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稻麥全生育期智能巡檢系統(tǒng)介紹
托普云農(nóng)稻麥全生育期智能巡檢系統(tǒng)(含可見光版TP-KJG-DM及多光譜版TP-DGP-DM)以工業(yè)級多旋翼無人機(jī)為低空遙感載體,集成RTK高精度定位、可見光及多光譜成像單元,按預(yù)設(shè)航線對水稻、小麥田塊實(shí)施多時相周期性航測,配合TP-AIPheno智能解析軟件將影像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為出苗率、生育期、株高、覆蓋度、倒伏程度、有效穗數(shù)、植被指數(shù)及產(chǎn)量預(yù)估等量化表型參數(shù),并建立與田塊物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)的時空關(guān)聯(lián),解決傳統(tǒng)人工目測主觀性強(qiáng)、頻次低、難以追溯全生育期動態(tài)變化的痛點(diǎn)。
一、低空自主巡檢飛行平臺
工業(yè)級多旋翼機(jī)體:具備抗風(fēng)穩(wěn)定性與足夠有效載荷,支持自動起飛、按航線巡航、斷點(diǎn)續(xù)飛、低電量自動返航及失控保護(hù),適應(yīng)大田復(fù)雜微氣象與作業(yè)窗口期限制。
RTK/PPK厘米級差分定位:為每條航帶及每張影像賦予高精度地理坐標(biāo),保障多期次飛行數(shù)據(jù)的空間配準(zhǔn),確保試驗(yàn)小區(qū)邊界精準(zhǔn)對齊與跨期對比有效性。
全自主航線規(guī)劃:可按多邊形田塊邊界生成柵格航線,自定義相對地面高度、航向/旁向重疊率及自動觸發(fā)曝光頻率,滿足稻麥不同生育期冠層分辨率要求。
二、成像載荷配置(按型號分級)
高分辨率可見光成像(RGB):頂視采集冠層高清影像,經(jīng)攝影測量生成數(shù)字表面模型(DSM)與正射影像(DOM),用于株高反演(差分裸土DEM)、冠層覆蓋度、出苗率統(tǒng)計、倒伏檢測及肉眼輔助生育期判別。
多光譜成像(MS,TP-DGP-DM系列):獲取綠、紅、紅邊、近紅外等波段冠層反射率,經(jīng)太陽輻照度定標(biāo)后計算NDVI、GNDVI、NDRE、OSAVI等植被指數(shù),反演葉綠素相對含量、氮素營養(yǎng)水平、葉面積指數(shù)趨勢及早期生物量估算,支撐隱性脅迫(缺氮、早期病蟲、水分虧缺)早期診斷。
三、稻麥專屬AI表型解析軟件(TP-AIPheno)
影像預(yù)處理與幾何校正:自動完成輻射歸一化(多光譜)、鏡頭畸變消除、影像拼接與正射校正,生成地理參考一致的RGB正射圖與植被指數(shù)柵格圖層。
試驗(yàn)小區(qū)/田塊自動分割:導(dǎo)入小區(qū)布局圖或手動繪制多邊形,按空間坐標(biāo)將影像與指數(shù)圖層切割匹配至對應(yīng)品種/處理,實(shí)現(xiàn)品種—表型一對一關(guān)聯(lián),適合育種區(qū)試與品比試驗(yàn)。
全生育期關(guān)鍵性狀提?。?/span>
苗期/分蘗期:出苗率/成苗率統(tǒng)計、缺苗位置標(biāo)記、冠層覆蓋度。
拔節(jié)—孕穗期:基于DSM差分反演株高與株高分布、覆蓋度動態(tài)曲線、植被指數(shù)均值及空間異質(zhì)性。
抽穗—灌漿期:有效穗/穗頭計數(shù)為主的穗數(shù)估算、抽穗進(jìn)度(生育期)識別、冠層衰老(黃化)比例。
成熟期:倒伏區(qū)域識別與倒伏面積占比、基于植被指數(shù)—產(chǎn)量經(jīng)驗(yàn)?zāi)P妥鲂^(qū)級產(chǎn)量潛力預(yù)估。
時序生長軌跡構(gòu)建:對同一地塊多期航測按統(tǒng)一坐標(biāo)系疊加,輸出關(guān)鍵表型參數(shù)隨生育進(jìn)程的變化曲線,支撐抗逆性或豐產(chǎn)性縱向比較。
人工校正與模型自學(xué)習(xí):允許研究員對自動識別結(jié)果進(jìn)行框選修正,修正樣本回流訓(xùn)練集供模型迭代優(yōu)化。
四、數(shù)據(jù)融合管理與物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境錨定
GIS可視化管理平臺:以電子地圖為底圖展示飛行覆蓋范圍、各期表型熱力圖(覆蓋度、NDVI、倒伏區(qū)等)及異常標(biāo)注,支持多期滑動對比查看。
環(huán)境與表型數(shù)據(jù)聯(lián)動:可綁定田塊關(guān)聯(lián)自動氣象站與土壤溫濕/電導(dǎo)率傳感器,按時間戳與空間范圍將冠層遙感參數(shù)與微環(huán)境數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián),輔助構(gòu)建"環(huán)境因子—表型響應(yīng)"分析矩陣。
農(nóng)事記錄閉環(huán):記錄播種、施肥、灌溉、施藥等農(nóng)事操作類型、用量及執(zhí)行人,與生長曲線疊加展示,輔助栽培措施效果回溯。
多格式導(dǎo)出與權(quán)限管控:支持GeoTIFF(原始/指數(shù)圖層)、CSV(小區(qū)統(tǒng)計表)、Excel、PNG、PDF等格式導(dǎo)出;多級賬戶權(quán)限防誤刪與參數(shù)篡改,操作日志可追溯。
五、典型應(yīng)用場景
水稻/小麥育種區(qū)試與品比試驗(yàn):對大樣本育種群體多期重復(fù)航測,量化株高、覆蓋度、抽穗進(jìn)度、倒伏程度、產(chǎn)量潛力預(yù)估,輔助高產(chǎn)、耐逆、優(yōu)質(zhì)等目標(biāo)性狀早期篩選。
大田精準(zhǔn)栽培管理決策:監(jiān)測群體長勢空間差異指導(dǎo)變量施肥/灌溉,早期發(fā)現(xiàn)局部缺氮或病害斑塊確定靶向施藥區(qū)域。
災(zāi)害評估與補(bǔ)苗指導(dǎo):災(zāi)后快速評估倒伏、凍害、淹水受損范圍與程度,苗期標(biāo)記缺苗位置指導(dǎo)補(bǔ)苗。
栽培生理與脅迫研究:結(jié)合多光譜指數(shù)追蹤旱/澇/缺氮等處理下冠層光譜特征演變,解析品種間適應(yīng)性差異。
六、核心功能
1.全生育期智能監(jiān)測:覆蓋從補(bǔ)苗指導(dǎo)、生育期識別、株高分析、覆蓋度分析、倒伏分析以及產(chǎn)量預(yù)估等算法能力。
2.?全自主航線規(guī)劃與拍攝?:支持預(yù)設(shè)飛行路徑,自動完成圖片采集,降低人工操作誤差?。
3.?長續(xù)航與大范圍作業(yè)?:支持最大40+分鐘續(xù)航與15公里飛行半徑?。
4.?可視化管理平臺?:集成GIS地圖顯示基地與地塊信息,支持實(shí)時查看土壤、氣象等環(huán)境參數(shù)?。
5.?智能地塊劃分管理?:支持設(shè)置地塊名稱、類型、土壤等信息,地塊面積自動計算。
6.?物聯(lián)設(shè)備集成管理:?支持綁定氣象站、土壤傳感器等設(shè)備與地塊聯(lián)動,實(shí)現(xiàn)環(huán)境數(shù)據(jù)自動采集、歸集。
7.多設(shè)備集成:支持考種、光合等科研設(shè)備數(shù)據(jù)接入,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步,無需手動錄入。?
8.?高精度圖像處理:采用圖像拼接與空間校正技術(shù),自動排除遮擋干擾得出實(shí)際對應(yīng)的物理面積。
9.?農(nóng)事操作閉環(huán)管理?:記錄操作類型、投入品及執(zhí)行人員,結(jié)合生長模型實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)管理?。
10.農(nóng)事操作指導(dǎo):可結(jié)合生育期和作物生長模型,指導(dǎo)相關(guān)農(nóng)事操作,標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)過程。
11.補(bǔ)苗指導(dǎo):可在地塊上標(biāo)記缺苗位置和缺苗率,判斷是否需要補(bǔ)苗,指導(dǎo)快速補(bǔ)苗。
12.校正自學(xué)習(xí)功能:支持手動校正識別結(jié)果,基于校正數(shù)據(jù),模型可自動學(xué)習(xí)。
13.多維度數(shù)據(jù)報表:支持通過時間、地塊等維度,通過扇形圖、柱狀圖、列表等形式展現(xiàn)地塊、識別結(jié)果等數(shù)據(jù),方便科研分析。
14.多格式數(shù)據(jù)導(dǎo)出:支持Excel、PNG、PDF等多種格式導(dǎo)出數(shù)據(jù)。?
該系統(tǒng)將低空自主航測、厘米級地理配準(zhǔn)、稻麥全生育期表型AI反演、田塊環(huán)境—農(nóng)事數(shù)據(jù)融合集成為閉環(huán)工作流,使稻麥全周期長勢監(jiān)測從定性目測升級為可重復(fù)、空間顯式、多時相量化的科研與生產(chǎn)決策依據(jù)。
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