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[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
邱啟璜 牛健植 王迪 吴昊阳 杨涛 杨书鉴
【目的】通过1 500 MHz探地雷达（GPR）对辽东老秃顶子国家自然保护区典型阔叶林蒙古栎地下粗根和石砾进行探测研究，对林木成林及其发挥水土保持功能提供理论参考。【方法】在试验样地内基于探地雷达探测技术，控制试验分析GPR反射波参数与根径和石砾直径的相关关系，建立有效的估算模型，识别林地粗根和石砾，确定其分布规律。【结果】（1）在控制试验条件下土壤粗根和石砾能有效识别，根径> 1 cm的粗根在雷达剖面能形成明显的双曲线波形，石砾为“黑-白-黑”的波形。（2）GPR反射波参数中总时间间隔与根径相关性最显著（P 3 cm的粗根主要分布在20～40 cm土层。在有效识别的基础上，各根径根系在分布密度最大值的土层识别精度可达50%以上；GPR对石砾数量识别精度在20～30 cm土层达到最大值26.9%，在30～40 cm土层识别精度最小仅为8%。【结论】探地雷达在特定条件下能有效识别根系，且总时间间隔参数对粗根根径估计效果较好，对于石砾识别效果较根系差。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
李爽 张潇巍 谭旭 徐凌飞 吕生华 文剑
【目的】使用深度学习方法实现对根系雷达图像的多目标检测和多参数估计。【方法】构建了一种以YOLOv5s和CNN-LSTM为主要框架的网络模型实现对根系雷达扫描图像的多目标检测和多参数估计。首先，通过仿真模拟和预埋试验获取试验所需的根系雷达剖面图数据，同时为了增加数据的多样性，使用CycleGAN风格迁移网络获取了一批具有真实雷达图像特征的仿真数据；然后，使用YOLOv5s目标检测网络识别并提取根系响应区域；接着引入频域变换，获取频域特征，并将根系雷达图像的时域特征和频域特征融合；最后，利用卷积神经网络、卷积注意力机制以及长短期记忆网络强调和提取与根系参数相关的信息特征，并使用多任务学习的方法实现对根系半径、深度、相对介电常数以及水平倾角的预测。【结果】（1）仿真试验中，根系半径估计的最大误差是4.3 mm,R2为0.980，均方根误差为1.32，深度估计的最大误差是35.1 mm,R~2为0.962，均方根误差为17.68，相对介电常数估计的最大误差是3.1,R~2为0.960，均方根误差为1.10，水平倾角估计的最大误差是10.2°，R~2为0.821，均方根误差是4.96。（2）在实测数据上对根系半径估计的平均相对误差是9.112%，深度估计的平均相对误差是5.772%，水平倾角估计的平均相对误差是11.25%。【结论】本文提出的基于深度学习与探地雷达的多目标检测方法可以为根系检测和根系参数估计提供便利。
[期刊] 草业科学
[作者]
张午朝 马育军 李小雁 王雷
高原鼢鼠(Eospalax baileyi)是青藏高原特有的小型穴居动物之一,量化高原鼢鼠的洞道结构可以为深入研究其扰动对生态环境的影响奠定基础,而探地雷达方法可以无损、高效地获取地下洞道的结构特征。本研究借助探地雷达方法获得了高原鼢鼠洞道的深度、直径和走向,并与传统挖掘方法进行了对比,结果显示,探地雷达所得洞道位置与开挖样方所得洞道位置相符,两种方法得到的洞道直径和深度没有显著差别(P> 0.05),表明探地雷达方法可以得到较为准确的结果。高原鼢鼠洞道的深度介于1.6～19.8 cm,平均值为11.9 cm;直径介于2.1～14.4 cm,平均为9.1 cm;地下洞道略有起伏,但整体处于同一水平面内,地下洞道所处位置与地表鼠丘分布具有良好的对应关系,新鼠丘下方洞道较连续,旧鼠丘下方洞道较破碎。本研究通过探地雷达成功获取了高原鼢鼠洞道的结构特征,可以在此基础上进一步研究其扰动对土壤性质和植被特征的影响机制,全面评估高原鼢鼠在整个生态系统中的作用。
关键词：
洞道深度 直径 走向 探地雷达 高原鼢鼠
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
梁慧云 樊国秋 赵燕东 梁浩
【目的】为实现树木根系相对介电常数的定量估算，提出一种基于雷达波信号和树木根系参数的估算方法。【方法】首先，仿真模拟雷达波在不同半径、不同相对介电常数的树木根系下的传播路径，并通过正演分析获得探地雷达图像中双曲线顶点处的A-scan曲线；然后，提取A-scan曲线中与根系相对介电常数关联的目标振幅参数ΔF；最后，结合土壤相对介电常数、根系半径、根系深度，建立相对介电常数估算的数据集。分别基于偏最小二乘回归（PLSR）模型、反向传播（BP）神经网络模型和粒子群优化反向传播（PSO-BP）神经网络建立了估算模型，并对比分析了这3种模型的估算精度。【结果】（1）在仿真实验中，PSO-BP神经网络估算模型的均方根误差、平均绝对误差分别为0.701、0.255,R2为0.990，各指标均优于PLSR和BP神经网络估算模型。（2）在实地预埋实验中，PSO-BP神经网络估算模型的估算精度均优于PLSR和BP神经网络估算模型，其最大绝对误差和整体平均相对误差分别为3.16和10.88%。【结论】利用本研究提取的目标振幅参数ΔF、土壤相对介电常数、根系半径和根系深度建立的数据集，结合PSO-BP神经网络估算模型，能够实现对树木根系相对介电常数的准确估算。这对于评估树木根系的生长和健康状况具有重要意义。
[期刊] 自然资源学报
[作者]
王前锋 周可法 孙莉 秦艳芳 李广宇
试验点选择在古尔班通古特沙漠南缘中国科学院阜康荒漠生态系统研究站,以探地雷达为主要数据采集工具。结合探地雷达两种测量方式特点,提出了探地雷达最佳天线间距判定方法,达到快速测定中尺度土壤水分含量的目的。研究结果表明:固定天线间距测量下,得到最佳天线间距为1.9 m,提取了该天线间距下的地面波,进行了土壤含水量计算,测线上30.5 m点测定的土壤含水量与标后的时域反射仪法结果对比,在该试验点探地雷达地面波法测定上层土壤含水量的有效深度为20 cm,其偏差仅为0.015 m3/m3,精度能够满足实际需求,测线0～36.5 m间沙地上层土壤含水量表现出空间异质性,该方法能快速精确测定中尺度土壤含水量,...
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
李怡娜 徐国祺 王立海 阚相成 谢军明
【目的】目前，探地雷达常被应用于活立木缺陷、健康水平以及根系分布等的检测，检测系统中通常默认介电常数为固定值，但经初步研究发现，活立木的介电常数受环境及自身性质等的影响并不是一成不变的，在检测中使用默认的介电常数值会降低检测的准确性。因此，探究在不同应用条件下的活立木木材介电常数变化，建立各因素与介电常数值相关模型可为后续探地雷达检测活立木的应用中提供高精度的参考依据。【方法】本研究选用从黑龙江省星火林场采集的红松、樟子松、大青杨和水曲柳原木试件，根据探地雷达的应用条件，采用Agilent 4294A型介质频谱测试仪测量试件在不同含水率(范围为10%～100%)、不同温度(范围为-15～20℃)、不同外电场频率(范围为40 Hz～110 MHz)下的介电常数。分析不同应用条件下木材介电常数的变化趋势，并基于SPSS软件进行相关性分析，建立介电常数和各因素间的回归模型。【结果】木材含水率、外电场频率和环境温度对4种木材介电常数的影响规律相似。1)随着木材含水率的增加，介电常数呈现出增大的趋势。当含水率低于纤维饱和点时，介电常数缓慢增加；含水率高于纤维饱和点时，介电常数增加的速率变快。2)随着环境温度的增加，木材的介电常数整体呈现出增大的趋势。当含水率高于纤维饱和点时，介电常数值在0℃处出现突变。3)介电常数与外电场频率呈负相关关系，且随着频率的增大介电常数的下降趋势逐渐趋于平缓。4)在此温度区间内，介电常数与频率和含水率呈较为显著的相关性。通过回归分析，建立了介电常数的回归方程。【结论】实验结果表明环境温度、木材含水率和外电场频率均会对木材的介电常数造成影响。介电常数与含水率、环境温度呈正相关，与外电场频率呈负相关关系。含水率和外电场频率对木材的介电常数影响较大，环境温度次之。在实际应用中，可通过建立的回归方程来修正活立木的介电常数以提高探地雷达的检测精度，为活立木的精确腐朽检测提供依据。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
纪文文 王立海 时小龙 许明贤 郝泉龄 张广晖 孟庆凯 侯胜铭
【目的】探究小兴安岭典型树种粗根分布规律及其影响因素,为小兴安岭树木良好生长提供科学依据和数据支撑。【方法】以红松、落叶松、红皮云杉、樟子松为研究对象,在凉水实验林场选取了8个样地进行试验。以样木为圆心,采用树木雷达扫描以0.5、1、1.5、2 m为半径的圆周上的根系,采用环刀法和取土样法测定土壤理化性质,并测量树高、胸径、冠幅等树木因子,分析小兴安岭树木粗根分布状况,并对粗根密度与树木因子及土壤因子指标进行相关性分析。【结果】(1)小兴安岭4个典型树种在水平方向粗根密度随着与树干距离的增加而减少;在垂直方向上,随着土壤深度的增加,红松和落叶松粗根密度逐渐减少,红皮云杉和樟子松粗根密度先增加后减少。红松、落叶松、红皮云杉、樟子松分别有82.1%、82.0%、89.6%、67.6%的粗根分布在0～40 cm土层深度。(2)树木粗根密度与树高、胸径、冠幅呈显著正相关关系(P 0.05)。(3)树木粗根密度与土壤含水量、饱和持水量、毛管持水量呈显著正相关关系(P
关键词：
树木雷达 粗根分布 土壤理化性质
[期刊] 林业科学
[作者]
肖夏阳 文剑 肖中亮 李伟林 张厚江
【目的】采用探地雷达对木质体内部缺陷进行断层扫描探测,研究基于雷达波的树木内部层面反射特征识别算法,为雷达波无损测试技术在树木内部结构和缺陷的解析、定位及分布表征提供理论依据。【方法】采用900 MHz介质耦合树木雷达对柳木试件进行断层扫描,研究实现阈值法、匹配滤波器法和希尔伯特积算法获取缺陷层面的反射位置,基于层剥反演法对树木内部不同介质进行介电常数反演,求得层位的相对深度,结合三维激光扫描仪获取的树木外形轮廓点云数据,根据轮廓追踪法将雷达波B扫描图像与断层轮廓绝对位置进行映射,实现对树木内部缺陷的准确定位和表征。对3种算法分别使用FDTD正演方法进行对比验证,并应用于颐和园古柳木试件试验测试中。【结果】正演对比测试结果表明,希尔伯特积算法相较于阈值法和匹配滤波器法,对木质体内部缺陷识别效果更好。柳木试验测试结果显示,树木内部缺陷深度误差为10%,结合三维激光和外轮廓扫描技术求得的缺陷部分面积误差在5%左右。【结论】本研究提出的算法可以实现雷达波扫描图像对树木内部缺陷的准确定位和分布成像。
[期刊] 草业科学
[作者]
秦炎 秦彧 宜树华
高原鼠兔(Ochotona curzoniae)是栖息在青藏高原的一种植食性小型哺乳动物,其挖掘行为对高寒草地植被、生物多样性和物质循环等具有重要影响。已有研究大多是对高原鼠兔洞道的定性认识,缺少定量分析的研究。因此,本研究使用探地雷达对高原鼠兔洞道进行探测并通过实地解剖验证,旨在调查高原鼠兔的洞道结构,并分析探地雷达在高原鼠兔洞道探测的适用性。结果表明,1)不同样地类型高原鼠兔洞道结构差异较大,退化沼泽高原鼠兔洞道最为复杂;高寒草原高原鼠兔洞道仅有85cm,而高寒草甸高原鼠兔洞道最长可达560cm;2)不同样地类型探地雷达探测高原鼠兔洞道产生的波动数不同,退化高寒草甸、高寒草甸、退化沼泽和高寒草原平均波动数量分别为3.1、2.8、1.9和1.7个;3)探地雷达测量的高原鼠兔洞道波动数量与实际测量高原鼠兔洞口数量(R2=0.54,P<0.001)具有极显著的相关性。本研究发现,高寒草地高原鼠兔洞道结构复杂且不同样地类型差异较大;探地雷达在高原鼠兔洞道的探测方面具有一定的适用性和可行性,且该方法无损快速,可用于大范围高寒草地高原鼠兔洞道结构的调查研究。
[期刊] 浙江农林大学学报
[作者]
陶江玥 刘丽娟 庞勇 李登秋 冯云云 王雪 丁友丽 彭琼 肖文惠
训练样本的选取是影响监督分类精度的直接原因之一,数据空间分辨率越高,训练样本要求越准确,而人机交互训练样本选取推广力有限。利用机载高光谱(AISA)和激光雷达(LiDAR)主被动遥感数据,探讨基于高分辨率影像的训练样本自动提取技术以及适合树种识别的遥感变量。根据树木的结构和高度差异,开展树高分层掩膜试验,并计算光谱间夹角,在每个高度层中自动化优选树种的高纯度训练样本。计算植被指数、主成分分析等特征变量,基于支持向量机分类器对研究区进行树种精细分类。实验表明:通过对阔叶林、马尾松Pinus massonia
[期刊] 图书情报工作
[作者]
王寿彪 杨桄
指出合成孔径雷达(SAR)图像目标识别特征具有多维度特性和图像场景的复杂性,因此融入知识信息就成为解决SAR图像目标识别复杂问题的重要途径。结合实例分析知识信息在SAR中的重要性,阐述知识的描述方法,由此提出一种基于知识的SAR图像目标识别模型。以可信度方法为例,就知识信息的处理过程进行具体说明。最后通过案例分析,证明引入专家知识有助于增强目标识别结果的可靠性。
关键词：
SAR 图像 基于知识的目标识别 可信度
[期刊] 浙江农林大学学报
[作者]
卢佶 张国威 吴昊
【目的】探究光学和雷达卫星遥感对亚热带森林生物量的反演潜力。【方法】利用不同季节时间序列的合成孔径雷达(Senitinel-1)和光学数据(Sentinel-2)，对太平湖生态保护区森林地上生物量进行反演。基于后向散射系数、光谱波段、植被指数和生物物理参数，采用回归随机森林算法探究Sentinel-1和Sentinel-2在地上生物量制图中的精度，探究对亚热带森林地上生物量制图的最佳影像采集时期，评估光学和雷达遥感特征参数对提高地上生物量估计精度的贡献。【结果】Sentinel-2对研究区森林地上生物量的估计精度[决定系数(R~2)=0.68，均方根误差(E_(RMS))=37.69 Mg·hm~(-2)]要优于Sentinel-1 (R~2=0.47,E_(RMS)=49.11 Mg·hm~(-2))，但两者联合产生了最佳结果 (R~2=0.78,E_(RMS)=31.56 Mg·hm~(-2))。生长季(6和9月)的光学数据和旱季(12月)获得的雷达数据结合有利于提高地上生物量估算精度。另外，Sentinel-2提取的叶面积指数(LAI)、光合有效辐射吸收比(fapar)和覆盖度(fcover)与Sentinel-1提取的VH极化和VH+VV指数对地上生物量估算具有重要的贡献度。【结论】通过联合不同季节的光学和雷达数据，明确了6、9、12月与LAI、fapar、VH极化、VH+VV指数是地上生物量反演的最佳时相和预测变量。图8表3参29
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
黄湘松 王振 潘大鹏
在雷达电子战中，快速并准确地识别敌方雷达信号调制技术对于获得战术优势至关重要，而传统依赖于图形处理单元（graphics processing unit,GPU）的识别方法难以满足此应用场景的低延迟要求。为此，该文设计了一种基于数据流架构（dataflow architecture,DF）的雷达信号调制方式识别加速系统。该系统通过对卷积神经网络权值进行二值化来减少模型参数，便于将算法部署到现场可编程门阵列（field-programmablegatearray,FPGA），同时采用数据流架构加快雷达信号调制方式的识别过程。实验结果表明，在确保整体识别准确率的前提下，该加速系统的推理速度相比i7-11800H CPU提升44.43倍，相比RTX 3050Ti GPU提升2.59倍，系统功耗仅为1.724 W。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
龚树凤 方一鸣 施汉银 闫鑫悦 吴哲夫
为了实现基于雷达传感器的人机交互，设计了一个基于深度学习的毫米波雷达手势识别实验。首先，该实验基于77 GHz的FMCW雷达，采集人体手部动作回波数据，并对回波数据进行帧差预处理，再利用多维FFT算法构建距离-速度-角度联合的多维特征融合数据谱图。然后，调用MATLAB中的深度学习工具箱，基于典型的VGG16网络，搭建了适用于多维特征数据提取和动作识别的3D-VGG16-NET网络。实验结果显示，该网络算法对手势的平均识别准确率达到99.38%。
[期刊] 林业科学
[作者]
杨秀好 骆有庆 Gregg Henderson 毛立新
应用一种非破坏性的地球物理探测技术——雷达遥感技术,探测土栖白蚁巢穴。通过对金属管和蚁巢的掩埋模拟探测试验,测定地下目标影像尺寸,建立目标-影像尺寸线性关系模型,构建土栖白蚁蚁巢的二维和三维影像图;通过林地实地探测,获取不同目标反射的影像数据,有代表性地开挖验证,初步获得金属、树根、空洞和蚁巢4类地下主要目标影像特征;蚁巢尺寸的雷达遥感测量数据综合误差率为1.93%。雷达地下遥感探测技术是土栖白蚁监测和防灾减灾的有效辅助工具。
关键词：
雷达遥感 土栖白蚁 探测
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