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基于红边位置变化特征的油菜种植区域提取

农业工程学报 2013年第15期29卷 145-152页

作者：佘宝黄敬峰石晶晶魏传文浙江大学农业遥感与信息技术应用研究所杭州310058

油菜种植区域的准确提取是进行长势监测、估产和灾情评估的前提,遥感手段已成为作物种植区域提取与监测的高效方法,而高光谱遥感具有波段多、波谱分辨率高、信息丰富等特点,因而提供了一种新的技术手段。为了探究高光谱遥感在作物识别... 详细信息

油菜种植区域的准确提取是进行长势监测、估产和灾情评估的前提,遥感手段已成为作物种植区域提取与监测的高效方法,而高光谱遥感具有波段多、波谱分辨率高、信息丰富等特点,因而提供了一种新的技术手段。为了探究高光谱遥感在作物识别与提取中的优势,该文基于2004年4月4日和5月6日2期EO-1Hyperion影像,依据油菜盛花期到荚果期红边位置"蓝移"特征,区别于其他植被,实现了油菜种植区域的高光谱遥感提取。采用随机点验证方法对提取结果进行验证,总体精度为92.6%,Kappa系数为0.803,漏分和错分误差均处在合理的范围之内。该方法充分利用了高光谱遥感手段可提取植被红边参数的优势,且算法对地物光谱差异性不敏感,为油菜种植区域遥感提取提供了一套全新的思路与解决方案。

关键词：遥感决策树高光谱红边位置 Hyperion 种植区域油菜

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基于互信息理论的水稻磷素营养高光谱诊断

光谱学与光谱分析 2009年第9期29卷 2467-2470页

作者：林芬芳丁晓东付志鹏邓劲松沈掌泉浙江大学农业遥感与信息技术应用研究所浙江杭州310029

当前,磷素营养诊断的化学分析方法既费力又费时,使诊断结果难以及时应用到田间生产,而高光谱遥感技术是一种非破坏性、快速和有潜力的作物营养诊断技术。但是,由于光谱分析技术的限制,作物磷营养与光谱特性之间的关系研究进展一直较为... 详细信息

当前,磷素营养诊断的化学分析方法既费力又费时,使诊断结果难以及时应用到田间生产,而高光谱遥感技术是一种非破坏性、快速和有潜力的作物营养诊断技术。但是,由于光谱分析技术的限制,作物磷营养与光谱特性之间的关系研究进展一直较为缓慢。文章通过室内实验获取了不同磷营养水平水稻典型生育期冠层光谱反射率及其对应的磷、叶绿素含量等农学参数,并对农学参数做了LSD多重比较。利用互信息(MI)理论分析了水稻磷素含量的敏感波段,结果表明水稻拔节期叶片磷素估测的敏感波段分别为536,630,1 040,551和656 nm,与其相对应的互信息值分别为1.057 5,1.103 9,1.135 3,1.141 7和1.149 4;比较了以此敏感波段为自变量构建的BP人工神经网络模型和多元线性回归模型,结果显示BP人工神经网络模型更优,其交叉验证均方根误差(RMSE-train)和相关系数(R2)分别为0.038 8和0.988 2,而预测均方根误差(RMSE-test)和相关系数(R2)分别为0.050 5和0.989 2。说明利用互信息-神经网络模型(MI-ANN)和高光谱遥感估测田间水稻磷含量是可能的。

关键词：互信息人工神经网络水稻磷素营养光谱

大数据时代精准施肥模式实现路径及其技术和方法研究展望

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植物营养与肥料学报 2017年第6期23卷 1514-1524页

作者：何山孙媛媛沈掌泉王珂浙江大学农业遥感与信息技术应用研究所浙江杭州310058

自上世纪70年代起,我国开展了田间养分精准管理方法与技术的研究和推广,包括测土配方施肥、土壤养分测试和作物营养诊断,积累了大量土壤类型、肥力等基础数据以及农村地籍调查、农业普查、作物需肥规律等田间养分管理相关数据。但田间... 详细信息

自上世纪70年代起,我国开展了田间养分精准管理方法与技术的研究和推广,包括测土配方施肥、土壤养分测试和作物营养诊断,积累了大量土壤类型、肥力等基础数据以及农村地籍调查、农业普查、作物需肥规律等田间养分管理相关数据。但田间养分精准管理目前依旧存在重研究、轻应用,重理论、轻技术,专业分工太细,分割化、碎片化严重,传统与现代融合不够,可实际应用的产品、技术较少,农户体验差等问题。日渐成熟的信息互联、互通、互享技术与平台,功能日益强化的人工智能技术等,为实现田间养分管理走向精细化、信息化与系统化,进而为实现跨越式发展提供了契机。本文从我国农田经营分散的实际国情出发,根据精准施肥原理、认识与定位,提出了"基准+精准"模式的田间养分管理方案,以测土配方施肥为基础,结合数据挖掘技术对现有数据进行综合分析,更新制定当年田间养分管理"基准"施肥方案,包括基肥和追肥的施用数量及施用时间,同时利用云GIS可实现农田数据的空间信息化和施肥方案田块化管理的可视化,为移动端施肥方案的推送和实现田块尺度上的信息化精细管理奠定基础。以数字图像无损诊断作为技术支撑,通过机器学习作物数字图像特征参数来建立营养诊断模型,判断得出作物营养胁迫种类及程度,从而对当季田间作物长势及营养状况进行准实时监测与评价,进而实现对田间"基准"施肥方案特别是追肥施用的"精准"修正。最后通过构建"云+手持终端+数字图像"系统架构实现"基准方案推送—无损诊断—精准修订—成效反馈—方案优化"的动态实施和更新,对测土配方施肥技术体系进行完善,同时实现相关成果更新和持续利用,解决成果应用的"最后一公里"问题。

关键词：测土配方施肥精准施肥大数据分析光谱营养诊断 “基准+精准”养分管理模式

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高分辨率影像香榧树分布信息提取

浙江大学学报（工学版） 2010年第3期44卷 420-425页

作者：韩凝张秀英王小明陈利苏王珂浙江大学农业遥感与信息技术应用研究所浙江杭州310029

为了准确确定香榧树的空间分布、定量分析香榧树的适宜生长环境,基于IKONOS卫星影像,通过地统计半方差分析评价植被类型的可分性,并获取灰度共生矩阵纹理计算的最佳窗口;综合光谱信息、植被指数和纹理信息,应用C5.0决策树算法获取研究... 详细信息

为了准确确定香榧树的空间分布、定量分析香榧树的适宜生长环境,基于IKONOS卫星影像,通过地统计半方差分析评价植被类型的可分性,并获取灰度共生矩阵纹理计算的最佳窗口;综合光谱信息、植被指数和纹理信息,应用C5.0决策树算法获取研究区地物分类的最优特征及规则,对香榧树的分布进行信息提取,其生产者精度为77.33%,用户精度为76.32%,该结果表明,基于决策树的香榧树分布遥感信息提取方法具有应用价值.

关键词：香榧植被指数纹理灰度共生矩阵决策树半方差分析

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不同类型土壤的二向反射光谱特性及模拟

光谱学与光谱分析 2008年第5期28卷 1007-1011页

作者：程街亮史舟李洪义浙江大学农业遥感和信息技术应用研究所浙江杭州310029

在对不同类型土壤进行室内光谱二向反射率测定的基础上,分析了可见光波段及TM4近红外波段土壤二向反射率随观测角度变化规律,得出以下结论:在不同的观测方位角,土壤二向反射率都随着观测天顶角的增加而增加,土壤的二向反射率在垂直主平... 详细信息

在对不同类型土壤进行室内光谱二向反射率测定的基础上,分析了可见光波段及TM4近红外波段土壤二向反射率随观测角度变化规律,得出以下结论:在不同的观测方位角,土壤二向反射率都随着观测天顶角的增加而增加,土壤的二向反射率在垂直主平面方向是对称的;反射率在后向散射方向达到最高,在前向散射方向最低。并利用基于辐射传输理论的Hapke二向反射模型对不同类型土壤在可见光波段及Land-sat TM4近红外波段的二向反射率进行了模拟,得到了很好的结果;其在模拟可见光波段时的RMSE值分别为0.003,0.002,0.004,相关系数分别达到0.995,0.998及0.998;在模拟TM4近红外波段时的RMSE值分别为0.004,0.006,0.005,相关系数分别达到0.997,0.996及0.998,这表明通过逐波段的模拟可以获取整条二向反射光谱曲线。

关键词：土壤观测天顶角观测方位角二向反射光谱特性 BRDF模型模拟

基于傅里叶变换红外光谱和siPLS-GA-PLS的水稻叶片氮素含量预测研究

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红外与毫米波学报 2009年第4期28卷 277-280页

作者：林芬芳陈祝炉王珂邓劲松许红卫浙江大学农业遥感与信息技术应用研究所浙江杭州310029

傅里叶变换中红外光谱谱区宽,搜索空间大,需要采用高效率和高质量的算法进行波长选择.敏感波段及其组合的选择是简化分析模型和提高模型预测精度的关键技术之一.本研究以水稻孕穗期叶片干样的中红外光谱透射率和叶片氮素含量为数据源,... 详细信息

傅里叶变换中红外光谱谱区宽,搜索空间大,需要采用高效率和高质量的算法进行波长选择.敏感波段及其组合的选择是简化分析模型和提高模型预测精度的关键技术之一.本研究以水稻孕穗期叶片干样的中红外光谱透射率和叶片氮素含量为数据源,通过协同偏最小二乘算法（siPLS）从宽谱区中初选出波段范围1583.3-992.2cm^-1,再采用迭代遗传算法（GA）从中选出了84个水稻叶片氮素含量预测的敏感波段.研究结果显示以此敏感波段建立的偏最小二乘回归模型的预测均方根误差（RMSEP）和水稻叶片总氮含量的测量值与预测值之间的相关系数分别为0.1186和0.9120,该预测结果明显优于协同偏最小二乘法（siPLS）和光谱指数NFSA的预测结果,说明傅里叶变换红外光谱技术结合siPLS-GA-PLS算法能够实现水稻叶片氮素含量的预测.

关键词：水稻氮傅里叶变换红外光谱协同偏最小二乘法遗传-偏最小二乘法

水稻氮素机器视觉诊断最佳叶位和位点的选择研究

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农业机械学报 2010年第4期41卷 179-183页

作者：祝锦霞邓劲松林芬芳王珂浙江大学农业遥感与信息技术应用研究所杭州310029

选用扫描仪获取水稻叶片的数字图像,通过比较第1和第3完全展开叶(L1和L2)颜色参量的空间分布,研究基于机器视觉技术的水稻氮素诊断的最佳叶位和位点选择。结果表明基于机器视觉的水稻氮素营养诊断是有理论依据的,能反映出叶片的营养状况... 详细信息

选用扫描仪获取水稻叶片的数字图像,通过比较第1和第3完全展开叶(L1和L2)颜色参量的空间分布,研究基于机器视觉技术的水稻氮素诊断的最佳叶位和位点选择。结果表明基于机器视觉的水稻氮素营养诊断是有理论依据的,能反映出叶片的营养状况;选择B、b、b/(r+g)、b/r、b/g作为最优颜色特征参量;比较颜色特征参量对应的变异系数CV,得到低氮处理的CV明显高于正常氮素水平,同时CV随着叶位的增加而减小;不同位点的CV其叶尖和叶基的变化幅度较为接近,不同位点间差异不显著。初步研究选择第3完全展开叶作为水稻无损氮素诊断的最佳叶位。

关键词：水稻氮素机器视觉叶位位点变异系数

基于水稻扫描叶片图像特征的氮素营养诊断研究

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光谱学与光谱分析 2009年第8期29卷 2171-2175页

作者：祝锦霞邓劲松石媛媛陈祝炉韩凝王珂浙江大学农业遥感与信息技术应用研究所浙江杭州310029 浙江省农业遥感与信息技术重点实验室浙江杭州310029

选用扫描仪获取水稻叶片的数字图像,运用数字图像处理技术研究不同氮素水平水稻的叶色、纹理和形态特征,尝试建立基于叶色、纹理和形态特征的综合水稻氮素营养诊断模型。研究表明:(1)通过水稻叶绿素a含量和叶片颜色特征之间的相关性分析... 详细信息

选用扫描仪获取水稻叶片的数字图像,运用数字图像处理技术研究不同氮素水平水稻的叶色、纹理和形态特征,尝试建立基于叶色、纹理和形态特征的综合水稻氮素营养诊断模型。研究表明:(1)通过水稻叶绿素a含量和叶片颜色特征之间的相关性分析,得到有效颜色特征参量B,b,b/(r+g),b/r,b/g,同时分析叶绿素a含量随叶位的空间分布特征,选择较为稳定的第三完全展开叶作为指示叶或诊断叶;(2)通过与高光谱遥感数据的相关性分析,从机理上说明基于机器视觉的水稻氮素营养诊断是有理论依据的,是可行的;(3)提取水稻叶片颜色、形态综合特征信息,与YIQ电视信号彩色坐标系统的CB值建立水稻氮营养水平的识别模型,得到4个氮素水平的正确识别率为:N0:74.9%;N1:52%;N2:84.7%;N3:75%。初步研究结果表明基于扫描图像特征的田间水稻氮素水平诊断方法是有优势和前景的,有可能建立一种新的实时、快速、准确的田间水稻氮素营养诊断的方法。

关键词：颜色特征主成分分析综合特征

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基于光谱波段自相关的水稻信息提取波段选择

光谱学与光谱分析 2008年第5期28卷 1098-1101页

作者：王福民黄敬峰徐俊锋王秀珍浙江大学农业遥感与信息技术应用研究所浙江大学农业信息科学与技术中心浙江省农业遥感与信息技术重点研究实验室浙江杭州310029

通过大田试验，使用ASD光谱仪测量水稻不同生育期的冠层光谱，将光谱以10nm为步长进行合并，再将不同日期光谱的所有波段组合计算相关系数平方（R^2），生成R^2矩阵，并绘制R^2分布图。根据R^2越大，光谱波段之间冗余信息越多，R^2越小... 详细信息

通过大田试验，使用ASD光谱仪测量水稻不同生育期的冠层光谱，将光谱以10nm为步长进行合并，再将不同日期光谱的所有波段组合计算相关系数平方（R^2），生成R^2矩阵，并绘制R^2分布图。根据R^2越大，光谱波段之间冗余信息越多，R^2越小，水稻光谱波段信息含量越多的原则，在所有测量日期中选择出前100个R^2最小值对应的波段，将这些波段进行统计分析。结果表明，可见光区域各个波段之间和红外（近红外和短波红外）区域各个波段之间都含有大量冗余信息。水稻信息量丰富的波段主要集中在可见光的长波波段，红边波段，近红外第一和第二峰值波段，以及短波近红外第一峰前区（1530nm附近）和第二峰值区（2215nm附近）。比较水稻与其他植被对于最优波段的选择，400-410，630-650和1520-1540nm三个波段区间表现为水稻信息提取较为独特的波段。

关键词：波段自相关水稻波段选择