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关键技术

发布时间:  作者:本站编辑  来源:本站原创
    国家“十二五”科技支撑计划项目“旱区多遥感平台农田信息精准获取技术集成与应用”,主要开展多遥感平台集成的农田信息协同获取技术、农田信息精准服务系统集成平台开发以及多层次的推广应用示范等研究内容。
       1.多遥感平台集成的农田信息获取技术
      (1)多遥感卫星平台集成的旱区农田信息采集技术
       整合国内外现有卫星遥感数据资源,构建面向农田信息监测需求的特定频次、空间维和光谱维异质条件下的多源遥感光谱、时间和空间分辨率信息融合、提取的关键流程技术与方法,开展多源光学、雷达遥感传感器协同反演农田信息的可参比性研究;探析多源卫星与航空平台遥感反演农田目标信息的融合和挖掘技术,建立基于多源遥感数据的农田参数数据信息精准采集数据库,研发数据预处理和关键参数计算的算法与流程,并进行模块化,为空间决策支持系统的构建提供支持。
       (2) 航空平台旱区农田信息采集技术
        采用无人机等航空遥感平台,搭载高分辨率CCD相机、多光谱扫描仪以及高光谱成像光谱仪开展农业遥感监测,充分发挥其高机动性、高空间分辨率和高光谱分辨率的综合技术优势,开展多源数据采集、预处理、影像匹配融合、专题信息提取等核心技术的研究和示范应用,同步开展地面光谱、温度、湿度的定标测试,并且进行必要的定标处理和正射校正。在此基础上开展基于无人机遥感平台的农作物生长状态、土壤墒情、病草害、旱情等专题信息提取研究。重点开展无人机机载高光谱遥感监测系统、无人机平台的多传感器信息采集技术和无人机平台的多源遥感监测数据处理等关键技术研究,在此基础上开展示范推广应用。
      (3)旱区地面农机车载农田信息采集技术
        为了快速获取农田作物长势诊断信息,项目拟应用无线传感器网络技术开发作物长势检测系统,主要包括基于光谱分析技术的NDVI作物长势检测仪、开发田间车载式新型冠层多光谱检测系统;针对近地农田,开发田间多光谱图像获取系统,实现田间数据的多点采集,构建新型农田作物长势检测系统,并进行示范推广应用。
      (4) 地面传感与多平台遥感协同的作物水肥诊断技术
        构建旱区示范区的种植、物候、气象、土壤等的基础数据库,以及相应作物栽培、植保和作物肥水营养诊断的知识库及模型数据库。研究多源、多尺度遥感信息融合的作物水肥适时诊断决策关键技术;研究基于卫星遥感、航空和地面无线传感技术协同的作物水肥多源异构遥感数据的解析、建模和融合技术;结合尺度转换、主被动遥感协同和年际变化信息,构建基于遥感与地面传感协同的多源遥感农田参数解析技术,实现作物水肥胁迫信息的适时诊断;研发基于有线、无线传感网的多模式农田环境和作物长势实时自动采集系统。
        2.基于多遥感平台作物精准监测技术集成的空间决策支持系统
       研究构建基于Oracle大型数据库管理系统DBMS架构技术的遥感专题空间数据库,实现空间数据信息海量存储和目标数据的快速提取分发。设计开发基于多源、多尺度卫星遥感、航空和地面无线传感技术协同的农田耕地质量关键指标遥感评估、作物水肥诊断、灾害(旱情、冷害和主要病害等)预警监测、气候变化对旱区作物产量品质的遥感影响监测评估关键技术模块原型,开发多源异构遥感数据的解析、建模和融合技术,耕地质量与农田作物精准监测信息的关键评价指标、方法、模型与流程的模块,基于高效的高内敛低耦合的模块组装原则,研发面向农田耕地质量、作物肥水诊断、主要灾害和作物产量品质遥感评估的空间决策支持系统。      
       3.融合空间信息的精准肥水药作业装备和土地精平装备系统研制
     (1)基于遥感空间信息处方的精准肥水药作业装备系统研制
       研究基于多源遥感信息的无缝连接的接口技术、智能化自适应变量控制技术、基于机器视觉的精确导航技术和基于作业处方图的多参数融合变量实施技术;集成开发适用于小麦、玉米和苹果作物的精准施肥、灌溉、施药作业装备及其配套的精准作业应用操作系统。
      (2) 基于空间技术的土地精平系统装备产品开发与研制
       研究土地精平施工作业过程实时高程、位置信号采集处理技术,以及土方精确铲运和实时平整作业控制技术,开发基于高精度GNSS和电液控制技术的高效土地精准平整控制系统,实现全天候大范围精准施工作业,满足土地整治精准施工要求,有效提高土地整治工程施工的作业质量和效率。
        4. 基于空间信息技术的农田精准信息即时服务集成系统开发与示范应用
      (1) 即时服务与会商系统集成平台开发
       研究多源遥感空间信息数据网络化协同工作和组合优化模式,建立面向精准农业的多源遥感数据标准、存储与管理规范,构建多源农田遥感信息系统的体系结构与空间信息应用数据库,满足多源异构遥感数据的集中管理和分散服务需求;研究集成精细化农业生产中灌溉、施肥、病害防治等作业处方自动生成算法和安全发布技术、精准作业调度协同工作优化策略;采用现代软件开发技术,研发基于空间信息技术和无线传感网技术的综合农田遥感精准信息服务系统,具备农业遥感信息适时发布、开放和定制服务,以及专家会商人机交互功能,高效实现水肥管理、病害诊断防治、旱情预测预报等专家会商以及精准作业优化调度服务系统。最终形成集高效海量数据存储的数据库管理、基于遥感的空间决策支持、多源农情信息视频会商、精准作业调度以及农情遥感信息适时发布系统于一体的综合性、业务化集成服务系统中心。
      (2) 多遥感平台农田精准信息集成系统的示范应用
        基于多源遥感空间信息数据属性,建立空间信息应用数据库;研究多源遥感空间信息数据网络化协同工作模式;分析多源遥感空间信息技术的适宜性,构建技术的组合优化模式;基于遥感信息的精准作业等技术,针对不同区域、不同类型(大田作物、果树和设施农业等),将项目中四个课题的研究技术成果进行集成,开展多源遥感空间信息技术集成与应用示范。同时,研究制定集成系统应用示范模式,制定集成应用系统的移植、运行维护与管理的规范流程;研究示范应用的技术培训机制和规范或标准。集成卫星、航空、近地遥感及地面传感为一体的农田信息精准获取技术、智能决策服务系统和精准作业装备;制定集成系统应用示范模式、运行与管理规范;建立小麦、玉米、苹果等典型示范基地,进行示范应用。
 
图1 项目多遥感技术集成及应用服务体系建设蓝图