基于遗传算法优化BP神经网络的数字图像土壤含水量反演研究

快速准确地测量土壤含水量在农业、水文、生态等领域的应用至关重要,数字图像技术测量土壤含水量因其具有廉价、快速和不破坏土体的优势成为研究的热点。基于手机相机获取的数字图像,提取了R、G、B、H、S、V和DN 7种图像特征参数,并利用与土壤含水量相关性较大的图像特征参数R、V和DN构建了BP神经网络和遗传算法优化的BP神经网络土壤含水量反演模型,来获取高精度的土壤含水量数值。结果显示：将BP神经网络和遗传算法用于数字图像技术,均可提高数字图像技术测量土壤含水量的精度,其中BP神经网络土壤含水量反演模型的决定系数(R²)可达到0.940～0.972,均方根误差(RMSE)为0.936%～1.694%;遗传算法优化的BP神经网络土壤含水量反演模型的R2可达到0.976～0.993,RMSE为0.559%～0.878%,遗传算法优化的BP神经网络模型用于数字图像技术反演土壤含水量的R²更接近1,RMSE更小,精度更高。同类型研究中提出的多元线性模型的R2介于0.60和0.96,RMSE介于1.11%和7.00%,与其相比,研究模型的预测精度和稳定性更高...     

基于Landsat遥感影像的土地利用变化研究初探

基于Landsat遥感图像,利用ERDAS软件进行数据处理,分别对不同时段中土地利用和土地覆盖情况变化进行统计分析.结合遥感影像解译成果和统计分析对土地利用及其覆盖的研究,为科学管理和合理利用土地资源提供了理论依托.近年来,人们的生活方式发生了比较大的改变,而耕地和林地的退化反映了传统农耕的逐步衰退,建设用地正逐步取代...     

基于Shannon-cosine小波的农田遥感图像纹理延拓

农田遥感图像一般都是大图像,对这种大图像进行后续的分析,分块处理是较常见的方法,而在进行分块处理的时候易产生边界效应。消除边界效应最常用的方法是进行图像延拓,常见的延拓方法有对称延拓、零延拓和周期延拓,但在边界处会引入大量高频信息。农田遥感图像中的纹理承载了重要的信息,因此,结合农田遥感图像纹理呈现出的直线特性,本文提出了一种基于纹理方向的图像延拓法。利用多尺度插值小波解偏微分方程的方法根据图像的灰度变化自适应选取配置点,即在图像平坦区域稀疏取点,在纹理细节处密集取点。然后根据配点利用包围盒识别农田遥感图像的纹理方向,进一步沿纹理方向进行延拓。试验结果表明,本文提出的图像延拓方法有效地克服了常规延拓方法的缺点,提高了计算效率,消除了边界效应。     

基于遗传算法的草莓图像FCM分割方法研究

为了改善草莓采摘机器视觉系统中果实图像的分割效果,对图像分割算法中的遗传算法理论进行了分析。针对草莓果实图像的特点,通过使用遗传算法去寻找FCM图像分割方法中的聚类中心,提高了确定聚类中心的精度,从而改善了草莓果实图像的分割效果。     

基于单机农田遥感系统的时令作物监测

设计了高时空分辨率的单机农田遥感系统（stand-alone in field remote sensing system,SIRSS）.阐述了SIRSS的系统设计、图像分析程序和植被指数的检测,验证试验在三种不同养分处理下的8个不同生长阶段的玉米田块中进行,2009年作物生长期内共采集91幅图像,从每天的图像中提取两种不同的植被指数.三种处理下指数值在播种后31～40天区别最大,表明此阶段是检测玉米田由氮胁迫引起变化的最佳时期.SIRSS表明其在植物状态变化监测方面很有潜力.     

基于无人机热红外遥感的冬小麦水分胁迫研究

为探究水分胁迫对冬小麦生长的影响,以不同水分处理的冬小麦为试验对象,利用无人机搭载热红外传感器,通过采集其不同生育期中一天不同时刻(11∶00,13∶00)的冠层热红外图像,提取其冠层温度信息,同时测定小麦叶片的气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)和田间土壤体积含水率(SWC)等信息。分别研究不同水分胁迫指数(CWSI、I_G、ICWSI)与各参数之间的关系,同时使用一元线性模型和多元线性回归模型进行建模并验证。结果表明:CWSI、I_G和ICWSI与Gs、Tr和SWC之间存在着显著的相关关系,在一元模型中,SWC对不同水分胁迫指数的预测效果更好,验证R~2均在0.800以上,相对分析误差均在2.0以上,在多元模型中,CWSI的预测效果最好,验证R~2为0.928,相对分析误差为3.041,同时多元模型的预测效果均优于一元模型。该研究可快速获取大量作物信息,为利用无人机热红外遥感探究冬小麦的水分胁迫状况提供了一条新途径。     

基于边缘检测的数字图像拼接实现研究

图像拼接在天文图像处理、日常照片扩展、大型图像的获得等方面应用极其广泛,是地理、人文、科技发展的重要标志.本文采用基于特征的图像拼接算法,利用Canny算子进行边缘检测提取数字图像特征,通过图像预处理(去噪,边缘提取,直方图处理等)、图像配准、图像重构融合等操作,在Matlab平台下实现两幅大小一样、光照条件一致的灰度...     

基于改进爬峰法高分辨率遥感影像分割的树冠提取

对现有爬峰法利用高分辨率遥感影像分割进行树冠提取时存在的问题进行直方图压缩和基于类的二次合并两方面的改进,并将改进后的爬峰法在Matlab平台上模拟实现。以Quick Bird影像为基础数据源提取单木树冠,分析树冠面积提取精度,验证改进爬峰法对高分遥感影像树冠分割的可靠性。研究结果表明:实验样本精度均达到85%以上,与传统目视解译精度比较相差较少,满足应用需求。     

基于无人机遥感数据的生态渠系信息提取

针对河套灌区引水灌溉中存在粗放型灌溉,且当地为提高产量,仅注重扩大种植面积的问题,提出了一种渠系信息精准提取的方法.基于无人机遥感图像,运用ENVI 5.1软件,对遥感图像进行预处理,对图像RGB3个通道分别进行拉伸显示,经组合以增强其对比度;运用面向对象法进行图像分割,用基于规则的分类方法,基于不同规则进行单独及组合分析,确定了“光谱平均值小于98、最小包围矩形长宽比处于其最小值与0.85之间、延长线大于1 m”的最优组合规则,提取了内蒙古河套灌区某部分生态渠系信息,对于生态渠道的识别精度达到毛沟级,并对提取结果进行了评价,其中组合辅助解译正确率达96.4%,为精准灌溉运行管理提供了较准确的渠系信息.     

基于高分辨率遥感图像的荔枝林树冠信息提取方法研究

为有效提取荔枝林树冠信息,解决局部最大值法窗口选择和区域生长法在树冠相互连接时的过度生长问题,将水文分析和区域生长融合方法用于荔枝单木探测和树冠描绘。首先将均值滤波方法平滑后的全色图像进行反转完成图像预处理;然后对预处理后图像提取洼地和洼地贡献区域,接着剔除错提洼地,合并树冠分支洼地的贡献区域,从而提取树顶位置,完成单木探测;最后以单木探测结果为种子点,采用区域生长方法对树冠进行描绘,种子生长被限定在洼地贡献区域内,在阈值控制下进行生长,最终完成单木树冠描绘。采用遥感分类精度评价指标对提取结果进行评价,单木探测总体精度为87.75%,用户精度为80.69%,生产者精度为96.06%;单木树冠描绘总体精度为78.69%,用户精度为71.32%,生产者精度为87.76%。     

基于实测数据及遥感图片的土壤采样方法

如何结合土壤特性和先进手段,制定具有代表性,同时又经济的土壤采样方案一直是土壤分析的难题。该文根据陕西省卤泊滩盐碱地改良区土壤含盐量的实测资料和相应的遥感图片数据,并结合土壤属性空间分布特性,提出一种新的土壤水盐含量采集方案。结果表明,用33个已知点的实测数据可以估算出101个未测点的含量并最终构成插值343个点的空间分布图,且水分与盐分含量预测结果相关的确定系数分别为0.869和0.817。在此基础上进而对工程改良措施下的卤泊滩盐渍土表层水盐空间变异性进行研究。分析结果表明,研究区土壤水盐含量具有中等较强的空间自相关性和较弱的变异性。通过对该地区水盐空间变异性的研究可以及时了解盐渍地试验区的改良效果及水资源管理情况。     

遥感技术在农业塑料大棚识别中的应用

农业塑料大棚的使用对农业生产至关重要,但若使用不当会对农业生产和生态环境带来不利影响。因此,运用遥感技术监测农业塑料大棚的数量与规模对于农业的可持续发展具有重要意义。首先,分析及对比了不同分类原理、遥感数据源、分类器在农业塑料大棚识别中的具体应用,然后,简要阐述了遥感技术在大棚识别领域的发展前景,以期为相关研究提供参考。     

基于Cokriging插值修正冬小麦面积遥感监测

在研究区内冬小麦种植区选取149个地面样方,筛选样方内反映种植结构、地块破碎程度、地形因素的参数并利用差分GPS测量,对3个参数量化并确定插值的主辅变量。探讨和比较了利用普通克里格和协同克里格2种插值方法对研究区的冬小麦种植面积比例的插值结果。结果表明,相同采样数量下,协同克里格法相对于普通克里格法的均方根误差降低1.48%,预测值与实测值之间的相关系数提高了6.82%,利用COK插值获取研究区内冬小麦种植面积比例分布状况,可以分区域对大尺度冬小麦面积遥感提取结果进行修正。     

试论水文水资源遥感研究中的若干问题

当今社会,由于科技的发展,遥感技术已广泛地应用到各个领域,它的出现为水文水资源研究做出了巨大贡献.缩短监测时间、拓宽监测地域,节省人力资源,是其极大的优点.它不仅高效地提供了数据信息,更便利了人们的生活.本文从遥感技术的概念、特点及发展状况入手,在介绍国内外水文水资源遥感应用的情况下,指出我国水文水资源遥感存在的问题,并在此基础上提出解决措施,指出水文水资源遥感的未来发展趋势.     

基于不同平台的小麦病虫害遥感监测研究进展

小麦病虫害的频发不仅会造成产量的巨大损失,病虫害防治农药的过度使用也会提高生产成本,增加农产品有毒残留的风险,而传统监测方法费时费力,具有主观性和滞后性.小麦病虫害遥感监测技术可实现快速、实时无损的监测,从而有针对性的提早防治病虫害.介绍作物病虫害光谱响应生理机制的基础上,重点从不同平台的角度入手概述近年来小麦病虫害遥...     

基于语义分割模型和遥感的柑橘园空间信息提取

为应用高分辨率遥感影像和卷积神经网络模型快速提取柑橘园空间信息,选择四川省柑橘重点产区蒲江县为研究区,以高分辨率Google earth图像为数据源,构建3类不同树龄的柑橘园样本数据集,训练U-net和DeepLabv3+语义分割模型,提取柑橘园空间信息。通过验证,具有不同神经网络结构的U-net和DeepLabv3+模型提取柑橘园信息总体精度分别为88.30%和86.79%,Kappa系数为0.75和0.72,二者精度相当;通过分析小地块的果园遥感识别精度,测试区最小识别图斑面积约为120 m²,大于该面积的果园遥感面积平均精度在85%以上。该研究可为经营者、农业部门使用高分辨率遥感影像和开源的深度学习分类工具快速获取果园空间信息提供参考。     

基于无人机多光谱遥感的夏玉米冠层叶绿素含量估计

为探讨利用无人机多光谱遥感影像监测夏玉米冠层叶绿素含量的可行性,基于2019年不同施氮水平下(0,105,210,315 kg·N/hm²)夏玉米多光谱遥感影像和田间实测冠层叶绿素含量数据,分析了不同施氮水平下夏玉米冠层叶绿素含量的变化规律,同时选取10种常用光谱植被指数与实测冠层叶绿素含量进行相关性分析,采用与实测叶绿素含量极显著相关的9种植被指数,构建了基于遥感光谱指数的夏玉米冠层叶绿素含量遥感监测模型,并通过精度检验确定最优估测模型.结果表明,施用氮肥能够提高夏玉米冠层叶绿素含量,过量氮肥不能持续提高叶绿素含量,同一施氮水平下不同追肥处理之间叶绿素含量没有明显差异.绿色归一化植被指数与叶绿素含量的相关性系数最高,达到了0.892.采用逐步回归分析方法建立的模型表现最优,决定系数为0.87,均方根误差及相对误差分别为0.15和2.68%.因此,无人机多光谱遥感结合逐步回归模型可以实现田间尺度的夏玉米冠层叶绿素含量的实时监测.     

基于RS和GIS的松辽平原黑土信息提取

为保护黑土资源并使其可持续利用,基于ASTER数据采用多元逐步回归方法估算了黑土有机质含量,利用决策二叉树方法和DEM数据等提取了黑土信息。结果表明：基于ASTER数据可快速有效地提取黑土信息;当土壤有机质质量分数低于2%时,估算有机质的模型精度受到土壤反射特性的制约而误差较大;在GIS支持下充分利用辅助信息可提高黑土的提取精度,使提取的黑土信息更准确可靠;根据研究得到松辽平原黑土带北起黑河市,南至昌图县,现有黑土总面积51 360.15 km2,其中黑龙江、吉林、辽宁省的黑土面积依次递减,分别是35 3     

基于遥感和蚁群算法的多目标种植结构优化

针对农业种植结构与水资源不匹配的问题,以主要作物不同生育期需水特点和区域降水特点吻合性为基础,建立了考虑灌区节水效益、经济效益和生态效益的多目标种植结构优化模型,并以宝鸡峡五泉灌区为例,利用遥感快速获取灌区种植结构信息,并以不同口粮面积约束为条件建立2种优化方案,采用蚁群算法对模型在不同约束下的2种优化方案进行优化求解.结果表明：方案1,2的灌区需水总量为现状的85.4%和83.4%,纯收入比现状在平水年低5.4%和高7.1%,在干旱年低5.9%和高7.3%,降雨耦合度分别在平水年高12.6%和15.6%,干旱年高17.5%和28.6%,对2种不同约束方案优化结果比较得出,方案2为最优调整方案.该研究在未改变原有灌区种植面积的条件下,经种植结构优化调整后,既可保持灌区生态环境的可持续发展,又使灌区经济收入有很大的提高.这对农业节水规划具有较高的实用价值和理论意义.