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基于EFAST方法的苹果叶片叶绿素含量估算

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河南农业科学 2017年第5期46卷 157-160页

作者：杨福芹沙从术冯海宽韩瑞芳徐平河南工程学院土木工程学院河南郑州451191 国家农业信息化工程技术研究中心北京100097

为了快速、准确地估算叶绿素含量,使用2012年和2013年在山东省肥城市潮泉镇获取的整个生育期苹果叶片叶绿素含量和配套的光谱数据,利用PROSPECT模型和EFAST方法探讨了对叶绿素含量敏感的波段,然后采用经验统计方法实现了单波段高光谱对... 详细信息

为了快速、准确地估算叶绿素含量,使用2012年和2013年在山东省肥城市潮泉镇获取的整个生育期苹果叶片叶绿素含量和配套的光谱数据,利用PROSPECT模型和EFAST方法探讨了对叶绿素含量敏感的波段,然后采用经验统计方法实现了单波段高光谱对苹果叶片叶绿素含量的监测。结果表明:以571 nm和697 nm波段光谱参数为自变量所建立的估测模型拟合精度较高,其决定系数(R2)分别为0.71和0.69,均方根误差(RMSE)分别为1.14、1.17 mg/dm^2,相对误差(RE)分别为-1.07%和-1.01%。以PROSPECT模型和EFAST方法整合筛选的敏感波段建立的估算模型监测叶绿素含量效果较好,为利用高光谱技术监测苹果长势提供了理论依据。

关键词：苹果叶片高光谱叶绿素含量 PROSPECT模型 EFAST方法随机森林

基于无人机遥感影像的大豆叶面积指数反演研究

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中国生态农业学报 2015年第7期23卷 868-876页

作者：高林杨贵军王宝山于海洋徐波冯海宽河南理工大学测绘与国土信息工程学院焦作454000 国家农业信息化工程技术研究中心北京100097 农业部农业信息技术重点实验室北京100097

作物叶面积指数的遥感反演是农业定量遥感研究热点之一,利用无人机遥感监测系统获取农作物光谱信息精确反演叶面积指数对精准农业生产与管理意义重大。本研究以山东省嘉祥县一带的大豆种植区为试验区,设计以多旋翼无人机为平台同步搭载C... 详细信息

作物叶面积指数的遥感反演是农业定量遥感研究热点之一,利用无人机遥感监测系统获取农作物光谱信息精确反演叶面积指数对精准农业生产与管理意义重大。本研究以山东省嘉祥县一带的大豆种植区为试验区,设计以多旋翼无人机为平台同步搭载Canon Power Shot G16数码相机和ADC-Lite多光谱传感器组成的无人机农情监测系统开展试验,分别获取大豆结荚期和鼓粒期的遥感影像。使用比值植被指数(RVI)、归一化植被指数(NDVI)、土壤调整植被指数(SAVI)、差值植被指数(DVI)、三角植被指数(TVI)5种植被指数,结合田间同步实测叶面积指数(leaf area index,LAI)数据,采用经验模型法分别构建了单变量和多变量LAI反演模型,通过决定系数(R2)、均方根误差(RMSE)和估测精度(EA)3个指标筛选出最佳模型。研究表明,有选择性地分时期进行农作物的叶面积指数反演是必要的,鼓粒期作为2个生育期中大豆LAI反演的最佳时期,其NDVI线性回归模型对大豆LAI的解释能力最强,R2=0.829,RMSE=0.301,反演大豆LAI最准确,EA=85.4%,生成的鼓粒期大豆LAI分布图反映了当地当时大豆真实长势情况。因此,以多旋翼无人机为平台同步搭载高清数码相机和多光谱传感器组成的无人机农情监测系统对研究大豆叶面积指数反演是可行性,可作为指导精准农业研究的一种新方法。

关键词：无人机遥感数码相机多光谱传感器植被指数叶面积指数经验模型大豆鼓粒期

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老年脑积水患者手术治疗体会

中国老年学杂志 2013年第5期33卷 1147-1149页

作者：王键铭方素玲王晨燕冯海宽李子光陈佳根袁志强秦皇岛市工人医院神经外科河北秦皇岛066200

脑积水为神经外科常见病，其病因复杂，可由多种因素造成脑脊液在脑室系统中大量聚集，引发脑室扩大，使脑组织受压迫，而产生多种体征及脑部症状。现阶段对脑积水治疗多以手术为主，且有一定的疗效保障，但相关手术方法多达数十种，本... 详细信息

脑积水为神经外科常见病，其病因复杂，可由多种因素造成脑脊液在脑室系统中大量聚集，引发脑室扩大，使脑组织受压迫，而产生多种体征及脑部症状。现阶段对脑积水治疗多以手术为主，且有一定的疗效保障，但相关手术方法多达数十种，本文回顾分析常用的几种手术方法对急慢性脑积水老年患者的疗效。

关键词：脑积水手术治疗

基于无人机数码影像的冬小麦氮素营养诊断研究

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福建农业学报 2021年第3期36卷 369-378页

作者：杨福芹李天驰冯海宽谢瑞肖天豪陈超河南工程学院土木工程学院河南郑州451191 国家农业信息化工程技术研究中心北京100097 河南省测绘工程院河南郑州451191

【目的】准确、快速地获取作物的氮素信息,对监测作物氮素营养状况、指导变量施肥具有重要意义。【方法】获取了冬小麦挑旗期及开花期数码影像和相应的冬小麦地面农学参数,首先分析了数码图像指数与氮营养指数的相关性,然后结合相关系... 详细信息

【目的】准确、快速地获取作物的氮素信息,对监测作物氮素营养状况、指导变量施肥具有重要意义。【方法】获取了冬小麦挑旗期及开花期数码影像和相应的冬小麦地面农学参数,首先分析了数码图像指数与氮营养指数的相关性,然后结合相关系数和方差膨胀因子,筛选出对氮营养指数敏感且图像指数间不存在共线性的图像指数,通过偏最小二乘法建立各生育期氮营养诊断模型,并利用挑旗期和开花期的诊断模型对无人机影像进行填图和可视化。【结果】结合相关系数和方差膨胀因子筛选出挑旗期的图像指数分别是b、g/b、(r-g-b)/(r+g)、NDI、WI,筛选出开花期的图像指数分别是b、r/b、(r-g-b)/(r+g)、VARI。就生育期而言,开花期建模的决定系数比挑旗期的决定系数高0.0088,均方根误差低0.0217,开花期可以较好地反应冬小麦氮素营养状况。【结论】挑旗期和开花期的数码影像,经填图和可视化处理后得到的氮营养指数分布图能较好地监测不同生育期氮素营养状况,为田间小麦氮素营养状况监测提供高效的技术手段。

关键词：冬小麦无人机氮营养指数方差膨胀因子偏最小二乘法

基于AquaCrop模型的北京地区冬小麦水分利用效率

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中国农业科学 2016年第23期49卷 4507-4519页

作者：邢会敏徐新刚冯海宽李振海杨福芹杨贵军贺鹏陈召霞中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京农业信息技术研究中心遥感技术部国家农业信息化工程技术研究中心遥感技术部商丘师范学院环境与规划学院

【目的】作物水分利用效率(water use efficiency,WUE)是农业水分管理与决策的重要指标。北京是严重缺水的城市,其主要种植作物冬小麦灌溉用水占比高,开展冬小麦产量水分利用效率的分析研究,可为北京地区的冬小麦节水灌溉与增产平衡提... 详细信息

【目的】作物水分利用效率(water use efficiency,WUE)是农业水分管理与决策的重要指标。北京是严重缺水的城市,其主要种植作物冬小麦灌溉用水占比高,开展冬小麦产量水分利用效率的分析研究,可为北京地区的冬小麦节水灌溉与增产平衡提供决策信息支持。【方法】利用2011—2012、2012—2013和2013—2014年国家精准农业示范研究基地冬小麦不同生育期不同灌溉处理下的田间实测数据,对AquaCrop作物模型进行参数本地化。统计北京地区2004—2014年冬小麦生育期的日降雨量数据,利用Pearson-Ⅲ型分布划分了3种降雨年型:湿润年(2012—2013年生育期)、平水年(2009—2010年生育期)和干旱年(2005—2006年生育期)。应用AquaCrop研究分析了3种不同降雨年型、14种灌溉情景下冬小麦籽粒产量水平和产量水分利用效率特征变化。【结果】基于AquaCrop模型的产量模拟值和实测值的R 2、RMSE和d分别为0.99、0.3 t·hm-2、0.99。模型模拟的冬小麦产量水分利用效率:2011—2012年正常灌溉条件下为1.72 kg·m-3,2012—2013年正常灌溉条件下为1.67 kg·m-3,2013—2014年雨养、正常灌溉和过量灌溉条件下分别为1.27、1.74和1.64 kg·m-3,正常灌溉条件下产量水分利用效率最高,其次是过量灌溉,雨养条件下产量水分利用效率最低。在此基础上应用AquaCrop模型模拟分析了3种不同降雨年型冬小麦籽粒产量和产量水分利用效率随灌溉量变化的响应特征,其中,湿润年产量水分利用效率和籽粒产量达到最大值时所需的灌溉量分别为35和50 mm;平水年达到最大值所需的灌溉量分别为35和40 mm;干旱年达到最大值所需的灌溉量均为65 mm。【结论】AquaCrop模型可以很好预测北京地区不同年份不同灌溉条件下冬小麦的籽粒产量和产量水分利用效率。冬小麦产量与产量水分利用效率均随着灌溉量的增加逐渐增大,至最大值后开始减小,在干旱的情况下,植物通过自身适应策略会提高水分利用效率,随着水分的增加,水分利用率将降低,因此3种不同年型的产量水分利用效率的大小顺序依次为干旱年、平水年和湿润年。因此,在制定冬小麦灌溉策略时,要做到产量和产量水分利用效率兼顾。以上研究结果表明,利用Aqua Crop模型可以为北京地区冬小麦田间灌溉和决策提供指导。关于降雨年型本研究仅对湿润年、平水年和干旱年3种年型在越冬期、返青期、拔节期、开花期和灌浆期不同灌溉量和籽粒产量和产量水分利用效率之间的关系进行模拟,对于不同时期不同灌溉量对籽粒产量和产量水分利用效率的影响没有考虑,需要进一步研究验证。

关键词：冬小麦 AquaCrop模型水分利用效率生物量籽粒产量

北京地区冬小麦不同生育期植株氮营养高光谱诊断

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山西农业大学学报（自然科学版） 2020年第5期40卷 99-108页

作者：杨福芹冯海宽李振海陈超高磊磊周龙河南工程学院土木工程学院河南郑州451191 国家农业信息化工程技术研究中心北京100097 广东置信勘测规划信息工程有限公司广东中山528400

[目的]基于冬小麦不同生育期数据,探讨不同生育期何种氮素可以更好的反应冬小麦氮素营养状况,为冬小麦氮素营养精准探测提供新的技术方法。[方法]该文利用2014-2015年北京市昌平区小汤山国家精准农业示范研究基地的冬小麦冠层反射光谱... 详细信息

[目的]基于冬小麦不同生育期数据,探讨不同生育期何种氮素可以更好的反应冬小麦氮素营养状况,为冬小麦氮素营养精准探测提供新的技术方法。[方法]该文利用2014-2015年北京市昌平区小汤山国家精准农业示范研究基地的冬小麦冠层反射光谱数据和相应植株氮含量及氮累积量数据,开展了不同生育期植株氮素营养高光谱诊断研究并用留一交叉法进行了模型验证。分析了不同生育期植株氮素状况和原始光谱特征、红边参数、常用植被指数之间的相关性,在此基础上构建不同生育期的氮素营养诊断模型并比较分析何种氮素状况可以很好的监测作物氮素营养状况。[结果]最佳植株氮素营养诊断模型随着生育期的变化而变化。拔节期和挑旗期mSR705、开花期REPgauss、灌浆期MTCI为自变量构建的植株氮含量模型可以很好的诊断氮素状况,其中mSR705构建的植株氮含量模型可以较好的监测不同生育期氮素状况,建模的R2分别为0.33、0.73、0.51和0.36;拔节期NBH、挑旗期和开花期MTCI、灌浆期VOGb为自变量构建的植株氮累积量模型可以很好的诊断氮素状况,其中VOGb构建的植株氮累积量诊断模型可以较好的监测不同生育期氮素状况,建模的R2分别为0.70、0.78、0.80和0.63;植株氮累积量诊断模型的精度优于植株氮含量诊断模型的精度,这不仅和叶绿素吸收有关,还与植株生物量有关。[结论]不同生育期氮素营养诊断模型与冬小麦生育期紧密相关,生长阶段氮累积量模型将优先用于估算氮素状况诊断。

关键词：冬小麦植株氮含量植株氮累积量高光谱指数营养状况

基于无人机影像与GA-BP神经网络的生物量估算

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湖南科技大学学报（自然科学版） 2023年第3期38卷 49-58页

作者：杨福芹李天驰冯海宽解鹏陈超高磊磊河南工程学院土木工程学院河南郑州451191 国家农业信息化工程技术研究中心北京100097

快速、准确地监测冬小麦生物量,对于冬小麦田间管理、产量预测等具有重要意义.使用2015年开花期的冬小麦无人机数码影像及相应的生物量数据,将相关系数(|r|)、灰色关联分析(GRA)、投影变量重要性(VIP)与遗传算法(GA)-BP神经网络进行整合... 详细信息

快速、准确地监测冬小麦生物量,对于冬小麦田间管理、产量预测等具有重要意义.使用2015年开花期的冬小麦无人机数码影像及相应的生物量数据,将相关系数(|r|)、灰色关联分析(GRA)、投影变量重要性(VIP)与遗传算法(GA)-BP神经网络进行整合,构建了3种开花期冬小麦生物量估算模型,并对这3种模型进行可视化空间分析.结果表明:|r|-GA-BP,GRA-GA-BP,VIP-GA-BP模型的决定系数R2分别为0.7539,0.6898,0.7044,RMSE分别为763.3,908.8,836.9 kg·hm^(-2),MAPE分别为10.31%,15.65%和12.55%,|r|-GA-BP比GRA-GA-BP和VIP-GA-BP对冬小麦生物量有更好的预测能力.经可视化处理后能较为直观地反映冬小麦生物量的空间分布状况,为冬小麦的生长监测提供技术支持.

关键词：冬小麦生物量变量投影重要性灰色关联遗传算法 BP神经网络

融合无人机影像光谱与纹理特征的冬小麦氮营养指数估算

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农业现代化研究 2020年第4期41卷 718-726页

作者：杨福芹冯海宽肖天豪李天驰郭向前河南工程学院土木工程学院河南郑州451191 国家农业信息化工程技术研究中心北京100097 河南省测绘工程院河南郑州450003 河南省地质矿产勘查开发局测绘地理信息院河南郑州450006

基于无人机数码影像,探讨融合光谱信息与纹理特征构建的"图-谱"指标对冬小麦氮营养指数的估算能力,为冬小麦氮素营养精准探测提供一种可靠的技术手段。利用无人机数码影像及相应的生物量和植株氮含量数据,分析了图像指数、纹理特征与氮... 详细信息

基于无人机数码影像,探讨融合光谱信息与纹理特征构建的"图-谱"指标对冬小麦氮营养指数的估算能力,为冬小麦氮素营养精准探测提供一种可靠的技术手段。利用无人机数码影像及相应的生物量和植株氮含量数据,分析了图像指数、纹理特征与氮营养指数的相关性,然后将图像指数与纹理特征相乘或相除融合形成"图-谱"融合指标,分析"图-谱"融合指标与氮营养指数的相关性,整合灰色关联度和方差膨胀因子,筛选对氮营养指数敏感的"图-谱"融合指标,最后用偏最小二乘法分析图像指数、纹理特征及"图-谱"融合指标估测氮营养指数的能力。结果表明:"图-谱"融合指标较图像指数、纹理特征与氮营养指数的相关性有了较大的提高,利用"图-谱"融合指标构建的氮营养指数模型估算精度(R^2=0.644 3)高于图像指数及纹理特征构建的氮营养指数模型(R^2分别为0.593 8及0.584 5),而且"图-谱"融合指标构建的模型验证结果均方根误差最小,为0.114 0。基于光谱信息和纹理特征融合的"图-谱"指标可以有效提高冬小麦氮营养指数的反演精度,为冬小麦氮素营养诊断反演提供了一种有效的思路。

关键词：无人机数码影像纹理特征氮营养指数 “图-谱”融合指标

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玉米茎结构参量与产量关联及最优化分析

河北农业大学学报 2017年第1期40卷 8-14,20页

作者：袁换欢张光胜李长春杨贵军冯海宽河南理工大学测绘与国土信息工程学院河南焦作454000 北京农业信息技术研究中心北京100097 国家农业信息化工程技术研究中心北京100097 农业部农业信息技术重点实验室北京100097 北京市农业物联网工程技术研究中心北京100097

高效高产农业是可持续生产的重点,为研究玉米茎结构参量综合利用效率及最优利用率产量提高幅度,本研究使用2015年北京市小汤山镇获取的玉米数据,将玉米茎结构参量作为输入指标,生物量、产量和经济系数为产出指标,运用数据包络分析探讨... 详细信息

高效高产农业是可持续生产的重点,为研究玉米茎结构参量综合利用效率及最优利用率产量提高幅度,本研究使用2015年北京市小汤山镇获取的玉米数据,将玉米茎结构参量作为输入指标,生物量、产量和经济系数为产出指标,运用数据包络分析探讨利用效率及最优利用效率。结果表明:‘京华8号’玉米茎结构参量利用效率都保持在0.7以上,仅67%达到最优利用效率水平;小喇叭口期和抽雄期茎结构参量利用效率中上部茎粗最差,下部茎粗最优但仍有提高潜力;玉米茎结构参量综合利用效率最优效率时资源充分利用产量有不同程度的提高,其中抽雄期提高产量最大为32%。玉米茎结构参量利用效率尚未达到最优,提高其利用效率尤其抽雄期可显著提高产量。

关键词：茎结构参量茎粗利用效率产量数据包络分析