随机森林方法在玉米-大豆精细识别中的应用

研究基于遥感影像的作物精确识别技术方法,对获取作物分布信息具有重要意义。随机森林分类(random forest classification,RFC)是机器学习的一种,本文使用Landsat-8 OLI卫星影像数据,针对研究区内的大豆、玉米和其他地物等3种主要作物类型,系统比较了该方法与较为成熟的最大似然分类(maximum likelihood classification,MLC)、支持向量机分类(support vector machine,SVM)方法的分类精度。结果表明,MLC、SVM、RFC的总体分类精度分别为91.68%、91.49%、94.32%,Kappa系数分别为0.87、0.87、0.91,RFC方法作物识别精度比MLC和SVM分类显著提升。对原始7波段影像进行主成分变换(principal component analysis,PCA),提取前4个主成分分量,同时计算归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)和归一化水体指数(normalized difference water index,NDWI),将6个额外辅助特征波段叠加到原始7个波段影像上进行再次分类,MLC和SVM方法作物识别精度未有提升,RFC方法总体精度提高了1.49个百分点,Kappa系数提高0.03,精度提升幅度有限,主要原因是6个辅助波段在类型识别中作用较小。在分类耗时上,MLC、SVM、RFC分别为145 s、11 000 s、1800 s,表明随机森林分类具有最好的分类精度和适中的耗时。综合评价后,随机森林分类方法在进行大豆-玉米精细识别中具有较大优势,具有业务应用的潜力。

基于GF-1卫星遥感数据识别京津冀冬小麦面积

省级尺度冬小麦面积的精准获取技术是农作物面积遥感监测研究的主要内容之一。为了获取省级尺度的冬小麦种植面积,该文以北京市(京)、天津市(津)和河北省(冀)3个省域范围为例,以国家标准地形图分幅为分类的图幅单元,利用国产GF-1/WFV数据,构建冬小麦面积指数,实现了省级尺度冬小麦面积的识别。本文以冬小麦全部9个月生育期的984景影像作为数据源,依次经过数据预处理、标准图幅单元的NDVI合成、样本点选择、冬小麦面积指数构建、冬小麦作物类型确认、省域范围制图及精度验证等步骤完成研究区域内冬小麦面积的提取。采用区域网平差和6S大气校正算法对数据源预处理,以中国1︰10万标准地形图分幅为分类图幅单元构建冬小麦面积指数,将冬小麦面积指数按照1%的比例等分,并将面积指数从0到100%分割为101个提取节点,将提取节点的NDVI值依次与类型确认样本比较,精度最高的则确认为冬小麦面积提取阈值,同时将该阈值应用于图幅单元内冬小麦面积指数影像,获取冬小麦种植分布。最后冬小麦面积识别的精度表明,以标准地图分幅作为计算单元,在GF-1影像基础上,利用冬小麦面积指数能够显著提高冬小麦与其他地物类型的波谱差异,且冬小麦的总体识别精度达到89.6%,用户精度达到89.8%,制图精度96.5%,Kappa系数0.72。在典型区域,本文算法与监督分类算法精度结果较为一致,除制图精度相差4.77%外,总体精度与用户精度差都在1.00%以内,说明本文算法具有精度高、运行效率高、分类单元识别结果一致性强的特点,能够满足省级尺度农情遥感业务监测的需要。

GF-1和MODIS影像冬小麦长势监测指标NDVI的对比

作物长势是农情遥感监测的重要内容之一。长期以来,作物长势遥感监测主要基于卫星影像反演的相关植被参数,如归一化植被指数(NDVI,normalized difference vegetation index)、叶面积指数(LAI,leaf area index)等。本文通过对比研究16 m分辨率GF-1卫星影像及250 m分辨率MODIS影像的NDVI与冬小麦综合茎数、株高、叶绿素浓度之间的关系,尝试建立遥感监测作物长势指标与地面实测作物长势指标的定量关系。研究发现GF-1的NDVI与冬小麦综合茎数的相关性最高(R2=0.8961),而与其他指标相关性较弱;MODIS的NDVI指数与冬小麦综合茎数相关性较低(R2=0.4432),对作物长势的遥感监测精度较低。统计MODIS冬小麦像元内GF-1像元的NDVI平均值,并与MODIS的NDVI对比,发现两者之间的相关性较低(R2=0.3944);在消除MODIS与GF-1影像传感器光谱响应函数差异及NDVI尺度效应后,MODIS影像的冬小麦作物长势遥感监测精度得到一定提高(R2=0.4633)。对MODIS像元内GF-1 NDVI标准差排序发现,MODIS像元内冬小麦长势一致性越高,MODIS的长势遥感监测精度越高。GF-1和MODIS影像NDVI长势监测主要代表地面冬小麦综合茎数,且卫星影像分辨率越高,NDVI值越能反映实际的作物长势。MODIS像元内冬小麦长势一致性越高,基于NDVI的MODIS与GF-1数据冬小麦长势监测结果越一致。从区域长势监测角度来看,尽管MODIS与GF-1数据的监测结果趋势较为一致,并且通过光谱、尺度归一化能够进一步提高监测结果的一致性,但MODIS NDVI长势监测总体精度较低,为满足作物长势精细化监测的业务需要,应逐步使用高分辨率的遥感数据替代中低分辨率遥感数据进行作物长势遥感监测,并将其作为长势监测业务化运行的研究重点。

长链非编码PCA3靶向miR-194影响前列腺癌细胞增殖和凋亡行为

目的:探讨长链非编码PCA3靶向miR-194的表达通过ERK信号通路对前列腺癌细胞增殖和凋亡的作用及机制。方法:q PCR检测PCA3和miR-194在不同前列腺癌细胞中的表达情况;双荧光素酶报告基因检测PCA3与miR-194的相互作用;克隆形成实验和凋亡实验检测抑制PCA3后前列腺细胞增殖能力和凋亡行为的变化,及过表达miR-194后前列腺细胞增殖能力和凋亡行为的变化;Western blot检测抑制PCA3后ERK信号通路蛋白的表达水平及过表达miR-194后ERK信号通路蛋白的表达水平变化。裸鼠体内成瘤试验检测PCA3对前列腺癌细胞成瘤能力的影响。结果:与其他前列腺癌细胞相比,LNCa P细胞中PCA3的表达水平最高,miR-194的表达水平较低;双荧光素酶试验证实PCA3可以调控miR-194的表达及活性,抑制PCA3的表达可以减弱前列腺癌细胞的增殖能力,加强其凋亡行为;过表达miR-194后前列腺癌细胞的增殖能力和凋亡行为得到一定的恢复;抑制PCA3的表达可以下调ERK信号通路的蛋白表达,抑制ERK信号通路的激活;同时过表达miR-194后可以逆转PCA3对ERK信号通路的抑制作用。抑制PCA3的表达后可以有效减弱前列腺癌细胞的体内成瘤能力。结论:PCA3可以靶向调节miR-194通过ERK信号通路调控前列腺癌细胞的增殖和凋亡行为。

miR-210-3p通过靶向ATG7抑制人膀胱癌细胞J82的自噬和诱导凋亡

目的探索miR-210-3p抑制人膀胱癌细胞J82机制。方法应用定量实时PCR(qRTPCR)检测miR-210-3p及其靶基因自噬相关基因7(autophagy-relatedgene7,ATG7)在J82细胞中的表达。为验证miR-210-3p和ATG7之间的生物学关系,进行荧光素酶报告检测。通过体外实验研究miR-210-3p和ATG7在J82细胞中的生物学功能,包括CCK-8法检测细胞增殖情况,hoechst染色检测细胞凋亡,westernblot检测细胞自噬。结果miR-210-3p表达明显下调ATG7表达水平,生物信息学预测和荧光素酶报告实验证明miR-210-3p抑制ATG7是通过直接结合到ATG73’-未翻译区域(3’-UTR)。在J82细胞中,miR-210-3p上调可抑制ATG7表达、细胞自噬和细胞增殖,同时诱导细胞凋亡。结论miR-210-3p通过负调控ATG7抑制细胞增殖和自噬,并促进凋亡,从而促进膀胱癌细胞J82细胞死亡。因此,在膀胱癌中抑制自噬对于开发针对膀胱癌的自噬靶向治疗至关重要。本研究补充了miRNA调控膀胱癌的相关机制。

miR-34a调控MSR1蛋白对前列腺癌细胞迁移和侵袭的影响

目的:探讨miR-34a通过MSR1对前列腺细胞迁移和侵袭的影响。方法:Western blot检测前列腺癌PC3细胞中MSR1表达情况;q PCR检测前列腺癌PC3细胞中miR-34a的表达情况,使用双荧光素酶实验检测miR-34a和MSR1之间的相关性;Transwell侵袭实验检测miR-34a和MSR1对前列腺癌细胞侵袭能力的影响;划痕愈合实验检测miR-34a和MSR1对前列腺癌细胞迁移能力的影响。结果:Western blot检测前列腺癌PC3细胞中MSR1的表达水平相对较高;q PCR检测前列腺癌PC3细胞中miR-34a的表达水平相对较低;双荧光素酶检测miR-34a和MSR1之间有直接的结合位点,miR-34a可以调控MSR1的表达水平,划痕愈合试验和Transwell侵袭试验检测过表达miR-34a后前列腺癌PC3细胞的迁移和侵袭能力受到相应的抑制,过表达MSR1后可以逆转miR-34a对前列腺癌PC3细胞的迁移和侵袭能力的抑制作用。结论:miR-34a可以通过MSR1蛋白来调控前列腺癌细胞的迁移和侵袭行为。

黑襟毛瓢虫对莲缢管蚜的捕食作用

白莲Nelumbo nucifera Gaertn.是江西广昌地区支柱性农业产业,莲缢管蚜Rhopalosiphum nymphaeae(Linnaeus)是危害江西广昌白莲的重要害虫。课题组在广昌县开展广昌白莲害虫种类调查时,连续两年在莲田中监测到一种外形类似介壳虫生物在捕食莲缢管蚜,经形态鉴定及分子复核确认其为黑襟毛瓢虫Scymnus(Neopullus)hoffmanni Weise,1879。为明确黑襟毛瓢虫对莲缢管蚜的捕食潜力,采用捕食功能反应方法,在室内恒温条件下,研究黑襟毛瓢虫各龄幼虫和成虫对莲缢管蚜的捕食功能反应、寻找效应、种内干扰效应。试验结果表明:黑襟毛瓢虫各龄幼虫和成虫对莲缢管蚜的捕食功能皆符合Holling-Ⅱ反应模型,成虫对莲缢管蚜的捕食能力要强于幼虫,幼虫的捕食能力随虫龄的增大而增强;黑襟毛瓢虫1~4龄幼虫及成虫对2~3龄莲缢管蚜的寻找效应随着猎物密度的增加而降低;1~4龄幼虫及成虫的日最大捕食量分别是5.5、6.8、14.7、15.1和22.9头。在种内干扰条件下,猎物密度和捕食空间一定,瓢虫成虫对莲缢管蚜的捕食作用受自身密度制约,单头日平均捕食量随其自身密度的增加而降低,干扰反应数学模型为E=0.2202 P^(-0.722)。实验结果表明黑襟毛瓢虫对莲缢管蚜具有较好的控制潜力。

lncRNA PURPL通过调控miR-367-3p/MTA3轴抑制肾癌细胞的增殖和侵袭

目的观察lncRNA PURPL在肾癌组织中的表达,探讨PURPL/miR-367-3p/MTA3分子轴对肾癌细胞增殖和侵袭的影响及可能的机制。方法采用qRT-PCR检测PURPL在肾癌组织和不同肾癌细胞系中的表达。选择PURPL表达最低的肾癌细胞系,分别感染阴性对照慢病毒(对照组)和PURPL慢病毒(PURPL组),采用MTT法和Transwell实验分别检测肾癌细胞活力和侵袭的变化。应用生物信息学技术和双荧光素酶报告基因实验验证PURPL和miR-367-3p的相关性。运用qRT-PCR和Western blot法分别检测PURPL/miR-367-3p/MTA3分子轴表达。结果PURPL在肾癌组织表达明显低于癌旁组织[(0.40±0.14)vs(1.61±0.21),P<0.01]。PURPL在肾癌细胞中的表达明显低于正常肾小管上皮细胞(P<0.05),PURPL表达最低的是OS-RC-2细胞(P<0.01)。与对照组相比,过表达PURPL可显著抑制OS-RC-2细胞增殖(P<0.05)和侵袭(P<0.01)。荧光素酶报告基因证实PURPL竞争性吸附miR-367-3p(P<0.01)。与对照组相比,过表达PURPL显著下调miR-367-3p的表达(P<0.01),上调MTA3的表达(P<0.01)。结论PURPL在肾癌组织及细胞系表达下调,PURPL通过miR-367-3p/MTA3分子轴抑制肾癌OS-RC-2细胞增殖和侵袭,其可能是肾癌治疗的分子靶点。

极易误诊囊性肾癌的多房性囊性肾瘤的诊治

目的提高临床医生对多房性囊性肾瘤(MCN)的诊断及治疗水平。方法回顾性分析2006年1月至2017年1月郑州大学附属洛阳中心医院诊治的8例MCN患者的临床资料,结合文献探讨该病的临床表现、诊断和治疗方法。结果接受保留肾单位手术者4例,腹腔镜下肾脏切除术者2例,肾囊肿去顶减压术者2例。术后病理诊断均为MCN。随访1～11 a,无失访,其中接受肾囊肿去顶减压术的1例患者术后6个月复发,再次接受腹腔镜下保留肾单位手术,余患者术后未见复发。保留肾单位手术患者患侧肾功能良好。结论超声造影(CEUS)、CT及病理检查是MCN的重要检查手段,保留肾单位的肿瘤切除术是该病的首选治疗方法。

Aerodynamic interference effects between a triple-box girder and trains on aerodynamic forces and vortex-induced vibration

Wind tunnel tests were carried out to investigate the aerodynamic interference between a triple-box girder and trains,involving static aerodynamic forces and vortex-induced vibrations(VIVs).Static and dynamic sectional models of the girder and trains were employed for aerodynamic force measurement and VIV test,respectively.Results indicate that the aerodynamic interference effect on static aerodynamic forces of both the girder and trains is remarkable.When a single train exists,the horizontal position of the train has a small effect on aerodynamic coefficients of the girder.When two trains meet on the girder,the drag coefficient of the girder is significantly reduced compared with that of without train or with a single train;besides,during the whole meeting process,aerodynamic forces of the leeward train first drop and then increase suddenly.The fluctuation of aerodynamic force could cause redundant vibration of the train,which is unfavorable for safety and comfort.A train on the girder could worsen the girder VIV performance:a new vertical VIV appears in the triple-box girder when a train is on the girder,and the torsional VIV amplitude increases significantly when the train is on the windward side.