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山东农业大学学报（自然科学版）
山东农业大学
山东农业大学学报（自然科学版）

山东农业大学

温孚江

季刊

1000-2324

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0538-8242751

271018

山东泰安市岱宗大街61号农业大学学报编辑部

山东农业大学学报（自然科学版）/Journal Journal of Shandong Agricultural University(Natural Science Edition)CSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本学报为农业综合性学术刊物，国内外公开发行。主要登载农学、园艺、植保、动物科技、林学、资源与环境、食品科学、农业工程、农业经济、生命科学、生物技术、水利及土木工程等方面的最新研究成果。属首届全国优秀科技期刊，被国内外30多家文摘类期刊及数据库收录，并已加入《中国学术期刊（光盘版）》、“中国期刊网”及“万方数据资源系统（ChinaInfo）数字化期刊群”。
正式出版
收录年代

    辐射计辅助的地基GNSS-R土壤湿度反演方法研究

    郭秀梅逄海港孙波
    396-405页
    查看更多>>摘要：基于全球导航卫星系统反射信号(Global Navigation Satellite System-Reflection，GNSS-R)的土壤湿度监测弥补了传统测量方法的不足，是近年来遥感领域研究的热点。针对土壤粗糙度及植被含水量影响反演精度的问题，研究了利用辐射计数据辅助提升精度的方法。提出了一种基于非线性自回归模型的神经网络(NARX)的GNSS-R和辐射计数据融合的土壤湿度反演模型，通过信号处理的一般流程，进行现场实验，验证了该方法。结果表明，在测试集上所提出的反演方法相比于传统的GNSS-R方法，相关系数提高了77%，均方根误差下降了78%，与辐射计方法相比，相关系数提高了47%，均方根误差下降了68%，证明了该方法可以实现对固定区域土壤湿度的长期连续观测。

    GNSS-R土壤湿度NARX辐射计数据融合

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    基于Sentinel-2影像的济宁市冬小麦种植面积提取研究

    付欣赵娜魏伟张明慧...
    406-412页
    查看更多>>摘要：植被的遥感提取通常利用单一植被指数，而单一植被指数无法全面反映不同植被之间的差异性，易造成漏分、错分现象，影响提取精度。为有效提取冬小麦种植面积，本文基于PIE-Engine遥感平台，利用Sentinel-2遥感影像数据，结合采样点以原始特征波段、指数特征为输入特征，分别使用随机森林(Random Forest，RF)、支持向量机(Support Vector Machine，SVM)分类法对济宁市冬小麦种植面积进行提取，评价相同输入特征下不同分类方法的提取精度、相同分类方法不同输入特征的分类精度，最终得出最佳分类特征以及分类方法。结果表明:以指数特征作为输入特征，结合随机森林分类法提取济宁市2023年冬小麦种植面积的精度最优，验证矩阵ACC系数为0。984，验证矩阵Kappa系数为0。974。可见，基于Sentinel-2遥感影像的随机森林-指数特征模型可较准确提取济宁市冬小麦种植区域，本研究可提供一种提取冬小麦种植面积的有效方法，为调控农业生产、合理利用自然资源、实现农业精准管理、保障粮食有效供给提供辅助依据。

    济宁市冬小麦随机森林支持向量机Sentinel-2

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    基于Petri网的智慧农业管理流程仿真方法研究

    高智勇
    413-421页
    查看更多>>摘要：随着信息技术在农业领域的广泛应用，智慧农业逐渐成为农业现代化发展的重要方向。合理高效的农业管理流程对于提升生产效率、降低经营成本、实现可持续发展具有重要意义。本文提出一种基于Petri网的智慧农业管理流程建模和仿真方法。首先，利用UML的时序图、状态图、交互图，对智慧农业管理流程进行直观描述和建模。其次，将以上各图转换为由普通网、时间网、着色网、随机网组成的多模式Petri网形式化表达，构建具有并行、选择等复杂逻辑特征的Petri网模型;进而设计一种基于多模式Petri网的仿真方法，模拟农业生产过程中资源动态分配、流程执行情况等;最后，在示例案例中验证了所提出方法的有效性，并通过可达性分析表明该方法具有较强的建模和仿真能力。该研究为智慧农业管理流程的优化、自动化控制提供了有力支持。

    Petri网智慧农业管理流程UML物联网

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    两阶段非负矩阵分解算法及其在光谱解混中的应用

    杨颂张新元刘晓孙莉...
    422-426页
    查看更多>>摘要：非负矩阵分解问题(nonnegative matrix factorization，NMF)模型已成功应用至高光谱遥感影像处理中的光谱解混工作，由于NMF优化模型具有多个局部极小点，使得分解结果不稳定。设计初始化方法或者选择带正则项的问题模型是提高分解精度的两种常用方法。本文提出了两阶段的NMF算法，实现了初始点选取和正则项设计的结合。第一阶段借助k-均值获得k个聚类中心，给出迭代的初始点;利用第一阶段的初始矩阵U0，定义了针对端元矩阵的正则项U-U02F，第二阶段采用基于交替非负最小二乘框架的投影梯度算法，求解新的正则化NMF问题。正则项中的端元初始矩阵U0除了采用k-均值获得k个聚类中心，也可采用真实地物光谱，它的引入提高了算法的灵活度。数值结果表明新算法更加稳定，且分解的精确性有效提高。

    非负矩阵分解正则项投影梯度法光谱解混

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    大数据时代智慧农业实验室管理创新策略研究

    韩勇费攀锋霍迎秋
    427-432页
    查看更多>>摘要：大数据时代背景下，高校智慧农业实验室作为农业教育与科研的关键平台，面临管理革新需求。当前，这些实验室普遍采用的传统管理系统与智慧农业的快速发展不相匹配，限制了其潜能发挥。本文针对性地分析了智慧农业实验室的管理现状，并依托大数据技术，探索创新管理模式，旨在通过信息技术、智慧化及移动管理工具集成，优化资源配置与提升管理效率。提出的策略旨在最大化实验室资源效用，加速智慧农业教育与研究进程，推动该领域的持续创新与进步。

    智慧农业计算机实验室大数据管理创新信息技术

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    基于特征增强的冬小麦冻害精细空间分布遥感提取方法

    张景涵伊立冉王凯李钿...
    433-443页
    查看更多>>摘要：如何及时、准确地获取大范围内作物冻害空间分布数据，是目前农业领域迫切需要解决的问题。本文根据冻害冬小麦的生长变化特点，提出了基于特征增强的冬小麦冻害精细空间分布遥感提取方法(Winter Wheat Frost Damage Fine Spatial Distribution Extraction Method，WWFDFSDEM)，用于从高分辨率遥感影像中提取高质量的冻害空间分布数据。选择冻害发生前后两期高分辨率遥感影像作为数据源，根据正常冬小麦和冻害冬小麦区域的影像特点，确定以红、近红、绿三个通道以及NDVI作为基础特征，充分利用像素级特征的空间相关性来增强特征的细节信息，以交叉熵为基础，加入特征类内差异因子和类间差异因子建立损失函数，用于增强特征的区分能力。选择山东省淄博市高青县为研究区，高分2号遥感影像为数据源，决策树、经典SegNet、RefineNet、ErfNet、UNet作为对比模型开展对比实验，WWFDFSDEM提取结果的精度(94。5%)，查准率(90。8%)，查全率(91。3%)均优于对比方法，证明了方法在提取冻害精细空间分布方面的有效性。方法能够满足农业生产管理、农业保险等领域提取作物冻害精细空间分布数据的需求。

    冬小麦冻害空间分布特征增强遥感影像卷积神经网络

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    多源异构数据和注意力门控机制的小麦产量预测

    陈书理张书贵赵展
    444-452页
    查看更多>>摘要：针对传统的单模态数据预测小麦产量存在精度不高的问题，提出一种结合多源异构数据和注意力门控机制的小麦产量预测方法。首先引入了特征级的门控策略，来捕获每个模态内部特征的信息变化;然后利用神经网络评估每个模态内的置信度分数，并构建模态间的有效信息获取模块;最后设计了基于Transformer的空间和通道注意力门控机制模块，将不同模态之间的有效信息进行充分的融合，从而获得最佳的预测特征表示。实验结果表明，所提方法与传统方法相比具有更高的预测精准度，RMSE和MAE分别仅为809 kg/hm2和522 kg/hm2，R2则达到了0。806，通过对河南省近10年的小麦产量进行预测，得到的三项评价指标均相对稳定，且展现出了较强的鲁棒性。消融实验也验证了该方法中的不同组件均能有效提高小麦产量的预测精度，可为相关部门制定保障粮食安全管理决策提供有力的数据支持。

    小麦产量预测多源异构数据注意力机制门控机制特征融合

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    面向无人机边缘计算的小麦麦穗计数轻量化模型研究

    刘旭宋作杰耿霞
    453-465页
    查看更多>>摘要：小麦麦穗的高效计数对快速、准确掌握小麦产量具有重要意义。无人机由于具有效率高、成本低等特点被广泛应用于大田小麦信息的采集。但已有的用于小麦麦穗计数的深度学习模型结构复杂、参数量大，不能直接部署在存储空间有限的无人机的边缘设备上。针对这一问题，提出了一种融合剪枝策略和知识蒸馏的模型压缩方法，基于YOLOv5s模型构建了一种轻量化模型，并设计了面向无人机边缘计算的小麦麦穗计数轻量化方案。试验结果表明，经过模型剪枝和知识蒸馏轻量化处理的YOLOv5s模型，在小麦计数任务上的计数准确率为93。3%，模型的mAP(mean Average Precision，平均精度均值)达到94。4%，模型大小缩小了约76%，模型参数量减少了79。61%。因此，模型在保持较高的计数准确率的同时将会占用更少的计算资源和存储空间，显著的压缩效果使模型可以部署在无人机的边缘设备上，为小麦麦穗的实时计数提供了可能。

    麦穗计数无人机深度学习边缘设备剪枝蒸馏

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    基于模拟数据分析长江调水对棘洪滩水库的影响

    周守平陈立国张烨徐欣...
    466-474页
    查看更多>>摘要：目前南水北调东线调水工程水源复杂多变，显著影响了受水水体的水质与浮游藻类。为量化与评估这一影响，本研究在调水周期内采集不同季节的供水(长江水)、受水(棘洪滩水库水)水样，同时开展室内藻类生长潜力试验，比较分析了不同比例的供、受水体混合处理后的理化因子、浮游藻类细胞密度与群落结构的变化情况。结果显示，春、秋季长江水的引入一定程度上削弱了棘洪滩水库的营养负荷;pH在季节间均表现为下降的趋势;秋季长江水的引入导致棘洪滩水体浮游藻类密度峰值显著增加(P<0。05)，而在春季，仅当长江调水比例高于40%时，藻类密度峰值才随调水量的增加而显著增大(P<0。05)。群落结构方面，春、秋季长江与棘洪滩水体浮的游藻类均以蓝藻为主要优势，不同的是，春季以色球藻属(Chroococcus)的种类占主要优势，秋季则以假鱼腥藻属(Pseudanabaena)、尖头藻属(Raphidiopsis)与细鞘丝藻属(Leptolyngbya)的种类为优势。随长江水引入比例的增加，春季调水进一步增加了色球藻属的优势度;秋季调水则削弱了尖头藻属优势度同时增加了假鱼腥藻属的优势度。综合表明，不同季节长江调水对棘洪滩水库的浮游藻类生长影响存在差异，浮游藻类群落结构显著受到供水水体与季节的综合影响。

    南水北调棘洪滩水库藻类生长潜力浮游藻类群落结构

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    人物介绍

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