score-Multiple Linear Regression,A...     

反卷积引导的番茄叶部病害识别及病斑分割模型

针对当前植物叶部病害识别模型易受阴影、遮挡物及光线强度干扰,特征提取具有盲目和不确定性的问题,该研究构建一种基于反卷积引导的VGG网络(Deconvolution-GuidedVGGNet,DGVGGNet)模型,同时实现植物叶部病害种类识别与病斑分割。首先使用VGGNet计算多分类交叉熵损失进行病害分类训练,得到病害分类结果;其次设计反向全连接层,将分类结果恢复为特征图形式;然后采用上采样与卷积操作相结合的方法实现反卷积,利用跳跃连接融合多种特征恢复图像细节;最后使用少量病斑监督,对每个像素点使用二分类交叉熵损失进行训练,引导编码器关注真实的病斑部位。试验结果表明,该研究模型的病害种类识别精度达99.19%,病斑分割的像素准确率和平均交并比分别达94.66%和75.36%,在遮挡、弱光等环境下具有良好的鲁棒性。     

治理视角下村镇建设资源环境承载力综合评估

村镇建设资源环境承载力综合评估是村镇规划的基础。该研究基于社会-生态系统(Social-Ecological System, SES)理论框架,构建了治理视角下的村镇建设资源环境承载力综合评估"压力-状态-治理"(Pressure-Status-Governance,PSG)框架,并以江苏省溧阳市为例,开展资源环境承载力综合评估与障碍因素诊断的研究。结果表明:1)村镇建设资源环境承载力是由村镇建设的需求、资源环境的供给以及政府-市场-集体-村民等多中心利益主体治理行动3个维度互动互馈形成的综合系统,可采用PSG理论框架进行承载力综合评估。2)溧阳市承载力分高中低3类,80%的村处于中等偏上水平,且资源环境本底状态普遍较好,压力和治理维度普遍偏低,具有较大的提升空间。3)低等、中等承载力区是提升的重点和次重点区域,高等级承载力区仍然有较大的提升空间;高中低承载力区分别存在4、5、9项障碍因素,主要集中在状态维度和治理维度,且存在全局、局部和单区3种类型的障碍因素;全局障碍因素水环境状态频次占比最高,是亟需改善的障碍因素。最后,拟定了未来全局、局部以及单区域的障碍因素治理提升策略,可为溧阳市综合承载力提升提供参考。     

Surface Soil Geochemistry for Environmental Assessment in Kavala Area, Northern Greece

The aim of the present study was to estimate the geochemical background and anomaly threshold values of the surface soils in Kavala, northern Greece. In order to reach this goal, a simple and practical procedure was applied. This procedure included the extraction of 42 major and trace elements by analytical grade HNO₃ from 65 surface soil samples, analysis by inductively coupled plasma?Coptical emission spectrometry and inductively coupled plasma?Cmass spectrometry, the distribution of the elemental data displayed on probability graphs (Q-Q plots), and the visualization of the results spatially by GIS software. The results indicated that natural factors mostly influence the elevated concentrations of Al, Ca, Fe, K, Mg, Si, B, Ba, Ce, Ga, Ge, La, Li, Mn Rb, Sb, Se, Sn, Sr, Y, and Zr, while anthropogenic activities mostly influence the elevated concentrations of Ag, As, Cd, Co, Cr, Cs, Cu, Hg, Mo, Ni, Pb, Th, Ti, U, V, W, and Zn. Nevertheless, almost all the elements determined showed their elevated concentrations inside the industrial part of Kavala area, which implies that the anthropogenic activities taking place in the study area, influence importantly the spatial distribution of the elements. The methodology followed in this research seems to be an adequate alternative for soil environmental studies.     

4KHZ-330型食葵联合收获机设计与试验

针对食葵机械化收获水平低、损失大、含杂率高及籽粒破损严重等现状,该研究根据成熟期食葵生物特性,在传统联合收获机结构基础上设计一种4KHZ-330型食葵联合收获机,在割台上增设脱粒装置实现葵盘在割台上脱分,可有效缩短葵盘输送路径,提高清选质量。首先阐述食葵联合收获机的总体设计方案及动力传动模式,并对割脱一体式割台、割台升降机构、清选装置及气力输送装置等关键部件进行设计,确定相关参数。机具配套动力113 kW,工作幅宽为3300 mm,可一次完成食葵切割、脱粒、输送、清选、集籽、集草及卸载等工序。田间试验表明,收获机在低、中、高3种工作档位下,总损失率均低于4.0%,籽粒含杂率均低于5.0%,籽粒破损率均低于2.0%,生产率为0.40～0.85 hm²/h,作业性能指标满足食葵机械化收获标准。作业过程中收获机各关键部件之间运动协调关系平稳,食葵喂入顺畅,工作效率高,可以作为食葵联合收获机使用。     

降解周期可调控的甘蔗渣生物降解地膜增温保墒性能分析

针对云贵高原地区春季播种时存在季节性干旱的问题，使用塑料地膜容易导致农田土壤污染的现状，该研究采用Box-Behnken设计试验，将施胶剂成分的硅酸钠、可溶性淀粉、硅油含量作为因变量，将降解率、抗张强度、土壤温度、土壤水分作为响应值，制备了一种降解周期可调控增温保墒甘蔗渣生物降解地膜。以不覆膜作为对照组（CK），探讨生物降解地膜的降解性能、抗张强度及对土壤水分和温度的影响，并观察降解过程中地膜纤维结构的变化。结果表明，地下覆膜的降解速度和降解强度均高于地表覆膜，覆膜72 d时，二者的降解率最高分别达86.41%、70.44%。在覆膜72 d时，地表试验组抗张强度下降到9.77～21.97 N/m，地下试验组在49 d后抗张强度接近为0；扫描电镜观察到地膜出现断裂的短纤维，与降解过程中地膜宏观表现出的膜片出现孔洞、质量逐渐下降规律一致。与CK相比，覆膜对提高土壤早间、午间、晚间温度均具有显著作用（P<0.05），且所有试验组对提高土壤含水率均有显著影响（P<0.05）。综上，甘蔗渣生物降解地膜的增温、保墒性好，为农业生产上推荐适宜的地膜组成及含量以指导生产实践具有较好的应用价值。