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小麦群体生长状态实时绘制技术及实现 被引量：5
1
作者 汤亮 雷晓俊 +3 位作者 刘小军 孙传范 曹卫星 朱艳 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期128-135,共8页
为了有效提高小麦群体可视化的真实感与实时性,该文提出一种基于多技术融合的小麦群体生长实时绘制的方法。首先,根据小麦群体形态建成规律,定量分析了小麦群体中个体间差异性。其次,在改进群体显示实时性方面,基于已有的小麦个体生长... 为了有效提高小麦群体可视化的真实感与实时性,该文提出一种基于多技术融合的小麦群体生长实时绘制的方法。首先,根据小麦群体形态建成规律,定量分析了小麦群体中个体间差异性。其次,在改进群体显示实时性方面,基于已有的小麦个体生长可视化,采用细节层次(LOD)模型,根据视点、视角和视线来动态指导空间剖分以及细节层次的选择;采用视域裁剪技术,通过减少被检测节点的数量和提高单个节点视域裁剪的处理速度来提高系统的渲染速度;基于小麦群体中个体器官形态的组成,结合树形多级显示列表技术,通过改进数据结构设计,提高场景的显示效率;在增强群体可视化真实感方面,基于已有的小麦形态模型输出,通过小麦群体中个体间差异性分析研究,采用外部引用和实例化技术,创建互异的个体实例样本,群体绘制时进行随机引用,提高了显示的真实感;最后,进行基于不同技术小麦群体绘制的效率与实例分析比较,结果表明,基于多技术融合场景绘制算法的小麦群体生长可视化,具有较好的实时性和真实感。研究结果为进一步建立小麦生长可视化系统奠定了基础。 展开更多
关键词 可视化 实时 图像技术 小麦 群体 多技术融合
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高光谱遥感估测大豆冠层生长和籽粒产量的探讨 被引量：25
2
作者 吴琼 齐波 +3 位作者 赵团结 姚鑫锋 朱艳 盖钧镒 《作物学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第2期309-318,共10页
现代作物育种需要监测大量育种材料的生长并估测产量潜势,高光谱遥感技术为此提供了简单、快捷、非损伤性测定的可能途径。选取30份大豆育成品种进行连续2年的产量比较试验,在盛花期(R2)、盛荚期(R4)和鼓粒始期(R5)测定地上部生物量(ADM... 现代作物育种需要监测大量育种材料的生长并估测产量潜势,高光谱遥感技术为此提供了简单、快捷、非损伤性测定的可能途径。选取30份大豆育成品种进行连续2年的产量比较试验,在盛花期(R2)、盛荚期(R4)和鼓粒始期(R5)测定地上部生物量(ADM)和叶面积指数(LAI),并利用ASD高光谱地物仪同步收集大豆冠层反射光谱信息。供试品种间ADM、LAI和产量差异显著或极显著。不同生育期可见光和近红外区域的光谱反射率与大豆ADM、LAI及产量均有显著相关,尤其在R4和R5期相关性最高。在构建大量光谱参数的基础上,遴选出对ADM、LAI及产量预测精度较好的回归模型。其中,R5期的P_Area560光谱参数与LAI和R4期的V_Area1450光谱参数与ADM构建的两个生长性状的监测模型效果最好,决定系数(R2)分别为0.582和0.692。未发现单一生育期光谱参数对大豆估产的有效模型,但综合R2期NPH1280、R4期V_Area1190以及R5期NPH560构建的产量估测模型,决定系数(R2)达到0.68,效果较好。本研究结果表明高光谱遥感对大豆冠层生长监测和产量估测有相对可行性,可望在大规模育种计划中用于早期产量估测。 展开更多
关键词 大豆 高光谱遥感 冠层反射光谱 地上部生物量 叶面积指数 产量
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不同土壤水分处理对水稻光合特性及产量的影响 被引量：40
3
作者 王唯逍 刘小军 +3 位作者 田永超 姚霞 曹卫星 朱艳 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第22期7053-7060,共8页
为探明土壤水分对水稻生长发育的影响机理,以武香粳14和两优培九为试验材料,分析了不同土壤水分处理下(W1、W2、W3和CK分别表示土壤体积含水量为20%、30%、40%和5cm水层灌溉)的水稻光合特性、产量及水分生产率等。结果表明,轻度水分胁迫... 为探明土壤水分对水稻生长发育的影响机理,以武香粳14和两优培九为试验材料,分析了不同土壤水分处理下(W1、W2、W3和CK分别表示土壤体积含水量为20%、30%、40%和5cm水层灌溉)的水稻光合特性、产量及水分生产率等。结果表明,轻度水分胁迫(W3)具有处理间最大的叶片气孔导度、蒸腾速率和净光合速率,其他处理规律不显著。灌浆初期各水分处理下叶位间光合指标均表现为:剑叶>顶2叶>顶3叶>顶4叶,其他生育期规律不显著。与对照处理(CK)相比,武香粳14的W1、W2和W3处理的产量分别减少61.14%和29.13%、增加0.96%,水分生产率分别减少10.69%、增加1.53%和20.61%;两优培九的产量分别减少64.11%和28.76%,增加2.08%,水分生产率分别减少16.39%,增加2.46%和22.13%。研究结果为水稻精确灌溉和节水生产提供了技术支撑。 展开更多
关键词 水稻 土壤水分 光合特性 产量 水分生产率
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中国主要稻作区水稻生产气候资源的时空特征 被引量：28
4
作者 姜晓剑 汤亮 +3 位作者 刘小军 黄芬 曹卫星 朱艳 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第7期238-245,I0004,I0005,共10页
中国地域广大,水稻生产气候资源分布的时空差异给中国水稻生产带来了较高的不确定性。基于中国主要稻作区333个气象台站1961～1970年(1960s)和1996～2005年(2000s)2个10a历史时期的逐日气象资料,使用ANUSPLIN软件包生成栅格化的逐日气... 中国地域广大,水稻生产气候资源分布的时空差异给中国水稻生产带来了较高的不确定性。基于中国主要稻作区333个气象台站1961～1970年(1960s)和1996～2005年(2000s)2个10a历史时期的逐日气象资料,使用ANUSPLIN软件包生成栅格化的逐日气象要素表面值;然后基于栅格逐年计算并比较了2个历史时期水稻生育期内主要气候资源(总日照时数、总有效积温、平均气温日较差、总降水量、总降水天数和平均降水强度)的时空分布特征。结果表明,同1960s相比,2000s中国主要稻作区水稻生育期内的平均总日照时数减少了11.93%,东北、西南地区减少的幅度小于中部和南方;平均总有效积温增加了9.40%,东北和西南地区增加的幅度大于中部和南方,但是在中部和南方存在总有效积温减少的地区;平均气温日较差减少了4.86%,东北和西南地区减少的幅度大于中部和南方,但在中部和南方地区亦存在部分增加的区域;总降水量增加了1.59%,平均降水强度增加了3.22%,平均降水强度的变化率在空间分布上与总降水量基本一致,东北地区和宁夏回族自治区总降水量和平均降水强度呈降低的趋势,而中部和南方大部分地区呈增加的趋势;平均总降水天数减少了1.60%,东北地区和中部地区的降低幅度要小于南方沿海地区。该研究结果为进一步分析中国主要稻作区的水稻增产潜力及增产途径提供了技术支撑。 展开更多
关键词 水稻 气候资源 空间分布 时间分布 中国稻作区
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基于上部叶片SPAD值估算小麦氮营养指数 被引量：30
5
作者 赵犇 姚霞 +3 位作者 田永超 刘小军 曹卫星 朱艳 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第3期916-924,共9页
快速、准确的监测诊断小麦氮营养状态对于评价小麦长势、指导氮肥运筹并预测籽粒产量均具有重要的意义。基于2009—2011年的大田试验,系统分析了小麦上部4张单叶不同叶位的SPAD值和归一化SPAD指数(NDSPADij)与氮营养指数的定量关系,通... 快速、准确的监测诊断小麦氮营养状态对于评价小麦长势、指导氮肥运筹并预测籽粒产量均具有重要的意义。基于2009—2011年的大田试验,系统分析了小麦上部4张单叶不同叶位的SPAD值和归一化SPAD指数(NDSPADij)与氮营养指数的定量关系,通过简单分组线性回归筛选出在不同年际和不同品种间表现稳定的氮营养指数(NNI)定量方程。结果表明,小麦上部不同叶位SPAD值和NNI随施氮量提高而提高,而NDSPADij随施氮量的提高而降低。小麦单叶SPAD值与NNI的关系呈显著正相关,但这种关系在品种或年份之间不稳定,对小麦氮素诊断存在风险;除NDSPAD12外,NDSPADij与NNI之间呈显著负相关,经简单分组线性分析发现NDSPAD14与NNI之间在年份和品种之间表现最稳定,能够较好的定量估算氮营养指数,从而快速诊断小麦氮素是否亏缺。 展开更多
关键词 小麦 氮营养指数 叶绿素值(SPAD值) 诊断
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小麦麦穗几何模型构建与可视化 被引量：18
6
作者 雷晓俊 汤亮 +3 位作者 张永会 姜海燕 曹卫星 朱艳 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期179-184,I0003,共7页
作物器官几何建模是虚拟作物研究的关键技术之一。通过对小麦穗形态结构的观测分析,提出基于形态特征参数的麦穗几何模型及可视化实现方法。在已有麦穗形态模拟模型的基础上,结合麦穗拓扑结构,构建麦穗形态结构几何模型,包括穗轴、小穗... 作物器官几何建模是虚拟作物研究的关键技术之一。通过对小麦穗形态结构的观测分析,提出基于形态特征参数的麦穗几何模型及可视化实现方法。在已有麦穗形态模拟模型的基础上,结合麦穗拓扑结构,构建麦穗形态结构几何模型,包括穗轴、小穗(外麸、麦芒、花药等)、麦穗穗形等子模型。其中,穗轴节片使用底面为椭圆的圆柱体进行模拟,节片交错叠加构成穗轴。基于外麸曲面半径变化曲线,以三角面片构造近似半椭球体来模拟外麸;基于麦芒曲线,以三角面片重构横截面近似为等边三角形的麦芒;用非统一有理B样条曲面模拟开花期小花顶端的花药;采用分层模型控制麦穗穗形。然后根据麦穗拓扑结构组合以上各器官,即可构建出麦穗几何模型。进一步结合颜色渲染、纹理映射、光照渲染等真实感显示技术,基于.Net平台,借助CSOpenGL,实现麦穗生长动态的可视化。结果表明,重构出的麦穗具有一定的真实感,能够用于不同品种、不同处理条件下麦穗生长动态的可视化表达。研究结果将有助于实现小麦植株生长动态的数字化、可视化。 展开更多
关键词 可视化 模型 作物 穗形 小麦
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基于多种光谱仪的水稻前期植株氮积累量监测 被引量：15
7
作者 陈青春 田永超 +4 位作者 顾凯健 王薇 姚霞 曹卫星 朱艳 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期223-229,共7页
为了明确水稻穗肥施用前地上部植株氮积累量与各光谱仪冠层光谱参数的定量关系,进而为水稻精确追氮提供决策依据。基于不同品种和不同施氮水平的7个水稻田间试验,于分蘖期和拔节期利用ASD Fieldspec FR2500高光谱仪、Cropscan MSR-16多... 为了明确水稻穗肥施用前地上部植株氮积累量与各光谱仪冠层光谱参数的定量关系,进而为水稻精确追氮提供决策依据。基于不同品种和不同施氮水平的7个水稻田间试验,于分蘖期和拔节期利用ASD Fieldspec FR2500高光谱仪、Cropscan MSR-16多光谱仪和Greenseeker RT100主动光谱仪同时采集冠层光谱反射率,并同步取样测定地上部植株氮积累量,研究基于不同光谱仪构建的植被指数与植株氮积累量之间的关系。结果表明,部分植被指数与水稻地上部植株氮积累量关系密切,基于3种光谱仪构建的水稻地上部植株氮积累量监测模型的稳定性和适用性有较大差异。对于ASD高光谱仪,虽然基于差值植被指数(760,740)能较好估测植株氮积累量,拟合模型决定系数R2为0.79,但模型检验效果较差,其R2和均方根误差分别为0.15和2.11g/m2;对于Cropscan多光谱仪,差值植被指数(760,710)能较好反演植株氮积累量,拟合模型的R2为0.94,模型检验的R2和均方根误差分别为0.94和0.76g/m2;Greenseeker主动光谱仪的归一化植被指数(770,660)对地上部植株氮积累量的反演效果最好,拟合模型的R2为0.97,模型检验的R2和均方根误差分别为0.97和0.62g/m2。研究结果可为水稻前期植株氮积累量监测过程中的光谱仪选择提供参考,为水稻精确追氮管理提供技术支撑。 展开更多
关键词 光谱仪 氮 监测 模型 生长
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小麦根系长度的估算方法与参数分析 被引量：12
8
作者 胡军成 汤亮 +2 位作者 刘小军 曹卫星 朱艳 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第10期112-117,共6页
构建小麦根系伸长过程的动态模型,并对模型参数进行定量分析,可为植株形态建成模拟和可视化显示提供关键技术。根据根系生长发育的基本结构单元,利用根系与地上部叶片生长之间的同伸关系,以生长度日为时间尺度,建立了小麦初生根、节根... 构建小麦根系伸长过程的动态模型,并对模型参数进行定量分析,可为植株形态建成模拟和可视化显示提供关键技术。根据根系生长发育的基本结构单元,利用根系与地上部叶片生长之间的同伸关系,以生长度日为时间尺度,建立了小麦初生根、节根与分枝根发生过程的模型;通过计算不同类型根系的生理年龄,建立了不同类型根系发育阶段预测模型;以线性方程为基础,建立了不同类型根的伸长过程模型,并实现了对总根长变化过程的动态模拟。利用独立的试验资料对所建模型进行了检验,结果显示模型对小麦总根长和主轴数量的模拟值与观测值的均方根差分别为370.68cm和1.27个,相对误差分别为0.27和0.16;对模型参数的灵敏性分析表明,模拟结果对参数变化的响应比较适中,可以较好地反映小麦根系长度和拓扑结构的动态变化过程。 展开更多
关键词 参数估算 模型 伸长 小麦 根系
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