基于GPS的农田多源信息采集系统的研究与开发

及时准确地获取农田小区影响作物生长的环境因素多源时空差异性信息，是实施精准农业的关键步骤。研究开发基于DGPS及便携式GPS的农田信息采集软件，集成较为成熟的田间信息采集传感器硬件，能够采集田间地物分布、作物生育期苗情状态、杂草分布、病虫害发生情况、土壤肥力等多种基于精确空间位置的实时动态信息，包括数字照片和数字视频等多媒体属性信息。使空间定位、属性记录和导航实施过程相结合，初步实现了农田信息获取的自动化。     

基于XScale和Linux的精准农业农田信息采集系统设计

针对精准农业对农田信息的采集要求,将农田数据采集与嵌入式技术、GPS和GSM通信技术相结合,以XScalePXA270处理器为核心,并辅以CPLD高精度数据采集电路,设计了一种基于XScale处理器和Linux操作系统的嵌入式农田信息采集系统。系统能将采集的农田信息以GSM短消息的形式发送到数据采集中心,解决了野外信息存储的有限性和移动测量的不便性等问题,为农田信息的远程采集提供一种有效的解决方案。     

基于嵌入式组件技术的精准农业农田信息采集系统的设计与实现

基于精确地理位置的农田信息采集是实施精准农业的基础工作。介绍了一种基于掌上电脑和DGPS/背夹式GPS设备的农田信息采集系统的开发过程。该系统在Microsoft eMbedded Visual C++ 3.0集成开发环境下,采用嵌入式GIS开发组件,实现了掌上电脑环境下GPS、GIS功能的集成。系统由GPS实时通讯和数据处理模块、基于WinCE的基本GIS功能模块和农田信息采集功能模块等组成模块,能够实现与DGPS设备或背夹式GPS设备的实时通讯和定位数据的解析,实现了矢量农田地理信息的显示、操作、查询等基本GIS功能,同时,系统能够采集农田地物分布和多种影响作物生长的环境差异性信息。该文还介绍了使用Microsoft数据库访问组件对象ADOCE对Pocket Access数据库的操作方法,实现了对嵌入式农田信息采集系统中农田信息的有效管理。     

基于无人机与激光测距技术的农田地形测绘

平整地技术是提高作物单产的重要措施，而获取高精度的农田地形测绘数据与农田数字地形模型，是进行精准平整地作业的必要条件。为了解决传统接触式地形测绘效率低、基于航拍摄影技术的遥感地形测绘精度差及作业成本高等问题，该研究提出了一种基于多旋翼无人机与激光测距技术的农田地形测绘方法。在多旋翼无人机测绘平台上搭载激光测距模块与后处理动态差分全球定位系统设备（Post-Processing Kinematic Global Positioning System，PPK-GPS），获取激光测距序列、PPK-GPS三维定位数据以及无人机的飞行姿态数据。首先使用均值滤波器处理原始激光测距序列，并将得到的激光测距序列与PPK-GPS定位数据进行同步处理，使二者建立空间对应关系。根据无人机倾斜状态时的测距激光方向与理论竖直方向的空间几何关系，使用从无人机的飞行控制器中提取的姿态信息校正激光测距序列，消除无人机平台在飞行过程中俯仰与横滚姿态变化对激光测距精度的影响。最后，根据PPK-GPS定位数据的海拔高度分量与激光测距序列计算试验地块内地面测量点的海拔高度，共获取1 417组地面测量点的有效测绘数据。利用手持PPK-GPS设备对地面测量点的海拔高度进行测绘精度检验。验证试验结果表明，本文提出的无人机农田地形测绘系统获取的海拔高度与手持PPK-GPS设备采集的海拔高度的均方根误差为5.2 cm，表明该无人机农田地形测绘系统具有较高的测绘精度。与利用手持GPS设备进行地形测绘作业的方法相比较，本文提出的无人机农田地形测绘系统具有自动化程度高、作业效率高等优点。该研究可为促进精准平整地技术的大规模应用提供数据支持。     

基于GPS的时空场景数据库的建立与应用

基于已有的GPS数据应用研究成果,尝试了一种将GPS与数码相机相结合的,为野外考察照片添加时空信息,为GPS数据增加场景信息,从而生动再现野外考察活动和提高所拍摄照片应用水平的新方法。该方法用数码相机拍摄场景,用GPS记录点的空间地理坐标（经度、纬度、高程）,根据GPS和数码相机的时间属性把GPS采集的时空数据与地面场景照片联系起来,既使场景照片具有准确的时空信息,又使GPS数据有文地场景照片。最后通过看图软件可直接浏览带有时空信息的照片,可以在Google Earth等GIS软件中浏览带有场景信息的考察路线,同时能为室内资料整理和遥感解译提供数据支撑。     

基于GPS和PDA的移动智能农田信息采集系统开发

根据精细农业发展的需要,开发了移动智能农田信息采集系统。系统以掌上电脑(PDA)为平台,集成了ZigBee协调器模块、GPS OEM模块和GPRS模块。ZigBee协调器模块用于管理农田无线传感器网络,通过农田无线传感器网络采集农田信息,应用无线节点进行数据的采集;GPS模块用于采集并管理各采样点的位置信息,并通过虚拟差分站VRS接收GPS位置的差分信息以提高定位精度;GPRS模块用于在申请差分信息和与上位机通讯时建立远程无限网络连接。使用VC语言开发了嵌入式应用模块,实现了无线传感器的农田信息、GPS的     

基于SOA的农田测绘成图系统的设计和实现

农田电子地图是实施精准农业的重要基础数据,但长期以来它的绘制都需要专业的测绘设备、制图软件和技术人员。因此,利用GPS,GPRS和服务器GIS等技术,设计和实现了基于面向服务的体系架构（SOA）的农田测绘成图系统。该系统包括数据层、构件层、服务层和应用层。前3层对外提供了一系列数据和功能服务,实现自动成图、影像底图和测绘成果下载等功能;而应用层作为这些服务的请求者,包括基于智能手机的农田测绘设备和地图数据管理系统,前者能够实现待测区域影像下载,测绘信息上传和成图结果预览等;后者为用户提供了浏览、查询和下载测绘数据的快捷途径。通过在北京小汤山国家精准农业示范基地的试用,该系统能完成大田、设施和果园等多种农田地物的快速测绘,形成农田电子地图。     

基于Java手机的野外农田数据采集与传输系统设计

为了解决“数字农业”中对野外农田数据采集传输的机动性，跨平台与经济性，在分析当前农田数据野外采集现状的基础上，提出基于Java手机平台野外农田数据采集与传输系统的设计方案。在B/S网络构架下，详细分析客户端与服务端系统设计：客户端设计主要包括农田数据采集、数据传输、信息查询、定位导航；服务端设计主要包括数据接收与传输，数据存取，数据检索以及地图服务等。通过试验，结果表明基于Java手机的野外农田数据采集与传输系统设计切实可行，在野外数据采集方面具有良好的移植性，数据传输较快，费用较低，具有较大的研究与实用价值。     

农田作业机械测速方法试验

实时对地速度测量是精准农业智能装备必备的一项功能。该研究的目的是评价不同农田作业机械地速测量传感器的性能情况,选用多普勒雷达、霍尔元件、RTK-GPS、RTD-GPS和单点定位GPS 5种不同测速设备,在小麦地、翻耕地、未耕地和水泥地等4种典型地表环境下进行农田作业机械测速性能试验。试验结果表明：在作业机械匀速行驶过程中,差分GPS（RTK-GPS和RTD-GPS）输出的速度值变异系数较大,单点定位 GPS、雷达与霍尔元件传感器输出的速度值相对稳定,与平均速度接近。而在作业机械加速和减速过程中,各种传感器测速误差均增大,其中单点定位GPS速度误差和测速延迟显著增大。田间试验和分析表明,低成本单点定位GPS和霍尔元件在正常旱田作业条件下,可以作为精准农业智能装备有效的测速手段。     

精准农业分布式数据采集与空间决策分析系统的设计

田间数据的实时采集、传输与处理是实施精准农业的关键环节。长期以来,困扰该环节的一个技术瓶颈是客户端实时数据采集与服务器端联动式决策的一体化处理。本文利用ArcIMS的技术框架,利用ArcXML语言,开发了适用于精准农业分布式数据采集、可独立运行、能实现空间决策分析的技术系统。系统由数据采集、数据处理、信息分析与智能决策4个模块组成。本文结合该系统在莱西市高科技农业示范园区的应用实例,揭示了这一系统的逻辑设计、物理实现、技术特色及主要功能。该系统的逻辑设计为精准农业园区高效采集、传输、处理信息和数据提供了一套可行的技术框架。     

基于3S集成技术的土壤侵蚀图野外校核

本文实现了基于3S集成技术的土壤侵蚀图野外校核,即以越野车为平台,应用GPS实时定位技术,在GIS桌面系统的支持下,借助遥感图像开展野外调查.该方法定位快速、准确,实现了行进途中的不间断工作,并将调查结果以全数字格式存储,方便后续工作,且可适应点、线和面等不同类型的野外调查,因而具有很强的适应性和可扩展性.该方法对土壤调查以及其他野外工作具有较高的应用价值.     

村级农田施肥专家系统设计与应用

[目的]实现田块尺度的施肥决策和精准施肥,达到测土配方施肥成果数字化延伸。[方法]采用GIS组件ArcEngine,将GIS,RS,GPS和农业专家技术进行集成,以遥感影像为索引,建立基于农户田块为基本管理单元的触摸屏村级农田施肥专家系统。并以犍为县定文镇炮房村为案例区进行了实际应用。利用四川省2005—2009年"3414"试验数据,结合区域实际,构建了系统的主要粮油作物推荐施肥模型。[结果]该系统不但实现了田块尺度的施肥决策和养分管理,同时还具备农田基本信息、缺素诊断、病虫害防治、政策法规和安全常识等查询功能。[结论]该系统具有界面友好,操作简单明了的特点,并在村级田块尺度上实现了精确施肥。     

水土流失定量监测中GPS实测更新GIS数据的实用方法研究

介绍了GPS实测更新GIS陈旧处数据的实用方法研究及其在水土流失定量监测中的应用。该方法由GPS软硬件接收设备组装的实测仪器、实施实测的要点、实测数据的投影系统转换与对GIS陈旧处数据的更新处理等部分组成。它在实测更新土地利用图的应用效果,与测绘界所采用的RTK技术方法比,更为经济、快速和实用,而其所定位置和更新的GIS数据结果在消除系统误差后则更为可信。它在实验研究区应用表明:利用原土地利用图和实测更新后的土地利用图所获得的水土流失定量监测的两个结果,后者的监测精度明显高于前者7个百分点;为提高监测水土流失和水质面源污染量的精度,必须重视实测、更新变化了的山丘土地利用界线。     

集成GPS和GIS技术的变量灌溉控制系统(英)

结合中国现实国情，应用先进的单片机、GIS、GPS以及变量控制技术，设计了一种经济实用、先进的变量灌溉控制系统。系统设计采用AT89C51单片机作为系统微处理器， Jupiter GPS OEM二次开发作为GPS接收机，IC卡作为GIS数据传递媒体 ,并根据矢量法提出一种简单快速的田间定位和数据查询算法。灌溉机在田间工作时，系统可从GPS OEM得到位置信息，进行地块识别和位置判断;然后根据位置信息从IC卡的GIS信息中查询土壤属性数据或处方数据，结合机械行走速度、施水幅宽等进行运算，得出某一时刻的灌水量; 最后向控制器发出指令，实现变量节水灌溉。田间和实验室模拟试验结果表明，自行研制的低成本GPS OEM接收机，可获得与Ag GPS132相当的定位精度，控制系统能根据处方图的不同需水量, 通过电磁阀驱动电路得到变化的输出，实现自动变量施水,系统也能根据需水量进行手动灌溉。     

3S技术在农田基础地图测绘与更新中的集成应用

为了得到大比例尺、高精度、电子版的农田基础地图作为参照图层，来分析与处理精细农业研究与实践中采集到的不同数据，该文讨论了几种利用3S技术的测绘方法，并进行了GPS测绘工作。GPS定位数据在GIS系统中经过处理并编辑成图。为了提高测绘和成图的精度，文中设计并测试了单点重复定位—求平均，以及连续定位—移动平均等GPS数据的处理方法；测试结果表明测绘精度达到0.5 m左右。该文农田基础地图的更新基于经过多项式几何校正与坐标配准后的遥感图像进行。     

基于3S技术联合的农田墒情远程监测系统开发

农田墒情信息是现代农业实施精准施肥、精确灌溉的重要科学依据。为了实现快速准确地采集墒情信息,研究开发了基于3S（GPS/GIS/GPRS）技术联合的农田墒情远程监测系统。该系统主要由农田信息监测网络节点和远程服务器组成,在小范围内由传感器节点基于ZigBee通讯协议组成无线传感器网络,在大尺度上通过网关节点集成GPS网络,利用GSM/GPRS网络实现与Internet的信息交互,完成了墒情数据的自动采集、无线传输和准确定位。设计了太阳能自供电的长寿命无线传感器节点和网关节点,开发了服务器端农田墒情信息管理系统软件,实现了Web方式下的参数远程设置和信息实时监测。该系统的设计开发为农田墒情信息监测和分析决策提供了有效的工具。     

利用MapBasic划分精确农业田块网格方法的研究

精确农业要求对田块进行网格划分和命名,以便因地制宜地收集田间状态信息和实施变量投入。使用地理信息系统(GIS)软件MapInfoProfessional6.0及其二次开发语言MapBasic6.0,以学校的运动场为例,对全球定位系统(GPS)获取的原始卫星数据进行编程处理,探索了一种划分并命名田块网格的方法。应用结果表明,该方法可使全球定位系统和地理信息系统有机地衔接起来,实现精确农业田块的网格划分和命名工作     

农用车辆自动导航定位方法

农用车辆自动导航技术可有效提高作业精度、实现农田规模化生产。该文以电瓶车为试验平台,使用 RTK DGPS、RTD GPS 和电子罗盘分别采集电瓶车的位置信息和航向角度信息,对农用车辆的导航定位方法进行了研究。试验时,以 RTK DGPS 采集的数据作为标准轨迹。在对试验数据进行空间配准后,采用 Kalman 滤波技术对 RTD GPS 和电子罗盘的数据进行了融合;通过计算综合权重值,对单 GPS 系统和融合系统的性能进行测试与评估,其值分别为 0.006、0.002。由此可知,采用 Kalman 滤波的电子罗盘和 RTD GPS 的组合导航系统,定位精度相对较高,稳定性较好,整体性能优于单 GPS 系统。