基于高光谱的水稻叶片含水量监测研究

【目的】建立快速、无损诊断水稻叶片含水量的估测模型,为水稻水分精确管理提供依据。【方法】基于2年不同土壤水分处理和水稻品种的池栽试验,于水稻主要生育时期同步测定顶部4张叶片的光谱反射率和含水量,系统分析350-2 500 nm波段范围内任意两波段组合而成的比值（RSI）、归一化差值（NDSI）及差值（DSI）光谱指数,并分析其与叶片含水量的量化关系。【结果】不同土壤水分处理和叶位间,叶片反射光谱具有显著的时空变化特征,叶片含水量的敏感光谱波段主要位于近红外及短波红外区域;RSI （R1402, R2272）及NDSI （R1402, R2272）光谱指数与叶片含水量呈现良好的线性相关,线性拟合R2均达到0.80。基于独立试验资料对所建模型进行测试检验也显示,预测值和观察值的拟合R2也均达到0.86。【结论】RSI（R1402, R2272）、NDSI（R1402, R2272）均可用于水稻叶片含水量的定量监测。     

基于不同土壤质地的小麦叶片氮含量高光谱 差异及监测模型构建

【目的】叶片氮素状况是小麦生产中精确施氮管理与调控的前提,实时无损监测叶片氮素状况对小麦生产管理具有重要意义。本文旨在综合分析不同环境下小麦冠层光谱响应差异,进而构建其估测模型,为小麦氮肥合理运筹提供技术支持。【方法】本研究基于3种不同土壤质地（砂土、壤土和黏土）、5种不同施氮水平（0、120、225、330和435 kg•hm-2）及3种河南省主栽小麦品种（矮抗58、周麦22和郑麦366）连续2年的大田试验,于小麦主要生育时期同步测定冠层光谱反射率和叶片氮含量,对3种不同土壤质地条件下小麦冠层叶片氮含量的高光谱响应差异进行比较,系统分析350—1 050 nm 波段范围内任意两波段组合而成的差值（DSI）、比值（RSI）及归一化差值（NDSI）光谱指数与叶片氮含量的量化关系,并建立估算模型。【结果】冠层光谱反射率在不同施氮水平和不同生育时期下存在明显差异,但趋势基本一致;比较3种土壤质地小麦冠层光谱反射率大小表现为：黏土＞壤土＞砂土,可以反映小麦实时田间长势。通过系统分析3种土壤质地小麦冠层反射光谱与对应叶片氮含量间的定量关系,表明在可见光和近红外区域均有较好的相关性,但敏感波段区域有所不同。对3种质地获取的样本进行系统分析表明,砂土、壤土和黏土质地小麦叶片氮含量分别以光谱指数NDSI（FD710,FD690）、DSI（R515,R460）和RSI（R535,R715）建模结果表现最好,决定系数分别达到0.88、0.87和0.87。经不同年份独立资料检验结果显示,基于上述光谱指数估测小麦叶片氮含量的预测决定系数分别为0.87、0.85和0.77,预测均方根误差分别为0.31、0.32和0.26。【结论】利用光谱参数NDSI（FD710,FD690）、DSI（R515,R460）和RSI（R535,R715）为自变量建立的估测模型分别可以较好地预测砂土、壤土和黏土3种质地小麦叶片氮含量。     

小麦叶层氮含量估测的最佳高光谱参数研究

 【目的】作物体内氮素状况是评价长势和预测产量的重要指标。小麦植株氮素营养的快速监测和无损诊断对于精确氮素管理具有重要作用。本文旨在通过对高光谱信息的精细分析和信息提取,探索建立小麦叶片氮含量（LNC,leaf nitrogen content）估算的最佳波段、光谱参数及监测模型。【方法】利用连续4年的系统观测资料,采用精细采样法,详细分析350～2 500 nm波段范围内原始光谱反射率及其一阶导数光谱的任意两两波段组合而成的主要高光谱指数与小麦冠层叶片氮含量的定量关系。【结果】发现小麦叶片氮含量的最佳波段为位于红边的690、691、700和711 nm以及近红外波段的1 350 nm;基于归一化光谱指数NDSI（R1350,R700）和NDSI（FD700,FD690）、比值光谱指数RSI（R700,R1350）和RSI（FD691,FD711）、土壤调节光谱指数SASI（R1350,R700）（L=0.09）和SASI（FD700,FD690）（L=-0.01）构建氮含量监测模型,决定系数（R2）分别为0.851和0.857、0.842和0.893、0.860和0.866。利用独立试验资料对模型检验的结果显示,模型测试的精度（R2）均大于0.758,RRMSE均小于0.266,尤其是高光谱参数RSI（FD691,FD711）和SASI（FD700,FD690）表现最好。【结论】总体上,利用精细采样法确定最佳波段,构建植被指数和氮含量监测模型,可显著提高模型的精确度和可靠性,从而为快速无损诊断小麦叶层的氮素状况提供新的波段选择和技术途径。     

基于RELIEF算法和极限学习机的苹果轻微损伤高光谱检测方法

采用高光谱成像技术(400～1 000 nm)对苹果轻微损伤进行快速识别及无损检测。采集苹果正常及不同损伤时间的高光谱图像,选择图像中合适的区域作为感兴趣区域并提取平均光谱反射率及图像熵信息,将采集的样本按2∶1的比例分为训练集和测试集。使用RELIEF算法基于光谱平均反射率及图像熵信息提取了8个特征波段(17、30、35、51、61、66、94和120),分别基于全波段和特征波段进行极限学习机(extreme learning machine, ELM)建模分析,并与支持向量机(support vector machine, SVM)和K-均值聚类算法进行比较。结果表明,基于全波段的ELM模型最终测试集识别率为94.44%,基于特征波段的RELIEF-极限学习机(Re-ELM)模型识别率为96.67%,基于特征波段的Re-SVM及Re-K均值模型的最终测试集识别率分别为92.22%和91.67%,证实了Re-ELM是一种更为有效的苹果损伤分类判别方法。在此基础上,基于图像处理技术和特征波段提出了一种苹果轻微损伤高光谱检测算法,使用该算法针对特征波段进行独立成分分析(independent component analysis, ICA)变换,选取ICA第3成分图像进行自适应阈值分割,从而获得损伤图像。对全部高光谱图像进行检测表明,该算法的最终识别率超过94%,说明该算法能够较为有效地识别苹果损伤区域。     

广西喀斯特地区土壤Ca含量高光谱反演研究

【目的】土壤是植物生长所需的必要因子,岩溶区高浓度的土壤Ca含量则影响着当地植物的生长发育。研究基于高光谱反演技术为岩溶区土壤Ca含量的快速测量提供参考。【方法】利用广西典型喀斯特区土壤为研究对象,开展土壤反射率光谱与室内理化分析同步测量。在土壤原始光谱反射率的基础上,进一步对土壤光谱进行一阶导数和包络线去除处理,并利用光谱指数法和主成分回归分析法进行土壤Ca的反演研究。【结果】岩溶区土壤钙含量与土壤光谱之间具有非常高的相关性,在600 nm和2 300 nm附近出现较高的峰值,且经过一阶导数和包络线去除处理后的土壤光谱反演效果要明显优于原始光谱。其中,一阶导数处理的指数模型RSI(607 nm,2 370 nm)的R2达到0.67,均方根误差为26.34,反演效果最好;包络线去除处理的NDSI(599 nm,601 nm)的R2为0.57,均方根误差为18.24;原始光谱的NDSI(603 nm,604 nm)的R2为0.57,均方根误差为27.94。主成分回归分析的R2为0.57,均方根误差11.92,也具备较好的反演能力。【结论】指数反演中RSI指数具有波段指示意义明确,反演精度高等优点,而主成分回归分析的精度高,分析快,但无法筛选敏感波段。该研究结果证明了高光谱手段反演岩溶区土壤Ca含量的可行性,并为快速获取岩溶区土壤Ca含量的相关研究提供了指导意义。     

基于高光谱遥感的油松毛虫危害程度监测模型

油松毛虫对人工油松林造成了严重的危害。据统计,辽宁省油松毛虫的发生面积为12万hm2/a,年均直接经济损失340万元。利用遥感技术特别是高光谱遥感大面积及时监测病虫害是今后林业病虫害监测的发展方向之一。高光谱遥感技术可以为植物叶绿素和含水率等生物化学参数的定量化诊断提供简便、有效以及非破坏性的数据采集和处理方法。本研究采用野外便携式光谱仪测定不同失叶率油松的高光谱反射率数据,使用分光光度计室内测定相应叶片的叶绿素含量,采用烘干法测定叶片含水率。通过计算归一化光谱指数(NDSI)、比值光谱指数(RSI)、差值光谱指数(DSI)与叶绿素a含量、叶绿素b含量、含水率的相关系数,选择相关系数最高的光谱指数作为核心光谱指数。以核心光谱指数为自变量,失叶率为因变量建立回归模型,采用逐步回归法进行变量筛选,筛选出包含DSI(808,816)、RSI(482,494)、NDSI(881,920)、NDSI(907,919)的光谱指数集作为最佳回归模型的自变量,应用R语言的函数lm()获得最佳回归模型y=1.781 8－3.172 4×NDSI(808,816)－0.960 6×RSI(482,494)－2.196 7×NDSI(881,920)－1.241 9×NDSI(907,919),R2为0.786。模型检验结果显示,最佳回归模型的均方根误差(RMSE)为0.089,相对误差(RE)为11.7%,预测效果良好,表明该模型可用于估算油松失叶程度,有助于对油松的受害情况做出综合分析,提高油松毛虫灾害监测的精度,克服了使用单一叶绿素指标或含水率指标的片面性和局限性。      

基于高光谱成像技术识别苹果轻微损伤的有效波段研究

为了筛选出适用于开发苹果轻微损伤自动分级仪器的有效波段,以200个烟台富士苹果为对象进行研究。首先获取400～1 000 nm波长范围内完好和轻微损伤后0、0.5、1 h的苹果高光谱图像,然后提取完好与损伤样本感兴趣区域的平均光谱反射率数据,再利用载荷系数法（x LW）、连续投影法（SPA）和二阶导数（second derivative）法提取特征波长,分别提取3、9和20个特征波长,并根据特征波长建立基于遗传算法优化的BP神经网络（GA BP）和支持向量机（SVM）损伤识别模型。结果显示,三种基于特征波长提取方法建立的SVM模型对测试集的识别率（分别为77.50%、91.88%、96.88%）均高于BP GA模型（分别为75.63%、90.63%、93.75%）,因此,SVM被确定为最佳苹果轻微损伤识别模型。最后,利用每一特征波长分别作为变量建立SVM模型。结果发现,波段811 nm识别率达到90.63%,优于其他波段,被确定为苹果轻微损伤识别的最优波段。     

基于成像高光谱的苹果树叶片病害区域提取方法研究

【目的】对带病斑苹果树叶片的高光谱图像进行病斑提取,为作物病虫害的遥感监测提供支持。【方法】对带有病斑的苹果树叶片成像高光谱图像,从传统基于光谱特征和面向对象特征2个方向入手进行病斑提取。为减少高光谱图像波段之间的冗余,首先对高光谱图像采用PCA变换进行降维处理,利用降维之后的前11个波段,分别采用波谱角分类和面向对象分类的方法提取苹果树叶片病害区域。【结果】由于同物异谱和异物同谱现象的存在,波谱角分类算法在提取病斑时,对叶柄和叶脉产生了错误的分类,而且以像元为分类单位的波谱角分类,在分类结果图中存在椒盐噪声,而面向对象分类则避免了这一现象的发生。【结论】采用面向对象分类方法提取苹果叶片病斑的结果优于基于光谱特征的波谱角分类方法,其总体精度和Kappa系数分别为98.44%和0.97。     

基于高光谱成像技术的富士苹果轻微机械损伤检测研究

为降低苹果损伤造成的商业损失,延长苹果的储存期,利用高光谱成像技术实现了基于特征波段的苹果表面轻微机械损伤的快速、无损检测。以120个富士苹果为研究对象,首先利用波段范围在400～1 000nm的高光谱成像光谱仪获取完好和轻微损伤0、2、4 h的富士苹果的高光谱图像,并提取感兴趣区域的平均光谱数据,然后通过两次连续投影法进行分析,去除光谱波段间的冗余信息,找到共线性最小的波段组合(821 nm和940 nm);其次,对特征波段图像进行主成分分析,选择完好与损伤区域差异明显的第二主成分(PC2)作为检测损伤的有效图像;最后,对有效图像进行固定阈值分割和形态学处理,得到苹果表面机械损伤的检测结果。利用该方法对验证组40个正常和轻微损伤不同时间段的苹果进行测试,总体正确率达到94. 4%。     

干旱区基于高光谱的棉花遥感估产研究

【目的】揭示棉花产量与冠层光谱植被指数相关关系,建立棉花高光谱估算模型,促进高光谱技术在棉花长势监测和估产中应用。【方法】结合棉花生长发育规律,对棉花各时期冠层进行高光谱反射率测定,根据光谱曲线特征构建高光谱植被指数,基于棉花盛蕾期至吐絮后期7次地面光谱和产量测定,对光谱反射率与产量进行统计分析。【结果】各生育期可见光波段、近红外波段及短波红外波段光谱反射率与产量间分别达显著负相关、显著正相关与显著负相关水平。根据棉花冠层光谱波形特征,利用植被红边波段560 nm反射峰、670 nm吸收谷、近红外波段890 nm反射峰、980 nm和1 210 nm两个弱水汽吸收谷、短波红外1 650 nm和2 200 nm反射峰,设计归一化差值光谱指数,并与棉花产量进行相关分析,利用上述波段组合定义的归一化差值光谱指数与产量在各生育期均达显著或极显著相关,而VARI_700抗大气植被指数在各生育期均达极显著相关。【结论】以VARI_700抗大气植被指数建立各生育期的产量预报模型,为实现棉花营养生长期长势监测与产量预报提供依据。     

基于HTML文档的WEB图像分类研究

随着信息技术的快速发展和Internet的普及应用，Internet已经成为包含各种信息形式，如文本、图像、视频、音频等的巨大信息资源库。然而由于Web图像从主题、格式，到功能和来源都多种多样，很难用一个统一的标准进行分类。本研究首先从Web页面上图像的功能角度对图像进行初步分类，将其分为链接类、装饰类、广告类和内容类。初步分类可提高Web图像处理的效率和性能，并为它基于Web的应用与研究提供帮助。     

基于GIS的工厂化养殖适宜性评价研究

选取滨海新区汉沽作为研究区域,通过查阅相关文献、咨询水产专家和实地调研等多种形式,筛选出19个对滨海新区汉沽工厂化养殖发展影响较大的因子作为评价指标,综合应用德尔菲法(Delphi)和层次分析法(AHP),确定各级指标的权重,构建滨海新区汉沽工厂化养殖适宜性评价模型,利用IDRISI进行综合运算,将工厂化养殖区域划分为"不适宜"、"一般适宜"、"适宜"和"非常适宜"4种类型,从而为工厂化养殖区域规划和管理提供科学依据。     

苯酚对废水生物硝化过程的抑制

由于硝化细菌对水产养殖水质可以起到明显调节作用，近年来在水产养殖领域的应用日益广泛。但废水中有毒有害物质的存在常常会导致硝化细菌的活性受到严重抑制，从而严重影响养殖水体及水产品的质量。本文利用富集培养的硝化污泥研究了苯酚对生物硝化过程的抑制效应。结果表明，苯酚对氨氮生物硝化过程的抑制属于非竞争性抑制，抑制常数K1和EC50均为2．61mg／L。泥龄相同的条件下，有苯酚抑制剂存在时氨氮的出水浓度高于无抑制情况，且苯酚浓度越高，氨氮出水浓度也越大；而达到相同的氨氮出水浓度，抑制剂存在条件下的泥龄大于无抑制条件，且抑制程度越高，所需泥龄越长。     

黑龙江省番茄根腐病研究概述

文章对黑龙江省番茄根腐病病原菌的鉴定、病原菌的生物学特性、苗期抗性鉴定技术及寄主抗性遗传规律、番茄根腐病的病症与识别、病害的发生和流行规律等内容进行了综述。     

苯酚对废水生物硝化过程的抑制

由于硝化细菌对水产养殖水质可以起到明显调节作用,近年来在水产养殖领域的应用日益广泛。但废水中有毒有害物质的存在常常会导致硝化细菌的活性受到严重抑制,从而严重影响养殖水体及水产品的质量。本文利用富集培养的硝化污泥研究了苯酚对生物硝化过程的抑制效应。结果表明,苯酚对氨氮生物硝化过程的抑制属于非竞争性抑制,抑制常数K1和EC50均为2．61mg／L。泥龄相同的条件下,有苯酚抑制剂存在时氨氮的出水浓度高于无抑制情况,且苯酚浓度越高,氨氮出水浓度也越大;而达到相同的氨氮出水浓度,抑制剂存在条件下的泥龄大于无抑制条件,且抑制程度越高,所需泥龄越长。     

转化糖药学研究概况

综述了转化糖药理及其现代临床研究概况,并对其药学应用前景进行了展望。     

布氏艾美尔球虫研究之回顾

布氏艾美尔球虫(Eimeriabrunetti)是鸡的一种致病性较强的寄生性原虫,但是我国球虫流行病学的报道很少谈及,有关研究报道更为少见。为此,笔者回顾了自1942年Levine首次报道布氏艾美尔球虫以来人们对这个种所做的研究。主要对这个种在世界的流行情况、生物学特性、致病性、免疫原性、内生性发育、体外培养、致弱及在球虫疫苗中的地位作了回顾和评述。     

低聚壳聚糖在水稻上的应用研究

0.3 g/L低聚壳聚糖水剂是一种新型植物生长调节剂。通过在水稻苗期和秧田期使用该水剂,探讨其对水稻生长及产量的影响。结果表明:0.3 g/L低聚壳聚糖水剂可促进水稻根系发育和分蘖;增加千粒重,提高产量;对恶苗病防效达48%。其较佳使用方法为苗期浇灌,移栽返青后茎叶喷雾。     

图书馆搬迁工作经验谈

总结了福建师范大学协和学院图书馆搬迁工作的经验,阐述了图书馆搬迁工作在各阶段面临的问题以及需要采取的措施。     

香蕉喷施“碧护”试验总结

为探讨＂碧护＂在香蕉生产上的应用效果,通过碧护0.136%赤·吲乙·芸可湿性粉剂在福建省漳州市香蕉主栽品种天宝高蕉的喷施试验,表明＂碧护＂能显著提高香蕉的抗叶斑病力和抗寒力,消除或减轻田间肥害或药害,促进香蕉平衡生长发育,还可明显提高香蕉果实的外观质量和商品性能,而对蕉株及其生长发育均无任何不良影响。＂碧护＂在香蕉生产上的使用是安全的,可大力推广应用。