農(nóng)田谷物產(chǎn)量空間分布信息采集、處理與系統(tǒng)集成技術(shù)研究.pdf

1、該研究是在"現(xiàn)代精細(xì)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)集成研究教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué))",精細(xì)農(nóng)業(yè)研究中心和"中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院農(nóng)業(yè)電氣化與自動(dòng)化國(guó)家級(jí)重點(diǎn)學(xué)科"所提供的研究環(huán)境與物質(zhì)保障下完成的.國(guó)家發(fā)展計(jì)劃委員會(huì)與北京市政府批準(zhǔn)立項(xiàng)的"高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范工程項(xiàng)目北京精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)示范工程(編號(hào)A00300100584)"為課題研究提供了經(jīng)費(fèi)支持和田間試驗(yàn)條件.獲取農(nóng)作物小區(qū)產(chǎn)量信息,建立產(chǎn)量分布圖,是實(shí)施精細(xì)農(nóng)業(yè)的重要基礎(chǔ).該文以消化、吸收美國(guó)C

2、ASE IH公司AFS(Advanced Farming System)產(chǎn)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為切入點(diǎn),開展了四個(gè)季節(jié)的測(cè)產(chǎn)試驗(yàn),討論了產(chǎn)量數(shù)據(jù)的分析方法和處理結(jié)果,提出了在產(chǎn)量數(shù)據(jù)處理中減少誤差提高產(chǎn)量圖精度的方法,并設(shè)計(jì)開發(fā)出具有產(chǎn)量數(shù)據(jù)處理和產(chǎn)量圖生成功能的產(chǎn)量圖生成軟件系統(tǒng).該文研究的內(nèi)容主要包括以下五個(gè)方面:1.通過(guò)使用帶有AFS產(chǎn)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的聯(lián)合收割機(jī)進(jìn)行小麥、玉米和大豆收獲試驗(yàn),深入了解了產(chǎn)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成及工作原理,并獲得了四個(gè)收

3、獲季節(jié)的產(chǎn)量數(shù)據(jù).試驗(yàn)結(jié)果表明,對(duì)于產(chǎn)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的谷物流量和含水率傳感器,可通過(guò)標(biāo)定來(lái)有效的減小測(cè)量誤差;割幅寬度傳感器目前還在試驗(yàn)階段,靠人工方式識(shí)別割幅寬度誤差較大.2.產(chǎn)量分布圖所提供的信息必須具有足夠的精度.為保證產(chǎn)量分布圖的精度,探討了產(chǎn)量數(shù)據(jù)中包含的粗大誤差、系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差的判別方法,并主要對(duì)割幅寬度設(shè)置誤差、填充時(shí)間誤差和延遲時(shí)間誤差的產(chǎn)生規(guī)律、在原始數(shù)據(jù)中所占的比例以及對(duì)產(chǎn)量分布圖的影響進(jìn)行了詳細(xì)分析.分析結(jié)果表明

4、,對(duì)誤差數(shù)據(jù)剔除后,并不需要對(duì)誤差數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)償;誤差處理后的產(chǎn)量分布圖,奇異點(diǎn)顯著減少,平滑性與聚類性得到了明顯改善.3.分析了產(chǎn)量數(shù)據(jù)的時(shí)間變異性,并據(jù)此提出了一種劃分農(nóng)田管理區(qū)域圖的方法.根據(jù)農(nóng)田管理區(qū)域圖,連續(xù)多年產(chǎn)量比較穩(wěn)定的區(qū)域(包括穩(wěn)定低產(chǎn)、中產(chǎn)和高產(chǎn)區(qū)),其產(chǎn)量提高潛力較小;而對(duì)于產(chǎn)量不穩(wěn)定的區(qū)域,需要深入的從土壤物理和化學(xué)特性、以及施肥、播種等情況來(lái)分析原因,通過(guò)改善管理來(lái)提高作物產(chǎn)量.4.設(shè)計(jì)并開發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)

5、的產(chǎn)量數(shù)據(jù)處理及產(chǎn)量分布圖生成系統(tǒng)-YMapper軟件.測(cè)試與實(shí)際應(yīng)用表明,這一系統(tǒng)中的空間數(shù)據(jù)插值、誤差產(chǎn)量數(shù)據(jù)過(guò)濾、坐標(biāo)系建立、產(chǎn)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、分類、著色,以及圖形繪制等方法具有實(shí)用價(jià)值.該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,功能設(shè)置合理,能夠作為一種通用軟件工具用于中國(guó)精細(xì)農(nóng)業(yè)中產(chǎn)量數(shù)據(jù)處理與產(chǎn)量分布圖生成技術(shù)的集成系統(tǒng)中.5.提出了一種谷物聯(lián)合收割機(jī)產(chǎn)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想,并對(duì)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題,主要包括:產(chǎn)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中各傳感器的類型選擇;綜合誤差分配;