基于GIS的农田小气候环境可视监测系统

根据农田小气候环境监测的特点,分析了利用多传感器采集的小气候环境参数的时间、空间分布特性。针对小气候环境监测环节中对地理空间分析和数据可视化的具体需求,研究了农业物联网信息感知、物联网资源与地理信息系统(GIS)融合、感知数据可视化等技术,建立了物联网资源与GIS融合的统一接口规范,并以GIS为基础,设计了多种可视化方法对采集到的多维小气候环境数据进行同步展示和可视分析。在此基础上,研发了Web GIS平台,集成了地理空间分析组件、可视化监测服务组件和基于地理位置的智能移动端应用。实现了基于GIS的农田小气候环境可视监测系统,通过不同终端设备提供可视监测服务,方便农业参与者随时随地掌握农田的小气候环境。     

基于GNSS农田平整全局路径规划方法与试验

针对全球导航卫星系统(Global navigation satellite system,GNSS)农田平整系统缺少作业指导且效率低等问题,提出了一种基于GNSS农田平整全局路径规划方法。分析农田实际平整条件,创建适用于土地平整的农田地形环境模型,生成农田地势信息图,研究整块农田地势高程分布特征,以平地作业中空载、满载的无效作业状态最少,转向操作与重复行走最少为条件,生成遍历整个农田的土地平整路径,并通过拉力传感器实时监测铲车载荷。仿真试验结果表明,相对于常规平整方法,所提方法空载、满载率显著减小,达到目标平整度时间节省50%以上。该方法可以规划有效路径,减少无效作业时间,平地效率提高30%以上。     

基于GIS的赣抚平原灌区数据库构建和空间分析

为实现灌区信息的统一化管理和空间分析,提高灌区管理工作的效率和水平,构建了一个基于ArcGIS的灌区信息管理系统.以数据库为手段,通过数据收集、组织、编辑、转换实现对灌区多源空间数据和属性数据的融合分析,可实现数据的维护、可视化管理和统计分析,特别是基于ArcGIS的统计分析功能,实现灌区土地利用类型、高程和坡度的分布规律及其相互关系的统计分析.以江西省赣抚平原灌区为例,在多源空间数据和属性数据的基础上,构建了灌区基础地理信息数据库,实现了灌区信息的集中管理、查询、统计和维护更新.基于统计分析得到了灌区高程、坡度和土地利用类型的空间分析规律.结果表明:灌区大部分地势平坦,主要以农业用地为主.高程较低地势起伏较小时,主要的土地利用类型是水稻,随地势增高和坡度变陡,林地所占的比重逐渐增大,成为主要的土地利用类型.     

基于空间聚类的农田土地平整区域规划方法研究

针对当前农田土地平整作业过程中,常会出现铲车过载或空载造成平地效率低下的问题,提出一种基于空间聚类的农田土地平整区域规划方法。首先,获取农田地势高程数据,通过克立格插值法遍历到空间各个位置;然后,通过改进后的K-均值聚类算法与密度聚类算法,对农田高程数据进行区域标记,去除区域中的离散点和误差点,初步完成区域划分;再结合农田平整时挖填土方量体积和农田面积适中等原则,对区域大小及形状进行修整,完成农田土地平整区域规划。田间试验分析表明,采用所提出的区域规划方法规划后,农田平整过程中铲车过载和空载现象明显减少,有效作业时间提高5%以上,工作效率提升显著;平整后各划分区域地势平整情况得到明显提高,平整度小于6 cm。     

基于嵌入式ZigBee技术的农田信息服务系统设计

针对目前农田信息采集装置功耗大、成本高、定点和移动采集不能同时进行的问题,设计了一套基于嵌入式ZigBee技术的农田信息服务系统.ZigBee无线传感器模块实现农田信息的无线采集;基于ARM9和DSP的嵌入式移动终端使田间生产者随时了解农田信息;WebGIS农田信息管理系统能同时获得各种农田信息,帮助管理者与决策者作出农田决策.最后通过实验对系统进行了验证.     

农田水利工程融入BIM技术探索与实践

目前建筑信息模型(building information modeling, BIM)技术发展迅速,针对农田水利工程项目设计内容复杂、施工效率低等问题,利用BIM技术进行三维建模可实现设计的可视化、协同化。使用BIM软件快速地实现单体工程的可视化,直观立体的设计模型增强了参与者对项目的理解,同时也大幅度提高设计、施工质量和速度,提高整体项目建设质量。围绕高标准农田建设中的农田水利工程设计展开,在分析农田水利工程特点的基础上,进一步研究运用BIM技术实现高标准农田项目的可视化、一体化。     

基于GPS的农田坡面平整技术与试验

设计了一种基于GPS的农田土地坡面平整系统,该系统由自主差分GPS接收设备、车载式工控机、控制转换器、液压系统、铲运装备等几部分硬件组成,以Visual C++60为系统软件开发环境;系统可对农田进行动态地势测量及坡面平整作业．首先,将GPS接收设备安置在铲运设备上,利用拖拉机牵引铲运设备对农田进行动态蛇形测量,并通过相应的校正算法对测得的GPS数据进行误差校正;然后,根据校正后的数据,对农田进行三维地形成图及坡面建模,得到农田坡面期望高程;最后,将实时接收的农田实际高程与坡面期望高程进行比较,通过控制转换器输出液压控制信号驱动铲运设备进行挖填土方的平地作业．在田间试验条件下,根据农业工作者要求对纵向长度为180 m的地块进行1／1 000纵向坡降的平地试验,结果表明,平地后标准偏差值在5 cm左右,坡低的平均相对高程约为4062 m,坡顶的平均相对高程约为4078 m,坡面高差为16 cm,其理论坡面高差为18 cm,有效改善了农田坡面地形．     

机载式农田三维地形测量系统设计与试

设计了一种机载式农田三维地形测量系统.该系统主要由激光测量接收器、GPS接收机、控制器和液压系统等组成,除了可以进行地形测量外,系统还可以实现激光平地作业.其测量原理是利用测量接收器获取测量点的高程信息,利用GPS接收机获取测量点的平面位置信息,将两者在控制器中进行数据融合,从而得到测量点的三维地形信息.在田间试验条件下,对机载式农田三维地形测量系统进行了不同行进速度下的试验研究,并与采用定点测量方法获取的数据进行了比较.试验结果表明,该系统在低速行驶条件下与定点测量方法具有较好的一致性.     

土地平整度传感测定评价系统的设计与实现

为了提高土地整理工作中三维地形信息测量的精度与效率,实现全程自动化采集数据,设计了一套土地平整度传感测定评价系统。该系统主要由单片机、步进电机、激光测距仪和二维机械平台组成。利用单片机控制步进电机,驱动滑块沿二维机械平台运动,获得测量点平面位置信息;利用激光测距仪获取测量点的高程信息,进而得到测量点的三维地形信息。用田块内所有测点相对高程的标准偏差值和田块内所有测点的相对高程与期望高程的绝对差值来评价土地的平整状况。在田间试验条件下,对该系统与定点人工测量方法获取的数据进行了比较,结果表明,系统工作稳定,其测量误差不大于5mm,可准确快捷地对农田平整度进行量化评价。     

农田渍害监测预警系统设计与应用

为了提高农田水分管理降低渍害对农作物的影响,开发了基于田间积水及作物根区水分信息监测的农田渍害智能化预警系统.该系统由水分信息传感器、数据采集及无线传输模块、数据处理模块、农田渍害预测以及灾情结果发布模块6部分组成,可实现农田积水及土壤水分状况的连续监测,并通过无线传输系统将农田实时水分信息传输至数据处理终端,根据该系统预测部分的决策支持系统对农田渍害进行评估和预测.在田间试验的基础上,确定了该系统预测模块数学模型中的相关参数,提出了适用于农田渍害评估和预报方法.实地应用结果表明,实时监测结果及预警精度均能达到农田水分管理的需求,而且该系统监测部分小巧轻便,预警终端部分界面友好,操作简单,实用价值较高.对提高当地排涝管理水平、减小农田渍害对农业生产的影响具有显著效果.