国家自然科学基金(61134011)
- 作品数：30 被引量：533H指数：12
- 相关作者：何勇郑立华李民赞章海亮刘飞更多>>
- 相关机构：浙江大学中国农业大学华东交通大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家科技支撑计划国家高技术研究发展计划更多>>
- 相关领域：农业科学理学自动化与计算机技术机械工程更多>>
- 车载式土壤光-电特性参数采集系统研究被引量：5
- 2015年
- 土壤电导率是衡量土壤传导电流能力的一种固然属性,除了能够反映土壤质地外,还能够反映土壤的含水率、含盐量、有机物含量等特性。利用土壤光谱数据可以分析出土壤含水率、养分等,且测量过程中无需采样、搅动土壤。通过土壤电导率数据和光谱数据的综合、校正,能够提高系统的精度。基于嵌入式技术开发了土壤电导率和光谱反射率综合检测系统。土壤电导率测量系统采用基于改进的电流-电压四端法原理,使用深松犁的尖端作为电极传感器,能够在测量的同时完成松土的作用。光谱测量系统使用微型光谱传感器采集光谱数据,并进行实时处理。在采集土壤电导率、光谱数据的同时,系统同步采集GPS信息,并和土壤电导率、光谱数据一起保存,供进一步绘制土壤特性分布图使用。系统能够实时综合处理多种数据,并进行显示、保存等操作,具有良好的应用前景。
- 裴晓帅孙红郑立华李民赞
- 关键词：土壤电导率光谱反射率精细农业全球定位系统ARM
- 农田土壤中钾元素含量的激光诱导击穿光谱测量方法被引量：14
- 2013年
- 农田土壤中钾元素的实时测量具有重要的意义。利用由1 064nm激光器、高分辨率光谱仪组成的激光诱导击穿光谱系统,研究了土壤总钾含量的LIBS测量方法。文章对钾元素含量在8.74～34.56g.kg-1之间的农田土壤样品进行分析,比较了404.40,404.72,766.49和769.90nm的钾原子特征谱线,并选取766.49nm为本研究的分析谱线。分析了激光器稳定性、随机噪声造成的谱线强度误差,并以农田土壤中含量相对稳定的硅元素为参照元素,建立K和Si光谱强度比值与土壤中K元素含量关系的内定标模型。定标曲线拟合相关系数为0.935,定标模型对预测集样品的预测标准偏差为9.26%。
- 董大明郑文刚赵春江赵贤德矫雷子张石锐
- 关键词：激光诱导击穿光谱农田土壤钾定标
- 应用激光诱导击穿光谱对土壤中多元素同时定量分析被引量：14
- 2017年
- 土壤元素的丰缺是对土壤养分检测、农业按需种植和科学施肥的依据,是精准农业农情信息感知技术检测的关键点,更为农业生态、高效和优质生产提供理论指导。该研究运用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术结合定标曲线法和偏最小二乘回归(PLSR)方法对土壤中的Al,Fe,Mg,Ca,Na和K多种元素同时进行定量分析。利用LIBS检测仪获取了五种标准土壤样品(国家编号:GBW07446,GBW07447,GBW07454,GBW07455和GBW07456)的LIBS数据之后,将每种土壤的多条谱线平均处理来消除试验误差。通过分析所获取的土壤LIBS谱线信息,选取了Al,Fe,Mg,Ca,Na和K元素的特征分析谱线和分析光谱区间,并利用谱线的峰值信息和分析光谱区间内的单个或多个谱峰的积分信息(峰面积)与对应元素浓度拟合并建立定标曲线。结果表明,基于谱峰的峰面积建立的定标曲线的线性关系优于利用峰值信息建立的定标曲线(Fe除外)。同时,针对所选的分析光谱区间和元素的浓度信息,运用PLSR建立定量分析模型,其结果明显要优于定标曲线的分析精度,这也表明LIBS技术结合化学计量学分析在未来光谱化学分析领域有很大应用前景。研究的结果不仅为现代农业的土壤养分空间分布检测和农田精准施肥技术的应用起指导作用,还为田间使用的便携式LIBS土壤检测仪的开发奠定了理论基础。
- 余克强赵艳茹刘飞何勇
- 关键词：激光诱导击穿光谱土壤
- 紫外可见光谱的水产养殖水体有机物浓度快速检测研究被引量：4
- 2014年
- 应用紫外可见(ultraviolet/visible,UV/Vis)光谱技术对表征水产养殖水体中有机物浓度的指标化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)进行快速测量,对采集到的135份甲鱼养殖水样进行UV/Vis波段全光谱扫描,采用无信息变量消除(uninformative variable elimination,UVE)和连续投影算法(successive projections algorithm,SPA)相结合的变量选择算法选取全波段光谱中的特征波长,从201个UV/Vis光谱变量中选取了7个特征波长,只占全波段光谱变量的3.48%,降低了建模的时间和模型的复杂度。结合最小二乘支持向量机(least-square support vector machine,LS-SVM)算法进行COD预测建模,结果表明:使用特征波长建模的预测效果(相关系数r(correlation coefficient)=0.89,预测均方根误差(root mean square error of prediction,RMSEP)=15.46mg·L-1)好于使用全波段光谱建模的预测效果(r=0.88,RMSEP=15.71mg·L-1)。使用UVE-SPA变量选择算法获取UV/Vis光谱特征波长,结合LS-SVM建模,可以快速、准确的测量水产养殖水体中的COD浓度,为进一步实现水产养殖水质的在线检测以及其他水质参数的快速测定奠定了基础。
- 曹泓屈稳太杨祥龙贾生尧王春龙鲁琛
- 关键词：紫外可见光谱水产养殖有机物连续投影算法
- 基于LS-SVM紫外可见光谱检测水产养殖水体COD研究被引量：6
- 2014年
- 采用紫外可见(ultraviolet/visible,UV/Vis)光谱技术对水体中有机物浓度的指标化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)进行快速检测,将收集到的135份水样进行UV/VIS波段全光谱扫描,应用Savitzky-Golay(SG)平滑算法,经验模态分解算法(empirical modedecomposition,EMD)和小波分析(wavelet transform,WT)对提取出的光谱数据进行去除噪声处理,为了简化模型,PLSR建模得到的6个潜在变量(LVs)作为偏最小二乘支持向量机(LS-SVM)的输入建立COD预测模型,LS-SVM模型的预测集决定系数r2为0.82,预测均方根误差RMSEP为14.82mg·L-1。说明使用LVs作为LS-SVM建模输入,可以准确快速检测水产养殖水体中的COD含量,为将来实现水产养殖水质COD含量的在线检测以及其他水质参数的快速测定奠定了基础。
- 刘雪梅章海亮
- 关键词：紫外可见光谱化学需氧量
- 近红外光谱技术结合RCA和SPA方法检测土壤总氮研究被引量：12
- 2015年
- 基于近红外光谱技术结合连续投影算法和回归系数分析对检测土壤总氮含量进行研究。采集农田土壤样本近红外光谱数据,土壤样本数量共394个。由于原始光谱数据量大,在500～2 500nm光谱波长范围基础上,为简化模型,在原始光谱基础上采用连续投影算法和回归系数分析提取特征变量,以两种变量选择方法提取的特征变量作为输入,分别采用偏最小二乘回归（PLS）、多元线性回归（MLR）和最小二乘支持向量机（LS-SVM）建模方法建立总氮预测模型,共建立了9个预测模型,最优预测集的决定系数为0.81,剩余预测偏差RPD为2.26。研究表明,基于连续投影算法和回归系数分析选择的特征波长可以应用于近红外光谱检测土壤总氮含量,同时可以大大简化模型,适合开发便携式土壤养分检测仪。
- 方孝荣章海亮黄凌霞何勇
- 关键词：近红外光谱连续投影算法
- 基于响应面法的ISE泥浆直测前处理影响模型研究
- 系统分析了筛孔尺寸、静置时间、振荡浸提时间3个主要参数对硝酸根离子选择电极检测准确度的影响。首先经单因素试验确定出各参数的调控水平范围,进而基于Box-Behnken原理设计了3因素3水平中心组合试验,利用响应面法建立了...
- 蒲攀张淼张丽楠任海燕孔盼
- 关键词：响应面离子选择电极前处理
- 文献传递
- 农田土壤水分含量的激光诱导荧光光谱表征被引量：11
- 2012年
- 通过实验探讨了植物的激光诱导叶绿素荧光光谱与土壤水分间的关系。实验利用Y-形光纤探头获取了植物在450nm LED光源照射下所发出的叶绿素荧光光谱,同时利用TDR传感器测量土壤湿度。实验以水稻为研究对象,研究了在持续水分胁迫和间歇水分胁迫下,叶绿素荧光光谱743nm附近波峰的变化,结果发现,波峰强度与土壤水分含量具有相关性。最后,利用Lorentzian方程,将持续水分胁迫下的土壤含水量与叶绿素荧光强度进行建模,发现所建的模型具有较高的决定系数,说明该方法可以应用于农业生产中对土壤水分的测量。
- 张石锐董大明郑文刚赵贤德王纪华
- 关键词：节水灌溉
- 激光诱导击穿光谱技术在土壤元素检测中的应用被引量：12
- 2016年
- 激光诱导击穿光谱(laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)是一种原子发射光谱,具有对样本简单(或不需要)预处理,多元素同步、远距离测量,适用性广等独特优势。因此,LIBS分析技术被看作是未来化学分析和快速绿色分析技术领域的新兴技术。目前,土壤污染(重金属、有机污染等)检测与防治已成为现代农业和农业可持续发展关注和研究的热点问题。介绍了常见LIBS系统的结构组成以及工作原理,综述了LIBS技术对土壤中大量营养元素,重金属元素和土壤相关其他物质的研究现状和主要进展,提出了LIBS检测技术在土壤元素等方面的研究方向和发展趋势。
- 余克强赵艳茹刘飞彭继宇何勇
- 关键词：激光诱导击穿光谱土壤元素
- 基于ISE的湿土硝态氮检测方法研究被引量：1
- 2016年
- 分析了含水率对离子选择电极(ISE)湿土硝态氮直测的影响,建立了一种融合土壤含水率的ISE湿土直测方法。结果表明:未修正含水率影响的ISE湿土直测结果与光学检测方法结果间的绝对偏差范围为3.79~44.81 mg/L,均方根误差大于17.00 mg/L,无法满足应用需求;湿土质量含水率、浸提液添加量及干土折算量间存在线性函数关系,融合湿土质量含水率的ISE湿土硝态氮直测结果与光学检测方法结果之间具有较好的一致性,与光学检测结果回归方程的调整决定系数为0.97,绝对偏差范围为0.17~17.95 mg/L,均方根误差小于7.05 mg/L,检测精度和稳定性与实验室ISE干土测定性能相近,比未修正含水率影响前有明显提高。
- 李雁华张淼潘林沛郑杰
- 关键词：离子选择电极硝态氮传感器融合
