基于无人机多光谱与热红外数据的冬小麦土壤水分反演

引入植被覆盖度会在一定程度上提高土壤水分反演模型的精度,但大多数研究均基于归一化植被指数NDVI估算植被覆盖度,未深入研究基于其他植被指数估算植被覆盖度对模型的影响。为此,以河南省驻马店市西平县人和乡冬小麦部分种植区域为实验区,基于分辨率高、机动性强的无人机平台搭载多光谱与热红外成像仪开展冬小麦覆盖地表的土壤水分反演研究,探究引入不同植被覆盖度参数后模型精度的变化,并弥补基于卫星遥感影像的土壤水分监测分辨率低、时效性差的不足。基于随机森林算法,将温度植被干旱指数TVDI、垂直干旱指数PDI两种干旱指数分别与7种植被指数估算的植被覆盖度参数耦合搭建土壤水分反演模型,并根据最优模型的反演结果对实验区的土壤水分空间分布情况进行分析。同时,建立耦合TVDI与PDI指数、不引入植被覆盖度的土壤水分反演模型TP模型为对照组。结果表明:在0~10 cm和>10~20 cm深度时,TP模型的决定系数R^(2)分别为0.606、0.670,均方根误差RMSE分别为0.045、0.041。7种引入植被覆盖度的模型精度较TP模型精度均有一定程度的提升,其中最优模型TPOSAVI的R^(2)较TP模型分别提高0.143、0.158,RMSE分别降低0.7百分点、0.8百分点。基于干旱指数引入植被覆盖度能够提高模型精度,且不同植被覆盖度参数对模型精度的提升程度有差异。

薄壳山核桃实生单株坚果品质性状评价

对薄壳山核桃36个单株和10个品种的坚果及品质性状指标进行了测定与评价。结果表明:实生单株在坚果形态和品质性状方面均表现出显著的差异,实生单株坚果的形态表现均低于品种,但筛选出单果重1.8 g、仁重0.70 g和出仁率30.03%的极端种质,分别仅为品种中最低值的35.29%、31.53%和73.28%。在品质性状方面,筛选出亚油酸(37.80%)、缩合单宁(27.99 mg·g^(-1))、黄酮(56.1 g·kg-1)和鞣花酸(8111.11μg·g^(-1))含量较高的种质,分别达到最高含量品种的1.70、1.80、1.94和3.63倍。相关性分析显示,油酸与亚油酸和亚麻酸呈极显著负相关,单果重与仁重、果径、果高呈极显著正相关。主成分分析表明,10个品种与36个单株明显分为两类,其中仁重、果径、单果重、出仁率、果高和缩合单宁含量是区分这两类样本的关键指标。

小曲率路面车辆差动转向与横摆稳定性集成控制研究

为减小车辆在前轮转向系统失效的负面影响,保证转向系统的瞬态控制性能,本文提出差动转向控制与横向稳定性控制相结合的控制方法,通过调节左右轮毂电机转矩形成横摆力矩,实现对系统完全失效车辆的转向控制与横向稳定性控制。首先设计基于LQR差动转向控制器跟踪参考前轮转角与参考横摆角速度,保证车辆轨迹跟踪能力,然后设计基于模糊PID横向稳定性控制器跟踪参考质心侧偏角,保证车辆横摆稳定性,两者构成双闭环控制系统将控制量最终转化为横摆力矩,实现车辆的集成控制。最后通过Simulink-Carsim联合仿真验证,仿真结果表明差动转向系统能够在前轮转向系统失效情况下实现车辆转向控制,并在横向稳定性控制系统的作用下有效地提高了车辆瞬态控制性能。

较长时段尺度下4种配方介质土生物滞留系统的运行机制与效能

为探究较长时间尺度下配方介质土生物滞留系统的运行机制和效能,设计并构建了4种用不同配方介质土装填的生物滞留系统。研究结果表明:在22个月的运行时间内,4种系统对总氮(TN)和硝酸盐氮(NO^(-)_(3)-N)有较好的去除效果,当土砂比为7∶3、填料层深度为400 mm、添加比例为7.5%营养土时,氨氮、TN、NO^(-)_(3)-N、化学需氧量(CODCr)、总磷(TP)去除效果最好且稳定,平均去除率分别为88.83%、88.89%、93.16%、93.10%、94.69%;不同介质土对胞外聚合物(EPS)的含量和电子传递活性(ETSA)有影响,EPS增加可以加快电子传递速率,从而提高反硝化脱氮效率。相关性分析表明,生物滞留系统的下渗速率和TN、NO-3-N的去除呈显著负相关(p<0.05),而蛋白质(PN)和NO-3-N则与TN去除率呈显著正相关(p<0.05)。研究结果为提高生物滞留系统长期稳定运行效果和科学建造提供了技术参考。

薄壳山核桃无性系种实性状综合评价

【目的】探究薄壳山核桃成分组成、含量差异及各品质性状之间相关性,为优良种质资源的挖掘和优良新无性系的选育提供参考。【方法】对50个无性系的种仁含油率、脂肪酸、酚类物质含量、核果质量、核果高、核果径、仁质量等性状进行测定,分析各性状之间相关性,并基于主成分分析模型进行综合评价。【结果】(1)含油率均处于70.09%~79.99%之间,其中JD25、JD13、JD6、JH3、JD23、XS3、JD27和JD28含油率均值较大。(2)油脂中共检测出8种脂肪酸,且脂肪酸各成分的相对含量存在差异,其中JH1、JD21、XS3、JD27和XS7不饱和脂肪酸含量高于其他无性系。(3)各个性状之间存在显著差异,其中不饱和脂肪酸变异系数为0.38%,最为稳定;总黄酮与缩合单宁变异系数为51.22%和49.88%,属高度变异。(4)采用主成分分析模型对50个无性系进行综合评价,其中XS12、XS1、JD23、XS3、JH1、XS8、JD30和JD29排名靠前。【结论】综合含油率和主成分分析模型排名考虑,分别选择各自排名前3和两者共有的无性系,即JD23、XS3、XS12、XS1、JD25、JD13和JD6作为优良种质资源和优良无性系进行培育与选育。

水环境菌藻共生相互作用研究进展

菌藻共生体(ABS)因其能够在净化水体的同时提高藻类生物量,被认为是一种能够同时解决环境污染和能源短缺问题的新兴工艺。然而,该技术的出水水质波动性大、生物质沉降性能差,阻碍了菌藻共生的大规模应用。对菌藻相互作用机制进行深层次的研究有利于创造出高效的水处理工具,以改善共生系统的可操控性和可持续性。解析了近年来ABS的研究热点,综述了ABS相互作用机制的最新研究,总结了ABS的多种生物技术应用,探讨了ABS应用领域存在的问题和局限性,并对今后的研究和发展提出了建议。

基于RBF神经网络的场地重金属污染三维空间分布计算

分析污染场地重金属污染的三维空间分布,能够帮助准确掌握场地内重金属的污染范围及污染程度,对土壤修复治理方案的制定具有重要参考价值.以某停产的热镀锌厂原厂址为研究区,首先通过分析三种径向基函数神经网络的预测精度,确定了用于计算研究区重金属Zn含量三维空间分布的最优径向基函数,并构建了基于RBF神经网络的污染物三维空间分布计算模型;然后利用该模型对研究区内重金属Zn含量的三维空间分布进行了计算;最后利用ArcEngine二次开发的土壤重金属污染三维可视化系统对预测结果进行了三维可视化显示,并对Zn污染的土方量进行了计算.结果表明:以高斯函数作为径向基函数的RBF神经网络的预测精度最高;研究区地下[0,5)m的土层中Zn的平均质量分数为492.4 mg·kg^(-1),约为背景值(89 mg·kg^(-1))的5.5倍,被Zn污染的总土方量为33601.30 m^(3),说明研究区土壤的Zn污染程度较严重;Zn污染区域主要集中在研究区中部及中部偏东区域,且地下[0,2)m土层受污染最严重;垂直方向上,随土层深度的增加,土壤中Zn含量逐渐减小.

正中神经电刺激对缺血性脑卒中大鼠突触可塑性的影响

目的探究正中神经电刺激对缺血性脑卒中大鼠突触可塑性的影响及其初步的作用机制。方法18只SD健康雄性大鼠随机分为假手术组(Sham组,n=6)、缺血性脑卒中组(MCAO组,n=6)、正中神经电刺激组(MNES组,n=6),采用线栓法建立大鼠左侧大脑中动脉闭塞模型,假手术组不插入线栓,正中神经电刺激组在造模后第3天给予正中神经电刺激干预,隔天干预,干预7次后进行行为学检测、HE染色检测正中神经的损伤情况、尼式染色检测脑梗死体积、Western blot检测与突触可塑性相关蛋白的表达水平以及电镜检测。结果HE染色显示正中神经电刺激对脑卒中大鼠的正中神经未造成损伤,正中神经被膜结果完整,无明显炎细胞浸润。与MCAO组相比,MNES组大鼠的神经功能以及损伤侧前肢的运动功能和协调能力显著改善(P<0.01)。与MCAO组相比,MNES组大鼠脑梗死体积明显减小(P<0.05),缺血半影区尼氏小体的核固缩现象减少。与MCAO组相比,正中神经电刺激干预后,MNES组大鼠皮层中与突触可塑性相关蛋白PSD95、synI的表达水平明显上调(P<0.05),缺血损伤侧皮层的突触数量显著增多(P<0.01)。结论正中神经电刺激是改善脑卒中后受损神经功能安全有效的治疗措施,其作用机制与促进突触可塑性有关。

裸鼹鼠乳鼠心脏成纤维细胞的分离、培养及鉴定

目的建立裸鼹鼠乳鼠心脏成纤维细胞的体外分离、培养及鉴定方法。方法选取出生1~3 d的裸鼹鼠乳鼠,在冰上分离出乳鼠心脏,用眼科剪将心脏剪成约1 mm×1 mm×1 mm小块,采用胰蛋白酶和II型胶原酶先后消化法分离心脏成纤维细胞。在光学显微镜下观察心脏成纤维细胞形态特征变化,CCK-8法检测细胞增殖活性,蛋白质印迹和免疫荧光法检测细胞波形蛋白表达情况。结果酶消化法分离的心脏成纤维细胞原代培养4 h已经完全贴壁,36 h即可铺满整个35 mm培养皿。传代培养2~3 d时心脏成纤维细胞增殖活力最强,蛋白质印迹和免疫荧光均证实细胞表达波形蛋白。结论胰蛋白酶和II型胶原酶先后消化法分离裸鼹鼠乳鼠心脏成纤维细胞,可获得活力好且纯度高的心脏成纤维细胞。

衰老对裸鼹鼠肝组织的影响

目的通过选取不同年龄段的裸鼹鼠,比较肝组织在衰老进程中的变化。方法选取幼年裸鼹鼠(2年龄)、中年裸鼹鼠(10年龄)、老年裸鼹鼠(20年龄),采集血液,分离血清,检测肝功能4项。采集肝,测定肝指数。制作石蜡切片,经HE染色和Masson染色后,光学显微镜下观察肝组织形态结构。采用动物组织生化检测试剂盒检测肝组织丙二醛(MDA)、总抗氧化能力(T-AOC)和氧化型谷胱甘肽(GSSG)水平。结果与幼年组裸鼹鼠比较,中年组和老年组裸鼹鼠肝指数、血清天冬氨酸氨基转移酶(AST)、丙氨酸氨基转移酶(ALT)、碱性磷酸酶(ALP)和白蛋白(ALB)水平均无显著差异(P>0.05)。HE染色及Masson染色结果均显示各组裸鼹鼠肝组织结构完整,无病理变化。中年组裸鼹鼠肝组织中的MDA、T-AOC水平无显著差异(P>0.05),老年组裸鼹鼠肝组织中的MDA、T-AOC水平显著升高(P<0.05),两组裸鼹鼠肝组织GSSG水平均无显著差异(P>0.05)。结论裸鼹鼠肝组织在衰老进程中表现出一定程度的抗衰老能力,具体抗衰老机制有待深一步研究。

基于改进最大值法合成NDVI的夏玉米物候期遥感监测

利用遥感技术监测农作物物候期,能够及时有效地评估作物生长趋势、提高农情信息化管理水平。本研究利用2016年MODIS 8天合成数据,提出改进的最大值合成法,结合S-G滤波和Logistic函数拟合重构夏玉米生长曲线,最后利用曲率法提取夏玉米的拔节期和成熟期,利用动态阈值法提取夏玉米的出苗期和抽雄期。结果表明:采用本文提取的夏玉米物候期与实测物候期相比,平均误差为2.76d,其中在抽雄期的绝对误差为1.06d,运用改进的最大值合成提取作物NDVI时序数据可有效去除连续云雾对植被指数的影响,提高监测作物物候期的准确性,为精准农业提供技术支撑。

基于像元二分模型的伏牛山地区植被覆盖度变化

植被覆盖度是反映区域生态环境的重要参数,研究植被覆盖度对评估区域生态环境质量具有重要意义。选用2000-2018年每年4-9月的MODIS NDVI数据基于像元二分模型对伏牛山地区逐月进行了植被覆盖度的反演,运用一元回归分析法,Hurst指数法,马尔科夫模型分析了伏牛山地区植被覆盖度的时空变化,并探究气象因子对植被覆盖度的影响。结果表明:(1)研究区植被覆盖较好,覆盖度的分布整体上呈现中间高,四周低的特点。(2)研究区内不同等级的植被覆盖度转化方式主要是由低水平覆盖度区向高水平覆盖度区的转化。(3)2000-2018年研究区内有68%的地区其植被覆盖度呈增加趋势,表明近19年来伏牛山地区植被覆盖度整体呈上升趋势。(4)预计未来研究区内植被覆盖度呈减少趋势的地区占46%,呈增加趋势的地区仅占26%,由此可见伏牛山地区植被覆盖度未来的变化预计以减少为主。(5)伏牛山地区植被覆盖度的变化与气温和降水均呈现较强相关,其中气温是影响伏牛山地区植被覆盖度变化的主要因子。进一步分析该地区森林区域发现森林区域的植被覆盖度同样受气温的影响较大。

松针刺盘孢菌侵染对薄壳山核桃不同抗性品种酶活性和酚类物质的影响

以薄壳山核桃高抗品种“Kanza”和高感品种“Mahan”为研究对象,对比分析松针刺盘孢菌(Colletotrichum fioriniae)侵染后超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、多酚氧化酶(PPO)活性以及总酚和黄酮质量分数的变化.结果表明:不同酶活性和非酶类化合物质量分数在高抗与高感品种间表现出不同的变化动态.从侵染之初,高抗“Kanza”品种SOD酶活性就一直高于高感“Mahan”品种;POD酶和PPO酶活性随着侵染时间的延长,逐渐高于高感品种;CAT酶活性在侵染之初表现出下降的趋势,随着侵染时间的延长其活性逐渐升高,并在侵染后期升至最高;总酚和黄酮质量分数除侵染的第6 d外,其他时段高抗品种均明显高于高感品种.综上所述,薄壳山核桃抵御黑斑病病原菌侵染是多种酶和非酶类化合物共同参与的结果,SOD活性响应最为迅速,可能是最关键的防御松针刺盘孢菌侵染的活性氧清除物质.

动力总成驾驶性客观评价的工况优选方法与试验验证

针对动力总成驾驶性评价工况选择缺乏合理性的问题,提出一种基于组合权重和改进TOPSIS法的动力总成驾驶性客观评价工况优选方法。首先,根据动力总成工作原理分析驾驶性客观评价指标并搭建测试与分析软硬件平台。然后,基于组合赋权思想,采用层次分析法(AHP)和变异系数法(CV)确定主客观权重,运用最小相对信息熵原理获得AHP-CV模型的最优权重。接着用加权马氏距离替代欧氏距离的改进逼近理想排序(TOPSIS)搭建车辆驾驶性评价工况优选模型。最后,以静态换挡工况为例进行研究,得出10个细分工况的加权指标值,并对细分工况进行综合排序。试验结果表明,提出的改进AHP-CV-TOPSIS模型对于车辆驾驶性评价的工况选择具有较好的适用性,可揭示各细分工况对驾驶性评价的重要程度,为车辆驾驶性主客观评价工况选取提供科学指导。

利用改进的水云模型反演夏玉米拔节期土壤墒情方法研究

本文提出了一种对玉米拔节期土壤墒情进行反演的改进水云模型;即:在经典水云模型基础上,考虑作物茎秆的散射因素,加入植被高度(h)和单位体积内植被叶和茎的雷达后向散射截面(σ_(pq))两个参数,同时为扩大模型的适用范围,引入植被覆盖度,结合雷达Sentinel-1A多极化数据,通过AIEM模型构建土壤含水量与土壤表面后向散射系数之间的联系,最终建立雷达后向散射系数与植被覆盖下的土壤墒情之间的直接关系。结果表明:改进的水云模型在反演拔节期间玉米的土壤墒情时,反演精度比经典的水云模型有较大程度的提高,其中,VV极化效果更好,R^2由0.532提高到0.645,RMSE从0.052降到0.039。结果验证了采用改进的水云模型能够有效地反演高秆作物覆盖地表的土壤墒情。

基于SGD和分类区域阈值结合的水库流域覆被变化遥感检测方法

水库流域覆被变化检测是流域生态环境变化研究的基础,及时掌握精确的流域覆被变化信息对于水库洪水预报、优化调度和生态环境保护等具有重要意义。以河南省出山店水库流域为研究区域,采用Landsat 8 OLI遥感数据和土地覆盖分类数据,对目前常用的光谱斜率差异法、主成分分析法、变化向量分析法3种地表覆被变化遥感检测方法进行对比分析,研究这些方法的适用条件和局限性,并在此基础上,提出了一种基于光谱斜率差值(Spectral Slope Difference,SGD)和动态阈值结合的地表覆被变化遥感检测方法,解决了由于单一阈值造成变化像元漏分率和错分率高的问题。研究结果表明:试验结果总体精度达到97.55%,Kappa系数为0.944。说明基于SGD和分类区域阈值结合的方法对地表覆被变化信息的提取更有效。

MKFCM算法在遥感影像分类中的应用研究

模糊C均值聚类(FCM)算法对遥感影像进行分类时,没有考虑像元间相关性的问题,为增加像元间相关性信息,提出了多核模糊C均值聚类(MKFCM)算法,即将多个核函数引入到FCM算法中,依据像元在特征空间中的分布特点,自动筛选出核函数间的最佳权重组合,并以中高分辨率Landsat8影像和高分辨率Pleiades影像为研究数据。通过对FCM、KFCM和MKFCM算法分类结果的精度分析可知,对于不同分辨率的遥感影像,MKFCM都能更好地区分具有相似光谱信息的像元,而且无论是单个类别的精度还是整体的分类精度都高于FCM和KFCM算法,这为精确提取区域土地覆盖信息提供了有效途径。

大跨度钢桁梁桥滑移施工中辅助结构力学分析及监控实施

瑞昌至九江铁路工程桂竹林特大桥96m钢桁梁桥采用整体平移方法施工。为保证施工安全,文章分别建立临时墩和滑道梁结构的力学分析模型,对其滑移施工工况进行分析,采用有限元法计算了临时墩、滑道梁等施工辅助结构的应力和变形状态;采用现场试验监测辅助结构的高应力区,并对滑道梁力学分析模型、应力计算结果及试验结果进行了讨论与分析,确保了钢桁梁和辅助结构的施工安全和质量。

基于机器学习的汽车后视镜气动噪声预测方法

针对传统风洞试验、数值模拟等方法计算噪声值费时长、资源消耗大等问题,提出一种基于机器学习的气动噪声预测方法。以后视镜特征参数为数据集输入,对不同特征参数下的后视镜模型进行瞬态流场与声场联合仿真,将计算得到的总声压级值作为数据集输出,分别用不同数量的样本数据训练支持向量回归机,通过建立的预测模型对同一测试集进行预测得到总声压级预测值。结果表明,基于支持向量回归机的预测方法能得到与计算值误差较小的预测结果,在较少样本数据支撑下也具有较高的预测精度,可用于汽车后视镜气动噪声的预测。

茅苍术二倍体及其同源四倍体的生理特征与转录组差异分析

[目的]本文旨在探究茅苍术二倍体与同源四倍体基因表达谱差异情况,为关键调控基因定位及基因工程育种等提供参考。[方法]以二倍体及其同源四倍体茅苍术为材料,比较两者的叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白及淀粉含量等生理指标,并进行转录组测序分析。[结果]茅苍术同源四倍体叶片和茎的可溶性糖、可溶性蛋白及可溶性淀粉含量均显著高于二倍体。转录组测序结果共得到差异表达基因(DEG)4446个,其中上调DEG为3066个,下调DEG为1380个;共有4446个差异表达基因注释到GO功能库的生物进程、细胞组分与分子功能3大功能区,与细胞组分、代谢过程、酶催化活性等密切相关。通路(Pathway)分析发现,茅苍术二倍体与同源四倍体在碳水化合物代谢、氨基酸代谢、氨基酸生物合成、氨酰-tRNA生物合成等途径差异显著。差异转录因子分析发现,同源四倍体植株中MYB转录因子家族表达量显著高于二倍体。[结论]叶绿素含量较高导致同源四倍体植株叶色更深;更高含量的可溶性蛋白、可溶性糖与淀粉能够为四倍体植株提供更多的能量,使叶片变大变厚;参与碳水化合物代谢和氨基酸合成、代谢等通路的差异表达基因与四倍体植株在表型、生理上的变化有关;MYB转录因子的差异表达导致二倍体和同源四倍体在外观性状、生理特征、抗逆抗胁迫等方面的差异。