【摘 要】
：
为进一步促进机器学习技术在玉米单产估测中的应用,以河北中部平原为研究区域,选取与玉米长势和产量密切相关的条件植被温度指数(Vegetation temperature condition index,VTCI)和叶面积指数(Leaf area index,LAI)为特征变量,通过极限梯度提升(Extreme gradient boosting,XGBoost)算法和随机森林(Random forest,RF)算法分别对玉米单产进行估测.基于组合预测思想与Shapley值理论,分别确定组合预测模型中XGBo
【机 构】
：
中国农业大学信息与电气工程学院,北京100083;中国农业大学土地科学与技术学院,北京100083
论文部分内容阅读
为进一步促进机器学习技术在玉米单产估测中的应用,以河北中部平原为研究区域,选取与玉米长势和产量密切相关的条件植被温度指数(Vegetation temperature condition index,VTCI)和叶面积指数(Leaf area index,LAI)为特征变量,通过极限梯度提升(Extreme gradient boosting,XGBoost)算法和随机森林(Random forest,RF)算法分别对玉米单产进行估测.基于组合预测思想与Shapley值理论,分别确定组合预测模型中XGBoost与RF模型权重,进而得到组合预测模型,结果表明,基于Shapley值确定的组合估产模型精度较高(R2 =0.32),达极显著水平(P＜0.00l).同时将组合预测模型应用于河北中部平原2012年各县(区)玉米的单产估测,结果表明,模型精度较高(R2=0.52),玉米估测单产与实际单产的平均相对误差和均方根误差分别为9.86％、831.14 kg/km2,达到极显著水平(P ＜0.001),且组合预测模型的精度均优于单一估测模型.研究发现,河北中部平原玉米估测单产随年份发生波动变化,呈先降低后升高的趋势.玉米估测单产以西部地区最高,其次是北部和南部地区,东部地区最低.
其他文献
针对缺乏有效监测水稻叶片感染白叶枯病害光谱指数的问题,以分蘖期的水稻叶片为研究对象,采集了接种白叶枯病菌的水稻叶片和对照处理的水稻叶片各200片,利用高光谱成像装置获取373 ～1033 nm波段的水稻叶片光谱数据,选取450 ～ 900 nm波段的水稻叶片高光谱数据作为样本.从每个样本中选取一个感兴趣区域(Region of interest,ROI)并计算平均光谱,经过Savtzky-Golay平滑处理得到平均光谱曲线;为了定量描述水稻叶片是否感染病害,提出将光谱分形维数(Fractal dimens
针对多光谱图像中由于多镜头多光谱相机各通道之间存在的偏差以及传统分割方法的不适用,图像分析处理过程往往会出现无法自动化分割或分割精度较低的问题,提出采用基于相位相关算法和基于UNet的语义分割模型对田间生菜多光谱图像进行各个通道的精确配准并实现前景分割。使用Canny算法对多光谱各通道图像进行边缘提取,进而使用相位相关算法对多光谱各通道图像进行配准,单幅图像平均处理时间0.92 s,配准精度达到9
为了准确测量肉鸡养殖过程中鸡舍内的氨气浓度,实现舍内氨气环境的精准调控,设计了一种由气体检测系统、气体循环系统和辅助装置构成的主动式氨气检测装置.装置通过控制风扇实现状态切换,使用电化学氨气模组检测气体,通过微控制器(Micro control unit,MCU)实现浓度数据分析、处理,并运用计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)技术模拟装置在不同状态下的速度云图和速度矢量图,由此得到空气龄,确定单次进气时间.装置在氨气检测状态时气流呈逆时针循环流动,使氨气浓度更
设施栽培中作物鲜质量动态变化作为生长发育的指示性特征,是蔬菜长势无损监测的重要指标之一.水培蔬菜通过离水直接称量实现长势无损监测,但是土培或基质培无法通过直接鲜质量称量实现生长过程的无损测量.本文提出了基于表型特征参数和生长过程环境参数融合的鲜质量估算方法,用于日光温室环境下基质培生菜个体和群体的鲜质量无损估算.首先,监测生菜全生命周期的环境参数,采集第1批次生菜生长过程中的多样本图像和部分样本鲜质量,提取样本图像中不同生长期生菜的形状、颜色、纹理等特征,计算环境信息中的累积辐热积等参数.然后,利用高斯过
遥感技术已成为大宗作物种植面积提取的有效手段。为避免冬小麦提取中受光学数据缺乏的影响,基于随机森林算法(RF)和Google Earth Engine(GEE)云平台,探索时间序列Sentinel-1合成孔径雷达(SAR)数据后向散射系数对冬小麦提取效果,并融合Sentinel-1、2主被动遥感数据,研究后向散射系数、光谱特征、植被指数特征与纹理特征的不同组合对冬小麦识别精度的改善情况。结果表明:
为提高采摘设备的执行效率,采用六自由度机械臂、树莓派、Android手机端和服务器设计了一种智能果实采摘系统,该系统可自动识别不同种类的水果,并实现自动采摘,可通过手机端远程控制采摘设备的起始和停止,并远程查看实时采摘视频。提出通过降低自由度和使用二维坐标系来实现三维坐标系中机械臂逆运动学的求解过程,从而避免了大量的矩阵运算,使机械臂逆运动学求解过程更加简捷。利用Matlab中的Robotic T
针对玉米中后期封行后人工施药劳动强度大、作业效率低、传统喷雾机喷药穿透性差,且窄行距下机具行走稳定性差等问题,结合玉米种植农艺和冠层中部病虫害防治的要求,设计了3YZ-80A型履带自走式玉米行间喷雾机,该机主要由自适应仿形履带差速驱动底盘、Y形双喷头脉冲式喷雾装置、喷药监控系统组成,能够满足600 mm以下的窄行距玉米冠层中部叶片喷施作业的空间要求.为了提高作业效率和喷雾效果,以喷射角、药液嘴位置、喷施距离为试验因素,雾滴体积中径D50为喷雾系统性能评价指标,开展二次旋转正交组合试验,利用Design-E
猪只盘点是生猪规模化养殖和管理中的重要环节,人工计数方法费时、费力,在大数据量的猪只盘点中容易出错。本文使用多尺度感知网络对高密度猪群图像中的猪只进行计数。通过对人群计数网络CSRNet的改进,得到猪只计数网络(Pig counting net,PCN),PCN采用VGG16作为前端网络提取特征,中间层采用空间金字塔(Spatial pyramid)结构对图像中的多尺度信息进行提取与融合,后端网络
针对目前移栽机构取苗速度快导致钵苗易损伤和栽植器在栽植过程中水平方向与地面存在相对运动导致钵苗栽植直立度低等问题,设计了一种全自动滑道式旱地钵苗移栽机构,该机构通过滑道控制栽植臂实现取苗、送苗、栽植和复位功能,使取苗和栽植运动轨迹和运动速度达到最优状态.通过对移栽机构的理论分析,建立运动学模型.基于VB开发了计算机辅助优化设计软件,优化出一组满足理想移栽轨迹要求的机构参数,根据此参数对移栽机构进行整体设计,完成三维建模.应用ADAMS软件对移栽机构进行运动学仿真分析,验证了设计的合理性.在物理样机上利用高
土壤含水率监测是精准农业的重要组成部分,对于农情监测和农业生产起着关键性作用。超宽带雷达由于其体积小、质量轻、穿透力强和功耗低等特性已被广泛应用于土壤含水率监测研究。而现有超宽带雷达反演土壤含水率多为理想裸土情况,实际应用中地表植被覆盖会对结果造成较大影响,针对此问题,融合超宽带雷达和多光谱数据,利用支持向量机(SVM)模型对农田尺度不同植被覆盖下的土壤含水率进行分级预测,以减小植被对预测精度的影