基于无人机可见光图像估算甘肃鼢鼠对马铃薯的为害量

为估算农田害鼠对作物的为害损失量,使用无人机拍摄甘肃鼢鼠Eospalax cansus为害的22块马铃薯样地正射影像图,首先目视解译标定各样地为害区域,计算为害率,并据此划分各样地鼠害为害等级;随后运用基于规则的特征提取法和监督分类法（支持向量机分类法和神经网络分类法）对各样地裸地和植被进行分类,结合对照区裸地率计算各样地的鼠害为害裸地率;通过构建鼠害为害裸地率与马铃薯产量的线性关系模型来评估不同分类法获得的鼠害为害裸地率的精确性;用拟合度最好的线性关系模型估算无鼠害及当前鼠害水平下的马铃薯产量,最终计算全部样地鼠害造成的马铃薯损失量。结果表明,基于规则的特征提取法、支持向量机分类法和神经网络分类法的地物分类精度分别为71.46%、99.33%和98.84%,3种分类方法获得的样地鼠害为害裸地率与马铃薯实际产量均呈显著线性相关,但神经网络分类获得的结果拟合度最好,R²为0.558。利用该方法估算的甘肃鼢鼠造成的马铃薯产量损失量为7 032.75 kg/hm²。     

基于可见光图像的玉米植株表型检测研究进展

植株表型性状是遗传育种和农业生产中普遍关心的数据,传统表型观测已成为限制育种效率和管理生长的主要因素。基于可见光图像的植株表型检测具有成本低、效率高、易推广等优点,不但可以原位、实时和连续获取植物生长图像,而且能够解析出植物结构、形态、颜色和纹理等多种表型参数。从玉米群体、单株和器官尺度上论述了基于可见光图像的玉米植物表型检测方法和技术,重点介绍了玉米根、叶、穗部等主要器官的高通量表型检测进展,并分析了基于可见光图像进行植物表型检测存在的问题和发展趋势,以期为制定作物表型检测技术方案和实施规程,及系统开展植物表型组学研究提供参考。     

基于可见光红外成像辐射仪数据的地表温度反演

地表温度是农业旱灾和作物估产模型的重要参数。该文针对可见光红外成像辐射仪(visible infrared imager radiometer suite,VIIRS)传感器缺乏水汽通道的特点,联合Aqua卫星搭载的中分辨率成像光谱仪(moderate-resolution imaging spectroradiometer,MODIS)数据提出了基于分裂窗算法的VIIRS地表温度反演方法。对地表发射率和大气透过率这2个关键参数的获取进行了详细分析,选取了处于作物生长期的2013年6月4日VIIRS数据进行实例验证分析。结果表明,与全国气象数据比较该文算法在大尺度上能够较好地获取中国地表温度;与MODIS数据温度产品在高温产粮区比较,该文算法与MODIS温度产品精度较一致,两者差值小于1 K。使用MODTRAN(moderate resolution transmission)软件对算法的精度进行了模拟评价验证,分析表明:在一定的水汽和地表发射率条件下,算法反演精度一般保持在1 K内,平均误差为0.431 K,误差标准偏差为0.247 K。能够为农业干旱、作物长势等农情信息监测提供所需的地表温度数据。     

利用无人机可见光遥感影像提取棉花苗情信息

为提高棉花苗情信息获取的时效性和精确性,该文提出了基于可见光遥感影像的棉花苗情提取方法。首先,利用自主搭建的低空无人机平台获取棉花3~4叶期高分辨率遥感影像,结合颜色特征分析和Otsu自适应阈值法实现棉花目标的识别和分割。同时,采用网格法去除杂草干扰后,提取棉花的形态特征构建基于SVM的棉株计数模型。最后,基于该模型提取棉花出苗率、冠层覆盖度及棉花长势均匀性信息,并绘制棉花出苗率、冠层覆盖度的空间分布图。结果显示,模型的测试准确率为97.17%。将模型应用于整幅影像,计算的棉花出苗率为64.89%,与真实值误差仅为0.89%。同时基于冠层覆盖度、变异系数分析了棉花长势均匀情况。该文提出的方法实现了大面积棉田苗情的快速监测,研究成果可为因苗管理的精细农业提供技术支持。     

基于无人机遥感影像的沙糖橘果树提取方法研究

目的 通过无人机获取沙糖橘果园的遥感图像,快速提取果树分布位置,为果树的长势监测和产量预估提供参考。方法 以无人机拍摄的可见光遥感图像为研究对象,计算超红指数、超绿指数、超蓝指数、可见光波段差异植被指数、红绿比指数和蓝绿比指数6种可见光植被指数,使用双峰阈值法选取阈值进行果树的提取。在使用光谱指数进行识别的基础上,结合数字表面模型作为识别模型的输入变量,进行对比试验。结果 相比使用单一光谱指数,结合数字表面模型提高了果树和非果树像元的提取精度,6次波段融合后的总体精度均大于97%。超红指数与数字表面模型结合后的总体精度最高,为98.77%,Kappa系数为0.956 7,植被信息提取精度优于其他5种可见光植被指数与数字表面模型结合后的提取精度。结论 数字表面模型结合可见光植被指数的提取方法能够更深层次地挖掘遥感数据蕴含的信息量,为影像中色调相似地物的提取提供参考。     

基于无人机可见光影像与OBIA-RF算法的城市不透水面提取

不透水面是一种重要的城市地物类型,及时准确地获取城市不透水面信息对城市的合理规划、生态环境保护及可持续发展具有重要意义。低空无人机（Unmanned Aerial Vehicle,UAV）作为新型的遥感平台,具有操作灵活、时空分辨率高、受云雾影响小等优点,为中小尺度城市不透水面遥感监测提供了新的技术手段。以无人机可见光影像作为数据源,通过使用面向对象与随机森林算法相结合的方法开展对城市不透水面信息提取研究。首先,根据最佳尺度对影像进行分割并提取分割对象的不同特征,以光谱特征为基础,分别引入指数与地形特征建立方案S1～S4,以光谱、指数和地形特征为基础,分别加入纹理与几何特征构建方案S5～S7,以此来分析不同类型特征对不透水面提取效果的影响;同时,基于优选特征子集（13个）构建方案S8,基于上述8种方案,利用随机森林（Random Forest,RF）算法进行分类并确定最佳方案。然后,通过比较随机森林、支持向量机（Support Vector Machine,SVM）和 K-最邻近法（K-Nearest Neighbors,KNN）算法在最佳方案的特征子集下的分类效果,评价随机森林算法对于不透水面的分类性能。结果表明：地形特征中的归一化数字表面模型（normalized Digital Surface Model,nDSM）对不透水面提取精度的提升作用最大,多个方案通过引入nDSM后分类精度均有较大幅度的提升（22.49～39.67个百分点）;基于特征优选子集的S8方案分类精度最高,其总体精度达96.18%,Kappa系数为0.95,可见特征优选能够将高维度特征进行降维和优化,大幅减少特征数的同时还能一定程度提高分类效果;随机森林算法在最优特征子集下的分类效果优于SVM与KNN,总体精度比二者分别提升了1.35和14.18个百分点。可见面向对象和随机森林相结合的方法可有效开展城市不透水面精细化提取。该研究为基于无人机可见光影像的不透水面提取提供了一种新方法,也可为城市其他类别地物监测提供技术参考。     

分光光度法测定蔓性千斤拔中总黄酮的含量

[目的]研究可见光及紫外分光光度法测定来自不同产地的蔓性千斤拔中总黄酮含量的方法。[方法]可见光分光光度法是以芦丁为参照品,硝酸铝作显色剂,在510 nm波长处测定总黄酮的含量。紫外分光光度法是以芦丁为参照品,在355 nm波长处测定总黄酮的含量。[结果]可见光法平均回收率是99.68%,RSD为1.37%;紫外光法是99.07%,RSD是0.94%。[结论]紫外分光光度法是一种较理想的测定蔓性千斤拔中总黄酮含量的方法。     

基于可见光影像分析的黄土高原小流域植被指数研究

小流域植被状况的快速、高精度和低成本监测是评价退耕还林还草与生态环境建设功效的基础工作。为丰富植被指数多样性,本文旨在提出一种适宜黄土高原小流域植被状况监测的可见光植被指数。基于无人机遥感技术获取小流域可见光影像,论文构建了简化可见光植被指数(Simplified visible light vegetation index,SVVI),结合样本统计法确定阈值,以支持向量机(Support vector machine,SVM)的监督分类结果对比了8种常用可见光植被指数提取效果,并以黄土高原2个典型流域为例,以混淆矩阵检验指数精度及其适用性。结果表明：1)SVVI能有效抑制非植被地物信息,在提取地物种类丰富且植被覆盖度相对较低的区域时,SVVI提取精度高达96%。2)在地物相对单一且植被覆盖度较高的验证区,SVVI提取精度依然在90%以上,表明SVVI有较好的适用性。相比较于监督分类结果,基于SVVI进行植被覆盖度计算可以有效保留植被信息,实现黄土高原小流域植被状况高精度监测。     

基于FTIR和UV-Vis光谱表征蒸汽介质高温热改性对橡胶木颜色的影响

以水蒸汽作为保护气,将橡胶木分别置于155℃处理2、6 h,185℃处理2、6 h,215℃处理2 h,测定了热改性后的橡胶木颜色,并通过紫外-可见光谱(UV-Vis)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对木材热改性前后的化学结构进行了表征。结果表明,高温热改性处理使橡胶木的颜色从浅黄白色变为橙色然后转向深棕褐色,随着处理程度加深,明度值L*持续降低。热改性程度较浅时色饱和度C*略有增加,木材颜色趋于鲜艳,而随着处理程度加深色饱和度C*大幅降低,颜色趋于黯淡。木材颜色变化的总色差ΔE*可反映热改性的程度,改性处理越剧烈,总色差ΔE*越大,处理温度比处理时间对木材颜色变化的影响更为显著。UV-Vis光谱显示,热改性材在350～550nm波段的吸收显著增强,说明有大量发色基团和助色基团生成。结合FTIR光谱,可以推测热改性过程木质素的相对含量升高,紫丁香基团上的甲氧基脱落,木素上苯环氧键的含量稳步降低,从侧面印证可能发生了生成醌的反应。同时,FTIR光谱中有迹象显示可能在155℃处理2 h时半纤维素的乙酰基就开始大量脱落。     

装饰纸表面视觉特征分类的可见光光谱分析

应用可见光光谱分析技术,进行装饰纸表面视觉特征的快速分类,探讨此技术代替传统人工目测评定和测色仪评定方法的可行性。对6类装饰纸的可见光光谱数据进行建模,并比较光谱预处理的影响。结果表明:利用原始光谱对装饰纸进行分类,判别正确率达93%～100%;光谱经多元散射校正和标准正态变量校正预处理后,正确率进一步提高至97%～100%。