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基于无人机航拍与改进YOLOv3模型的云杉计数 总被引：6，自引：6，他引：0
为解决目前苗木计数由人工完成而导致的成本高，效率低，计数精度不能得到保障的问题，该研究以自然环境下的云杉为研究对象，以无人机航拍云杉图像和拼接后完整地块云杉图像为数据源，根据云杉尺寸差异大和训练样本小的特点提出一种基于改进YOLOv3（You Only Look Once v3，YOLOv3）模型的云杉计数模型。该模型将密集连接模块和过渡模块引入特征提取过程，形成Darknet-61-Dense特征提取网络。通过694幅无人机航拍云杉图像测试表明，密集连接模块和过渡模块可解决YOLOv3模型小样本训练过拟合问题和云杉特征丢失问题，改进YOLOv3模型可以快速准确实现云杉计数，在精确率P、召回率R、平均精度AP、平均计数准确率MCA和平均检测时间ADT这5个评价指标上达到96.81%、93.53%、94.26%、98.49%和0.351 s；对比原有YOLOv3模型、SSD模型和Faster R-CNN模型，精确率P分别高2.44%、4.13%和0.84%。对于拼接后完整地块云杉图像，改进YOLOv3模型的5个评价指标的结果分别为91.48%、89.46%、89.27%、93.38%和1.847 s；对比原有YOLOv3模型、SSD模型和Faster R-CNN模型，精确率P分别高2.54%、9.33%和0.74%。该研究为利用无人机快速准确统计苗木数量的关键步骤做出有益的探索。 相似文献
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以杨树为研究对象,通过分析茎干水分与微环境参数集的变化关系,提出了茎干水分的估算模型。采用主成分分析法选取微环境参数集的最大主成分PC1作为特征变量,解决了微环境参数集之间的共线性问题,并在保留98.89%的原始数据信息的同时,达到了数据降维的目的,从而降低了模型复杂度。以PC1作为输入变量,茎干水分作为输出变量,基于两者的周期性变化规律建立了茎干水分与PC1的斜椭圆模型。在微环境状况相近的6个晴天,该模型的平均误差小于0.05%,均方根误差小于0.06%,决定系数大于0.94,能够较好地依据微环境参数集估算出实时的茎干含水率。但是由于植株个体存在形态指标上的差异,不同植株茎干水分与PC1的斜椭圆模型的预估参数也会存在差异,针对不同季节和气象环境需要分别建立茎干水分的估算模型。 相似文献
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枯落物含水率测定在森林水文学、碳循环、林火蔓延以及火险等级评估等研究中具有重要作用。本文提出了一种基于驻波率(SWR)原理的森林枯落物含水率测量方法,所设计的SWR水分传感器具有复用双环式探头结构,可分时测量枯落物或土壤的含水率和电导率。实验结果表明,传感器输出电压与半分解、全分解枯落物和土壤含水率呈现良好的线性关系。与商品化TDR水分传感器相比,SWR传感器测量枯落物和土壤含水率的平均绝对误差较小,且在厚度小于10 cm的枯落物含水率测量以及测量成本方面具有明显优势。在对枯落物含水率进行长期原位测定时,SWR传感器可通过测量电导率判断半分解的枯落物是否随时间推移而完全分解,以便及时调整传感器水分测量的标定曲线,最大程度降低因枯落物成分改变对传感器测量精度造成的影响,为准确测量森林地表枯落物含水率奠定基础。 相似文献
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节水灌溉自动控制系统的研究 总被引：8，自引：7，他引：8
为了节约植物灌溉用水，提高水资源使用效率，该文采用单片机、传感器、RS-485网络、无线通讯以及变量控制等技术，设计了一套闭环控制的精准灌溉控制系统。该系统由中央监控计算机、灌溉监测控制器、土壤水分传感器和阀门控制器组成。其中，底层传感器和阀门控制器通过RS-485总线连接至灌溉监测控制器，灌溉监测控制器通过无线通讯模块与中央监控计算机相连。该系统实现了土壤含水率的在线自动监测，并依据植物的土壤含水率灌溉阈值自动控制灌溉系统。试验表明，该系统可以达到精准灌溉的要求，结合植物的土壤含水率生存阈值和最大生物量 相似文献
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基于驻波率原理的土壤含水率测量方法 总被引：19，自引：0，他引：19
提出了一种基于驻波率原理的土壤含水率测量方法，介绍了其工作原理和使用范围（主要分析土质对其测量结果的影响），并将其与目前广泛使用的TDR及FD两种测量方法进行性能对比，从而得出SWR土壤含水率测量方法是一种高性能的测量方法。 相似文献
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基于相位检测的高盐碱与高有机土壤水分传感器研究 总被引：1，自引：0，他引：1
为解决高盐碱土壤与高有机土壤水分实时检测难题,研究了一种基于相位检测的时域传输(TDT)型土壤水分检测方法,并对传感器的探头结构、测量频率进行了分析。通过试验分析可知:当探针直径为2 mm、两针间距为10 mm、针长120 mm、测量频率为100 MHz时,在砂壤土、粘壤土、盐碱土、高有机土中的测量误差分别为±0.87%、±0.95%、±2.20%、±1.94%,动态响应时间约为4ms左右,测量性能较好,满足实际测量需要。通过与国外设备TRIME(TDR)及国产设备BD-Ⅲ型土壤水分传感器的对比研究,得出测量频率100 MHz时的TDT型土壤水分传感器能够满足高盐碱土壤、高有机土壤水分实时检测的要求,具有良好的动态性能和稳定性,且技术难度较小、成本低,有着很好的研究和应用前景。 相似文献
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作为一种典型的生理水分参数，茎干水分与活立木内部水分平衡的维持、光合固碳及细胞代谢等的正常运转有紧密联系，对不同环境参数协同作用下的茎干水分较准确预测是必不可少的。为实现对生长季茎干水分变化特征及其影响因素进行解析，并构建茎干水分预测模型，该研究以常见绿化树种五角枫（Acer pictum subsp. Mono）为研究对象，搭建五角枫物联网生态信息监测系统，实现五角枫茎干水分和各环境参数的实时采集与在线显示，其中茎干水分变化情况由自主设计的基于驻波率原理的茎干水分传感器实时且无损获取。在此基础上，提出麻雀搜索算法（sparrow search algorithm，SSA）优化反向传播（back propagation，BP）神经网络即SSA-BP茎干水分预测模型，计算模型的决定系数（coefficient of determination，R2）、均方根误差（root mean square error，RMSE）和平均绝对误差（mean absolute Error，MAE）以评估其预测性能，与传统的BP模型及遗传算法（genetic algorithm，GA）优化BP即GA-BP模型的预测性能进行对比。结果表明：1）搭建的物联网生态信息监测系统可有效获取茎干水分及各环境参数；萌芽期和落叶期，茎干水分呈“昼升夜降”的变化趋势，生长期，茎干水分呈“昼降夜升”的变化趋势；2）SSA-BP模型的预测性能要优于GA-BP模型和BP模型，萌芽期，SSA-BP模型的R2为0.896～0.987，RMSE为0.314～12.971 mV，MAE为0.232～5.030 mV。该研究提出一种可行的茎干水分采集和预测方法，可为揭示植物茎干内部水分运移规律及其环境适应机制提供借鉴。 相似文献
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基于茎干水分包络分析的活立木冻融检测方法 总被引：2，自引：0，他引：2
为解决活立本在越冬期易遭受低温所引发的冻融灾害问题,针对现有评估检测方法存在的检测手段复杂、对活立本破坏性大、设备昂贵和难以实时检测的现状,通过分析活立本在越冬期的茎干水分和环境温度的变化规律,提出一种基于活立木茎干水分序列包络分析的冻融状况检测方法。在采用具有自主知识产权的活立木冻融检测传感器实时获取活立木茎干水分和环境温度的基础上,通过对照试验选取1320 min作为包络分析的信号采样间隔获取数据的极值信息,以便对活立木的冻融状况进行定量表示。进一步利用活立木茎干水分包络上下线的平均值,并结合环境温度的包络下线值建立归一化的冻融状况评价指标的计算模型,为植物冻融状况的实时检测与评估提供一种新思路、新手段。选用3种不同地区的阔叶树种（紫薇、海棠和香杨树）进行试验验证,整个越冬期紫薇树的冻融状况轻微,对应的冻融指标最高为0.004,远小于1.0;海棠树的冻融状况变化较大,对应的冻融指标在0.1~0.7之间波动变化;香杨树的冻融状况相对严重,对应的冻融指标最高时可达0.9。试验表明本文方法及自主研发的冻融检测传感器准确可靠,可以作为活立木冻融状况检测的有效手段,为植物冻灾预警提供理论及数据支撑。 相似文献
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为了提高苗圃灌溉控制系统的稳定性和健壮性,该文在无线传感器网络中,以网关节点调度为目标,提出了一种新的基于马尔可夫链的网关节点调度方法。首先,理论上分析单个网络节点的存在状态,及其接入行为;其次,以网关和终端节点共同状态为基础,通过单个节点的状态转移概率关系,得到系统平衡方程;第三,根据此平衡方程进行节点的调度,以及描述系统工作过程;最后对得出的系统调度模型进行性能参数估计。试验建立一个无线传感器网络仿真平台,对该模型进行从带宽利用率、被迫中断概率、以及网络容量和阻塞率进行比较分析。结果表明随着用户的呼叫率增多,带宽的利用率、终端被迫中断概率和系统容量都随之增长,而当呼叫量增长到一定程度时,系统容量会慢慢趋于平缓。该模型在提高传感器网络带宽利用率的同时保证了一定的系统中断概率。 相似文献
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基于2DFT的植物叶片萎蔫程度与微环境因素相关性研究 总被引：1，自引：0，他引：1
在基于激光斜射测距原理的3D扫描装置实时获取的植株3D图像中,提取二维傅里叶(2DFT)谱中直流分量作为萎蔫指数来定量研究植物的萎蔫程度,采用西葫芦、葫芦、南瓜及秋葵4种植物的嫩叶期体态变化检验了二维傅里叶萎蔫指数与萎蔫程度的相关性,结果表明:二维傅里叶谱的直流分量(萎蔫指数)与萎蔫程度具有较好的相关性,R2达到0.82以上。在此基础上,运用SPSS软件建立了二维傅里叶谱叶片萎蔫指数与环境饱和水气压差及光合有效辐射系数的多元线性回归统计模型,可作为亏水胁迫程度的定量化指标。 相似文献