北極苔原位于北半球，是多風(fēng)無樹的平原。因其溫度低，生長季短，在冬季土壤下層（向下25-90 cm）被永久凍結(jié)（“多年凍土層”），阻礙了樹木的生長。在夏季，多年凍土層融化僅足夠用于植物的生長和繁殖，由于下層土壤凍結(jié)，水分無法下沉并形成湖泊和沼澤。苔原凍土地區(qū)占世界土壤結(jié)合碳的很大一部分（是當(dāng)今大氣中碳的1.5倍），湖泊和濕地中植被腐爛會產(chǎn)生CH4。過去幾十年，人們認為北極苔原是碳匯，因為它可以通過光合作用捕獲大氣中大量的CO2，而如今受氣候變化的影響，它已經(jīng)成為重要的碳源，將溫室氣體釋放到大氣中。因此，對環(huán)境科學(xué)家而言，理解該生態(tài)系統(tǒng)中季節(jié)，植被，氣候因子對CH4排放的影響至關(guān)重要。大量研究表明，由于多年凍土層的季節(jié)性融化，在北極地區(qū)夏季CH4從大量不穩(wěn)定有機質(zhì)中排放。然而，很少有研究去理解秋季，冬季和春季（代表了北極地區(qū)一年中的70-80%）的CH4排放現(xiàn)象。以往的幾個研究表明秋季甲烷通量高，而春冬季節(jié)無甲烷通量。在所附的文章中“ Cold season emissions dominate the Arctic tundra methane budget”，一組國際跨學(xué)科的科學(xué)家們報道了全年CH4排放，包括從沿著阿拉斯加北坡300公里緯度樣帶上的5個阿拉斯加北極苔原渦度協(xié)方差（EC）站點測得的通量數(shù)據(jù)，旨在理解CH4通量的季節(jié)性變化。此項目中，EC塔上安裝了開路分析儀和閉路LGR...
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近端成像遙感技術(shù)可根據(jù)特定的外部反射特征對生物體進行表征和特征描述。這些成像技術(shù)引起了人們的關(guān)注，并廣泛應(yīng)用于植物和動物的生態(tài)、系統(tǒng)、進化以及生理研究中。然而，重要的因子可能會影響質(zhì)量和體反射率特征的一致性，從而影響這些技術(shù)作為非侵入式表型和特征的部分能力。我們從3種昆蟲中獲得了高光譜體反射率，并研究了制備程序和保存時間如何影響反射率對性別，來源和年齡響應(yīng)的能力。輻射光譜的不同部分對制備程序和保存時間的敏感性差異很大?；?個昆蟲物種的研究，我們成功確定了特定的輻射區(qū)域，基于以下兩個方面，表型形狀變得更加明顯：（1）用蒸餾水輕輕清洗博物館標(biāo)本，或（2）用70%的乙醇殺死并保存昆蟲標(biāo)本。殺死和保存程序的標(biāo)準(zhǔn)化將極大地提高近端成像遙感技術(shù)在表征和研究無脊椎動物生態(tài)和進化上的能力?！静牧稀?3個葉蟬標(biāo)本（41個雌性和42個雄性）（半翅目：葉蟬科），來源于西北農(nóng)林科技大學(xué)昆蟲博物館。獲取所有標(biāo)本清潔前后的高光譜圖像。新捕獲的實驗室飼養(yǎng)的西花薊馬標(biāo)本，最初是2007從中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所溫室中甜瓜上采集的。新捕獲的褐飛虱標(biāo)本（半翅目：飛虱科）來自浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院稻田的實驗室飼養(yǎng)群體?！竟庾V成像】在標(biāo)本上方20厘米安裝推掃式高光譜相機（PIKA XC，Resonon），并在人工照明下以50 px/mm2的空間分辨率采集光譜圖像。蒸餾水清洗前后葉蟬雄性和雌性代表圖像（a）。在波長435-...
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近端遙感作為昆蟲病媒中植物病原檢測的診斷工具，有兩個基本假設(shè)。首先，通過昆蟲媒介獲得植物病原體會引起昆蟲媒介的生理變化；也就是說，病原體可能只存在于非常特殊的組織或器官（如唾液腺），但它可能引起昆蟲媒介對病原體的系統(tǒng)生理變化/反應(yīng)。其次，根據(jù)體表反射特征，即使在殺死昆蟲標(biāo)本，并將其儲存在70%的乙醇中以后，也能檢測到病原體對昆蟲生理學(xué)的影響。最近對后一種假設(shè)進行了調(diào)查，并證明建議將樣本儲存在70%乙醇（與50%或90%相比）中。這項研究表明，在70%乙醇中儲存長達數(shù)周的時間對昆蟲樣品反射特性的影響微乎其微。這些技術(shù)細節(jié)非常重要，因為它們強調(diào)了昆蟲標(biāo)本可以在現(xiàn)場收集、儲存在70%乙醇中，并可以在進行診斷成像測試之前裝運，但是在開始廣泛試驗之前，應(yīng)評估每種昆蟲的這種效果是否可行。越來越多的學(xué)者開始研究利用近端遙感技術(shù)來檢測和診斷植物和昆蟲病媒中的病原體，這說明這種基于反射的技術(shù)可用于改進檢疫和檢驗工作以及區(qū)域作物疾病監(jiān)測。也就是說，與商業(yè)診斷實驗室目前提供的基于PCR和酶聯(lián)免疫吸附試驗的服務(wù)類似，反射的技術(shù)似乎也擁有提供此類服務(wù)的潛力，以便農(nóng)業(yè)利益相關(guān)者能夠?qū)⒗ハx樣本運送到這些實驗室，并獲得關(guān)于感染率的快速、可靠和經(jīng)濟有效的數(shù)據(jù)。遙感數(shù)據(jù)是在與先前研究類似的環(huán)境條件下從單個成年甜菜葉蟬樣本中獲取的。成體樣本的年齡、性別和交配狀態(tài)未知，目的是模擬成體甜菜葉蟬在田間采樣時遇到的變異。使用安...
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高效的N肥使用產(chǎn)出需要平衡最小的環(huán)境污染和最大的產(chǎn)量，N素使用效率是目前精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中重要問題之一。于2017年6月，應(yīng)用無人機高光譜成像系統(tǒng)對八種不同氮處理的冬小麥進行了高光譜圖像采集。高光譜成像儀采用美國RESONON公司的Pika-L，波段范圍400-1000nm，系統(tǒng)集成了慣導(dǎo)測量系統(tǒng)（IMU）和穩(wěn)定云臺，可以獲得較高精度的光譜分辨率和空間分辨率的數(shù)據(jù)。同時在地面采集并獲得冬小麥的葉綠素含量（CHL）、葉面積(LAI),利用偏最小二乘法進行反演估算，(RLAI 2= 0.79, RMSELAI [m2m2] = 0.18, R2CHL = 0.77, RMSECHL [_g cm-2] = 7.02)，并采用多元線性回歸模型進行了產(chǎn)量估測（R2產(chǎn)量＝0.88，RMSEfield[dt ha-1]=4.18）。利用該模型，可以對高光譜圖像進行像素水平的預(yù)測。結(jié)果表明，在一定施氮量以上，進一步施肥不一定會繼續(xù)導(dǎo)致產(chǎn)量增加，為高光譜精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)研究提供了一定了理論支持。1 實驗設(shè)計試驗田位于德國西北部的奧斯納布呂克大學(xué)，包括8個處理，6個施氮水平。氮肥水平選擇在0到150 kg ha-1，如圖所示，不同顏色代表了不同的處理。圖1研究區(qū)域2 數(shù)據(jù)處理高光譜傳感器采用美國RESONON公司的PikaL,無人機系統(tǒng)采用大疆無...
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【背景】：高光譜成像技術(shù)可以快速且無損的測量食物品質(zhì)。該研究調(diào)查了高光譜成像在400-1000 nm波段范圍預(yù)測柑橘果實內(nèi)部品質(zhì)屬性例如總可溶性固形物（TSS），pH，可滴定酸度（TA）和成熟度指數(shù)（TSS/TA）；以及外部品質(zhì)屬性，例如顏色成分（L*，a*， b*）和顏色指數(shù)（CI）的可行性?！痉椒ā浚簭膩嗰R遜州（秘魯）收集柑橘樣品（甜橙，瓦倫西亞品種），共80個無不良特征（如物理破壞，病害以及污染成分）的樣品。樣品隨機分為兩組，75%為“校正集”，其余為“預(yù)測集”，用于模型的外部驗證。利用Resonon Pika XC高光譜成像系統(tǒng)（400-1000 nm）掃描柑橘并采集圖像。利用偏最小二乘法建立預(yù)測品質(zhì)屬性的完整模型。利用回歸系數(shù)確定最優(yōu)波段，通過多元線性回歸建立簡化模型。預(yù)測的確定系數(shù)（R2p）以及預(yù)測的標(biāo)準(zhǔn)誤差（SEP）用來衡量模型的性能?！窘Y(jié)果】：內(nèi)部品質(zhì)屬性的完整模型性能較低（R2p ，SEP 50%）。外部品質(zhì)屬性的完整模型性能較高（L*：R2p = 0.898，SEP = 19%；a*：R2p = 0.952，SEP = 13%；b*：R2p = 0.922，SEP = 20%；CI：R2p = 0.972，SEP = 12%）。簡化模型與外部品質(zhì)屬性性能相似。柑橘圖像和光譜處理的主要步驟：（a）確認感興趣區(qū)域；（b）原始平均反射光譜...
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摘要：針對推掃式成像光譜儀獲取的狹帶影像需要經(jīng)過幾何校正才能拼接形成空間二維影像的問題，提出了基于ENVI二次開發(fā)的高光譜推掃圖像拼接技術(shù)。基于單應(yīng)映射建立光譜儀傾斜狀態(tài)下與正射狀態(tài)下圖像上的二維點之間的關(guān)系，校正由姿態(tài)變化引起的圖像畸變，結(jié)合GPS數(shù)據(jù)修正因飛行速度變化引起的狹帶重疊將校正后的狹帶影像拼接起來。在ENVI二次開發(fā)平臺上進行技術(shù)集成，實現(xiàn)了Resonon推掃高光譜狹帶影像的自動校正拼接。對河北保定郊區(qū)高光譜影像的校正拼接實驗證明，該方法與光譜儀自帶拼接軟件校正結(jié)果接近經(jīng)緯度坐標(biāo)差均在1m以內(nèi)，均方根誤差約為0.7389，能夠滿足一般高光譜遙感應(yīng)用中的地理精度要求。研究目的：根據(jù)單應(yīng)映射原理，建立光譜儀傾斜和正射狀態(tài)下像點的映射關(guān)系，利用GPS/INS組合導(dǎo)航數(shù)據(jù)校正狹帶影像中的畸變，拼接成一幅完整的影像，并在ENVI二次開發(fā)平臺上實現(xiàn)推掃狹帶影像的自動校正和拼接。推掃成像畸變原因：推掃式成像是利用飛行平臺的向前運動，借助于與飛行方向垂直的掃描線記錄而構(gòu)成二維圖像。推掃型成像光譜儀通常采用一個垂直于運動方向的面陣CCD來感應(yīng)地面響應(yīng)，在飛行平臺向前運動中完成二維空間掃描，平行于平臺運動方向，通過光柵和棱鏡分光完成光譜維掃描，因此，CCD上一個點對應(yīng)一個譜段，一條線對應(yīng)一個譜面。CCD探測器每次成像是空間一條線上的光譜信息。為了獲得空間二維圖像，再通過機械推掃，完成整個...
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在大豆的種植中，對雜草的管理有利于作物產(chǎn)量最大化。研究發(fā)現(xiàn)麥草畏可有效防除數(shù)種一年生和多年生的闊葉雜草。然而，麥草畏噴霧偏離目標(biāo)漂移或蒸氣漂移會嚴(yán)重危害易感作物，包括麥草畏不耐受性作物。因此評估麥草畏漂移對農(nóng)作物的損害對于有效控制雜草具有重要的意義。目前，作物損害主要是通過評估生理和生化變化（葉面積，葉色，植物高度，產(chǎn)量等）來確定的。但是，這些評估需要耗費大量的勞動力。對于大尺度農(nóng)田的評估，則需要更快速且經(jīng)濟高效的方法。高光譜成像（HSI）可以快速掃描植物樣品且能獲得圖像中每個像素的完整反射光譜，已用于植物生理和生化特性的鑒定以及有毒金屬，鹽和病蟲害引起的植物脅迫的檢測。同時結(jié)合許多機器學(xué)習(xí)（ML）算法，例如貝葉斯決策，最大似然分類，K均值聚類，隨機森林，支持向量機和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以檢測，監(jiān)測和量化作物損害。在這篇文章中，科學(xué)家們利用Resonon Pika Ⅱ VNIR高光譜成像系統(tǒng)進行了相關(guān)的研究，旨在：（1）了解不同麥草畏噴霧比率下生理參數(shù)，產(chǎn)量和相應(yīng)光譜響應(yīng)的變化；（2）確定適當(dāng)?shù)墓庾V特征，以評估麥草畏比率對植物的影響；（3）基于高光譜成像，使用機器學(xué)習(xí)算法建立模型，評估麥草畏比率。 1 研究區(qū)域田間試驗于美國密西根州斯通維爾市農(nóng)作物生產(chǎn)系統(tǒng)研究農(nóng)場的美國農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究處4.5公頃的區(qū)域內(nèi)進行。試驗場布設(shè)如圖1所示。大豆于2014年5月7日播種。2014年3月下旬...
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Hyperspectral imaging for presumptive identification of bacterial colonies on solid chromogenic culture mediaauthor：Mathilde Guillemota,Rony Midahuena, Delphine Archenyb,Corine Fulchironb,Regis Montvernaya,Guillaume Perrina, Denis F. Leroux*a aTechnology Research Department, Innovation Unit,bioMérieux SA, Marcy l’Etoile, France； bR&D Microbiology,bioMérieux SA, La Balme les Grottes,FranceBioMérieux致力于研究自動化微生物學(xué)實驗室，以降低成本 (更少的人力和耗材), 提升性能 (提升靈敏度,機器算法)，并通過優(yōu)化臨床實驗室工作流，獲得可追溯性。在這項研究中， 我們評估了采用高光譜成像技術(shù)（HIS）代替人類視覺觀測微生物培養(yǎng)解讀的可能性。在顯色...
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本文旨在利用高光譜數(shù)據(jù)建立一個準(zhǔn)確、可解釋的植物病害識別模型。由真菌引起的大豆炭腐病是一種嚴(yán)重影響大豆產(chǎn)量的世界性病害。在383-1032 nm范圍內(nèi)，Resonon高光譜成像儀在240個不同的波長處捕獲高光譜圖像。針對大豆炭腐病，科學(xué)家建立了3D卷積分網(wǎng)絡(luò)模型，模型分類精度為95.73%，并利用可視化顯著圖檢驗訓(xùn)練模型、敏感像素位置以及分類的特征敏感波段，發(fā)現(xiàn)：敏感特征波段為733 nm，這和常用的鑒別植物健康程度的特征波段范圍（700-1000nm）是一致的?！驹囼灧椒ā扛腥咎扛〉拇蠖梗悍謩e在第3、6、9、12和15天采集健康的和受感染的大豆莖稈樣品，在測量病害程度之前，實時采集健康的和收到感染的莖稈的高光譜圖像。測量儀器：美國Resonon高光譜成像儀，型號：Pika XC （包含安裝支架、移動平臺、操作軟件和2個70 w鹵素?zé)簦?。Pika XC性能：光譜通道數(shù)：240；波段范圍400-1000 nm；分辨率：2.5 nm。（a）室內(nèi)高光譜成像系統(tǒng)（b）不同光譜波段的大豆莖稈樣品高光譜圖像 （c）大豆莖稈內(nèi)外部RGB圖像病害程度比較3D-CNN模型由兩個連接的卷積分模型組成，其中，一個小的構(gòu)架用于防止訓(xùn)練模型過飽和。2個圖層（3*3mm空間維度，16個波段的光譜維度）作為第一個卷積分分層，4個3*3*16的圖層作為第二個卷積分層，修正線性輸入模型作為輸出層。【結(jié)果分析】1....
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摘要：了解再生物種的水分利用特征對于理解土壤與植物之間的相互作用機制以及指導(dǎo)水資源受限生態(tài)系統(tǒng)中的生態(tài)恢復(fù)策略具有深遠的意義。盡管植樹造林是改善退化生態(tài)系統(tǒng)功能和服務(wù)的重要途徑，但對不同人工林類型中優(yōu)勢種的水分利用特征的了解甚少。作者調(diào)查了黃土高原三種代表性人工林（三種落葉樹種刺槐、山杏和臭椿組成的混合人工林，純刺槐人工林，純山杏人工林）的植物水分利用特征。作者測量了每種人工林中優(yōu)勢種葉片的δ13C以及木質(zhì)部和土壤（400 cm）水分的δ2H和δ18O。結(jié)果表明，混合人工林中三個主要樹種在水源貢獻比例上表現(xiàn)出顯著的差異（P＜0.05），表明植物具有水源隔離作用。與純山杏人工林相比，混合人工林中的山杏利用更大比例的淺層土壤水，相應(yīng)地減少了對深層土壤水的消耗。然而，在不同人工林中，刺槐水分吸收比例未表現(xiàn)出顯著差異。混合人工林中植物葉片的δ13C顯著高于純?nèi)斯ち值?。不同人工林中，刺槐葉片的δ13C與SWC呈正相關(guān)關(guān)系，而山杏中未觀察到這種關(guān)系。結(jié)果表明人工林類型會影響植物水分利用特征，具有對人工林類型的物種特異性響應(yīng)，以及種間競爭和種內(nèi)競爭之間不同的水源競爭效應(yīng)。研究區(qū)域該研究是在陜西省羊圈溝流域進行的（36°42′45″ N，109°31′45″）。該流域是黃土高原中部的黃土丘陵溝壑區(qū)。樣品采集作者于2016年植物生長季節(jié)5-9月采集了植物葉片樣品用于δ13C的測定...
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