基于嗅觉和光谱技术融合的面粉脂肪酸值定量检测

提出了一种基于比色传感器数据和近红外光谱特征融合的储藏期面粉脂肪酸值的定量检测方法。开发比色传感器阵列、搭建便携式近红外光谱测量系统,分别采集不同储藏期面粉样本的比色传感器数据和近红外光谱。利用主成分分析分别对预处理后的比色传感器数据和近红外光谱数据进行特征降维,采用五折交互验证法在反向传播神经网络(BPNN)模型校正过程中进行优化,确定基于单技术分析模型的最佳主成分(PCs)个数。将优化后的基于单技术模型的最佳PCs在特征层进行融合,建立基于融合特征的BPNN分析模型,以实现对面粉储藏过程中脂肪酸值的快速检测。实验结果显示,基于比色传感器特征和基于近红外光谱特征建立的最佳BPNN模型的最佳PCs数量分别为3和4,基于融合特征建立的BPNN模型在预测集中的相关系数和预测均方根误差的均值分别为0.9276和1.9345 mg/(100 g)。研究表明,与单技术数据分析模型相比,基于比色传感器数据和近红外光谱特征融合模型的检测精度和泛化性能都有所提高。本研究可为粮食储藏品质的高精度原位监测提供一种技术方法。     

基于地学信息图谱的山东省国土空间转型分析

开展国土空间转型研究对综合评估国土空间变化、探求人类活动与国土空间变化系统的耦合规律具有重要意义。以山东省为研究区,基于多期土地利用遥感监测数据,对该省国土三生空间进行分类评价,运用地学信息图谱论并结合转型理念,分析并揭示了1980—2018年国土空间时空转型特征。结果表明：山东省国土以农业生产空间为主,城镇生活空间扩张幅度显著高于农村生活空间,水域生态空间和工矿生产空间面积波动变化,其他生态空间面积持续性下降;不同时间段表现出不同的国土空间转型特点,2000—2018年比1980—2000年转型更为强烈。1980—2000年以农业生产空间转型至生活空间、生态空间转型至生产空间为主,2000—2018年则主要为生活空间与生产空间、生产空间与生态空间的交互转型;1980—2000年涨势图谱主要为工矿生产空间、农业生产空间和城镇生活空间,2000—2018年新增国土总面积为1980—2000年的3.42倍,其中农村和城镇生活空间分别增长至4.29倍和2.65倍;城镇生活空间落势图谱面积均偏低,而农村生活空间萎缩面积持续增长、生态空间迅速萎缩。     

基于1961—2100年SPI和SPEI的云南省干旱特征评估

干旱是一个缓慢发展持续时间长的极端气候事件,而气候变化对干旱的影响尤为显著,评估气候变化对云南省干旱特征的影响尤为重要。使用多时间尺度的标准化降水指数（SPI）和标准降水蒸散指数（SPEI）分析了云南省的干旱状况,运用非超越概率和游程理论分别分析了SPI和SPEI的季节性变化和研究区域内的干旱特征。结果表明：1961—1995年冬季SPEI(1)小于等于-1.0的非超越概率为5.2%,但在2066—2100年增加到18.4%;SPEI(6)小于等于-1.0的非超越概率从4.4%增加到21.4%,SPEI(24)从7.0%增加到25.7%。表明由于气候变化,未来有可能发生严重干旱,且中长期干旱比短期干旱更严重。气候变化在1961—1995年和2066—2100年的冬季和夏季造成严重干旱,且中长期干旱严重程度在整个冬季和夏季尤为明显。将SPI和SPEI的时间序列应用于游程理论,发现1961—1995年SPEI(1)的干旱烈度为28.3,到2066—2100年达到60.9,表明气候变化使未来干旱加剧。本研究结果对云南省干旱预测、评估及其风险管理和应用决策具有指导性和实用性,同时可为未来旱作农业生态管理提供一定的依据。     

基于圆柱面模型的仿形喷雾植物冠层密度超声量化测试

基于低成本超声波传感器搭建了一套植物冠层超声回波信号检测系统,建立了基于圆柱面叶片分布模型的量化测试台。在正交中心复合设计试验基础上,建立了超声回波信号均值与冠层密度、探测距离的定量关系,即植物冠层密度量化模型。对已建立的植物冠层密度量化模型进行方差分析,结果表明,植物冠层密度量化模型具有显著性,且失拟性不显著。植物冠层密度量化模型决定系数R2和预测模型决定系数R2分别为0. 988 5和0. 911 4,表明试验值和预测值具有良好的一致性。为了验证已建立的植物冠层量化模型的可靠性,于室内测试台进行了4种植物在3种不同测试距离下的冠层密度验证测试,试验结果表明,实测值与模型测量值的相对误差最小为1. 230%,最大为13. 650%,平均相对误差为6. 120%,植物冠层密度量化模型对室内测试台的冠层密度测量有较好适用性。室外选择3棵不同的桂树,每棵树选择9个测试点进行验证测试,试验结果表明,实测密度与模型测量密度的最小相对误差为3. 959%,最大相对误差为20. 600%; 3棵桂树的实测密度与模型测量密度的平均相对误差分别为11. 244%、12. 246%和9. 628%,植物冠层密度量化模型对户外桂树密度测量有较好的适用性。     

基于改进综合赋权法的塔里木河流域“三源一干”水资源承载力评价

科学客观的评价流域水资源承载力,对于合理、高效利用水资源,促进经济社会的可持续发展具有重要意义。根据干旱区水资源特点,并结合塔里木河流域实际情况,建立了涵盖4个方面、12项指标的水资源承载力评价体系。利用可变模糊集理论与综合赋权法对研究区不同水平年水资源承载力进行评价,结果表明:2015年,阿克苏河流域与塔里木河干流水资源承载力评价等级为2级,和田河流域与叶尔羌河流域水资源承载力已达到2～3级,若继续恶化必将阻碍流域可持续发展;至2035年,叶尔羌河流域与和田河流域水资源承载力等级均为2级,表明研究区水资源复合系统有好转趋势,承载力有所增强;阿克苏河流域水资源承载力评价等级为2级,水资源复合系统相对稳定;塔里木河干流水资源承载力等级稳定在2级,说明该流域水资源系统可支撑当地生产生活与生态用水。所建模型评价结果稳定、精准程度高,研究结果为流域水资源优化配置提供了重要参考。     

冗余驱动的三平动并联机构性能分析与优化

提出一种冗余驱动的三平动并联机构。利用李群理论和修正的Grübler-Kutzbach公式对机构的输出自由度进行了分析。建立机构的位置方程,得到位置逆解和正解表达式,分析机构的运动部分解耦特性。推导机构的雅可比矩阵,并进行奇异分析。分析机构的工作空间。采用螺旋理论和虚功原理,建立机构的动力学模型,得到驱动力的优化分配,驱动力理论分析与仿真计算结果最大偏差为0.6%。建立机构的运动学评价指标和动力学评价指标,并研究尺度参数与机构性能间的映射关系。基于性能图谱对机构的尺度参数进行优化,提高其综合性能。     

消毒方式、无机盐浓度及光照强度对槲蕨孢子繁殖的影响

 研究了槲蕨（Drynaria roosii）孢子的无菌培养和常规繁殖方式,观察记录消毒方式、无机盐浓度和光照强度对槲蕨孢子萌发和配子体发育的影响.结果表明：槲蕨孢子接种后6～7 d即能萌发,60 d左右发育形成心形原叶体,100 d左右开始形成孢子体幼苗;采用NaClO消毒5.5 min左右是理想的消毒方式;在Knop’s培养基中孢子的萌发率最高,可达49%左右.低无机盐浓度的MS培养基有利于孢子萌发,但不利于配子体发育;黑暗条件下孢子能萌发但不能形成片状体.采用5% NaClO表面灭菌5.5 min, 1/2MS培养基在40 μmol·m^-2·s^-1光照条件下孢子萌发和配子体发育良好。     

白菜S位点糖蛋白基因的克隆与表达分析

 以白菜自交不亲和系为材料,采用RT-PCR技术,用特异引物对SLG基因进行克隆,获得SLG基因cDNA序列长度为1 324 bp,命名为BcSLG。序列分析表明：所获得的白菜BcSLG基因cDNA序列包含一完整的编码框,编码432个氨基酸,含有12个保守的半胱氨酸残基和7个N-糖基化位点。序列比对和系统进化分析表明：BcSLG与其它植物的SLG基因氨基酸序列具有较高的同源性,与大白菜和甘蓝亲缘关系最近。荧光定量PCR分析表明：BcSLG基因在自交不亲和系的柱头中表达量最高,其次是花蕾,叶片中表达最低, 在自交亲和系的柱头、花蕾和叶片中相对表达较低。     

Upscaling as ecological information transfer: a simple framework with application to Arctic ecosystem carbon exchange

Transferring ecological information across scale often involves spatial aggregation, which alters information content and may bias estimates if the scaling process is nonlinear. Here, a potential solution, the preservation of the information content of fine-scale measurements, is highlighted using modeled net ecosystem exchange (NEE) of an Arctic tundra landscape as an example. The variance of aggregated normalized difference vegetation index (NDVI), measured from an airborne platform, decreased linearly with log(scale), resulting in a linear relationship between log(scale) and the scale-wise modeled NEE estimate. Preserving three units of information, the mean, variance and skewness of fine-scale NDVI observations, resulted in upscaled NEE estimates that deviated less than 4% from the fine-scale estimate. Preserving only the mean and variance resulted in nearly 23% NEE bias, and preserving only the mean resulted in larger error and a change in sign from CO₂ sink to source. Compressing NDVI maps by 70–75% using wavelet thresholding with the Haar and Coiflet basis functions resulted in 13% NEE bias across the study domain. Applying unique scale-dependent transfer functions between NDVI and leaf area index (LAI) decreased, but did not remove, bias in modeled flux in a smaller expanse using handheld NDVI observations. Quantifying the parameters of statistical distributions to preserve ecological information reduces bias when upscaling and makes possible spatial data assimilation to further reduce errors in estimates of ecological processes across scale.