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中国农业发生于新石器时代。中国农业的生产结构包括种植业、林业、畜牧业、渔业和副业;但数千年来一直以种植业为主。东北地区的黑土地,是宝贵的农业资源。黑土地的土壤富含有机质,深黑色的沃土,沉甸甸的感觉让人感受到这片土地的肥沃。在现代农业生产中,科技的应用在这片沃土上也发挥着至关重要的作用,科研团队利用机载高光谱对黑土地的土壤有机质做了相关研究。使用无人机高光谱图像和小型校准数据集对田间土壤有机质进行高分辨率测绘快速获取田间尺度土壤有机质(SOM)的高分辨率空间分布对于精准农业至关重要。无人机成像高光谱技术以其高空间分辨率和时效性,可以填补地面监测和遥感的研究空白。本研究旨在测试在中国东北典型低地势黑土地区使用无人机高光谱数据(400–1000 nm)和小型校准样本集进行1 m分辨率SOM绘图的可行性。该实验在大约20公顷的土地上进行。为了进行校准,使用 100 × 100 m 网格采样策略收集了 20 个样品,同时随机收集了 20 个样品进行独立验证。无人机捕获空间分辨率为0.05×0.05 m的高光谱图像。然后对每 1 × 1 m 内提取的光谱进行平均以代表该网格的光谱。在应用各种光谱预处理(包括吸光度转换、多重散射校正、Savitzky-Golay 平滑滤波和一阶微分)后,SOM 光谱相关系数的绝对最大值从 0.41 增加到 0.58。最佳随机森林(RF)模型的重要性分析表明,SOM 的特征波段位于 450-600 和 750-900 nm 区域。当使用RF模型时,无人机高光谱数据(UAV-RF)能够成功预测SOM,R 为0.53,RMSE为1.48 g kg−1。然后将预测精度与使用相同数量校准样本的普通克里金法(OK)和基于近端传感的射频模型(PS-RF)获得的预测精度进行比较。然而,由于采样密度较低,OK 方法无法预测 SOM 精度(RM...
发布时间: 2024 - 04 - 15
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摘要:针对推扫式成像光谱仪获取的狭带影像需要经过几何校正才能拼接形成空间二维影像的问题,提出了基于ENVI二次开发的高光谱推扫图像拼接技术。基于单应映射建立光谱仪倾斜状态下与正射状态下图像上的二维点之间的关系,校正由姿态变化引起的图像畸变,结合GPS数据修正因飞行速度变化引起的狭带重叠将校正后的狭带影像拼接起来。在ENVI二次开发平台上进行技术集成,实现了Resonon推扫高光谱狭带影像的自动校正拼接。对河北保定郊区高光谱影像的校正拼接实验证明,该方法与光谱仪自带拼接软件校正结果接近经纬度坐标差均在1m以内,均方根误差约为0.7389,能够满足一般高光谱遥感应用中的地理精度要求。研究目的:根据单应映射原理,建立光谱仪倾斜和正射状态下像点的映射关系,利用GPS/INS组合导航数据校正狭带影像中的畸变,拼接成一幅完整的影像,并在ENVI二次开发平台上实现推扫狭带影像的自动校正和拼接。推扫成像畸变原因:推扫式成像是利用飞行平台的向前运动,借助于与飞行方向垂直的扫描线记录而构成二维图像。推扫型成像光谱仪通常采用一个垂直于运动方向的面阵CCD来感应地面响应,在飞行平台向前运动中完成二维空间扫描,平行于平台运动方向,通过光栅和棱镜分光完成光谱维扫描,因此,CCD上一个点对应一个谱段,一条线对应一个谱面。CCD探测器每次成像是空间一条线上的光谱信息。为了获得空间二维图像,再通过机械推扫,完成整个...
发布时间: 2020 - 07 - 09
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在大豆的种植中,对杂草的管理有利于作物产量最大化。研究发现麦草畏可有效防除数种一年生和多年生的阔叶杂草。然而,麦草畏喷雾偏离目标漂移或蒸气漂移会严重危害易感作物,包括麦草畏不耐受性作物。因此评估麦草畏漂移对农作物的损害对于有效控制杂草具有重要的意义。目前,作物损害主要是通过评估生理和生化变化(叶面积,叶色,植物高度,产量等)来确定的。但是,这些评估需要耗费大量的劳动力。对于大尺度农田的评估,则需要更快速且经济高效的方法。高光谱成像(HSI)可以快速扫描植物样品且能获得图像中每个像素的完整反射光谱,已用于植物生理和生化特性的鉴定以及有毒金属,盐和病虫害引起的植物胁迫的检测。同时结合许多机器学习(ML)算法,例如贝叶斯决策,最大似然分类,K均值聚类,随机森林,支持向量机和人工神经网络可以检测,监测和量化作物损害。在这篇文章中,科学家们利用Resonon Pika Ⅱ VNIR高光谱成像系统进行了相关的研究,旨在:(1)了解不同麦草畏喷雾比率下生理参数,产量和相应光谱响应的变化;(2)确定适当的光谱特征,以评估麦草畏比率对植物的影响;(3)基于高光谱成像,使用机器学习算法建立模型,评估麦草畏比率。 1 研究区域田间试验于美国密西根州斯通维尔市农作物生产系统研究农场的美国农业部农业研究处4.5公顷的区域内进行。试验场布设如图1所示。大豆于2014年5月7日播种。2014年3月下旬...
发布时间: 2020 - 07 - 09
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Hyperspectral imaging for presumptive identification of bacterial colonies on solid chromogenic culture mediaauthor:Mathilde Guillemota,Rony Midahuena, Delphine Archenyb,Corine Fulchironb,Regis Montvernaya,Guillaume Perrina, Denis F. Leroux*a  aTechnology Research Department, Innovation Unit,bioMérieux SA, Marcy l’Etoile, France; bR&D  Microbiology,bioMérieux SA, La Balme les Grottes,FranceBioMérieux致力于研究自动化微生物学实验室,以降低成本 (更少的人力和耗材), 提升性能 (提升灵敏度,机器算法),并通过优化临床实验室工作流,获得可追溯性。在这项研究中, 我们评估了采用高光谱成像技术(HIS)代替人类视觉观测微生物培养解读的可能性。在显色...
发布时间: 2020 - 07 - 09
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本文旨在利用高光谱数据建立一个准确、可解释的植物病害识别模型。由真菌引起的大豆炭腐病是一种严重影响大豆产量的世界性病害。在383-1032 nm范围内,Resonon高光谱成像仪在240个不同的波长处捕获高光谱图像。针对大豆炭腐病,科学家建立了3D卷积分网络模型,模型分类精度为95.73%,并利用可视化显著图检验训练模型、敏感像素位置以及分类的特征敏感波段,发现:敏感特征波段为733 nm,这和常用的鉴别植物健康程度的特征波段范围(700-1000nm)是一致的。【试验方法】感染炭腐病的大豆:分别在第3、6、9、12和15天采集健康的和受感染的大豆茎秆样品,在测量病害程度之前,实时采集健康的和收到感染的茎秆的高光谱图像。测量仪器:美国Resonon高光谱成像仪,型号:Pika XC (包含安装支架、移动平台、操作软件和2个70 w卤素灯)。Pika XC性能:光谱通道数:240;波段范围400-1000 nm;分辨率:2.5 nm。(a)室内高光谱成像系统(b)不同光谱波段的大豆茎秆样品高光谱图像 (c)大豆茎秆内外部RGB图像病害程度比较3D-CNN模型由两个连接的卷积分模型组成,其中,一个小的构架用于防止训练模型过饱和。2个图层(3*3mm空间维度,16个波段的光谱维度)作为第一个卷积分分层,4个3*3*16的图层作为第二个卷积分层,修正线性输入模型作为输出层。【结果分析】1....
发布时间: 2020 - 07 - 09
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美国宇航局研究发现气候变暖减缓植物生长速度
发布时间: 2018 - 04 - 28
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INVASIVE SPECIES MAPPING USING LOW COST HYPERSPECTRAL IMAGERY Steven Jay1 – Research AssistantDr. Rick Lawrence1 – Associate ProfessorDr. Kevin Repasky2 – Associate ProfessorCharlie Keith2 – Research Assistant1Department of Land Resources and Environmental Science Montana State University – Bozeman2Department of Electrical & Computer Engineering Montana State University – Bozeman 128 AJM Hall Montana State University Bozeman, MT 59717 入侵物种的监测长久以来是一个耗时、昂贵且无效的工作。遥感是监测入侵物种的一种手段,然而,由于经费、时间和准确度的问题,限制了这种方法。 本研究评估了一款性价比较高的高光谱成像仪监测并区分坐落在草地生态系统的乳浆大戟(Euphorbia esul...
发布时间: 2016 - 09 - 05
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据英国《卫报》报道,相关研究已经确认,海冰消融会引发气温上升并形成恶性循环,而这一循环已经使得北极冰面消融速度超过预期。  该研究分析显示,海冰面积的缩小对北极地区不正常的暖化负有责任,并再次强调,在北极地区,海冰消融和气温升高已经形成一个正相关的关系,这将进一步加速海冰消融和全球变暖。  这一研究将重新引发关于北极地区已经超越一个关键临界点的话题,即海冰消融速度将会大大超过预期速度。大部分的预测表示,到2050年北极地区将会在夏季出现无冰现象,而有些研究模型则认为,北极冰面将会在十年内全部消失。  负责该研究的澳大利亚墨尔本大学的詹姆斯?斯克林(James Screen)说:“关于北极海冰临界点的问题至今还处于激烈的争论之中。我们的研究结果还不能证明北极已经越过这个临界点。我们能说明的是,目前在该地区出现的关于海冰与气温的强烈正相关关系只能增加进一步暖化和海冰消融的可能性。”  近几十年,北极地区的升温比世界其他地区要快两倍,也就是我们所说的“北极扩大”现象。一直以来有科学家怀疑海冰消融是主要诱因,但是其他因素,例如风向改变、云团改变和洋流改变都可能造成这一后果。  斯克林和他的同事伊恩?西蒙斯(Ian Simmonds)在《自然》杂志上撰文表示,他们已经利用新的数据证明了之前预测的海冰—气温关系确实存在。“由于缺乏北极地区的数据,之前的相关研究都进展迟缓。”...
发布时间: 2018 - 04 - 28
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在武汉召开的第七届中国城市森林论坛上,我国城市森林建设领域的专家学者,围绕“城市森林・低碳城市・两型社会”的主题,就发展城市森林和建设低碳生活环境进行深入探讨。在演讲中,他们畅谈了建设城市森林、打造低碳城市的理念与思路、对策与建议。  打造低碳城市 大有可为  专家们在演讲中说,发展城市森林、打造低碳城市,是促进经济增长方式转变的重要内容,是调整产业结构的有力举措,是消除个人碳足迹的有效途径。  中国林科院首席科学家盛炜彤介绍说,森林能够改善小气候,夏天防暑降温,冬天防寒保暖。森林能够固碳贮碳,是一个巨大的碳库,森林通过光合作用吸收二氧化碳,将碳贮存在木材和土壤中。木材可以代替石化燃料,可以代替钢、水泥、铝等高能耗材料,并降低二氧化碳排放量和能耗。在当前难以有效减少能耗和排放的情况下,发挥森林的“碳汇”作用,能够拓展城市生态环境容量,促进城市可持续发展。  中国科学院院士蒋有绪说,大规模植树造林,增加森林面积,加强森林管理,可以促进二氧化碳的吸收,增加森林碳汇能力。森林的吸碳减排作用巨大,效果明显,是工业直接减排所不可比拟的。城市森林植被所增加的碳汇,可以抵消其工业生产和社会消费排放碳总量中的相当一大部分。盛炜彤认为,我国许多城市在近郊或远郊有大面积丘陵山地的森林,这部分森林面积大,森林生长量和碳汇能力的潜力也很大,对于发展城市低碳潜力巨大。  蒋有绪认为,发展城市森林应当作为低碳...
发布时间: 2018 - 04 - 28
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日前,美国科学家找到了一种行之有效的方法,能使硅基太阳能电池具有足够的柔韧性,从而可使其包裹在一支铅笔粗细的物体之上或者附着在建筑物的窗户甚至汽车的玻璃表面。10月5日出版的《自然・材料》杂志报道了这一成果,并称该技术可将之前极易破碎的硅片转印到柔性材料之上,为传统的硅切片工艺提供了新的可能。  负责此项研究的伊利诺伊大学香槟分校的约翰・罗杰斯说,这项技术将为新型太阳能建筑的推广打开大门,“我们可使它足够的薄,然后将其‘转印’在一个塑料片上,从而将其制成可卷曲的系统,这样,类似于胶片厚薄的薄膜就可被贴附在建筑物的玻璃表面上。”  据了解,由于全球变暖和高油价的影响,依靠光电转换的太阳能电池被誉为最具希望的绿色能源之一。包括日本消费电子制造商夏普和德国Q-Cells在内的不少公司都在进行薄膜太阳能电池相关领域的研发。但相对于传统太阳电池,薄膜太阳能电池较低的光电转化效率一直是困扰业界的难题。  罗杰斯称,此项技术是以光电转换效率较高的单晶硅作为原料。为了克服单晶硅硅片极脆易碎的缺点,他们使用了一种特殊的蚀刻方法,能从较大的硅晶体上削下比传统的硅片薄10倍到100倍的超薄硅片。按其不同的厚薄程度可被应用于不同的领域。当硅片被削切下来之后,就会被一个装置拾起,然后将其像盖章一般“转印”到一个新材料的表面之上。最后,再用电气系统将这些如同细胞的太阳能电池连成整体。相对于传统的太阳能电池板,...
发布时间: 2018 - 04 - 28
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为什么海洋动物很少去海底,即便那儿有很多食物?意大利海洋生物学家说,数以万亿的深海病毒可能要对此负责,它们控制了世界上最深的食物链,这些病毒“居民”将碳和营养“圈”在了海底,使得其他海洋动物无法享用。    意大利曼切科技大学的罗伯特•丹瓦罗和他的研究团队收集了世界各地的几十份沉淀物样本。结果发现,每份沉积物顶部的几厘米处都包含大量病毒,平均每克沉淀物包含多达10亿个病毒,相当于在海底每平方米包含8万亿个病毒。而且无论这些沉积物样本是来自于相对浅(距离海面仅几百米)的大陆架还是距海面6000米的深渊,结论都是如此。沉积物上的病毒传染了处于食物链中最低级的原核生物。    通常,较大的生命机体吃掉原核生物来吸收营养物和碳,但是当原核生物被病毒传染时,情况就不同了。病毒破开原核生物,将其中的碳和营养融入水中。这就是人们所知的“病毒分流”,营养被分流到食物链上没有被感染的细菌处保留下来,致使这些细菌产生更多的细菌,“款待”更多的病毒。丹瓦罗发现,样本来源的地方越深,病毒越活跃。    这项新研究在所有的样本中发现,沉积物中的原核生物越多,存在的病毒就越多,研究团队因此得出结论说,病毒和原核生物相互喂养,而更大的生物体必须寻求其他能量来源,因此,它们避开了海底。    海洋滤过性微生物学之父、美国南加州大学的杰...
发布时间: 2018 - 04 - 28
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