生菜叶片镉含量高光谱预测模型

为了实现无损检测生菜叶片中重金属镉的含量,以高光谱技术为研究手段,研究一种基于高光谱技术的精确、快速和有效检测生菜中重金属镉含量的方法。首先,使用高光谱图像采集系统获取生菜高光谱图像,并提取光谱数据,对提取出的光谱数据采用连续投影算法（SPA）和基于权重回归系数的特征选择算法进行特征提取,建立预测生菜叶片中镉含量的最小二乘支持向量回归（LSSVR）模型。结果表明:SPA-LSSVR模型性能最佳,其中预测集决定系数为0.927 3,均方根误差为0.093 mg/kg。因此,利用高光谱技术结合SPA-LSSVR模型对生菜叶片中重金属镉含量进行预测是可行的,可为实际应用提供技术支持和参考。      

基于核自适应滤波的无线传感网络定位算法研究

针对动态室内环境的变化及时变的接收信号强度(Received signal strength,RSS)对定位精度的影响,提出了一类基于核自适应滤波算法的农业无线传感器网络室内定位方法。核自适应滤波算法具体包括量化核最小均方(Quantized kernel least mean square,QKLMS)算法及固定预算(Fixed-budget,FB)核递推最小二乘(Kernel recursive least-squares,KRLS)算法。QKLMS算法基于一种简单在线矢量量化方法替代稀疏化,抑制核自适应滤波中径向基函数结构的增长。FB-KRLS算法是一种固定内存预算的在线学习方法,与以往的"滑窗"技术不同,每次时间更新时并不"修剪"最旧的数据,而是旨在"修剪"最无用的数据,从而抑制核矩阵的不断增长。通过构建RSS指纹信息与物理位置之间的非线性映射关系,核自适应滤波算法实现WSN的室内定位,将所提出的算法应用于仿真与物理环境下的不同实例中,在同等条件下,还与其他核学习算法、极限学习机(Extreme learning machine,ELM)等定位算法进行比较。仿真实验中2种算法在3种情形下的平均定位误差分别为0.746、0.443 m,物理实验中2种算法在2种情形下的平均定位误差分别为0.547、0.282 m。实验结果表明,所提出的核自适应滤波算法均能提高定位精度,其在线学习能力使得所提出的定位算法能自适应环境动态的变化。     

基于红外光声光谱的农作物秸秆导热系数定量分析

选用我国华北地区具有代表性的小麦、玉米、水稻秸秆样品,对比研究了偏最小二乘(PLSR)和高斯核支持向量机(RBF-SVR)分别构建单一和混合种类秸秆全波段定量分析模型的效果,探讨了红外光声光谱耦合化学计量学方法构建我国主要粮食作物秸秆导热系数定量分析模型的可行性。研究发现,小麦秸秆和水稻秸秆导热系数RBF-SVR非线性模型,以及玉米秸秆、混合种类秸秆的PLSR线性模型效果较优。进一步应用蚁群算法与上述最优建模方法相结合,构建了更加优化的小麦秸秆、玉米秸秆、水稻秸秆和混合秸秆导热系数模型,验证决定系数(R_p~2)分别为0.77、0.83、0.96和0.79,验证均方差(RMSEP)分别为0.007 8、0.015、0.005 9、0.014 W/(m·K),验证相对分析误差(RPD)分别为2.81、2.41、7.39和2.15。研究结果表明,红外光声光谱技术结合先进适用的化学计量学方法可实现我国主要粮食作物秸秆导热系数的快速定量分析,但混合秸秆模型预测精度仍需进一步提升。     

基于自然光照反射光谱的温室黄瓜叶片含氮量预测

利用便携式光谱辐射仪测量了自然光照条件下温室黄瓜叶片的光谱反射率,并计算了反射率光谱的一次微分光谱。反射率光谱以及一次微分光谱与叶片含氮量的相关分析表明,温室内光谱特性与叶片含氮量相关性最大的敏感波段分别是505～664 nm和685～722 nm。当利用原始光谱进行分析时,通过变量筛选得到了4个敏感波长,分别是568、596、640和664 nm。偏最小二乘回归分析(PLSR)以及归一化颜色指数(NDCI)分析都表明,建模时的相关系数R_C>0.800,模型验证时的相关系数R_V>0.700。对微分光谱进行的相关分析结果表明,利用单一敏感波长520 nm就可获得理想模型,建模时的相关系数为0.880,模型验证时的相关系数为0.787。对比原始光谱的PLSR模型与一阶微分光谱的一元线性回归模型可以得知,原始光谱以及一阶微分光谱都可用于温室内叶片含氮量的预测,而且一阶微分光谱在一些特殊的波长处具有更高的预测能力,这些模型将成为开发便携式作物长势诊断仪器的技术基础。     

小江流域土壤抗崩性实验研究

针对小江流域内不同的土壤类型和土地利用类型,通过实验对小江流域土壤抗崩性进行研究,结果表明:小江流域的土壤具有较大抗崩性,其中棕壤的平均崩解速率最大,黄红壤的平均崩解速率最小;从土地利用的角度看,林草地的平均崩解速率最小,灌丛其次,裸坡的平均崩解速率最大;小江流域土壤的崩解速率与土壤中＜0.002mm的颗粒含量之间存在明显的负相关关系.     

基于MATLAB的雾化图像处理及雾化角的测定

采用计算机图像视觉的方法,利用M ATLAB强大的图像处理功能,对拍摄的喷雾图像进行了去噪及二值化等初步处理,提取其边缘图像,对不规则的喷雾图像边缘进行了最小二乘拟合,得到了最近似于该边缘的2条相交直线,二者夹角即为所要求的雾化角。根据最小二乘拟合的定义,该方法的误差平方和最小,从而使雾化角的确定精度大大提高。     

基于无人机高光谱融合连续投影算法估算棉花地上部生物量

【目的】地上部生物量是表征植物生命活动的重要参数。探索不同的光谱预处理方法和建模方法,实现对棉花地上部生物量快速、无损、准确的估算,对棉花长势监测和大田精准管理具有重要意义。【方法】以新陆早53号、新陆早45号为研究对象,设置不同施氮处理,于出苗后不同阶段获取棉花地上部生物量和无人机高光谱数据,通过连续投影算法(Successive projections algorithm,SPA)筛选不同预处理[一阶导数、二阶导数、Savitzky-Golay(SG平滑)、多元散射校正]后的特征波长,基于筛选出的不同波长组合使用偏最小二乘法回归(Partial least square regression,PLSR)和随机森林回归(Random forest regression,RFR)分别构建棉花地上部生物量估算模型,比较不同预处理后建立模型的精度,确定最优估算模型。【结果】(1)利用SPA算法对不同预处理后的光谱信息筛选出特征波长9～26个,可实现光谱信息降维。(2)基于SG平滑-SPA处理及PLSR方法建立的模型最佳,R~2达到了0.63,均方根误差(Root mean square error,RMSE)为0.42,验证集的R~2为0.67,RMSE为0.44。(3)一阶导数-SPA处理后,采用RFR构建的模型最佳,R~2达到0.87,RMSE为0.45,验证集R~2为0.81,RMSE为0.37。【结论】采用一阶导数预处理结合SPA筛选特征波长,经RFR构建的估算模型结果和验证效果均最佳,可用于棉花地上部生物量定量估算。     

紫色土光谱特征及其碱解氮的预测研究

文章分析探索了应用可见近红外光谱技术快速、高效、便捷测定土壤营养参数的可能性。采集蓬莱镇组紫色土样本,比对分析了不同肥力水平、土壤厚度和土壤粒径条件下采集土壤光谱对可见近红外光谱特征的影响,筛选出不同厚度、粒径土壤条件下的碱解氮含量预测模型。研究结果表明,土壤样本厚度为30mm时具有最大的光谱反射率,建立的氮含量预测模型效果最佳,校正集和验证集的相关系数分别为0.84和0.83,均方根误差分别为1.79和1.87。土样粒径在0.25-0.85mm时氮含量的预测效果最佳,校正集和验证集的相关系数均超过0.8,且均方根误差较小;但当土样粒径<0.25mm时,氮含量预测模型效果明显下降。采用20目（<0.85mm）过筛、30mm厚度土壤样本采集可见近红外光谱和偏最小二乘法（PLS）模型预测,可以实现对蓬莱镇组紫色土碱解氮含量的较好光谱预测。     

影响法系大约克猪繁殖性能的因子分析

法系高产大约克以其繁殖性能优良而被人们逐渐认识,而繁殖性状是低遗传力性状,容易受到环境因子的影响,为了正确了解该品种的特性。本文以非平衡一般线性模型分析方法,对影响繁殖性能的四个主要因子进行分析。除了得到胎次和季节有影响作用外,产房对产仔数也具有一定的影响作用;以及季节对产仔数的作用与通常文献有较大的差别。同时,要合理确定分析模型中因子数,避免得到偏差的结果。     

三生空间视角下基于最小阻力模型的农村居民点布局优化——以吉林省辉南县为例

为了科学划分农村居民点类型,对不同类型农村居民点提出相应的整治措施,本研究以吉林省辉南县为例,构建生产-生活-生态空间评价指标体系,采用最小阻力模型和K-均值聚类分析划分村庄组团类型,依据改进的空间引力模型和加权Voronoi图结果,进一步在村庄组团内部划分出不同的农村居民点类型。结果表明,研究区域“三生”空间综合阻力值分布差异性特征显著,总体呈东高西低趋势,按照综合阻力值大小分为最小、较小、中度、较大、最大5个阻力区。基于综合阻力分区结果与聚类结果划分出4种村庄组团类型：集聚提升类村庄47个,总面积为1.243×10⁷m²;城郊融合类村庄35个,总面积为7.169×10⁶m²;特色保护类村庄41个,总面积为1.252×10⁷m²;稳定改善类村庄18个,总面积为4.201×10⁶m²。根据村庄组团内部相对引力值关系和每个农村居民点实际的功能辐射范围,进一步在村庄组团内部划分出重点建设型、一般建设型、迁移合并型3种...