基于机器学习算法的土壤有机质 质量比估算

为快速高效地估测干旱、半干旱地区土壤有机质(soil organic matter, SOM)质量比,提出了一种结合竞争适应重加权法(CARS)和随机森林(RF)的估测模型.以内陆干旱区艾比湖流域为研究区,测定土壤高光谱反射率和SOM质量比,经预处理后,利用CARS对原始光谱(R)、一阶导数(R′)、吸光度(log(1/R))及吸光度一阶导数［log(1/R)］′4种光谱变量的可见-近红外光谱进行筛选,并结合RF算法,建立全谱段RF模型与CARS-RF模型.结果表明,基于CARS方法对光谱进行变量筛选后,得出4种光谱变量的优选变量集个数分别为35,26,34和121;在4种光谱变量中,R′和［log(1/R)］′的SOM估测模型精度较高,以［log(1/R)］′为基础数据获得的模型精度最高;CARS-RF模型精度优于全谱段RF模型,模型验证集决定系数(R²)、均方根误差(RMSE)、相对分析误差(RPD)分别为0.881,6.438 g/kg和2.177.该研究在预处理的基础上通过变量优选,应用较少的变量个数获得较高的估测精度,为干旱、半干旱区SOM高光谱估测提供了适宜高效的方法.     

马蹄形过水断面正常水深计算的遗传算法

马蹄形过水断面是无压输水隧洞中常采用的断面形式之一 ,因其几何形状复杂 ,水力计算困难。目前常采用的方法有试算法、图解法和迭代法 ,这些方法由于计算量大且精度不易保证 ,不便于在生产实践中应用推广。将马蹄形过水断面正常水深计算转化为非线性优化问题 ,采用实数编码的遗传算法进行求解 ,实例计算表明该方法精度高、通用性强、操作简便 ,便于在生产实践中应用。     

基于DH-YoloX的群养马岗鹅关键行为监测

马岗鹅的行为与其生长状况和福利状况密切相关,马岗鹅关键行为监测对评估其生长性能具有重要的现实意义。为了实现对群养栏马岗鹅关键行为高效率精准监测,该研究探索一种基于YoloX的群养马岗鹅关键行为监测算法（Magang geese behavior monitoring of based on Double Head-YoloX,MGBM-DH-YoloX）,该算法通过减少YoloX的头部数量提升检测效率、使用损失函数减少前景背景干扰、使用迁移训练方式提高网络训练效率等技术对马岗鹅采食、饮水、休息和应激等关键行为及其规律进行分析。MGBM-DH-YoloX首先用Mosaic和Mixup对马岗鹅图像进行数据增强,然后使用增强后的数据集训练模型,并且利用模型检测马岗鹅的关键行为,最后累计得出马岗鹅关键行为的发生时长和行为节律;试验训练集为1 400幅、验证集200幅和测试集为400幅,连续活动视频10 d。结果表明,MGBM-DH-YoloX算法的平均精度为98.98%、检测速度达到81帧/s、内存消耗为2 520.04 MB。对马岗鹅的10 d养殖数据分析发现,MGBM-DH-YoloX能有效观察到马岗鹅随着日龄增长采食次数逐渐减少;试验鹅每日采食与饮水行为同时出现的比例为83.74%,呈现整体相伴趋势,但也从90.78%降低到74.57%,说明马岗鹅采食与饮水行为随着日龄增加呈现出逐渐分离趋势;试验鹅随着日龄增长休息时间逐渐加多,呈现出肉鸭对笼养的适应性逐步增强;应激行为随机性很强,突发性明显,发现人员随机走动等不规范饲喂带来的应激行为占据很大比例。该研究显示MGBM-DH-YoloX算法能利用监控视频对马岗鹅的关键行为进行智能提取,可为家禽智能养殖监管提供技术支撑。     

基于TM卫星图像的水体边缘检测研究

图像的边缘检测是图像特征提取和图像分析理解的基础.运用Roberts,Sobel,Prewitt,Laplacian 4种经典边缘检测算子对TM遥感影像进行水体边缘检测研究,然后对各种算子获得的结果进行比较.结果认为:采用Roberts算子获得的水体边缘不清晰,而且边缘不连续,边缘检测效果比较差;采用Sobel算子获得的水体边缘局部效果不佳,边缘定位精度不高;采用Laplacian算子获得的水体边缘不具有方向性,定位精度高,检测出了绝大部分的边缘;采用Prewitt算子方法二获得的水体边缘明显,效果最佳.因此,Prewitt算子方法二是最佳的基于TM遥感影像提取水体边缘的方法.     

基于MSRCR-YOLOv4-tiny的田间玉米杂草检测模型

为实现田间环境下对玉米苗和杂草的高精度实时检测,本文提出一种融合带色彩恢复的多尺度视网膜(Multi-scale retinex with color restoration, MSRCR)增强算法的改进YOLOv4-tiny模型。首先,针对田间环境的图像特点采用MSRCR算法进行图像特征增强预处理,提高图像的对比度和细节质量;然后使用Mosaic在线数据增强方式,丰富目标检测背景,提高训练效率和小目标的检测精度;最后对YOLOv4-tiny模型使用K-means++聚类算法进行先验框聚类分析和通道剪枝处理。改进和简化后的模型总参数量降低了45.3%,模型占用内存减少了45.8%,平均精度均值(Mean average precision, mAP)提高了2.5个百分点,在Jetson Nano嵌入式平台上平均检测帧耗时减少了22.4%。本文提出的Prune-YOLOv4-tiny模型与Faster RCNN、YOLOv3-tiny、YOLOv4 3种常用的目标检测模型进行比较,结果表明：Prune-YOLOv4-tiny的mAP为96.6%,分别比Faster RCNN和YOLOv3...     

Selection of soybean elite cultivars based on phenotypic and genomic characters related to lodging tolerance

Soybean lodging can result in serious yield reduction. Detecting the quantitative trait loci (QTL) associated with lodging tolerance for their further application in marker‐assisted selection (MAS) has the potential to enhance soybean breeding efficiency. In this study, a genome‐wide association analysis (GWAS) was performed to identify soybean accessions that could potentially be used to produce lodging‐tolerant varieties, based on the comprehensive evaluation of lodging scores (LS) obtained for the parental cultivar “Tokachi nagaha” and its 137 derived cultivars. Results showed that genotype, environment and genotype × environment interaction significantly influenced LS. Of the 31 significant SNPs identified, 22 were consistently detected in two or more environments and 27 SNPs were located in or close to agronomically important QTL mapped by linkage analysis. Best linear unbiased predictors (BLUPs) of LS tend to decrease with the elite alleles contained by accessions increasing. Some excellent accessions, with lower BLUPs and D_i (stability coefficients) values and more elite alleles, were selected. This study contributed to understand the genetic mechanism of lodging, providing genetic and phenotypic information for MAS.     

常用饲料添加剂载体的吸附性能及影响因素的研究

选取较常用的饲料添加剂载体碳酸钙、谷壳粉、海泡石粉作为研究对象 ,以乳酸乙酯为吸附质 ,分别得出了上述 3种载体的吸附等温式 :Q =6 .6 9× 1 0 0 C0 .2 92 2 、Q =1 .90×1 0 2 C0 .51 0 5和Q =1 .6 5× 1 0 2 C0 .1 2 59。谷壳粉的吸附能力随其水份含量的升高呈现倒“V”型变化 ;碳酸钙的吸附能力随水份含量升高而趋于增强 ;海泡石的吸附能力与水份含量成反比。并提出了水份影响载体吸附性能的“媒介作用”和“释放作用”两个概念。     

我国东、黄海鲐鱼灯光围网渔业CPUE标准化研究

日本鲐是我国近海重要的中上层鱼类资源之一,评估其资源量需要对单位捕捞努力量渔获量（CPUE）进行标准化。影响CPUE标准化的因素很多,包括季节、区域和海洋环境等。本文利用广义线型模型（GLM）和广义加性模型（GAM）,结合时空、捕捞船、表温等因子,对1998-2006年东、黄海大型灯光围网渔业鲐鱼CPUE进行标准化,并评价各因子对CPUE的影响。首先应用GLM模型评价时间、空间、环境以及捕捞渔船参数对CPUE的影响,并确定显著性变量。其次,将显著性变量逐一加入GAM模型,根据Akaike信息法则（AIC）,选择最优的GAM模型。最后,利用最优的GAM模型对CPUE标准化,并定量分析时间、空间、环境以及捕捞渔船参数对鲐鱼CPUE的影响。GLM模型结果表明：8个变量对CPUE有重要影响,依次为年、船队、船队与年的交互效应、月、船队与月份的交换效应、经度、纬度和海表温。根据AIC,包含上述8个显著性变量的GAM模型为最优模型,对CPUE偏差的解释为27.78%。GAM模型结果表明：高CPUE分别出现在夏季海表温为28～31 ℃的东海中部和冬季海表温为12～16 ℃的黄海;1998-2006年,标准化后的CPUE呈逐年下降趋势,与持续增长的捕捞努力量有关。     

一种用于防止早熟收敛的改进遗传算法

针对遗传算法中的早熟收敛现象,提出了一种改进的遗传算法.该算法利用种群多样性算子产生较好的初始种群分布,并以该算子作为判断种群是否早熟收敛的依据.一旦出现早熟收敛或早熟收敛的趋势,则进行灾变,以恢复算法的进化能力.同时结合种群的最优个体和引入的随机种群,设计了一种包含选择、交叉算子的一般性算子,使算法能有效维持种群的多样性,快速找到全局最优解.     

基于遗传算法的人工神经网络模型在冬小麦根系吸水模型中的应用

基于土壤水分与冠部数据,应用遗传算法优化人工神经网络模型的权值,将获得的冬小麦根长密度分布应用于根系吸水模型中,并进行了水分数值模拟,水分模拟效果整体较好,表明应用该方法可以为根系吸水模型提供准确的根系参数,并且较为方便,这对于根系吸水模型的建立及应用有着重要的意义。