基于无人机多维数据集的森林地上生物量估测模型研究

森林地上生物量（Aboveground biomass,AGB）是评价森林生长情况的重要指标。基于数字航空摄影（Digital aerial photography,DAP）生成的二维和三维数据,分别计算了41个点云高度变量和16个可见光植被指数,利用6种回归算法（随机森林（RF）、袋装树（BT）、支持向量回归（SVR）、Cubist、类别型特征提升（CatBoost）、极端梯度提升（XGBoost））分别构建了单一变量集和综合变量集AGB估测模型,探索了不同变量对于AGB估测模型的贡献。研究结果表明光谱数据集和点云数据集AGB预测模型精度最高分别为Cubist和XGBoost,R2分别为0.5309和0.6395。组合数据集最高精度模型为XGBoost,R2达到0.7601, XGBoost模型具有更高的AGB估测稳定性。研究还表明6种机器学习模型的贡献主要取决于所考虑的回归方法,所选择的特征个数和特征对模型的重要性在不同的模型中并不一致。DOM光谱特征在AGB的估测中具有更高的重要性。总体来说,二维和三维数据的结合能够有效提高森林AGB估测精度,基于无人机倾斜摄影获取的RGB影像能够实现森林AGB的快速无损估计。     

基于地理加权回归模型的亚热带地区乔木林生物量估算

基于浙江省碳汇样地调查数据,以乔木林生物量(含地上和地下生物量)为因变量,将筛选的与因变量相关性较高的因子作为解释变量,采用地理加权回归和协同克里格方法对乔木林生物量进行估算,对比分析两种估测方法的精度。结果表明:基于地理加权回归方法构建的乔木林生物量估算模型(R2adj=0.820 4,RMSE=23.021 5 t/hm2)精度优于协同克里格方法(R2adj=0.726 3,RMSE=28.054 9 t/hm2),同时使用地理加权回归方法的乔木林生物量预测值的变异系数(Cv=0.618 9)高于协同克里格法(Cv=0.585 4),由此可知地理加权回归方法因考虑了待估变量的局部变异,比协同克里格方法具有更好的拟合结果,预测精度较高。     

基于无人机高光谱影像的马铃薯株高和地上生物量估算

为实现快速无损获取马铃薯株高和地上生物量信息,分别获取马铃薯现蕾期、块茎形成期、块茎增长期、淀粉积累期、成熟期的高光谱影像,实测马铃薯株高H、地上生物量（AGB）和地面控制点（GCP）的三维空间坐标,基于无人机高光谱影像结合GCP生成试验田的数字表面模型（DSM）,利用DSM提取马铃薯的株高Hdsm ;然后,对马铃薯AGB与原始无人机冠层光谱和高光谱指数分别进行相关性分析,筛选出最优光谱指数和前10个光谱指数,利用指数回归（Exponential regression,ER）构建单变量模型;最后,采用多元线性回归（Multiple linear regression, MLR）、偏最小二乘回归（Partial least square regression, PLSR）和随机森林（Random forest, RF）3种方法构建不同生育期的估算模型,并进行对比,挑选出马铃薯AGB估算的最优模型。结果表明：将提取的马铃薯株高与实测值进行线性拟合,R 2 为0.84;在单变量模型中,每个生育期以ER估算AGB得到的验证精度高于相应的建模精度,其中构建模型效果优劣次序依次为最优光谱指数、Hdsm 、H,块茎增长期以CIrededge指数估测精度最高（R 2 =0.45）;在多变量模型中,每个生育期采用3种方法构建AGB估算模型,每种方法以光谱指数加入Hdsm 的模型精度更高、稳定性更强;每个生育期利用MLR以光谱指数和Hdsm 为变量的AGB模型（R 2 为0.64、0.70、0.79、0.68、0.63）效果优于PLSR（R 2 为0.62、0.68、0.75、0.67、0.60）和RF（R 2 为0.56、0.61、0.67、0.63、0.53）模型。利用MLR模型进行马铃薯AGB填图,5个生育期的AGB空间分布与实际生长情况一致。利用融入Hdsm 的MLR模型可估测大面积马铃薯AGB,为精准农业定量化研究提供技术支持。     

基于随机森林回归的玉米单产估测

为了提高玉米单产估测精度,以河北省中部平原为研究区域,以条件植被温度指数(VTCI)和上包络线S-G滤波的叶面积指数(LAI)为特征变量,通过随机森林回归确定玉米主要生育时期VTCI和LAI的权重,构建加权VTCI和LAI与玉米单产的单变量和双变量估产模型。结果表明,基于随机森林回归的双变量估产模型精度最高(R~2=0. 303),达极显著水平(P 0. 001)。将随机森林回归双变量估产模型用于研究区域2012年各县(区)玉米单产估测,结果表明,53个县(区)玉米估测单产与实际单产的平均相对误差为9. 85%,均方根误差为824. 77 kg/hm~2,模型精度较高。基于随机森林回归双变量估产模型逐像素估测研究区域2010—2018年玉米单产,结果表明,玉米单产在空间上的分布特征为西部地区最高、北部和南部次之、东部地区最低,年际间的分布特征为在波动中呈先减少后增加的趋势。     

基于粒子滤波和多变量权重的冬小麦估产研究

为了构建能够反映作物长势的综合性指标以及准确估测作物产量,采用粒子滤波算法同化CERES-Wheat模型模拟和基于Landsat数据反演的叶面积指数(Leaf area index,LAI)、地上生物量和0~20 cm土壤含水率,获取冬小麦主要生育期以天为尺度的变量同化值,分析不同生育时期的LAI、地上生物量和土壤含水率同化值与实测单产的相关性,并应用熵值的组合预测方法确定不同状态变量影响籽粒产量的权重,进而生成综合性指数,并分析其与实测单产的相关性。结果表明,LAI、地上生物量和土壤含水率同化值和田间实测值间的均方根误差(Root mean square error,RMSE)以及平均相对误差(Mean relative error,MRE)均低于这些变量模拟值和实测值间的RMSE和MRE,说明数据同化方法提高了时间序列LAI、地上生物量和土壤含水率的模拟精度。基于不同状态变量的权重生成的综合性指数与实测单产间的相关性大于单个变量与实测单产间的相关性;基于综合性指数构建小麦单产估测模型,其估产精度(R2=0.78,RMSE为330 kg/hm2)分别比基于LAI、地上生物量和土壤含水率建立模型的估产精度显著提高,表明构建的综合性指数充分结合了不同变量在作物估产方面的优势,可用于高精度的冬小麦单产估测。     

基于机器视觉的鸡胴体质量分级方法

提出一种基于机器视觉技术的鸡胴体质量分级方法。使用数码相机在肉鸡屠宰厂随机采集95幅鸡胴体图像,对采集图像预处理后,提取出鸡胴体投影面积、轮廓长度和胸宽等6个图像特征。然后以这6个特征参数为输入,利用95个样本为训练集,通过回归分析的方法,分别建立预测鸡胴体质量的一元线性回归模型和多元线性回归模型,找出预测质量的最佳模型,最后采集5组共100个样本为验证集,对最佳分级模型进行验证。结果显示,鸡胴体图像的6个特征参数中,基于投影面积的一元线性模型决定系数最大,为0.827;基于投影面积等4个特征量的多元线性模型决定系数最大,为0.880。根据样本数据的学生化残差剔除了8个异常点的数据,修正后的多元线性模型决定系数为0.933,并将其作为最佳模型。利用最佳模型对验证集样本进行质量分级,模型对鸡胴体质量等级判定的平均正确率可达89%。结果表明基于图像特征的鸡胴体自动分级方法是可行的。     

基于环境温度模型库分段式加权的数控机床热误差建模

针对环境温度变化较大时常用的热误差模型预测精度低的问题,提出了一种基于环境温度的模型库分段式加权的热误差建模方法,以UPM120型数控铣床为实验对象,通过跨季度的7批次数据,完成了环境温度15～35℃的分段式加权模型建模和预测精度分析。结果表明,环境温度变化在5℃以内时,多元线性回归模型的预测精度优于BP神经网络模型、分布滞后模型、灰色理论模型和支持向量机模型,可以将其作为分段式加权模型库中的基础模型。当环境温度变化较小时,基于多元线性回归的分段式加权模型预测精度为1.39μm;当环境温度变化较大时,其预测精度为1.51μm,均远高于单一环境温度样本的回归模型、多环境温度样本的回归模型和泛化能力强的支持向量机模型的预测精度。     

基于地基LiDAR高度指标的小麦生物量监测研究

为探讨Li DAR监测作物生物量的可行性和方法,以小麦为研究对象,通过田间试验获取关键生育期的小麦Li DAR点云高度指标和地上部生物量,基于幂函数回归与支持向量回归、利用十折交叉验证法分别进行特征选择和模型构建,选取各算法最优的全生育期小麦地上部生物量监测模型,并在测试集上对模型的预测能力进行检验与比较。结果表明:利用H95和生育期特征所构建的全生育期支持向量回归模型精度最高,训练集上决定系数R2达到0. 814,测试集结果(R2=0. 821,RMSE为1. 730 t/hm2,RRMSE为32. 77%)表明,模型具有较好的准确性;利用Hmean所构建的全生育期幂函数回归模型决定系数R2达到0. 809,测试集结果(R2=0. 815,RMSE为1. 760 t/hm2,RRMSE为33. 33%)也表明模型具有较好的准确性;高度指标估测小麦生物量具有先天局限性,所构建模型较适宜于监测小麦地上部生物量小于10 t/hm2的情况,在超过10 t/hm2的样本集上,95%的模型预测值被低估,RMSE呈指数增长;生育期特征有利于提升监测模型预测精度。     

基于无人机影像的采煤沉陷地玉米生物量反演与分析

为了探索运用无人机多光谱遥感技术监测高潜水位矿区采煤扰动下原有生态系统破坏及地表耕地损毁程度的方法。以高潜水位矿区开采沉陷导致地面积水所引起的农作物渍害影响为例,基于无人机多光谱影像,在传统植被指数的基础上引入红边波段进行扩展,优选了22种植被指数,结合田间同步实测生物量数据,采用经验模型法分别构建了一元回归、基于最小二乘法的多元逐步回归(Multivariable linear regression,MLR)、反向传播神经网络(Back propagation neural networks,BPNN)的生物量反演模型,通过决定系数(R2)、均方根误差(RMSE)和估测精度(EA)3个指标筛选出最佳模型。最后基于最佳模型进行研究区玉米生物量的空间分布反演和分析,结果显示:所选的植被指数均与生物量显著相关,其中,最终采用的BP模型的估算精度最高,该模型决定系数R2为0.83,增加了0.10～0.17,预测均方根误差RMSE为178.72 g/m2,减少了29.65～60.23g/m~2,估测精度EA最终可达到79.4%,提高了3.3%～7.1%。说明红边波段更适于采煤沉陷区作物的生物量的估算,引入红边波段构建生物量反演模型,可以显著提高采煤沉陷影响下玉米生物量无人机遥感反演模型的精度。结果表明:研究区内采煤沉陷盆地内玉米生物量主要集中于592～1050g/m~2,面积占研究区的74.4%,地表生物量低于352 g/m~2的作物面积达到14.1%,玉米整体长势受采煤扰动影响较严重,玉米生物量呈现从沉陷盆地边缘往中心逐渐降低的趋势。该研究同类型其他高潜水位矿区土地损毁监测与评价、土地复垦与生态修复等提供基础数据与理论支撑。     

基于无人机数码影像的大豆育种材料叶面积指数估测

利用低成本的无人机(Unmanned aerial vehicle,UAV)高清数码影像获取系统,于2016年7—9月在山东省济宁市嘉祥县圣丰大豆育种基地,获取大豆育种材料试验区的R1-R2、R3、R5-R6共3个关键生育期的高清数码影像,首先利用高清数码影像中的黑白定标布,对数码影像的DN(Digital number,DN)值进行归一化标定,并构建标定的18个数码影像变量,然后基于900个育种小区的叶面积指数实测数据构建大豆育种材料叶面积指数的一元线性回归、逐步回归、全子集回归、偏最小二乘回归、支持向量机回归和随机森林回归模型,最后基于模型建立和验证的决定系数(R~2)、均方根误差(RMSE)和归一化的均方根误差(nRMSE)3个指标,筛选估测叶面积指数的最佳模型。研究表明,全子集回归模型中采用4个数码影像变量B、RGBVI、GLA和B/(R+G+B)的多元线性回归模型对大豆育种材料叶面积指数的解析精度最优,模型建立的R~2、RMSE和nRMSE分别为0.69、0.99和17.90%,验证模型的R~2、RMSE和nRMSE分别为0.68、1.00和18.10%。结果表明,以无人机为遥感平台,搭载低成本的高清数码相机,利用高清数码影像进行大豆育种材料LAI估测是可行的,可以快速、有效、无损地获取大豆育种材料的长势信息,为筛选高产大豆品种提供一种低成本的可行方法。     

Overland water and salt flows in a set of rice paddies

Cultivation of paddy rice in semiarid areas of the world faces problems related to water scarcity. This paper aims at characterizing water use in a set of paddies located in the central Ebro basin of Spain using experimentation and computer simulation. A commercial field with six interconnected paddies, with a total area of 5.31 ha, was instrumented to measure discharge and water quality at the inflow and at the runoff outlet. The soil was classified as a Typic Calcixerept, and was characterized by a mild salinity (2.5 dS m⁻¹) and an infiltration rate of 5.8 mm day⁻¹. The evolution of flow depth at all paddies was recorded. Data from the 2002 rice-growing season was elaborated using a mass balance approach to estimate the infiltration rate and the evolution of discharge between paddies. Seasonal crop evapotranspiration, estimated with the surface renewal method, was 731 mm (5.1 mm day⁻¹), very similar to that of other summer cereals grown in the area, like corn. The irrigation input was 1874 mm, deep percolation was 830 mm and surface runoff was 372 mm. Irrigation efficiency was estimated as 41%. The quality of surface runoff water was slightly degraded due to evapoconcentration and to the contact with the soil. During the period 2001–2003, the electrical conductivity of surface runoff water was 54% higher than that of irrigation water. However, the runoff water was suitable for irrigation. A mechanistic mass balance model of inter-paddy water flow permitted to conclude that improvements in irrigation efficiency cannot be easily obtained in the experimental conditions. Since deep percolation losses more than double surface runoff losses, a reduction in irrigation discharge would not have much room for efficiency improvement. Simulations also showed that rice irrigation performance was not negatively affected by the fluctuating inflow hydrograph. These hydrographs are typical of turnouts located at the tail end of tertiary irrigation ditches. In fact, these are the sites where rice has been historically cultivated in the study area, since local soils are often saline-sodic and can only grow paddy rice taking advantage of the low salinity of the irrigation water. The low infiltration rate characteristic of these saline-sodic soils (an experimental value of 3.2 mm day⁻¹ was obtained) combined with a reduced irrigation discharge resulted in a simulated irrigation efficiency of 60%. Paddy rice irrigation efficiency can attain reasonable values in the local saline-sodic soils, where the infiltration rate is clearly smaller than the average daily rice evapotranspiration.     

瓦房店市水果生产标准化发展研究

瓦房店市是我国重要的水果生产基地,在国内水果生产领域占有重要地位。随着水果市场化的不断深入,如何满足和适应国内外市场需求成为瓦房店市水果生产的关键问题。从瓦房店市水果生产实际出发,阐述了实施水果生产标准化的必要性,提出了发展水果生产标准化的具体措施。     

金谷子耐旱TG118引种试种及推广应用

对引进的谷子新品种金谷子耐旱TG118进行品种比较试验和多点试种。结果表明：该品种抗旱、耐瘠、适应性强,稳产、高产、抗病抗风抗倒伏强,品质优良,粮草兼用,种植简单,省工易管;一般产量在6000kg/hm2以上,比当地主栽品种增产20%以上。最高产量达9450kg/hm2,适于在辽西北地区推广应用。     

对《种子法》存在问题的探讨

《种子法》是我国种植业第一部法律。自实施以来,为依法加强种子管理提供了有力的法律支撑,促进我国种子产业发生翻天覆地的变化。但随着依法管理工作的深入和种子产业的快速发展,《种子法》及配套规章的一些问题逐步显现出来。对《种子法》及配套规章存在的问题进行深入分析,对需要进一步补充的章节以及需要调整的内容进行深入探讨,以求更加完善和明确。     

Review of the Egyptian experience in implementing land drainage projects

About 30 years have passed since the Government of Egypt embarked on implementing a series of large scale drainage projects. At present, about 3.8 million acres have been provided with drainage systems on the basis of systematic pre-drainage investigations and designs. The target is to provide drains in approximately 6.4 million acres in the Nile Valley and Delta.The implementation of the subsurface drainage system is carried out by the public sector and private contractors under direct supervision of governmental regional departments. The implementation process depends on many factors related to the drainage material, machinery, manpower, site requirements, farmers and organizations involved. Problems and constraints are sometimes challenging, however, the annual rate of implementation has gradually increased to 170,000 acre/year.This paper discusses the different aspects involved in the implementation process of drainage systems. The development in materials, machinery and construction technologies will be reviewed. Institutional and management factors are going to be also considered.     

和谐社会理论建设的几点哲学思考

在新世纪,面对机遇和挑战,党的十六大把“社会更加和谐”作为全面建设更高水平的小康社会的一个重要目标。中国人素有社会和谐的理想;西方人自古也向往社会和谐;借鉴东西方两种和谐社会思想的经验、教训,构建社会主义和谐社会理论。     

A European irrigation map for spatially distributed agricultural modelling

We present a pan-European irrigation map based on regional European statistics, a European land use map and a global irrigation map. The map provides spatial information on the distribution of irrigated areas per crop type which allows determining irrigated areas at the level of spatial modelling units. The map is a requirement for a European scale assessment of the impacts of irrigated agriculture on water resources based on spatially distributed modelling of crop growth and water balance. The irrigation map was compiled in a two step procedure. First, irrigated areas were distributed to potentially irrigated crops at a regional level (European statistical regions NUTS3), combining Farm Structure Survey (FSS) data on irrigated area, crop-specific irrigated area for crops whenever available, and total crop area. Second, crop-specific irrigated area was distributed within each statistical region based on the crop distribution given in our land use map. A global map of irrigated areas with a 5′ resolution was used to further constrain the distribution within each NUTS3 based on the density of irrigated areas. The constrained distribution of irrigated areas as taken from statistics to a high resolution dataset enables us to estimate irrigated areas for various spatial entities, including administrative, natural and artificial units, providing a reasonable input scenario for large-scale distributed modelling applications. The dataset bridges a gap between global datasets and detailed regional data on the distribution of irrigated areas and provides information for various assessments and modelling applications.     

粉质仪和拉伸仪在面粉生产中的应用

在介绍粉质仪和拉伸仪结构和原理的基础上,探讨了粉质曲线中吸水率、形成时间、稳定时间、弱化度和评价值等指标与面粉品质的关系,以及如何根据拉伸曲线中面团最大拉伸阻力、延伸度和拉伸曲线面积等指标来评价面团品质,并结合生产实际,概述了粉质仪和拉伸仪在面粉生产中的作用。     

农村信息化服务的现状及建设措施

分析当前我国农村信息化服务的现状,提出加强农村信息化服务的新举措。     

车辆ABS控制算法的研究及探讨

对现代汽车的ABS控制算法作了一些简单的介绍,同时指出了它们的一些缺陷,相应地提出了几种对ABS的其它控制方法并加以探讨,其中着重论述了ABS门限值控制算法中参考车速的确定方法和基于附着系数的控制算法。