【摘要】：精確農(nóng)業(yè)是可持續(xù)農(nóng)業(yè)的必然選擇,其核心內(nèi)容為作物生產(chǎn)過(guò)程中的精確管理,主要思想是根據(jù)作物群體的長(zhǎng)勢(shì)差異,實(shí)施水肥精確調(diào)控,實(shí)現(xiàn)變量投入,以減低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效益、減少環(huán)境污染。其中,作物生長(zhǎng)信息的實(shí)時(shí)有效獲取為作物精確管理的依據(jù),對(duì)作物品質(zhì)、產(chǎn)量、以及農(nóng)民增產(chǎn)增收起決定作用。目前,基于葉片冠層反射光譜探測(cè)作物生長(zhǎng)信息的無(wú)損監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是作物長(zhǎng)勢(shì)信息實(shí)時(shí)獲取的主要技術(shù),作物生長(zhǎng)傳感器作為感知信息的核心部分,決定著作物冠層光譜信息獲取的質(zhì)量,直接影響著精確施肥方案的生成。近年來(lái),國(guó)內(nèi)外基于作物長(zhǎng)勢(shì)光譜監(jiān)測(cè)的研究成果,開(kāi)始對(duì)作物生長(zhǎng)傳感器及其監(jiān)測(cè)設(shè)開(kāi)展了探索性研究,但至今尚未有相應(yīng)商業(yè)化、實(shí)用化的作物生長(zhǎng)信息實(shí)時(shí)、在線的獲取裝置,嚴(yán)重制約了作物生產(chǎn)精確管理技術(shù)的發(fā)展,因此迫切需要開(kāi)發(fā)一種性價(jià)比高、普適性好的便攜式作物生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)診斷設(shè)備,以解決田間作物生長(zhǎng)信息檢測(cè)周期長(zhǎng),不能及時(shí)有效指導(dǎo)農(nóng)作的瓶頸。本文以南京農(nóng)業(yè)大學(xué)國(guó)家信息農(nóng)業(yè)工程技術(shù)中心研發(fā)的CGMD302型便攜式作物生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)診斷儀(下文簡(jiǎn)稱CGMD302)為研究對(duì)象,根據(jù)田間應(yīng)用的實(shí)際情況進(jìn)行行了結(jié)構(gòu)和功能上的優(yōu)化與完善。主要包括:改進(jìn)了作物生長(zhǎng)傳感器的定標(biāo)方法;優(yōu)化了作物生長(zhǎng)傳感器的信號(hào)調(diào)理電路,完善了 CGMD302的應(yīng)用功能,具體如下:1.分析了作物生長(zhǎng)傳感器原有的定標(biāo)方法存在的問(wèn)題,提出了基于標(biāo)準(zhǔn)探測(cè)器輻射定標(biāo)的作物生長(zhǎng)傳感器光譜定標(biāo)方法,搭建的傳感器自動(dòng)定標(biāo)平臺(tái),通過(guò)積分球內(nèi)置均勻光源和標(biāo)準(zhǔn)亮度計(jì)(National Institute of Standards and Technology(NI5T)標(biāo)準(zhǔn)溯源)對(duì)作物生長(zhǎng)傳感器進(jìn)行輻射亮度/輻射照度的光譜定標(biāo),實(shí)現(xiàn)了定標(biāo)速率由40分鐘/只降低到10分鐘/只,并且可以實(shí)現(xiàn)全天候定標(biāo);定標(biāo)相對(duì)誤差由+50.13%降低到±0.83%,環(huán)境光狀況變化引起的平均誤差由8.3%降低至1.22%,提高了定標(biāo)速度和精度,也增強(qiáng)了儀器的光環(huán)境適應(yīng)性。2.分析了 T型放大電路在弱光電流信號(hào)調(diào)理電路中的存在的弊端,設(shè)計(jì)了積分式增益可調(diào)電路,實(shí)現(xiàn)了光譜信息的寬范圍高精度無(wú)損監(jiān)測(cè)。該電路處理后的光譜及射率,其分辨率在環(huán)境光輻射照度EP(815nm)30mW/(nm·m~2)時(shí),優(yōu)于0.1%(傳統(tǒng)電路在該狀況下9.1%)。3.增加了作物氮素診斷功能,在有限外設(shè)資源的前提下,通過(guò)接口復(fù)用技術(shù),設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)便易操作的參數(shù)輸入以及LCD顯示等人機(jī)交互接口,通過(guò)多參數(shù)和診斷模型的有機(jī)融合,實(shí)現(xiàn)了直接輸出建議施肥量等信息功能。4.通過(guò)田間實(shí)驗(yàn)(小麥和水稻),對(duì)比了作物生長(zhǎng)傳感器與FieIdspec Pro FR2500光譜儀的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),優(yōu)化后CGMD302的730nm通道和815nm通道的監(jiān)測(cè)反射率與ASD監(jiān)測(cè)的反射率相當(dāng),不需要進(jìn)行線性擬合,平均誤差分別為2.18%、3.64%,較優(yōu)化前提升約1%,均方根誤差分別從5.48%、8.61%降低到2.62%,4.47%;CGMD302監(jiān)測(cè)的水稻和小麥的比值植被指數(shù)(RVI)和歸一化植被指數(shù)(NDVI)較ASD監(jiān)測(cè)結(jié)果具有很強(qiáng)的相關(guān)性,相關(guān)系數(shù)達(dá)分別為0.93,0.91。CGMD302和ASD監(jiān)測(cè)的植被指數(shù)(RVI、NDVI)間的相對(duì)均方根誤差(RRMSE)分別為0.0649、0.0884;CGMD302獲得的植被指數(shù)與被測(cè)作物農(nóng)學(xué)參數(shù)間的相關(guān)性好,與葉片氮含量(LNC)、葉片氮積累量(LNA)、葉面積指數(shù)(LAI)、葉干重(LDW)等的相關(guān)系數(shù)分別達(dá)到0.83、0.745、0.735、0.739。其中葉片氮含量(LNC)、葉片氮積累量(LNA)、葉面積指數(shù)(LAI)和葉干重(LDW)的平均測(cè)量誤差分別為11.11%、9.13%、10.37%、5.58%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,優(yōu)化后的CGMD302的監(jiān)測(cè)的反射率精度、穩(wěn)定性及分辨率均有提高,能更好能夠更好地實(shí)現(xiàn)稻麥冠層反射光譜高精度、寬范圍、高分辨率的檢測(cè);可以更好地滿足于作物生長(zhǎng)信息的快速精量獲取的要求。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：S126

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 董繼飛;CGMD302型便攜式作物生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)診斷儀的優(yōu)化[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

，

本文編號(hào)：2303174