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基于无人机多源遥感数据和机器学习的高通量棉花估产研究 被引量:1
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作者 冯美臣 苏悦 +3 位作者 林涛 余汛 宋扬 金秀良 《农业机械学报》 北大核心 2025年第3期169-179,共11页
为综合利用光谱、冠层结构、纹理特征等信息对棉花进行无人机(Unmanned aerial vehicle,UAV)遥感产量估算并系统地分析光谱、冠层结构、纹理特征等信息对估产的贡献程度,本文在构建基于多源UAV数据棉花估产机器学习模型的基础上,进一步... 为综合利用光谱、冠层结构、纹理特征等信息对棉花进行无人机(Unmanned aerial vehicle,UAV)遥感产量估算并系统地分析光谱、冠层结构、纹理特征等信息对估产的贡献程度,本文在构建基于多源UAV数据棉花估产机器学习模型的基础上,进一步确定了估产的最佳生育时期,并对比了多源传感器数据在棉花产量估算中的效果,最后量化了各类输入特征的贡献度。采集棉花冠层RGB(Red green blue)、多光谱(Multispectral,MS)和激光雷达(Light detection and ranging,LiDAR)3种传感器数据,通过对棉花光谱植被指数与产量进行相关性分析,确定了棉花产量估算最佳生育时期,进而构建了基于偏最小二乘法回归(Partial least squares regression,PLSR)、随机森林回归(Random forest regression,RFR)、极致梯度提升(Extreme gradient boost,XGBoost)3种机器学习模型的棉花产量估算方法,并评估了基于2种最常用的传感器(RGB和MS相机)的性能。最终确定了光谱特征、冠层结构、纹理特征这3类特征信息在产量估算中的贡献度。研究结果表明,盛花期是棉花估产的最佳生育时期;基于盛花期的UAV数据,XGBoost模型取得了最高的产量估算精度(R^(2)为0.70,RMSE为611.31 kg/hm^(2),rRMSE为10.60%),在对比基于RGB和MS图像数据提取的特征时,基于MS图像数据提取的特征建模结果更好,同时将RGB和MS相机2种传感器数据提取的特征作为输入时,模型结果高于单一传感器;使用夏普利加性解释(Shapley additive explanations,SHAP)算法分析了机器学习模型中各个输入特征对于估产的贡献度,发现基于3种传感器的3种特征信息在产量估算方面都具有重要意义,其中,纹理特征与冠层结构在产量估算中展现出了较好的潜力。本研究可为棉花智慧化管理中高通量棉花产量估算提供理论和技术支持。 展开更多
关键词 棉花 估产 无人机遥感 多源数据 XGBoost 夏普利加性解释
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无人机遥感作物估产研究进展 被引量:3
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作者 郑恒彪 吉文翰 +7 位作者 郭彩丽 张小虎 邱小雷 姚霞 江冲亚 朱艳 曹卫星 程涛 《南京农业大学学报》 CAS 北大核心 2025年第1期1-13,共13页
快速、准确估测作物产量不仅有利于提前掌握粮食生产状况,而且对国家粮食政策的制定至关重要。无人机遥感技术因其快速、便捷、成本低等优势,以及可同时搭载多种传感器获取高时空分辨率影像,在作物产量估测研究中发挥了重要作用。本文... 快速、准确估测作物产量不仅有利于提前掌握粮食生产状况,而且对国家粮食政策的制定至关重要。无人机遥感技术因其快速、便捷、成本低等优势,以及可同时搭载多种传感器获取高时空分辨率影像,在作物产量估测研究中发挥了重要作用。本文首先介绍了无人机遥感估产的相关背景;其次对近二十年来无人机遥感估产的研究现状进行了概述,分别从无人机平台、传感器、估产模型构建等方面重点综述了近年来国内外无人机遥感估产的研究进展;最后讨论了影响无人机遥感估产精度的因素、尚未解决的关键技术问题以及无人机遥感估产的未来发展前景。本文可为了解无人机遥感估产研究前沿、技术瓶颈、发展前景提供重要参考,为精确栽培、智慧育种提供技术支撑。 展开更多
关键词 作物 产量 估测 无人机遥感 传感器 建模方法 研究进展
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基于无人机RGB图像植被指数的棉花产量估算研究
3
作者 白振涛 董冰雪 +4 位作者 范军亮 SHAWN Carlisle Kefauver JOSÉ Luis Araus 张富仓 尹飞虎 《农业机械学报》 北大核心 2025年第8期182-192,共11页
为突破传统遥感技术依赖多光谱/高光谱的局限,探索RGB图像结合颜色空间转换算法的作物产量估算方法。通过无人机平台获取16个水氮处理条件下滴灌棉花6个关键生育期的冠层RGB图像,运用色彩空间转换算法将其转化为HIS、CIELab和CIELuv颜... 为突破传统遥感技术依赖多光谱/高光谱的局限,探索RGB图像结合颜色空间转换算法的作物产量估算方法。通过无人机平台获取16个水氮处理条件下滴灌棉花6个关键生育期的冠层RGB图像,运用色彩空间转换算法将其转化为HIS、CIELab和CIELuv颜色参数,优选最佳估产窗口期,基于其衍生的RGB植被指数构建3种变量组合下的岭回归、支持向量机和随机森林估产模型。不同生育期的RGB植被指数与产量相关性表明,RGB植被指数与棉花产量在花期、花铃Ⅰ期、花铃Ⅱ期、铃期和吐絮期均具有较强的相关性,吐絮期植被指数与产量相关性最强,其中吐絮期的估产精度最高(决定系数大于等于0.87,偏差小于10%),为最佳估产窗口期。随机森林模型在各生育期估产中反演精度表现最稳定,采用变量组合3(GA、GGA、CSI、NGRDI、NGRDIveg、TGI、TGIveg、NDLab、NDLuv)构建的随机森林模型反演结果表现最优,测试集决定系数为0.76~0.88,均方根误差为0.69~0.99 t/hm^(2),平均绝对误差为0.53~0.80 t/hm^(2),偏差为6.11%~30.65%,为滴灌条件下棉花产量最优反演模型。研究结果可为利用无人机RGB图像进行滴灌棉花估产以及表型监测分析提供理论参考。 展开更多
关键词 棉花 产量估计 无人机遥感 RGB图像 植被指数 机器学习
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基于遥感数据与作物模型结合的重庆市水稻估产方法
4
作者 毕淼 詹培 +2 位作者 何永坤 范莉 张建平 《江苏农业学报》 北大核心 2025年第5期893-904,共12页
水稻是世界主要粮食作物,准确预测其产量对粮食安全和农业资源管理具有重要意义。本研究采用ORYZA(V3)作物模型和MODIS遥感数据,建立了遥感数据与作物模型结合的重庆市水稻估产模型。主要结论如下:使用水稻分期播种试验数据对模型中的... 水稻是世界主要粮食作物,准确预测其产量对粮食安全和农业资源管理具有重要意义。本研究采用ORYZA(V3)作物模型和MODIS遥感数据,建立了遥感数据与作物模型结合的重庆市水稻估产模型。主要结论如下:使用水稻分期播种试验数据对模型中的作物参数进行校正,校正结果显示,模型对生育期的模拟误差低于5%,地上总生物量(WAGT)和穗生物量(WSO)模拟值与实测值之间的决定系数(R^(2))均超过0.970,归一化均方根误差(nRMSE)低于22.0%,提高了模型在重庆地区的适用性;通过多参数组合下的叶面积指数(LAI)与水稻单产的回归分析,建立了在最优结合日期(日序182,7月1日)下的LAI与水稻单产的回归模型,据此完成对全市2023年水稻单产估算,平均准确率达到87%,总体效果较好,尤其是对重庆市西部、中部、东南部等水稻主产区的预测精度更高。研究结果证实,将作物模型与遥感数据相结合,能够有效提升区域农作物产量估算的精度,在作物的产量预测领域展现出巨大的应用前景。 展开更多
关键词 水稻 作物模型 遥感估产 数据耦合
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基于遥感多参数和IPSO-WNN的冬小麦单产估测 被引量:4
5
作者 王鹏新 李明启 +3 位作者 张悦 刘峻明 朱健 张树誉 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期154-163,共10页
冬小麦是我国的主要粮食作物之一。为进一步准确地估测冬小麦产量,以陕西省关中平原为研究区域,选取冬小麦主要生育期与水分胁迫和光合作用等密切相关的条件植被温度指数(VTCI)、叶面积指数(LAI)和光合有效辐射吸收比率(FPAR)作为遥感... 冬小麦是我国的主要粮食作物之一。为进一步准确地估测冬小麦产量,以陕西省关中平原为研究区域,选取冬小麦主要生育期与水分胁迫和光合作用等密切相关的条件植被温度指数(VTCI)、叶面积指数(LAI)和光合有效辐射吸收比率(FPAR)作为遥感特征参数,采用改进的粒子群算法优化小波神经网络(IPSO-WNN)以改善梯度下降方法易陷入局部最优的缺陷,并构建冬小麦产量估测模型。结果表明,IPSO-WNN模型的决定系数R2为0.66,平均绝对百分比误差(MAPE)为7.59%,相比于BPNN(R2=0.46,MAPE为11.80%)与WNN(R2=0.52,MAPE为9.80%),IPSO-WNN能够进一步提高模型的精度、增强模型的鲁棒性。采用灵敏度分析的方法探究对冬小麦产量影响较大的输入参数,结果发现,抽穗-灌浆期的FPAR对冬小麦产量影响最大,其次拔节期的VTCI、抽穗-灌浆期和乳熟期的LAI以及返青期和拔节期的FPAR对冬小麦产量的影响较大。通过IPSO-WNN输出获取冬小麦综合监测指数I,构建I与统计单产之间的估产模型以估测关中平原冬小麦单产,结果显示,估测单产与统计单产之间的R2为0.63,均方根误差(RMSE)为505.50 kg/hm^(2),相比于前人的研究较好地解决了估产模型存在的“低产高估”的问题,因此,本文基于IPSO-WNN构建的估产模型能够较准确地估测关中平原冬小麦产量。 展开更多
关键词 冬小麦 产量估测 粒子群优化 小波神经网络 遥感多参数
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基于WOFOST模型与遥感数据同化的县级尺度玉米估产研究 被引量:6
6
作者 钱凤魁 王化军 +3 位作者 王祥国 于远俊 辛家佶 顾汉龙 《沈阳农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期138-152,共15页
区域尺度的作物生长动态监测和产量预测对于保障粮食安全和农业政策的制定具有重要参考依据。遥感数据同化应用极大提高了作物估产的时效性和精度。为及时、准确地实现县级尺度粮食产量的估测,以及提升产量估测的精度,以辽宁省铁岭县为... 区域尺度的作物生长动态监测和产量预测对于保障粮食安全和农业政策的制定具有重要参考依据。遥感数据同化应用极大提高了作物估产的时效性和精度。为及时、准确地实现县级尺度粮食产量的估测,以及提升产量估测的精度,以辽宁省铁岭县为研究区,采用WOFOST(world food studies)模型与遥感同化相结合的方法对铁岭县玉米进行估产研究。通过采用扩展傅里叶幅度敏感性检验算法(extened Fourier amplitude sensitivity test,EFAST)敏感性分析方法实现玉米估产敏感性参数的分析,以及本地化;通过采用参数自动率定程序PEST(parameter estimation)实现参数的优化,验证结果为采样点产量的平均误差为852.39 kg·hm^(-2),模型模拟的精度达到92.82%。为进一步提高和优化模型估产精度,将遥感反演得到的叶面积指数采用集合卡尔曼滤波算法与模型模拟的叶面积指数进行数据同化,平均误差从同化前的852.39 kg·hm^(-2)降低为435.01 kg·hm^(-2),估产精度从92.82%提高到96.33%,有效提高了WOFOST模型估产的精度。结果表明:水分对玉米的生长发育限制并不大,其产量形成主要受光温影响,对温度、光能利用效率和最大同化速率有关的参数具有较高的敏感性;优化后的模型能够较好模拟铁岭县玉米生长发育情况,产量验证表明优化后的模型模拟的效果较好,但仍存在一定的误差;比值植被指数与叶面积指数的相关性最高,反演模型精度较好,反演结果表明叶面积指数在抽雄吐丝期差距较大,而在成熟期的差距不大;经过作物模型与遥感数据同化之后,估产的精度得到明显提高,说明遥感与作物模型同化是一种有效地提高作物估产和产量预测精度的方法。 展开更多
关键词 world food studies模型 遥感 数据同化 玉米估产 铁岭县
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基于遥感多参数和CNN-Transformer的冬小麦单产估测 被引量:5
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作者 王鹏新 杜江莉 +3 位作者 张悦 刘峻明 李红梅 王春梅 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期173-182,共10页
为了提高冬小麦单产估测精度,改善估产模型存在的高产低估和低产高估等现象,以陕西省关中平原为研究区域,选取旬尺度条件植被温度指数(VTCI)、叶面积指数(LAI)和光合有效辐射吸收比率(FPAR)为遥感特征参数,结合卷积神经网络(CNN)局部特... 为了提高冬小麦单产估测精度,改善估产模型存在的高产低估和低产高估等现象,以陕西省关中平原为研究区域,选取旬尺度条件植被温度指数(VTCI)、叶面积指数(LAI)和光合有效辐射吸收比率(FPAR)为遥感特征参数,结合卷积神经网络(CNN)局部特征提取能力和基于自注意力机制的Transformer网络的全局信息提取能力,构建CNN-Transformer深度学习模型,用于估测关中平原冬小麦产量。与Transformer模型(R^(2)为0.64,RMSE为465.40 kg/hm^(2),MAPE为8.04%)相比,CNN-Transformer模型具有更高的冬小麦单产估测精度(R^(2)为0.70,RMSE为420.39 kg/hm^(2),MAPE为7.65%),能够从遥感多参数中提取更多与产量相关的信息,且对于Transformer模型存在的高产低估和低产高估现象均有所改善。基于5折交叉验证法和留一法进一步验证了CNN-Transformer模型的鲁棒性和泛化能力。此外,基于CNN-Transformer模型捕获冬小麦生长过程的累积效应,分析逐步累积旬尺度输入参数对产量估测的影响,评估模型对于冬小麦不同生长阶段的累积过程的表征能力。结果表明,模型能有效捕捉冬小麦生长的关键时期,3月下旬至5月上旬是冬小麦生长的关键时期。 展开更多
关键词 冬小麦 作物估产 遥感多参数 卷积神经网络 Transformer模型
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基于低空无人机遥感的水稻产量估测方法研究进展 被引量:2
8
作者 冯向前 王爱冬 +7 位作者 洪卫源 李子秋 覃金华 詹丽钏 陈里鹏 张运波 王丹英 陈松 《中国水稻科学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期604-616,共13页
水稻作为主要的粮食作物之一,其产量估测对国家政策宏观调控、地方农情实时指导以及优良品种的定向培育都起着至关重要的作用。随着作物学科及其交叉学科的不断进步,估产的方法和模式也逐渐多样化。同时,随着遥感技术的发展,尤其是低空... 水稻作为主要的粮食作物之一,其产量估测对国家政策宏观调控、地方农情实时指导以及优良品种的定向培育都起着至关重要的作用。随着作物学科及其交叉学科的不断进步,估产的方法和模式也逐渐多样化。同时,随着遥感技术的发展,尤其是低空无人机的出现及其应用的普及,水稻智能遥感估产方法不断创新,估测精度不断提升,但针对基于无人机遥感的智能稻作产量估测缺乏系统和科学的归纳总结。鉴于此,本文在梳理目前主流水稻估产方法及其优缺点的基础上,聚焦探讨低空智能遥感技术在水稻产量估测中的应用及未来发展方向。围绕当前利用低空遥感技术获取的主要特征信息,探讨实现智能遥感水稻估产的模型开发。此外,还探讨了智能遥感技术在水稻产量估测中面临的挑战和问题,旨在深化并完善对低空遥感水稻的产量估测方法的理解,进而为水稻产量智能估计提供系统全面的参考和指导。 展开更多
关键词 水稻 产量估计 遥感 无人机
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基于无人机高光谱遥感与机器学习的小麦品系产量估测研究 被引量:12
9
作者 齐浩 吕亮杰 +3 位作者 孙海芳 李偲 李甜甜 侯亮 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期260-269,共10页
为快速、准确地估测小麦产量,有效提高育种工作效率,本文以小麦品系为研究对象,收集小麦灌浆期无人机高光谱数据和产量数据。首先基于递归特征消除法筛选出特征波长作为模型输入变量,然后利用岭回归(Ridge regression,RR)、偏最小二乘回... 为快速、准确地估测小麦产量,有效提高育种工作效率,本文以小麦品系为研究对象,收集小麦灌浆期无人机高光谱数据和产量数据。首先基于递归特征消除法筛选出特征波长作为模型输入变量,然后利用岭回归(Ridge regression,RR)、偏最小二乘回归(Partial least squares regression,PLS)、多元线性回归(Multiple linear regression,MLR)3种线性算法和随机森林(Random forest,RF)、梯度提升回归(Gradient boosting regression,GBR)、极限梯度提升(eXtreme gradient boosting,XGB)、高斯过程回归(Gaussian process regression,GPR)、支持向量回归(Support vector regression,SVR)、K最邻近算法(K-nearest neighbor,KNN)6种非线性算法构建单一算法产量估测模型并进行精度比较,最后基于Stacking算法构建多模型集成组合,筛选最佳集成模型。结果表明,基于不同算法的产量估测模型精度差异显著,非线性模型优于线性模型,基于GBR的产量估测模型在单一模型中表现最优,训练集R^(2)为0.72,RMSE为534.49 kg/hm^(2),NRMSE为11.10%,测试集R^(2)为0.60,RMSE为628.73 kg/hm^(2),NRMSE为13.88%。基于Stacking算法构建的集成模型性能与初级模型和次级模型的选择密切相关,以KNN、RR、SVR为初级模型组合,GBR为次级模型的集成模型有效提高了估测精度,相比单一模型GBR,训练集R^(2)提高1.39%,测试集R^(2)提高3.33%。本研究可为基于高光谱技术的小麦品系产量估测提供应用参考。 展开更多
关键词 小麦品系 产量估测 无人机高光谱 遥感 机器学习 Stacking算法
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基于无人机影像的井冈蜜柚果树树形信息提取及产量估测 被引量:1
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作者 罗翔 曹晓林 +3 位作者 药林桃 吴罗发 曹中盛 舒时富 《中国农机化学报》 北大核心 2024年第5期161-167,共7页
为实现基于无人机影像的井冈蜜柚果树树形信息(冠幅、树高)快速、准确提取及产量预测,通过基于无人机影像生成数字正射影像(DOM),计算4个植被指数,分析4个植被指数阈值分割提取冠幅的精度,确定敏感植被指数及其最佳分类阈值完成植被区... 为实现基于无人机影像的井冈蜜柚果树树形信息(冠幅、树高)快速、准确提取及产量预测,通过基于无人机影像生成数字正射影像(DOM),计算4个植被指数,分析4个植被指数阈值分割提取冠幅的精度,确定敏感植被指数及其最佳分类阈值完成植被区域的提取,实现冠幅提取;再基于无人机影像生成的数字高程模型(DEM),提取果树树高;运用“冠幅、树高及冠幅+树高”三种模式对产量进行预测。结果表明,利用归一化差值指数(Normalized Difference Index, NDI)提取冠幅时精度最高,提取的东西冠幅与实测值之间决定系数R^(2)达0.917 2,南北冠幅与实测值之间的R^(2)达0.823 6,冠幅均值与实测值均值之间的R^(2)达0.892 8;基于DEM提取树高时,也具有较好的效果,提取的树高与实测值之间的R^(2)达0.863 3,均方根误差RMSE为0.148 m。进一步运用“冠幅、树高及冠幅+树高”三种模式对挂果数进行预测,运用“冠幅+树高”预测挂果数的R^(2)为0.676,调整R^(2)为0.638,预测效果最好。 展开更多
关键词 井冈蜜柚 果树识别 无人机遥感 植被指数 估产模型
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基于无人机遥感植被指数优选的覆膜冬小麦估产研究 被引量:5
11
作者 韦春宇 杜娅丹 +2 位作者 程智楷 周智辉 谷晓博 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期146-154,175,共10页
为进一步提高无人机遥感估产的精度,本研究以2021—2022年的覆膜冬小麦为研究对象,对返青期、拔节期、抽穗期和灌浆期的多光谱影像进行覆膜背景剔除,并优选最佳遥感窗口期,基于最优植被指数构建覆膜冬小麦估产模型。结果表明,利用支持... 为进一步提高无人机遥感估产的精度,本研究以2021—2022年的覆膜冬小麦为研究对象,对返青期、拔节期、抽穗期和灌浆期的多光谱影像进行覆膜背景剔除,并优选最佳遥感窗口期,基于最优植被指数构建覆膜冬小麦估产模型。结果表明,利用支持向量机监督分类法剔除覆膜背景后冠层反射率更接近真实值,抽穗期和灌浆期的估产精度更高。将不同生育期的植被指数与产量进行相关性分析发现,最佳遥感窗口期为抽穗期。基于逐步回归和全子集回归法优选最优植被指数时发现,基于逐步回归法筛选变量为MCARI、MSR、EVI2、NDRE、VARI、NDGI、NGBDI、ExG时产量反演模型精度最高。此外,利用偏最小二乘法、人工神经网络和随机森林3种机器学习法构建的产量反演模型中,基于逐步回归法的随机森林模型的反演精度最高,R^(2)为0.82,RMSE为0.84 t/hm^(2)。该研究可为提高遥感估产精度、实现农业生产精细化管理提供技术支持。 展开更多
关键词 覆膜冬小麦 植被指数 产量估计 无人机遥感 特征选择 机器学习
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基于遥感多参数和VMD-GRU的冬小麦单产估测 被引量:3
12
作者 郭丰玮 王鹏新 +1 位作者 刘峻明 李红梅 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期164-174,185,共12页
为充分挖掘时间序列遥感参数的时序信息和趋势信息,并进一步提升冬小麦估产精度,以陕西省关中平原为研究区域,选取与冬小麦长势密切相关的生育时期尺度的条件植被温度指数(VTCI)、叶面积指数(LAI)和光合有效辐射吸收比率(FPAR)作为遥感... 为充分挖掘时间序列遥感参数的时序信息和趋势信息,并进一步提升冬小麦估产精度,以陕西省关中平原为研究区域,选取与冬小麦长势密切相关的生育时期尺度的条件植被温度指数(VTCI)、叶面积指数(LAI)和光合有效辐射吸收比率(FPAR)作为遥感参数,构建耦合变分模态分解(VMD)与门控循环单元(GRU)神经网络的估产模型。应用VMD算法将各个时间序列遥感参数分解为多组平稳的本征模态函数(IMF)分量,选取与原始时间序列遥感参数高度相关的IMF分量进行特征重构,并将重构特征作为GRU网络的输入,以构建冬小麦组合估产模型。结果表明,VMD-GRU组合估产模型决定系数为0.63,均方根误差为448.80 kg/hm^(2),平均相对误差为8.14%,相关性达到极显著水平(P<0.01),其精度优于单一估产模型精度,表明该组合估产模型能够提取非平稳时间序列数据的多尺度、多层次特征,并充分挖掘冬小麦各生育时期遥感参数间的内在联系,获得准确单产估测结果的同时提升了估产模型的可解释性。 展开更多
关键词 冬小麦 产量估测 变分模态分解 门控循环单元 遥感参数
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农作物单产遥感估算模型研究进展 被引量:55
13
作者 徐新刚 吴炳方 +4 位作者 蒙继华 李强子 黄文江 刘良云 王纪华 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期290-298,共9页
作物单产估算是农作物估产中的关键技术,也是作物估产的难点之一。遥感技术凭借其宏观、及时和动态等特点已在农作物产量估算中占据着极为重要的地位,运用遥感信息建模估算作物产量已成为区域作物估产的必然要求。在总结农作物单产遥感... 作物单产估算是农作物估产中的关键技术,也是作物估产的难点之一。遥感技术凭借其宏观、及时和动态等特点已在农作物产量估算中占据着极为重要的地位,运用遥感信息建模估算作物产量已成为区域作物估产的必然要求。在总结农作物单产遥感估算模型研究成果的基础上,将作物单产遥感估算方法划分为四种模式加以详细阐述,分析了用于单产建模的遥感数据源的多元化趋势,讨论了如何有效验证模型估算精度的问题,最后对作物单产遥感估算模型今后的发展趋势作了展望。 展开更多
关键词 农作物单产 遥感 估算模型 研究进展
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基于权重最优组合和多时相遥感的作物估产 被引量:19
14
作者 徐新刚 王纪华 +3 位作者 黄文江 李存军 杨小冬 顾晓鹤 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第9期137-142,共6页
多时相遥感数据比单一时相携带了更多的反映作物产量的信息,研究如何将多时相遥感信息进行有机融合以提高作物估产精度的方法是具有意义的。权重最优组合(WOC)是一种通过对单个模型权重的最优化,来构建高精度组合模型的原理方法。论文... 多时相遥感数据比单一时相携带了更多的反映作物产量的信息,研究如何将多时相遥感信息进行有机融合以提高作物估产精度的方法是具有意义的。权重最优组合(WOC)是一种通过对单个模型权重的最优化,来构建高精度组合模型的原理方法。论文以黑龙江农垦友谊农场大麦产量遥感估算为例,首先利用大麦4个时相的Landsat5 TM影像分别构建单一时相的大麦产量模型,然后利用WOC的迭代算法,通过赋予4个单一时相产量模型以最优权重,生成基于多时相遥感的组合模型估算大麦产量,结果表明:基于WOC和多时相遥感的组合估产模型的决定系数R2与单一时相的相比得到较大改善,估算精度提高明显。同时,通过对WOC获取的各时相单一模型最优权重大小进行分析表明:应用多时相遥感数据进行作物估产时,权重大小能够反映各时相遥感数据所携带的产量信息的多少,这对于如何选择和确定能有效反映作物产量的敏感遥感时相具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 优化 遥感 估计 权重最优组合 多时相遥感 作物估产
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农业遥感研究现状与展望 被引量:261
15
作者 史舟 梁宗正 +1 位作者 杨媛媛 郭燕 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期247-260,共14页
遥感技术具有覆盖面积大、重访周期短、获取成本相对低等优势,对大面积露天农业生产的调查、评价、监测和管理具有独特的作用。从20世纪70年代出现民用资源卫星后,农业成为遥感技术最先投入应用和收益显著的领域。特别是随着高空间、高... 遥感技术具有覆盖面积大、重访周期短、获取成本相对低等优势,对大面积露天农业生产的调查、评价、监测和管理具有独特的作用。从20世纪70年代出现民用资源卫星后,农业成为遥感技术最先投入应用和收益显著的领域。特别是随着高空间、高光谱和高时间分辨率遥感数据的出现,农业遥感技术在长时间序列作物长势动态监测、农作物种类细分、田间精细农业信息获取等关键技术方面得到了突破。但是农业生产的分散性、时空变异性等特点,对当前农业遥感技术的应用还存在诸多挑战。本文简要回顾了农业遥感发展历程以及其应用的理论基础;再从农作物估产、农业资源调查、农业灾害监测和精准农业管理4个领域阐述了国内外相关研究和应用情况。最后提出农业遥感应加强与地面农业观测网技术的结合,推动新一代低空无人机遥感平台的发展,强化多源传感器融合以及农业过程模型与遥感数据同化的研究。 展开更多
关键词 遥感 农作物估产 无人机 农业灾害 土壤调查
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冬小麦遥感估产多种模型研究 被引量:34
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作者 黄敬峰 王人潮 +2 位作者 王秀珍 刘绍民 张建华 《浙江大学学报(农业与生命科学版)》 CAS CSCD 北大核心 1999年第5期512-523,共12页
综合冬小麦地面光谱资料及相应的农学参数资料,NOAA/AVHRR 资料,历年各县冬小麦单产、播种面积、总产资料,历年新疆各站气象资料,监测点历年冬小麦发育期、密度、产量分析等资料,证明地面光谱植被指数与冬小麦密度、生... 综合冬小麦地面光谱资料及相应的农学参数资料,NOAA/AVHRR 资料,历年各县冬小麦单产、播种面积、总产资料,历年新疆各站气象资料,监测点历年冬小麦发育期、密度、产量分析等资料,证明地面光谱植被指数与冬小麦密度、生物量、叶面积指数关系密切,从而建立了密度与生物量的光谱监测模型,进而建立了北疆试验区各层冬小麦种植面积估算和产量预报卫星遥感模型,辅以冬小麦产量农业气象预报模型、农学模型及模拟模型,自1994 年投入应用以来的结果表明,这套模型预报精度高。 展开更多
关键词 冬小麦 遥感 估产模型
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基于定量遥感反演与生长模型耦合的水稻产量估测研究 被引量:26
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作者 李卫国 王纪华 +2 位作者 赵春江 刘良云 童庆禧 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第7期128-131,共4页
作物遥感估产是农业遥感技术应用与研究的重点领域。在黑龙江省不同的种植区域下,采用GPS定位调查、定量遥感反演与产量形成过程模型相偶合的研究方法,进行了水稻产量估测研究。结果显示,水稻产量的预测值在6740~9600kg/hm2之间,实测值... 作物遥感估产是农业遥感技术应用与研究的重点领域。在黑龙江省不同的种植区域下,采用GPS定位调查、定量遥感反演与产量形成过程模型相偶合的研究方法,进行了水稻产量估测研究。结果显示,水稻产量的预测值在6740~9600kg/hm2之间,实测值在6500~9500kg/hm2之间,二者总体上表现较为一致,预测水稻产量的RMSE为494.62kg/hm2,相对误差在0.23%~12.39%之间,平均为5.13%。表明采用定量遥感反演与生长模型耦合的模式可以对不同区域的水稻产量形成情况进行监测预报。 展开更多
关键词 遥感 反演 生长模型 水稻产量 估测
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基于植物净初级生产力模型的区域冬小麦估产研究 被引量:40
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作者 任建强 陈仲新 +1 位作者 唐华俊 石瑞香 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期111-117,共7页
该文以中国冬小麦主要种植区黄淮海平原典型县市的冬小麦为研究对象,以植物净初级生产力模型对冬小麦估产进行研究。其中光合有效辐射数据(PAR)主要通过TOM S传感器紫外反射率月数据来计算获得。并且通过投影转换和内插方法,将分辨率由... 该文以中国冬小麦主要种植区黄淮海平原典型县市的冬小麦为研究对象,以植物净初级生产力模型对冬小麦估产进行研究。其中光合有效辐射数据(PAR)主要通过TOM S传感器紫外反射率月数据来计算获得。并且通过投影转换和内插方法,将分辨率由经度1.25度、纬度1度转为250 m。光合有效辐射分量(f PAR)主要通过250 m分辨率M OD IS的最大值合成法生成的N DV I月数据和f PAR之间的统计直线关系(f PAR=a N DV I+b)来反演。在研究中光能转化有机质效率(ε)被视为常数,其值通过前人研究结果确定。然后计算冬小麦净初级生产力(N P P=ε×f PAR×PAR)。文中主要考虑冬小麦产量形成关键期内N P P的形成,然后将累积的N P P转化为作物干物质的量,最后通过冬小麦收获指数修正,得到估计的冬小麦产量。而且利用地面实际调查产量数据对所预测的植物净初级生产力N P P和所预测的产量进行了验证,通过N P P计算的冬小麦生物量与实际生物量间相对误差为-4.30%;预测冬小麦产量与实际小麦产量间相对误差平均为-4.41%,结果令人满意。 展开更多
关键词 遥感 估产 冬小麦 NPP PAR FPAR TOMS MODIS
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基于信息扩散和关键期遥感数据的冬小麦估产模型 被引量:29
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作者 朱再春 陈联裙 +2 位作者 张锦水 潘耀忠 朱文泉 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期187-193,F0004,共8页
农作物估产对于国家制定粮食进出口政策和保障粮食安全具有重要意义。为构建高精度的作物估产模型,探讨了一种将信息扩散原理和关键期遥感数据相结合的农作物遥感估产方法。首先利用信息扩散原理将关键期遥感数据生成的NDVI和实割实测... 农作物估产对于国家制定粮食进出口政策和保障粮食安全具有重要意义。为构建高精度的作物估产模型,探讨了一种将信息扩散原理和关键期遥感数据相结合的农作物遥感估产方法。首先利用信息扩散原理将关键期遥感数据生成的NDVI和实割实测产量数据扩散到多维监控空间,采用模糊合成的方法建立关键期遥感数据和实割实测产量之间的离散关系模型。然后针对模型的稳定性和精度进行交叉验证,并与多元线性回归模型和BP神经网络模型进行对比。结果表明,利用信息扩散方法构建的遥感估产模型稳定性和精度都明显提高,与多元回归方法和BP神经网络方法相比,决定系数分别提高0.180、0.491,均方根误差分别降低173.10、487.79 kg/hm2。该方法能较好地模拟冬小麦遥感估产中归一化植被指数和产量之间的非线性关系,且泛化推广能力优异,为应用关键期遥感数据进行冬小麦估产提供了一种有效方法。 展开更多
关键词 农作物 遥感 模型 信息扩散 冬小麦估产
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基于HJ-1卫星影像的三大农作物估产最佳时相选择 被引量:32
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作者 欧文浩 苏伟 +1 位作者 薛文振 夏小茏 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第11期176-182,385,共8页
对于农作物遥感估产,精确选择最佳估产时相是关键环节。该文利用中国自行研发的HJ-1卫星CCD影像对黑龙江八五二农场3大作物(水稻、玉米、大豆)进行遥感估产的最佳时相选择,通过构建小波变换滤波方法和移动平均法的时序NDVI曲线数据,并... 对于农作物遥感估产,精确选择最佳估产时相是关键环节。该文利用中国自行研发的HJ-1卫星CCD影像对黑龙江八五二农场3大作物(水稻、玉米、大豆)进行遥感估产的最佳时相选择,通过构建小波变换滤波方法和移动平均法的时序NDVI曲线数据,并依据平滑后的时序NDVI曲线分别确定3大作物的遥感估产最佳时相。研究结果表明,从平滑后的时序NDVI曲线中识别出来的3大作物的关键生长期与当地作物的物候期相对比,水稻生长期拟合误差为-0.003356508,玉米生长期拟合误差为-0.001687117,大豆生长期拟合误差为-0.002530646。拟合结果与当地物候期基本吻合,即可从拟合曲线中确定各作物的最佳遥感估产时相。 展开更多
关键词 遥感 农作物 估算 产量 最佳时相 小波变换 归一化植被指数
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