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[期刊] 林业科学研究
[作者]
刘梦盈 石雷 马云强 张忠和 刘雪莲 姚俊 杜婷
[目的]测定云南松枝梢针叶高光谱数据及光合数据,建立松小蠹危害时期监测模型及光合参数模拟方程,有效、快速地预测松小蠹危害时期,诊断云南松健康状况,为大面积应用高光谱遥感技术实现森林病虫害监测提供依据。[方法]调查松小蠹危害情况,获取不同危害时期针叶高光谱及光合数据,选取与松小蠹危害时期显著相关的参数,建立危害时期监测模型;对针叶光合与高光谱特征参数进行相关分析,建立光合参数的相关方程。[结果]危害时间越久,在740～1 036 nm,云南松枝梢针叶光谱反射率逐渐降低;光谱一阶微分曲线在660～740 nm,出现"红边""蓝移"现象,且峰值逐渐降低;基于光谱特征建立的松小蠹危害时期多元线性回归模型拟合效果最优;松小蠹危害时期与净光合速率Photo密切相关,其三次函数模型拟合效果较好;建立光谱指数和光合参数之间的联系,得到光合参数最优拟合方程。[结论]根据云南松光谱指数和光合参数分别建立的模型可有效监测松小蠹危害时期;云南松光谱指数与光合参数存在显著相关性,可建立相关模型预估云南松生长健康状况。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
白雪琪 张晓丽 张凝 张连生 马云波
油松毛虫对人工油松林造成了严重的危害。据统计，辽宁省油松毛虫的发生面积为１２万ｈｍ２／ａ，年均直接经济损失３４０万元。利用遥感技术特别是高光谱遥感大面积及时监测病虫害是今后林业病虫害监测的发展方向之一。高光谱遥感技术可以为植物叶绿素和含水率等生物化学参数的定量化诊断提供简便、有效以及非破坏性的数据采集和处理方法。本研究采用野外便携式光谱仪测定不同失叶率油松的高光谱反射率数据，使用分光光度计室内测定相应叶片的叶绿素含量，采用烘干法测定叶片含水率。通过计算归一化光谱指数（ＮＤＳＩ）、比值光谱指数（ＲＳＩ）、差值光谱指数（ＤＳＩ）与叶绿素ａ含量、叶绿素ｂ含量、含水率的相关系数，选择相关系数最高的光谱．．．
关键词：
高光谱 油松毛虫 油松 光谱指数
[期刊] 西南农业学报
[作者]
马云强 李宇宸 刘梦盈 石雷 张军 张忠和
【目的】探索如何利用多光谱遥感对云南切梢小蠹的危害状况进行快速准确的监测。【方法】基于多光谱无人机获取研究区影像结合实地采集样方数据,应用DNN深度学习模型定量反演研究区云南切梢小蠹危害信息,分析虫害等级光谱图像发现GNRE指数和NDVI指数对虫害造成的枯稍率的相关性。【结果】将两指数应用于模型拟合,对比结果发现植被指数NDVI与云南切梢小蠹危害的枯梢率相关性为R~2=0.67696,高于GNRE的R~2=0.45331,且危害等级分类总体分类精度为71.11%,Kappa系数为0.6751,危害等级由高到低的面积占比分别为1.18%、8.60%、73.73%、16.47%。【结论】利用无人机影像结合深度学习技术,可准确得到切梢小蠹分布信息,且危害等级分布呈现出由道路以及树林密度较小区域向密度较大区域其危害性逐渐减小,可为后续大范围切梢小蠹危害云南松的监测与防治提供参考。
关键词：
无人机 多光谱 云南切梢小蠹 危害 反演
[期刊] 南京农业大学学报
[作者]
薛来震 徐磊 谭晔 刘向东
[目的]本研究旨在明确不同品种水稻受褐飞虱危害后的光谱反射率与褐飞虱虫量间的关系,为光谱监测不同品种水稻上褐飞虱的危害提供指导。[方法]利用手持式光谱仪测定了4个水稻品种(‘武运粳29号’‘苏香粳3号’‘天丰优084号’和‘内二优6号’)在3个生育期(拔节期、孕穗期和扬花期)受不同虫量褐飞虱危害不同时间后稻株的光谱反射率。[结果]4个水稻品种受褐飞虱危害后,稻株的光谱反射率明显受褐飞虱虫量和危害持续时间的影响。随着褐飞虱危害的加重,稻株在近红外波段的反射率显著降低。稻株光谱反射率与褐飞虱虫量间的相关性随光谱波段变化而波动的趋势在4个水稻品种间均较为一致,不同品种水稻的光谱反射率均具备表征稻株受...
关键词：
褐飞虱 水稻品种 生育期 光谱反射率
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
李军 杨秋珍 黄敬峰 王焱 葛建明 冯椿
杨扇舟蛾和杨小舟蛾是危害意大利214杨的主要食叶害虫.为了研究杨扇舟蛾和杨小舟蛾危害对意大利214杨高光谱特征的影响,并为遥感监测意大利214杨杨扇舟蛾和杨小舟蛾提供基础光谱数据,该文于2003年5—8月以6年生意大利214杨为材料,在杨扇舟蛾和杨小舟蛾危害意大利214杨落叶率为48%时,分别测定试验和对照区冠层、叶片的高光谱数据及相应的生化参数(叶绿素含量、类胡萝卜素含量、含氮量和含水率等),应用微分光谱及数理统计中的t检验方法对数据进行分析.结果表明,意大利214杨受杨扇舟蛾和杨小舟蛾危害后,冠层和叶片的光谱反射率均变小,冠层和叶片光谱的红边具有"双峰"现象;冠层光谱在可见光~近红外波段有...
[期刊] 林业科学
[作者]
方加兴 武承旭 卢文娟 刘福 张苏芳 张真 孔祥波
【目的】明确聚集信息素对横坑切梢小蠹诱捕量与不同危害程度的云南松林有虫梢率之间的关系,为横坑切梢小蠹种群监测与防治提供技术支持。【方法】采用随机抽样法,调查云南省祥云县普淜镇和下庄镇2个样地云南松林内切梢小蠹的危害情况,并在由梢部危害转至干部危害期利用聚集信息素诱捕横坑切梢小蠹成虫,分析横坑切梢小蠹在梢转干时期的种群变化规律及有虫梢率与诱捕量之间的关系。【结果】普淜和下庄2个样地横坑切梢小蠹和云南切梢小蠹是优势种。普淜样地中横坑切梢小蠹占49. 75%,雌雄比为1. 06∶1;云南切梢小蠹占50. 25%,雌雄比为1. 32∶1。下庄样地中横坑切梢小蠹占54%,雌雄比为1. 45∶1;云南切梢小蠹占46%,雌雄比为1. 88∶1。2样地中横坑切梢小蠹蛀梢期树冠有虫梢率从上到下依次降低,普淜样地有虫梢率约为下庄样地的10倍。2样地横坑切梢小蠹的诱捕量在整个梢转干期呈现相同的规律,成虫扬飞均始于11月中旬,终见于翌年5月下旬,扬飞高峰期是3月初至4月下旬。诱捕器中天敌种群数量与横坑切梢小蠹数量有明显的跟随现象。诱捕器中横坑切梢小蠹雌雄性比在1∶1. 09～1. 71之间,雄性个体数量明显多于雌性。横坑切梢小蠹林间有虫梢率(y)与诱捕量(x)之间呈线性正相关,其中在高虫口密度普淜样地拟合函数关系式为y=0. 002 4x+0. 060 1(R~2=0. 67),低虫口密度下庄样地拟合函数关系式为y=0. 003 2x-0. 004 3(R~2=0. 71)。【结论】了解高、低虫口密度下横坑切梢小蠹在云南松树冠中的分布规律,利用聚集信息素诱捕可作为监测横坑切梢小蠹种群变化的有效方法,且诱捕量与林间有虫梢率呈线性正相关,诱捕量可反应横坑切梢小蠹在蛀梢期的有虫梢率。
[期刊] 中国农业科学
[作者]
朱西存 赵庚星 王瑞燕 董芳 王凌 雷彤
【目的】分析苹果叶片的高光谱特征,探索建立苹果叶片色素含量的高光谱监测模型,以促进高光谱技术在苹果长势监测中的应用。【方法】通过方差分析方法,分析苹果春梢和秋梢停止生长两个时期功能叶片的不同部位、不同含水率、不同品种的高光谱特征。利用相关分析方法,研究高光谱参数与叶片色素含量间的关系,并建立基于光谱参数的叶片色素含量监测模型。【结果】在760—1300nm的近红外波段,叶片光谱反射率后部低、前部高、中部居于二者之间;随着叶片含水率降低,光谱反射率逐渐增大;不同品种的叶片,光谱反射率差异显著。光谱参数R800/R550、红边面积Sr和绿峰反射率Rg与叶片色素含量之间有较好的相关性,并分别建立了色...
[期刊] 湖南农业大学学报(自然科学版)
[作者]
刘建雄 李明 陶栋材 彭作南 刘仲华 李麟 黄南 刘兴国
对遭茶尺蠖啃食的茶园高光谱数据进行比较和分析,发现在红边峰值区(690～790 nm)和蓝边峰值区(520～580 nm)的光谱特征参数变化明显,建立了相应的茶尺蠖啃食程度拟合模型。结果表明:遭茶尺蠖啃食的茶园部分光谱特征参数与叶面积指数存在相关性,其中以红边峰区一阶导数积分值(SDr)的相对变化率最大,能够有效反映出茶园遭茶尺蠖啃食的严重程度,真实值与模型预测值的相关系数为0.93,相对误差的平均值为4.46%。
[期刊] 中国农业科学
[作者]
魏永康 杨天聪 臧少龙 贺利 段剑钊 谢迎新 王晨阳 冯伟
【目的】小麦倒伏严重影响小麦光合及成熟进程，进而造成小麦减产及品质下降。为快速精确获取倒伏信息，评估无人机遥感监测小麦倒伏的能力，构建小麦倒伏监测模式，为灾情评估、保险理赔及灾后补救提供技术支持。【方法】利用近地无人机获取包含红、绿、蓝、红边和近红外5个多光谱波段图像，经过预处理飞行高度50 m的小麦冠层图像，得到分辨率为1.85(cm/像素)的数字正射影像图（DOM）和数字表面模型（DSM），从中提取光谱特征、高度特征和光谱纹理共3类特征信息；采用支持向量机（SVM）和随机森林（RF）2种分类器对6种不同特征集组合进行倒伏分类比较，使用准确率（Acc）、精确率（Pre）、召回率（Re）和调和平均数（F1）以确定较优的特征组合和分类器；同时使用3种不同的特征集筛选方法（套索算法Lasso、随机森林递归算法RF-RFE和Boruta算法）对优化的特征子集进行综合评价，确立适宜的倒伏分类评价方法。【结果】单一特征的光谱和纹理及其组合对小麦倒伏的分类评价结果较差，“椒盐现象”严重，在此基础上融合DSM信息的分类精度显著提高。采用随机森林分类器对光谱特征、纹理特征和高度特征进行特征集组合，小麦倒伏识别的分类准确率最高达91.48%。为减少特征集变量数量，采用3种特征优化方法，与筛选得到的全特征集、Lasso算法、RF-RFE算法相比，基于Boruta算法得到的优化特征子集分类精度更高，整体稳定性更好，从含有DSM的3种特征组合均值来看，总体分类精度和Kappa系数分别提高了0.17%和0.01（全特征集）、2.45%和0.05(Lasso)、2.87%和0.05(RF-RFE)。其中，光谱-纹理-DSM组合效果最好，总体分类精度达92.82%,Kappa系数达0.86。【结论】Boruta算法有效优化光谱-纹理-DSM组合的特征子集数量，让更少的特征参量参与分类，且获得较高的分类精度，确立了精确监测小麦倒伏的多特征组合-Boruta-RFC技术融合模式，为小麦灾情评估及补救措施制定提供参考。
关键词：
冬小麦 无人机 多光谱 特征融合 倒伏
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
张莹 张晓丽 李宏志 刘会玲
【目的】频谱作为物质的能量特征进行地物的识别是可行的。本文针对国内外利用频谱进行地物分类尤其是森林植被分类研究的匮乏,探索频谱的地物识别潜力,将高光谱影像的光谱曲线转化为频谱进行地物识别研究。【方法】以福建将乐林场为研究区,利用国产环境小卫星高光谱影像(HJ-1A HSI)和同时成像的多光谱影像(CCD),通过能量分离变换的方法对高光谱和多光谱进行融合,获取高空间分辨率的高光谱影像;然后,将融合影像的光谱曲线转化到频率域,进而获取频谱;通过"频谱距离"对研究区进行地物分类,并将分类结果与光谱角填图(SAM)分类结果进行比较。【结果】在频域中植被类别和非植被类别的低阶幅度谱具有明显的可分性,频谱方法提高了马尾松、杉木和阔叶林的制图精度,对于光谱特征相似的不同森林植被具有更好的区分能力;非植被类别在1阶谐波的频谱容易区分,植被类别需要用前7次谐波的幅度谱进行区分,随着频率的增大,频谱变化趋于相似,并且非植被类别在频域的能量累计速度高于植被类别;与SAM的分类结果比较发现,基于频谱的分类方法总体分类精度为84.19%,比SAM分类结果总体精度提高0.7%。【结论】利用频谱信息可以降低光谱曲线上噪声的影响,保留类别的重要区别信息,提高地类的分类精度,因此利用频域中的频谱进行地类识别具有可行性。
[期刊] 中国农业科学
[作者]
黄建荣 孙启花 刘向东
【目的】阐明水稻受稻纵卷叶螟危害后不同受害程度的叶片、卷叶的分布形式及卷叶率对稻叶光谱特征的影响,获取诊断水稻受害程度的模型,以便为稻纵卷叶螟的遥感监测提供理论指标与方法。【方法】试验以不同受害等级的虫害叶及健康叶为材料,在室内恒定条件下采用ASD光谱仪分别测定不同受害程度、受害叶片的不同分布形式、及不同卷叶率下稻叶的光谱反射率,并采用直线回归法,建立基于光谱参数的水稻受害程度诊断模型。【结果】水稻虫害叶光谱反射率均随受害等级的增加,在绿光区(530—570nm)和近红外区(700—1050nm)降低,而在红光区(610—700nm)增加。能反演叶片受害程度的敏感波段为530—564nm、61...
[期刊] 林业科学
[作者]
何立红 李志文 刘劲军 司嘉怡 曾爱平
油茶是指种子含油率较高、且有一定栽培经营面积的山茶属(Camellia)植物的总称,目前已知全世界有280种,其中238种分布在我国(张宏达,1998)。油茶作为我国特有的木本食用油料树种,已有2 000多年的栽培历史(庄瑞林,2008),与油橄榄(Olea europaea)、油棕(Elaeis guineensis)、椰子(Cocos nucifera)并称为世界四大木本油料植物。油茶在我国主要分布于长江流域及其以南的14个省(市、区),总面积约有400万hm2,资源总量约占世
[期刊] 中国农业科学
[作者]
翟清云 张娟娟 熊淑萍 刘娟 杨阳 马新明
【目的】叶片氮素状况是小麦生产中精确施氮管理与调控的前提,实时无损监测叶片氮素状况对小麦生产管理具有重要意义。本文旨在综合分析不同环境下小麦冠层光谱响应差异,进而构建其估测模型,为小麦氮肥合理运筹提供技术支持。【方法】本研究基于3种不同土壤质地(砂土、壤土和黏土)、5种不同施氮水平(0、120、225、330和435 kg.hm-2)及3种河南省主栽小麦品种(矮抗58、周麦22和郑麦366)连续2年的大田试验,于小麦主要生育时期同步测定冠层光谱反射率和叶片氮含量,对3种不同土壤质地条件下小麦冠层叶片氮含量的高光谱响应差异进行比较,系统分析350—1 050 nm波段范围内任意两波段组合而成的差...
[期刊] 中国农业科学
[作者]
李朋磊 张骁 王文辉 郑恒彪 姚霞 朱艳 曹卫星 程涛
【背景】快速、准确地估算水稻产量对于肥水精确管理及国家粮食政策的制定至关重要。高光谱与激光雷达遥感作为2种不同的主被动监测技术,为水稻长势信息获取提供了多样化手段。【目的】对比2种遥感监测手段在不同生态点的独立数据集中的验证精度,寻求可移植性强的产量估算模型,对水稻长势监测提供理论与技术支撑,及为精确农业提供科学指导具有重要意义。【方法】本研究通过实施3年(2016—2018年)包含不同地点、不同品种与不同氮素水平的水稻田间试验,在抽穗后各时期同步获取点云数据和光谱数据,结合线性回归与随机森林回归来估算产量,探究抽穗后点云数据与光谱数据估算水稻产量的差异;同时评估产量模型在不同数据集的时空可移植性,寻求可移植性强的产量估算模型。【结果】利用点云数据估算产量的精度(R~2=0.64—0.69)优于光谱数据的估算精度(R~2=0.20—0.58);基于线性回归的产量估算模型,其验证精度明显优于基于随机森林回归的产量模型;产量模型在同一生态点的可移植性更强(不同生态点:RRMSE 16.69%—17.85%;同一生态点:RRMSE 11.37%—12.41%)。【结论】本研究为抽穗后水稻产量监测提供了新的方法和不同遥感手段的性能比较,为收获前作物产量的实时估算提供重要支撑。激光雷达技术凭借其全天候工作的特点,在长江中下游水稻产量实时监测中有着较好的应用前景。
关键词：
水稻 产量 激光雷达 高光谱 回归模型
[期刊] 林业科学
[作者]
吴东山 贾婕 陈虎 颜培栋 徐荣勋 杨柳琴 杨章旗
【目的】掌握横坑切梢小蠹危害与细叶云南松应激响应规律,探讨其与抗性有关的代谢挥发物关系,以期提出有效的防治措施。【方法】以广西乐业县雅长林场不同危害程度细叶云南松嫩梢为对象,利用顶空固相微萃取-气相色谱/质谱法研究细叶云南松诱导抗性挥发物质。SPME萃取优化条件为:在75℃固相萃取仪上平衡15 min,用75μm萃取头(DVB/CAR/PDMS)萃取15 min。【结果】重度危害检测出最多挥发组分,主要为萜烯类、醇类。细叶云南松主要代谢挥发产物与其受危害程度密切相关,随着受害程度的增加,α-蒎烯、3-蒈烯、β-石竹烯、β-毕澄茄烯的含量随之增加,β-蒎烯含量逐渐减少,且仅对照含有少量长叶烯成分。重度危害类型中β-蒎烯含量最低仅为对照的47.85%,而3-蒈烯升高幅度最大,高于对照62.83%。单萜类及倍半萜类含氧衍生物总量随受害程度增加而增加,表明含氧化合物增多其抗虫性减弱。【结论】3-蒈烯、β-蒎烯、β-榄香烯、β-石竹烯和β-毕澄茄烯含量差异是导致细叶云南松诱导横坑切梢小蠹虫抗性的主要原因。顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术适用于松针挥发性成分的快速分析,并为细叶云南松小蠹诱导抗性物质研究提供科学依据。
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