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[发明专利]水热耦合的土壤水深度学习方法和土壤水热运移监测系统-CN202211357017.3有效
发明人：史良胜;汪彦伶;查元源;胡小龙;宋文翔;王丽君 -专利权人：武汉大学
申请日： 2022-11-01 - 公布日： 2023-06-16 - 主分类号： G06F30/28 文献下载
摘要：本发明提供水热耦合的土壤水深度学习方法和土壤水热运移监测系统，能够有效避免参数过多、求解复杂等问题，并能够无监督反演土壤导热率与具有强非线性的土壤导水率，实现土壤水分与温度状态及土壤水通量的精确计算；该方法包括：步骤1，土壤水与土壤温度固定深度的时间序列数据获取；步骤2，基于土壤水动力学及本构关系构建土壤水状态网络与参数子网络；步骤3，针对土壤热运移过程构建土壤温度状态网络与热导率子网络；步骤4，训练步骤2中的土壤水神经网络，得到土壤水与通量时空分布；步骤5，联合步骤4土壤水网络的输出耦合训练土壤温度状态网络与参数子网络，得到温度时空分布，并无监督反演出热导率关系或强非线性的导水率关系。
耦合土壤水深度学习方法热运移监测系统

[发明专利]农田土壤反应动力学过程模型建模方法-CN201910334893.6有效
发明人：邓力源;史良胜;李晓萌;张宇婷;孙延鑫;查元源;邓悦 -专利权人：武汉大学
申请日： 2019-04-24 - 公布日： 2023-05-02 - 主分类号： G06F17/11 文献下载
摘要：本发明公开了一种农田土壤反应动力学过程模型建模方法，采用水动力学模型和化学反应动力学模型的耦合模型描述农田土壤反应动力学过程，预测溶质浓度分布，通过迭代集合卡尔曼滤波技术修正耦合模型参数，将基于高斯过程回归的机器学习算法顺序性集成到数据同化框架中，用以估计耦合模型结构误差，为数据同化提供更为合理的先验值，从而减轻参数补偿效应，提高耦合模型的预测能力。本方法解决了农田土壤反应动力学数据同化计算中难以解决且不容忽视的模型结构误差，不需要对模型误差的先验分布做出任何实质性假设，避免了同化过程中参数过度拟合。
农田土壤反应动力学过程模型建模方法

[发明专利]基于鱼眼图像的叶面积指数测算方法-CN202211290462.2在审
发明人： 查元源;张宇凡;汪家伟 -专利权人：武汉大学
申请日： 2022-10-21 - 公布日： 2023-01-31 - 主分类号： G01B11/28 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于鱼眼图像的叶面积指数测算方法，通过智能手机搭载超广角镜头拍摄植物冠层鱼眼图像的方式，基于机器视觉技术的农田叶面积指数监测方法。本发明设计要点包括将手机+鱼眼相机的拍摄模式应用于作物冠层，对鱼眼图像进行高效图像处理，利用LAI的定义与积分公式设计简洁快速的LAI差分计算方法。同时，本发明在多个田间和实验场景中得以测试与应用，与传统仪器和专业软件的测量结果进行了精度验证。结果表明，本发明的设备和算法可以有效地适应包括晴天、阴雨天等不同场景的LAI测量任务，针对水田和旱地具有良好的精确度和稳定性，能够很好地推广到不同农业监测任务中。
基于图像叶面积指数测算方法

[发明专利]联合光学和热学数据的农田干旱评估方法-CN201910179486.2有效
发明人：连泰棋;史良胜;胡小龙;邓力源;孙延鑫;张洋;查元源 -专利权人：武汉大学
申请日： 2019-03-11 - 公布日： 2022-06-03 - 主分类号： G06F30/20 文献下载
摘要：本发明公开了一种联合光学和热学数据的农田干旱评估方法，利用多光谱相机获取农田的光学信息，计算得到植被覆盖指数；利用热学传感器获取农田的热学信息，计算水分亏缺指数，将水分亏缺指数简化为温度植被干燥指数并确定干边和湿边的表面温度后，计算得到温度植被干燥指数；综合植被覆盖指数和温度植被干燥指数，建立基于光学和热学数据的地表电导率模型；利用观测信息确定实际的地表电导率，通过Penman‑Monteith模型得到估算的地表电导率，使得估算的地表电导率与实际的地表电导率有最好的拟合效果，从而确定地表电导率模型的参数，即确认地表电导率模型，通过计算地表电导率评估农田干旱程度。本方法综合光学和热学的数据建立地表电导率模型，结果可靠。
联合光学热学数据农田干旱评估方法

[发明专利]基于数据同化和气象数据的土壤墒情站自动校核方法-CN202011054353.1在审
发明人： 查元源;李培君;史良胜;曾文治 -专利权人：武汉大学
申请日： 2020-09-29 - 公布日： 2020-12-29 - 主分类号： G01N27/22 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于数据同化和气象数据的土壤墒情站自动校核方法，选用两个模型，将来自FDR未校准的土壤水观测数据同化，结合气象数据，实现FDR观测的自动无偏差校准；当需要更好地消除极端异常的观测数据影响时，采用模型一，模型一在考虑到观测中存在的系统偏差以及兼顾实用性的前提下，将线性的偏差校准模型耦合到现有的基于集合卡尔曼滤波和气象数据的土壤水数据同化方法中；当需要用较少的观测数据消除观测噪声影响时，采用模型二，模型二在考虑到观测中存在的系统偏差以及兼顾实用性的前提下，将线性的偏差校准模型耦合到现有的基于迭代型集合平滑和气象数据的土壤水数据同化方法中。本方法实现了观测校准的自动化。
基于数据同化气象土壤墒情自动校核方法

[实用新型]一种蒸渗测筒移动式热像仪自动采集装置-CN202020381418.2有效
发明人：杨帆;肖潇;查元源 -专利权人：杨帆
申请日： 2020-03-24 - 公布日： 2020-08-25 - 主分类号： G01J5/00 文献下载
摘要：本实用新型涉及检测领域，尤其涉及一种蒸渗测筒移动式热像仪自动采集装置，特别适用蒸渗测筒植物热成像仪获取植物的热学信息的采集。该装置包括设于蒸渗测筒蒸作物区上方的支架，支架上方两边的轨道、可在轨道上滑动的移动小车、移动小车上方的同步滑台，滑台上方的热像仪。本实用新型装置通过全自动程序采集软件智能操控移动小车和滑动平台实现了红外热像仪横向及纵向的移动，确保热像仪精确定位在每一个测筒的正上方采集数据，定位准确，自动化程度高，节省人力，实验结果准确可靠。
一种蒸渗测筒移动式热像仪自动采集装置

[发明专利]无参数的农田数据同化方法-CN201910335809.2在审
发明人：史良胜;张洋;王亚昆;查元源;邓力源;何昱晓;张宇婷 -专利权人：武汉大学
申请日： 2019-04-24 - 公布日： 2019-10-11 - 主分类号： G06K9/62 文献下载
摘要：本发明公开了一种无参数的农田数据同化方法，先预测，利用高斯过程替代物理模型，对已有的观测数据进行训练学习，预测下一时刻的状态向量，观测数据包括土壤含水量；再更新，基于集合卡尔曼滤波思想同化当前时刻的观测，对当前时刻的观测值和高斯过程预测值进行加权且权重根据二者的误差确定，得到当前时刻状态最优估计值并将其作为下一时刻的先验状态向量；最后重复预测和更新，直到所有可用的观测全部被同化。该方法利用高斯过程对时序土壤水观测数据进行顺序性训练并预测，摆脱了物理模型，可以对多种观测信息进行训练学习，可以根据需要预测得到任意分辨率的信息，应用简单，具有普适性。
观测数据预测高斯数据同化物理模型训练学习状态向量观测同化卡尔曼滤波土壤含水量时序先验观测信息过程预测时刻状态误差确定最优估计农田普适性顺序性土壤水分辨率更新可用权重加权集合替代重复应用

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