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摘要:[目的]利用高光谱成像技术对水稻纹枯病进行早期的快速无损识别,结合判别分析方法建立相应的鉴别模型.[方法]以健康和感染纹枯病的水稻幼苗为研究对象,采集叶片和冠层各180个样本的380~1030 nm波段的360条高光谱图像,剔除明显噪声部分后,以440~943 nm波段作为水稻样本的光谱范围,分别用不同的方法预处理获得水稻叶片的光谱曲线.采用偏最小二乘-判别分析(PLS-DA)对不同预处理的光谱建模.采用MNF算法对冠层的原始光谱数据进行特征信息提取,并基于特征信息建立线性判别分析(LDA)模型和误差反向传播神经网络(BPNN)判别模型.[结果]标准正态变量变换(SNV)预处理后建立的PLS-DA模型的预测集判别正确率最高,为92.1%.基于特征信息的LAD和BPNN模型的判别结果优于基于全波段的PLS-DA判别模型.基于最小噪声分离变换特征信息提取的BPNN模型取得了最优效果,建模集和预测集正确率分别达99.1% 和98.4%.[结论]采用高光谱成像技术对水稻纹枯病生理特征进行无损鉴别是可行的,本研究为水稻纹枯病的识别提供了一种新方法.
摘要:近红外光谱分析技术在土壤含水率预测方面具有独特的优势,是一种便捷且有效的方法.卷积神经网络作为高性能的深度学习模型,能够从复杂光谱数据中自主提取有效特征结构进行学习,与传统的浅层学习模型相比具有更强的模型表达能力.将卷积神经网络用于近红外光谱预测土壤含水率,并提出了有效的卷积神经网络光谱回归建模方法,简化了光谱数据的预处理要求,且具有更高的光谱预测精度.首先对不同含水率下土壤样品的光谱反射率数据进行简单的预处理,通过主成分分析减少光谱数据量,并将处理后的光谱数据变换为二维光谱信息矩阵,以适应卷积神经网络特殊的学习结构.然后基于卷积神经网络算法,设置双层卷积和池化结构逐层提取光谱数据的内部特征信息,并采用局部连接和权值共享减少网络参数、提高泛化性能.通过试验优化网络结构和各项参数,最终获得针对土壤光谱数据的卷积神经网络土壤含水率预测模型,并与传统的BP,PLSR和LSSVM模型进行对比实验.结果表明在训练样本达到一定数量时,卷积神经网络的预测精度和回归拟合度均高于三种传统模型.在少量训练样本参与建模的情况下,模型预测表现高于BP神经网络,但略低于PLSR和LSSVM模型.随着参与训练样本量的增加,卷积神经网络的预测精度和回归拟合度也随之稳定提升,达到并显著优于传统模型水平.因此,卷积神经网络能够利用近红外光谱数据对土壤含水率做出有效预测,且在较多样本参与建模时取得更好效果.
[期刊论文] 李志伟 潘剑君 张佳宝
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北大核心 CSTPCD CSCD AJ CA EI CBST
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摘要:为了满足精确施肥中对高密度、全面的农田土壤信息采集、数据无线传输和施肥决策的需要,本系统利用计算机技术和无线数传技术(SMS)对GPS、GIS和土壤养分水分速测系统进行有机集成.一方面通过AT891v55单片机,使差分GPS和土壤水分测定仪有机集成,实现土壤采样、水分测定、定位一体化;另一方面研制开发了集成针对石灰性褐土的速测值向常规值转换模型的土壤养分速测仪,并利用BENQ M22 SMS数传模块实现土壤养分速测系统与土壤养分管理决策系统的远程数据通讯和资源共享;同时利用Visual Basic和MapObjects控件集成GIS,实现具有空间属性的土壤养分数据可视化管理和分析处理.
[期刊论文] 李志伟 潘剑君 张佳宝
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北大核心 CSTPCD CSCD AJ CA EI SCIE CBST SA
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摘要:为了解决精确农业中高密度的、全面的农田信息采集、数据无线传输和实时处理分析的需要,文章中所讨论的系统利用计算机技术和无线数传技术对GPS,GIS和RS进行有机集成,一方面系统通过AT89lv52单片机,使差分GPS和高光谱仪有机集成,能为采集到的光谱数据提供高精度的空间位置属性,实现光谱数据采集、定位一体化;另一方面利用nRF905数传模块实现数据采集控制系统与微机的数据信息和控制信息互传;同时利用Visual Basic和Map Objects控件集成GIS,实现了具有空间属性的光谱数据可视化管理和分析处理,实时地显示动点轨迹、各图层对应点属性,计算作物微分光谱和植被指数NDVI等功能,为专家系统和决策支持系统提供充足的信息.
[期刊论文] 李志伟 潘剑君 张佳宝
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北大核心 CSTPCD CSCD AJ CA EI SCIE CBST SA
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摘要:为了解决精确农业中高密度的和全面的农田信息采集的需要, 本系统利用visual basic和map objects对GPS, GIS和RS进行有机集成, 一方面系统通过集成GPS, 能为采集到的光谱数据提供高精度的空间位置属性, 实现光谱数据采集、定位和存储一体化; 另一方面通过集成GIS, 实现了具有空间属性的光谱数据可视化管理和分析处理, 实时地显示动点轨迹和各图层对应点属性, 计算作物微分光谱和植被指数NDVI等功能, 为专家系统和决策支持系统提供充足的信息.
[博士论文] 李志伟
土壤学 南京农业大学 2005(学位年度)
摘要:本文对基于3S技术的农田信息采集系统的开发进行了研究。文章根据精细农业发展研究的现状,研究分析了农田信息采集的手段和方法,并结合精细农业对农田信息采集、分析和管理等方面的特点和需求,确定了以便携式光谱仪作为农田作物信息采集的主要设备,以土壤养分水分速测技术作为农田土壤养分水分信息获取手段,结合当前精细农业发展应用中较为成熟的GPS技术和GIS技术,运用计算机自动控制技术和无线数字通讯技术,研究开发了基于3S技术的农田信息采集系统。
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