基于多尺度及DESTIN约束的高分遥感影像田块语义分割方法研究

[目的]本研究旨在改善基于深度学习的遥感影像田块语义分割中出现的区域不封闭、边缘不贴合、噪点问题,并进一步修正语义分割的识别错误。[方法]以安徽省阜南县、江苏省淮安市为研究地点,自建了农田田块数据集,引入考虑影像多尺度特征的尺度分割思想与基于物候学的DESTIN(delineation by fusing spatial and temporal information)分割算法,提出了基于多尺度及DESTIN约束的高分遥感影像农田田块语义分割方法。[结果]多尺度与DESTIN约束下基于深度模型的田块语义分割有效改善模型出现的区域不封闭、边缘不贴合、噪点和块状模糊等问题,一定程度修正了深度模型语义分割的错误识别,IoU指标在2个测试集上分别达到94.08%和90.79%,相较深度模型的遥感影像田块语义分割分别提高1.65%和2.32%,对研究区域的田块提取区域更完整、精度更高。[结论]多尺度及DESTIN约束进一步改善了田块语义分割问题,有助于提高高分遥感影像的田块识别精度。

不同光合-CO_(2)响应模型对水稻快速A-C_(i)响应(RACiR)曲线拟合效果的比较研究

[目的]光合-CO_(2)响应(photosynthetic carbon assimilation CO_(2)response,A-C_(i))模型是定量研究植物光合特性对环境因子响应的主要手段,也是植物生理和生态学领域的重要研究工具。本文旨在探究合适的测试方法以及数学模型来更好地获取水稻光合参数。[方法]以水稻为试验材料,采用快速A-C_(i)响应(rapid A-C_(i)response,RACiR)曲线与传统的光合-CO_(2)响应曲线测试方法对水稻单叶光合参数进行测量。使用生化模型(FvCB)、直角双曲线模型、Michaelis-Menten模型、非直角双曲线模型、指数函数模型、分段函数模型、叶子飘模型以及指数修正模型对试验数据进行拟合。[结果]RACiR方法通过不同模型获得的参数与A-C_(i)方法测试得到的参数具有较好的一致性,且RACiR技术可节约近50%的测试时间。但也存在不能同步测量荧光数据以及难以实时查看测试数据是否存在异常等弊端。除FvCB外的7种光合-CO_(2)响应模型中,叶子飘模型整体上拟合出的光合特征参数较为可靠。[结论]RACiR测试方法具有较好的可靠性,且相对于传统方法其测试效率显著提高;叶子飘模型在水稻光合作用参数拟合上具有更优的性能。研究结果将为水稻光合作用-CO_(2)响应研究选用合适的测试方式和拟合模型等提供理论依据。

小麦植株水分状况遥感监测研究进展与展望

小麦植株水分状况的实时监测和快速诊断对提高农业水分利用效率和作物产量具有关键作用。本文在概述水分监测对小麦重要性的基础上,简要介绍了植株水分遥感监测诊断技术的发展历程和研究现状,明确了不同水分诊断指标的适用条件和优缺点。最后,提出当前研究存在的问题并对发展趋势进行了展望:应加强遥感信息与土壤、气象和表型信息等数据的融合,建立新型水分诊断指标;综合利用星-机-地一体化监测体系,发展数据同化技术;优化遥感数据处理方法,建立自动化处理流程;深入研究小麦需水生理过程和调控机理,结合人工智能等现代技术,实现智能化水分管理。

两类真菌病害的特异性叶片光谱响应与监测精度对比研究

作物病害遥感监测对精准防控和粮食安全至关重要。病害光谱响应规律及其生理依据是病害遥感监测的基础,而针对该基础性问题的深入研究仍较缺乏。本研究通过比较两类侵染特性相异的真菌病害及其光谱监测精度,旨在系统阐明病叶光谱响应机制及其特异性。研究选择活体营养型小麦白粉病WPM(Wheat Powdery Mildew)和半活体营养型水稻叶瘟病RLB(Rice Leaf Blast)作为实例。基于叶片反射光谱和辐射传输模型参数反演,本文对比了两类病害的光谱响应、生化参数与结构参数变化规律;并在病叶识别和病情严重度估算中比较病害光谱特征的精度差异及其特异性监测表现。结果表明,两类病害的光谱变异趋势整体相似但其光谱响应强度有显著差异,且两者在绿峰及近红外平台的光谱形状变化明显不同。此外,色素含量对两类病害响应趋势相似但强度不同,其中叶片含水量和结构参数仅对RLB响应显著。在病叶识别中,前人构建病害光谱特征均对目标病害监测表现出特异性优势。其中,小波特征WF3820和WF5866分别对WPM和RLB的识别精度最高且特异性最强。在病情估算中,光谱指数RIBIred和PRI分别对WPM和RLB病情严重度敏感性最高且特异性显著。其中,RIBIred在病叶识别和病情估算中的综合表现和特异性最优(Overall accuracy=0.74,R^(2)=0.58)。本文将两类病害光谱响应与病理成因关联分析,为病害特异性光谱监测提供了有力证据和新的认识,对病害光谱监测机理解析和多种病害识别具有重要意义。