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基于卷积神经网络的农作物病害识别研究

国外电子测量技术 2021年第9期40卷 93-99页

作者：石晨宇周春靳鸿郭超凡中北大学电子测试技术国家重点实验室太原030051 中国船舶集团有限公司第七〇五研究所西安710075

随着深度学习以及图像识别技术的不断发展,图像识别技术的应用越来越广,其中就包括农作物病害的识别。已有的成熟神经网络架构多数是为了识别大的数据集而设计,拥有大量参数从而导致占用大量存储空间、运行时间较长,难以在存储空间与处... 详细信息

随着深度学习以及图像识别技术的不断发展,图像识别技术的应用越来越广,其中就包括农作物病害的识别。已有的成熟神经网络架构多数是为了识别大的数据集而设计,拥有大量参数从而导致占用大量存储空间、运行时间较长,难以在存储空间与处理器性能有限的移动设备上使用,以及在农作物病害识别研究中,部分农作物病害的样本量较少。针对上述问题,采用轻量化的卷积神经网络和较少的叶片样本,最终训练出识别精度较为理想的模型。相同精度下,轻量化模型仅为普通模型的1/10,最终训练完成的模型大小仅为1.5~4.5 MB,并使用目前应用较少的激活函数GELU替换常用的ReLU,模型收敛效果更好,提高了识别精度,最终可以达到95%。模型复杂度也远远小于普通卷积神经网络模型,极大程度的减少了内存的消耗、减少了计算量,可以很好的提高农业监测中智能装置的性能。

关键词：卷积神经网络 GhostNet 农作物病害图像分类

基于遥感识别误差校正面积的农作物种植面积抽样高效分层指标研究——以冬小麦为例

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中国农业科学 2018年第4期51卷 675-687页

作者：杨珺雯张锦水潘耀忠孙佩军朱爽北京师范大学地理科学学部地表过程与资源生态国家重点实验室北京师范大学地理科学学部遥感科学与工程研究院北京师范大学地理科学学部遥感科学国家重点实验室北京工业职业技术学院

【目的】在遥感与空间抽样相结合进行农作物面积调查中,由于传统的基于面积规模的分层指标设计中缺失对遥感识别结果分类误差的表达,一定程度上影响抽样效率,因此提出基于遥感分类误差校正面积的分层标志——误差校正面积,以期改进农作... 详细信息

【目的】在遥感与空间抽样相结合进行农作物面积调查中,由于传统的基于面积规模的分层指标设计中缺失对遥感识别结果分类误差的表达,一定程度上影响抽样效率,因此提出基于遥感分类误差校正面积的分层标志——误差校正面积,以期改进农作物种植面积抽样调查效率。【方法】选取北京市通州、大兴区为研究区域,以冬小麦为例,选择16 m分辨率GF-1号影像(获取时间2015年4月4日)为遥感数据源,进行抽样方案的设计。设计与计算高效分层指标,先从像元尺度判断像元相应的错入、错出方向并计算其对应的误差面积,再在抽样单元尺度上统计所有像元的误差面积,将其用于面积规模的校正,校正后结果即为所提出的分层抽样指标——误差校正面积(Scorrect);构建边长为90—300 m的规则正方形格网为抽样框,并完成设置分层层数、确定分层界限方法、样本量分配方式、总体估计方式等空间抽样方案设计。基于设计的抽样方案进行试验,进行研究区冬小麦的区域总量面积反推。以误差校正面积指标和传统分层指标——面积规模为分层指标,进行多次种植面积抽样推断后进行指标有效性分析和精度评价,通过对相关性、典型区域分类错误像元误差分布、总体方差、平均相对误差r、CV值等方面的对比分析,验证所提出指标的可行性与优势。【结果】(1)通过结合原始影像、目标真值分布、遥感分类结果图、分类错误像元误差分布图的对比分析,从像元尺度验证了该指标能校正分类错误像元,从而改善分类结果;在试验抽样框下,误差校正面积的相关系数相较于面积规模略有提高,且数值大于0.7,可保证其与真值较高且稳定的相关性。验证了该指标作为分层指标的有效性。(2)在试验抽样框下,使用误差校正面积作为分层指标进行多次外推面积得到的总体方差在1.70×1013—2.41×1013,面积规模的总体方差为2.05×1013—3.11×1013,误差校正面积在推断稳定性方面高于面积规模;采用误差校正面积作为分层指标得到的r为4.21%—5.00%,面积规模的r为4.87%—5.98%,误差校正面积指标能稳定提高近1%的精度;选择误差校正面积指标作为分层指标进行抽样估算结果的CV值在试验抽样框下始终低于面积规模的推断结果,能稳定减少近0.8%。因此误差校正面积指标在与目标真值相关性、抽样精度、推断稳定性等方面均优于传统面积规模分层指标。【结论】误差校正面积指标可在一定程度上提高种植面积抽样调查精度,保证推断的稳定性,验证了遥感识别误差校正面积指标作为分层标志的有效性,能够提高抽样效率,其相较面积规模指标更具有优势。

关键词：冬小麦种植面积分层抽样分层指标分类误差面积规模

基于像元物候曲线匹配的生长季内河北省冬小麦空间分布识别

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农业工程学报 2020年第23期36卷 193-200页

作者：张锦水赵光政洪友堂孙智虎段雅鸣北京师范大学遥感科学国家重点实验室北京100875 中国地质大学(北京)土地科学技术学院北京100083 北京师范大学地理科学学部北京市陆表遥感数据产品工程技术研究中心北京100875 北京师范大学地理科学学部遥感科学与工程研究院北京100875

及时、准确的农作物空间分布信息是进行作物长势监测、灾害评估与产量估计的基础。传统方法一般在作物收获期前后进行作物的识别,时间上滞后,难以满足农业生产的应用,时空泛化能力差,模型复用程度低。该研究以历史知识为支撑,提出冬小... 详细信息

及时、准确的农作物空间分布信息是进行作物长势监测、灾害评估与产量估计的基础。传统方法一般在作物收获期前后进行作物的识别,时间上滞后,难以满足农业生产的应用,时空泛化能力差,模型复用程度低。该研究以历史知识为支撑,提出冬小麦像元匹配模型(Pixel-Matched Model,PMM)进行冬小麦空间分布提取,旨在生长季内实现冬小麦空间分布的快速提取。研究结果表明,PMM能充分利用作物物候特征变化,排除冬小麦种植物候空间异质性的影响,能够在播种后2个月内实现冬小麦的准确提取,总体精度达到了95.49%,F1分数为0.83,且不随物候曲线的延伸而大幅提高精度。与传统参考曲线模型(Reference Curve Model,RCM)相比,PMM在消除区域内冬小麦生长物候差异方面具有优势,可在年际间实现冬小麦的准确识别,具有较强的时间泛化能力,能够实现冬小麦的自动化识别。

关键词：模型物候时间序列时间泛化像元相似度先验知识冬小麦

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基于模型迁移的苹果光学特征参数反演

农业机械学报 2020年第11期51卷 264-271页

作者：徐焕良周冰清王浩云李亦白胡华东黄芬南京农业大学信息科技学院南京210095 南京农业大学农业工程博士后流动站南京210031

针对现有水果组织光学特征参数反演方法耗时费力、普适性较差的问题,提出了一种基于模型迁移的光学特征参数反演方法。以苹果为例,构造仿真双层生物组织模型;基于蒙特卡洛(Monte Carlo)原理进行光子传输模拟,生成150万光亮度分布图,将... 详细信息

针对现有水果组织光学特征参数反演方法耗时费力、普适性较差的问题,提出了一种基于模型迁移的光学特征参数反演方法。以苹果为例,构造仿真双层生物组织模型;基于蒙特卡洛(Monte Carlo)原理进行光子传输模拟,生成150万光亮度分布图,将光亮度分布图作为数据集输入构造好的8层卷积神经网络(CNN)上进行训练,得到预训练模型;再将训练好的模型迁移到实际测得的含有4000幅苹果高光谱点光源图像的数据集上进行微调,从而完成对光学参数的反演。将本文方法与其他几种算法的反演结果进行分析比较,结果表明,在实测数据集较小的情况下,该方法对苹果光学特征参数的反演结果为果皮吸收系数87.26%、果肉吸收系数90.53%、果皮散射系数86.66%、果肉散射系数87.57%,反演准确率高于其他算法,预训练模型基于大量仿真模型的光亮度分布图经由训练而得到,具有良好的普适性。本研究为解决水果光学特征参数反演中建模数据量不足问题提供了方法参考。

关键词：苹果光学特征参数仿真模型卷积神经网络模型迁移

秸秆全量还田条耕种植模式对春玉米出苗质量与产量的影响

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东北农业科学 2020年第3期45卷 6-11页

作者：曹庆军杨粉团孔凡丽崔正果刘亚军崔英王影程延河李会之赵丽娟王艳丽王贵满李刚宋春玲吉林省农业科学院/农业部东北作物生理生态与耕作重点实验室长春130033 梨树县农业技术推广总站吉林四平136500 吉林省梅河口市李炉乡农业技术推广站吉林梅河口135001

耕作方式是秸杆还田条件下影响玉米出苗质量与产量的重要因素。采用田间随机区组试验的方法,研究了秸秆全量覆盖还田免耕种植(SC)、秸秆全量还田条旋耕种植(ST)以及普通农户模式(秸秆不还田,CK)三种种植方式对吉林省风沙土和黑土两种土... 详细信息

耕作方式是秸杆还田条件下影响玉米出苗质量与产量的重要因素。采用田间随机区组试验的方法,研究了秸秆全量覆盖还田免耕种植(SC)、秸秆全量还田条旋耕种植(ST)以及普通农户模式(秸秆不还田,CK)三种种植方式对吉林省风沙土和黑土两种土壤类型下播种期土壤温度、水分以及出苗质量和产量的影响。结果表明,土壤温度和水分变化显著地受耕作方式、土壤类型以及土层深度影响。与CK相比,SC处理显著降低两种类型播种期土壤温度1-3℃;而ST处理能提高风沙土0~20 cm土层地温1~1.9℃,二者对黑土影响较小。此外,SC与ST处理对播种期风沙土0~20 cm耕层土壤以及30~40 cm深层土壤水分有显著影响,而二者只对黑土0~20 cm耕层土壤水分有显著的影响;SC与ST处理均能显著提高玉米的保苗密度与幼苗生物量;两种类型土壤下,SC处理在风沙土上增产优势明显,而ST处理在黑土上增产优势更显著。

关键词：土壤类型秸秆还田耕作方式吉林省黑土风沙土

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恢复双季稻面积的困境与对策

粮食科技与经济 2020年第4期45卷 25-28页

作者：肖玉娥卢俊玮湖南省桃江县农业局湖南益阳413400 湖南农业大学东方科技学院湖南长沙410128

全力恢复双季稻面积是当前南方诸省农村工作重点,也是确保国家粮食安全的重要措施。本文在分析双季稻面积发展变化的基础上,阐述了恢复双季稻面积的困境,提出了恢复双季稻面积的对策:一是推进粮食价格形成机制改革,构建基于大数据的粮... 详细信息

全力恢复双季稻面积是当前南方诸省农村工作重点,也是确保国家粮食安全的重要措施。本文在分析双季稻面积发展变化的基础上,阐述了恢复双季稻面积的困境,提出了恢复双季稻面积的对策:一是推进粮食价格形成机制改革,构建基于大数据的粮食目标价格体系;二是扩大早籼稻收购总量,解决早籼稻销售困境;三是加大农业机械化扶持力度,推进水稻全程机械化生产与规模化经营;四是加大新型职业农民培育力度,培育一批多样化的新型职业农民;五是理性面对再生稻优势,把再生稻纳入双季稻统计口径。

关键词：双季稻种植面积困境对策

长期施肥下黑土玉米田土壤温室气体的排放特征

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农业资源与环境学报 2017年第5期34卷 422-430页

作者：高洪军张卫建彭畅张秀芝李强朱平吉林省农业科学院农业资源与环境研究所吉林长春130033 中国农业科学院作物科学研究所/农业部作物生理生态重点实验室北京100081

研究不同施肥措施下东北黑土区玉米农田温室气体(CO_2、N_2O和CH_4)的排放量及其增温潜势,将为制定农业温室气体减排措施提供理论依据。本研究以国家(公主岭)黑土长期定位试验为平台,采用静态箱-气相色谱法对不同施肥措施下玉米农田土... 详细信息

研究不同施肥措施下东北黑土区玉米农田温室气体(CO_2、N_2O和CH_4)的排放量及其增温潜势,将为制定农业温室气体减排措施提供理论依据。本研究以国家(公主岭)黑土长期定位试验为平台,采用静态箱-气相色谱法对不同施肥措施下玉米农田土壤温室气体排放通量进行了监测,并分析了不同施肥处理间玉米田的综合温室效应差异。结果表明:各施肥处理土壤温室气体CO_2和N_2O的排放高峰均出现在玉米拔节期。农家肥和化肥配施(M_2NPK)处理土壤CO_2、N_2O排放通量和CH_4吸收量均显著高于施化肥处理(P<0.05);施用化肥处理土壤CO_2、N_2O排放通量高于不施肥处理;撂荒区土壤CO_2排放通量最高,而土壤N_2O排放通量显著低于施肥处理;等施氮量条件下,化肥(NPK)处理土壤N_2O排放通量明显高于秸秆还田(SNPK)处理,而土壤CH4净吸收量结果则截然相反。从土壤综合温室效应和温室气体强度可分析出,与不施肥(CK)比较,偏施化肥N和NPK处理的综合温室效应(GWP)分别增加了142%和32%,SNPK综合温室效应降低了38%;尤其是有机无机配施(M_2NPK)处理的综合温室效应为负值,为净碳汇。平衡施肥NPK和有机无机肥配施(SNPK和M_2NPK)温室气体排放强度(GHGI)较弱,显著低于不施肥(CK)和偏施化肥(N)处理,其中M2NPK为-222 kg CO_2-eq·t^(-1)。因此,为同步实现较高的玉米产量和较低的温室气体排放强度,有机无机肥配施是东北黑土区较为理想的土壤培肥方式。

关键词：长期施肥温室气体排放强度春玉米黑土

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优质粳稻辽粳2501选育及高产栽培技术

北方水稻 2021年第4期51卷 36-38页

作者：李建国史鸿儒解文孝辽宁省水稻研究所沈阳110101 辽宁省农业发展服务中心沈阳110034

辽粳2501是辽宁省水稻研究所选育的晚熟常规水稻品种,2018年通过辽宁省审定。该品种在辽宁省晚熟稻区种植表现出产量高、稻米品质优、适应性广、抗稻瘟病等特点。阐述了辽粳2501的品种来源及选育经过,并从适时播种、合理施肥灌水、病虫... 详细信息

辽粳2501是辽宁省水稻研究所选育的晚熟常规水稻品种,2018年通过辽宁省审定。该品种在辽宁省晚熟稻区种植表现出产量高、稻米品质优、适应性广、抗稻瘟病等特点。阐述了辽粳2501的品种来源及选育经过,并从适时播种、合理施肥灌水、病虫草害综合防治等方面介绍了其机械化高产高效配套栽培技术,旨在为该品种的推广种植提供理论参考。

关键词：水稻辽粳2501 选育种植表现栽培技术

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六种杀虫剂对双斑萤叶甲成虫的田间防效测定

黑龙江农业科学 2020年第3期 32-35页

作者：赵秀梅王立达郑旭王连霞刘洋李青超武琳琳黑龙江省农业科学院齐齐哈尔分院黑龙江齐齐哈尔161006

为有效防控双斑萤叶甲,选用玉米田6种常用杀虫剂单剂,设置常规剂量,通过田间小区试验,筛选出低毒、安全、高效、持效期长的防治药剂。结果表明:200 g·L^-1氯虫苯甲酰胺悬浮剂对双斑萤叶甲成虫的防治效果最好,施药后1~7 d,平均防效在88.... 详细信息

为有效防控双斑萤叶甲,选用玉米田6种常用杀虫剂单剂,设置常规剂量,通过田间小区试验,筛选出低毒、安全、高效、持效期长的防治药剂。结果表明:200 g·L^-1氯虫苯甲酰胺悬浮剂对双斑萤叶甲成虫的防治效果最好,施药后1~7 d,平均防效在88.20%~93.78%;其次是25%噻虫嗪水分散粒剂,平均防效在83.50%~88.46%;4.5%高效氯氰菊酯乳油、10%吡虫啉可湿性粉剂平均防效在72.46%~78.95%;1.8%阿维菌素乳油、32000 IU·mg^-1苏云金杆菌可湿性粉剂(Bt)对双斑萤叶甲成虫基本无效,平均防效小于20%。

关键词：双斑萤叶甲杀虫剂成虫田间防效