王勇健
- 作品数：19 被引量：83H指数：7
- 供职机构：国家农业信息化工程技术研究中心更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家高技术研究发展计划北京市科技计划项目更多>>
- 相关领域：农业科学自动化与计算机技术更多>>
- 基于三维冠层模型的玉米光合作用和光能利用模拟被引量：3
- 2019年
- 光线分布和叶片光合特征在冠层内部具有极强的时空异质性,基于三维冠层模型的玉米光合模型是精确评估品种高光效的重要手段。该研究将作物三维冠层模型、光线分布模型、光合模型与光能利用模型相耦合,建立了玉米冠层光合生产模型3DMaizeCaP,设置3个不同株型的玉米品种(矮单268、京科968和郑单958),2种不同光照条件(晴天和阴天),通过大田试验与模型模拟研究揭示了玉米冠层光合速率和光能利用效率对品种和环境的响应。结果表明,矮单268、京科968和郑单958的叶片最大光合速率和暗呼吸速率均随节位下降呈线性降低的垂直分布规律,各品种中矮单268的最大光合速率最大,而暗呼吸速率最小;冠层净光合速率日变化趋势明显,矮单268在阴天和晴天下的冠层最大净光合速率(以CO2计)为21.6和26.2μmol/(m^2·s),均显著(P<0.05)高于京科968(20.8和24.9μmol/(m^2·s))和郑单958(19.6和24.4μmol/(m2·s));矮单268的日CO2净同化量在阴天和晴天下均显著(P<0.05)高于郑单958,增幅分别高达14.8%和12.4%,各品种间株型虽有显著差异(P<0.05),但冠层日累积光截获并无显著差异(P>0.05);单叶尺度上,各叶片中第16节位的单叶日净同化量达到最大;矮单268的光能利用效率最大,在阴天和晴天下分别为3.22和3.03 g/MJ,比京科968分别高4.5%和5.6%,比郑单958分别高7.7%和7.8%;初始光量子效率对玉米冠层光能利用效率的敏感性显著高于最大光合速率(P<0.05)。从提高玉米冠层光能利用效率考虑,建议设计株型紧凑、叶片光合性能强的玉米品种。研究可为定量研究玉米冠层光合速率提供估算方法,也可为高光效品种选育提供评价依据和鉴定技术。
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- 关键词：光合作用冠层光分布三维点云光响应曲线光能利用效率
- 葡萄树地上部形态结构数据获取方法被引量：7
- 2015年
- 葡萄树为多年蔓生植物,其形态结构复杂且受人工修剪及架势的影响。获取葡萄树地上部植株及器官的形态结构及纹理数据,有助于建立3D可视化模型以表征该植株的品种遗传特征、受环境、架式和人工修剪等因素的影响。该文针对葡萄树形态结构数据获取工作量大、效率低、依靠单一手段所获取数据缺乏完整性等特点,提出一种高效的葡萄树地上部形态结构数据获取方法,首先对葡萄树进行拓扑结构解析和数字化表达实现复杂结构的显示表达;然后针对目标植株进行葡萄树三维形态数据采集,包括植株拓扑结构三维数字化数据采集、品种一致性与差异性分析的DUS(植物新品种特异性(distinctness)、一致性(uniformity)和稳定性(stability)的栽培鉴定试验或室内分析测试)数据采集,器官的形态参数测量,三维扫描与纹理数据采集,目标植株的栽培环境及人工管理措施等信息的采集。结果表明,基于所获取形态结构数据结合植物参数化建模方法重建的葡萄树器官与植株几何模型具有较高的真实感。在葡萄树形态结构数据获取方法的基础上,对植物地上部形态结构数据获取标准化流程进行探讨,以期为其他植物主要器官与植株的形态结构数据获取提供方法参考。
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- 关键词：数据获取葡萄树
- 基于点云数据的植物叶片三维重建被引量：21
- 2014年
- 叶片是植物最重要的器官之一,为构建植物叶片的高精度几何模型,提出了一种基于三维点云数据的植物叶片几何建模方法。针对植物叶片形态特征,选定最适三维扫描仪进行叶片点云数据获取,通过点云的配准、简化及去噪等操作得到高质量叶片点云数据,在此基础上进行叶片网格生成与网格优化,最终得到高精度植物叶片网格模型。利用该方法分别对黄瓜、玉米和两个品种的葡萄叶片进行几何建模,结果表明,所构建的叶片模型能够较好地保持叶片形态特征,且较以前的方法在精确度和真实感方面有了较大的提高。该研究对于推动数字植物几何建模及进一步基于几何模型的可视化计算具有重要意义。
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- 关键词：植物叶片三维重建点云
- 数字孪生系统在农业生产中的应用探讨被引量：23
- 2021年
- 数字孪生技术与农业的深度融合将为农业数字化转型升级提供新动能。农业数字孪生系统基于农业生产系统所产生的数据流,通过实时态势感知、超实时虚拟推演和全程交互反馈,有效实现对作物生产系统的智慧管控。系统分析了作物生产系统及其认知方法的发展历程,明确了农业数字孪生系统产生的背景、概念、内涵、基本组成及其技术优势,提出我国农业数字孪生系统的应用方向和发展路径,为推进我国作物生产智能化提供参考。
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- 关键词：数据驱动闭环反馈
- 玉米叶片近轴面和远轴面光环境及光合特性的差异
- 2015年
- 为研究玉米叶片近轴面与远轴面光环境和光合特性的差异,以玉米品种先玉335为材料,测量了玉米植株不同叶位叶片近轴面、远轴面在灌浆期的光量子通量密度(PPFD)和光响应曲线。结果表明,玉米叶片近轴面的PPFD高于远轴面,对于直立上部叶,叶片远轴面也能接受到较高的PPFD,甚至高于中部叶近轴面;玉米叶片近轴面和远轴面均具有较高的光合作用潜力,近轴面略高于远轴面;对于冠层中部叶,叶片近轴面和远轴面PPFD差异最显著,光合能力差异也最大,达到10%左右;对于冠层的上部叶和下部叶,叶片近轴面和远轴面PPFD差异较小,光合能力差异也相对较小。
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- 关键词：玉米叶片光响应曲线
- 葡萄树形态结构与生长发育过程数字化表达方法研究被引量：5
- 2015年
- 【目的】用数字化方式描述植物形态结构与生长发育过程,是正确认识和表达植物生长发育规律的有效手段。本文旨在对形态结构较为复杂的葡萄树进行精确描述与定量分析,对葡萄树的数字化表达和处理技术进行研发与深化。【方法】针对葡萄树的形态结构特征和生长发育过程,划分并定义葡萄树的基本结构单元,包括葡萄树主干、多年生蔓、新梢和着生于枝蔓上的器官,其中新梢包括果枝和营养枝;着生于枝蔓上的器官包括芽、花序、果穗、副梢、叶片和卷须等。基于对葡萄树结构单元的划分,借鉴国内外结构单元的命名经验、习惯与演变趋势并结合田间观察结果,遵循葡萄树各结构单元出生的时空顺序,系统地提出了以年为单位的葡萄树地上部各结构单元数字化命名方案,以字母表示结构单元的类型,数字表明出生顺序和结构单元编号。命名方案还包含了各结构单元的着生关系和分枝来源等信息,整合了多年生长机制下由新梢到蔓,再到多年生蔓的生长变化过程,并以节间为单位,以有序集的方式描述了新梢的构成。在命名方案基础上,给出了组合器官与复杂操作表示方法,包括(1)基于结构单元命名的葡萄树结果母枝与结果枝组的复杂器官表示方法;(2)人工修剪对葡萄树结构变化的数字化描述;(3)以年为单位的葡萄树动态生长数字化描述;(4)多年生葡萄树生长发育过程回溯;(5)基于葡萄树结构表示的各级结构单元量化统计分析等方法。【结果】以郑州国家葡萄种质资源圃极短梢修剪的V字形‘赤霞珠’葡萄树和北京市农林科学院林业果树研究所试验温室的搭架式T字形‘香妃’葡萄树为例,分别给出两种树形的数字化表达,实现了复杂葡萄树结构的明确表示,包括各器官的唯一性命名、各器官的连接关系等。在结构表示的基础上,进行了新梢结构单元量化�
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- 关键词：葡萄树生长发育数字化
- 作物根系空间划分方法及系统
- 本发明公开一种作物根系空间划分方法及系统，能够描述根系围绕植株生长的圆柱形分布特征。方法包括：S1、对待划分的作物根系进行建模，得到由有序三维折线段组成的根系模型，其中，建模所用的三维坐标系的原点为根系初生位置，Z轴为过...
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- 文献传递
- 葡萄不同品种形态建模三维辅助设计方法研究
- 本试验为实现葡萄不同品种三维模型构建，对于进行葡萄种植资源的鉴定与保护、协同实验、科学计算、展示展览等方而具有重要意义，同时实现葡萄生产管理自动化和信息化。从葡萄的形态学规律出发，针对传统建模方法无法实现品种内模型构建，...
- 王勇健
- 关键词：葡萄树三维模型
- 文献传递
- 基于三维点云的玉米果穗几何建模被引量：9
- 2016年
- 果穗是玉米产量的构成器官,为构建高精度玉米果穗几何模型,提出了一种基于三维点云数据的玉米果穗几何建模方法。针对玉米果穗形态结构特征,选取Artec Spider三维扫描仪搭建玉米果穗点云数据快速获取系统并获取果穗点云,然后通过点云配准、重采样和孔洞修补操作得到高质量果穗三维点云,最后基于Voronoi图的网格重建方法重构果穗网格模型。结果表明,所重建的玉米果穗具有较高的真实感,且与基于计算机视觉算法相比精度大幅提高。基于三维点云的玉米果穗几何建模对于玉米果穗的种质资源保存、基于三维数据的果穗考种、玉米器官三维模板资源库构建等工作具有重要的推动作用。
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- 关键词：玉米果穗三维重建点云
- 基于t分布函数的玉米群体三维模型构建方法被引量：8
- 2018年
- 为利用少量实测数据快速构建能够反映因品种、环境条件、栽培管理措施等因素产生形态结构差异的玉米群体三维模型,提出基于t分布函数的玉米群体三维模型构建方法。通过实测数据构建主要株型参数的t分布函数,在其约束下生成群体内各植株主要株型参数,通过构造株型参数相似性度量函数调用玉米器官三维模板资源库中的器官几何模板,结合人工交互或图像提取的各植株生长位置与植株方位平面角2组群体结构信息生成玉米群体几何模型。利用三维数字化仪获取的玉米群体田间原位三维数字化数据所构建玉米群体计算得到的LAI与该方法构建玉米群体计算得到的LAI进行对比验证,结果表明:该方法所生成玉米群体叶面积指数与原位三维数字化数据所构建玉米群体计算得到的LAI相比,误差在±2%以内,可以满足面向可视化计算的玉米结构功能分析研究需求。方法可为玉米株型优化设计、耐密性鉴定、品种适应性评价等虚拟试验研究提供技术手段。
- 温维亮赵春江赵春江王勇健郭新宇于泽涛
- 关键词：作物玉米T分布三维建模可视化计算
