农业害虫自动识别与监测技术

随着计算机和互联网技术的发展,信息技术已被广泛地应用于植物保护领域,推动农业害虫的监测走向信息化、智能化和精准化。我们综述了农业害虫自动识别与监测技术的最新研究进展,分析了各种技术的特点与优势。这些技术均需要特定的设备获取农业害虫及其生境的信息,提取昆虫信息特征,并利用这些特征进行昆虫种类的识别与计数,达到害虫监测的目的。图像识别技术适合于自动识别与监测栖息于作物表面的害虫,昆虫雷达(厘达或激光雷达)技术特别适合于自动识别与监测高空中飞行的害虫,而声音识别技术在自动识别与监测隐蔽害虫方面具有优势。最近发展起来的基于深度学习的害虫识别方法避免了传统的手工设计特征方法,提高了害虫识别的鲁棒性,展示了一旦建立完整的昆虫信息库就可以实现害虫自动识别与监测的可能;这给昆虫学家提出了一个艰巨的任务,即鉴定和正确标识机器学习所需的大量的昆虫信息。     

基于雷达图的蛋鸡舍综合环境舒适度评价及应用

环境是影响蛋鸡健康与生产性能的关键因素,为对蛋鸡舍环境进行综合性的舒适度评价,该研究将除湿热环境之外的空气环境质量也纳入评价指标体系中,采用模糊数学方法,研究了重要环境参数在规模化蛋鸡舍环境舒适度综合评价中的权重,对舍内温度、湿度、CO₂浓度、氨气(NH3)浓度、风速等关键环境参数进行归一化处理,建立了基于多元环境参数的鸡舍综合环境舒适度评价指数(Comprehensive Environmental Index, CEI),并基于LabVIEW软件开发了一套评价系统,可将上述环境参数在雷达图中进行可视化展示,以及对单因素环境参数和环境舒适度进行预警。通过实际使用中鸡舍环境监测数据的分析验证,CEI能够体现舍内整体环境舒适度的变化,对各个时段环境因素间的相互作用做出应答,尤其是温度降低导致空气环境质量影响上升的时段。该研究对于综合评价蛋鸡舍环境条件并进行精准控制,提高环境舒适度,提供了方法支撑。     

现代信息技术在害虫种群密度监测中的应用

害虫种群密度监测是害虫预测准确度关键,对农田生态系统中害虫综合管理有重要指导意义。该文从传统的害虫监测技术入手,分析了近年现代信息技术在害虫自动化监测中应用的进展,分析了计算机视觉、声音信号、传感器、雷达和遥感等信息技术在害虫密度估算中的优势和存在的问题,指出了计算机视觉技术和传感器技术是具有潜力的监测技术,阐述了现代信息技术在害虫自动化监测的主要方向和实现途径,对未来农田生态系统中害虫预测和综合管理具有重要意义。     

活立木内部缺陷雷达波检测研究

针对活立木内部结构复杂,个体化差异较大,导致雷达波图像难以解析的问题,提出了一种基于振幅比在线估计相对介电常数以及利用希尔伯特积进行层位追踪实现缺陷界面的相对定位,并结合活立木外轮廓点云数据确定其内部缺陷绝对位置和分布表征的方法,以此开发了基于雷达波的活立木内部结构缺陷分析软件。采用基于时域有限差分法的正演模拟、实验室原木试件检测分析、颐和园现场活立木检测等实验验证方法的可行性。结果表明可对检测目标点准确定位,复现树干内部横截面图像,雷达波成像结果与古树复壮时内部实际结构相符。     

基于脉宽调制的变量喷药技术控制系统

针对机组行走速度变化和施药机械施药量不能满足农艺要求的问题,设计了一种基于脉宽调制的变量喷药控制系统.该系统可根据车速的变化,由电子控制单元实时调整脉宽调制信号的占空比,进而控制脉宽,调制喷头的喷药量,实现了依据车速变化的变量施药作业.其目标是提高农药利用率,减轻化学物质对农业生态环境的污染.     

2023年4月闽南沿海一次暖区暴雨过程中尺度分析

该文利用常规和非常规资料对 2023 年4月18日闽南沿海地区一次特大暴雨过程进行中尺度特征分析和研究,结果表明:这次特大暴雨过程是副高北抬和南风暖湿气流强迫背景下形成的强对流天气,东南季风绕过台湾省形成地形高压,南海水汽通道建立与弱冷空气触发是此次过程的降水机制。“列车效应”在雷达图中表现突出,风廓线雷达在区域性冷空气的入侵比常规资料更精细,地形正面阻挡对边界层偏南急流造成的暖区暴雨大值落区判断有指示意义。     

基于GprMaxV2.0的树木根系正演模拟

将现场实验得到的相思树根系的探测信号图与利用Gpr Max V2.0软件模拟的根系信号图对比分析,得出根的埋深、水平间距、根的直径是根目标反射信号产生差异的主要影响因素。为得到更接近实际根系生长状况的图像数据,利用Gpr Max V2.0模拟了交错根系的图谱,并对其反射信号进行了分析;探查出交错根系不同角度的模拟图像的差异及其产生原因,进一步证实了利用Gpr Max V2.0软件模拟探地雷达探测树木根系的有效性。     

地质雷达在依勃公路路面质量检测中的研究与应用

本文介绍了地质雷达在公路路面强度和厚度检测的研究。     

多约束条件下复垦土壤水分的微波探测及标定

探地雷达(GPR)是一个采用微波技术对地下目标进行无损探测的技术,试验旨在揭示复垦土壤在多盐分及多重金属污染条件下,不同水分系列对探地雷达的影响程度,试验采用中心频率为400 MHz的天线。GPR探测的体积水分含量与烘干法存在较大的误差,在体积水分含量达到40%左右,二者的测量值非常接近,随着水分含量的降低,误差增大。GPR探测的体积水分含量、复垦土壤电导率、复垦土壤孔隙度密切相关。通过拟合,建立了复垦土壤体积水分含量的数学模型。能够提供实时的大田规模土壤水分数据,解决了复垦田块有效灌溉管理关键技术。     

安徽省2008年初夏1次强对流天气的分析

发生在2008年6月3日安徽江北的天气是1次受多个雷暴单体影响的强对流天气过程。通过分析常规观测、卫星云图、雷达探测和收集的灾情等,了解到这次强对流天气的大尺度环流背景、对流参数、抬升系统等。结果表明,在这次强对流发生时,地面处于暖低压内,高空东北冷涡有弱冷空气扩散南下,安徽北部K指数大于30,0℃层高度约为3 km,层结弱、不稳定,并且局地湿度大,对流层低层风垂直切变大,地面冷锋东移南下触发强对流发生,在安徽江北地区产生了多处局地强度大、冰雹、雷电、大风灾害严重的雷暴云。在多普勒天气雷达回波上可见典型超级单体风暴的特征:反射率因子强,低层反射率梯度大,有钩状回波,中层有界弱回波区,高层悬垂体,速度图上有一对法向对称的正负速度中心,低层气旋和高层反气旋,有冰雹指数和中尺度气旋产品等。