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  • 2019年 第31卷 第4期
    • 主       编:周清波
    • 创刊时间:1989年
    • 出版周期:双月刊
    • 国内刊号:11-4922/S
    • 国际刊号:1672-0423
    • 主管单位:中华人民共和国农业农村部
    • 主办单位:中国农业科学院农业资源与农业区划研究所
    • 出版单位:《中国农业信息》 编辑部
  • 出版日期:2019-08-25

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    2019年 第31卷 第4期
    刊出日期:2019-08-25
      
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  • 李 娴,曹玉栋,李哲敏※
    2019.31(4):74-83[摘要(48)][PDF(31869.64 K)]   HTML[HTML]

    【目的】水果品质检测技术,尤其是无损检测技术的发展和应用对苹果品质管理具有 重要作用,而其中气体表达和感知技术是水果品质无损检测的重要研究方向。【方法】文 章从苹果果实的气体表达角度出发,分别对苹果释放的香气(挥发性有机化合物主要成 分)、内源乙烯和呼吸作用中二氧化碳的产生、作用和研究意义进行阐述,同时对其现有检 测技术进行归纳总结。【结果】3类气体的产生具有紧密关联关系,其变化直接反映苹果的 品质状态,而现有检测技术多关注于单一对象贮藏期内变化情况,功能较单一,应用受限。 【结论】3类气体的检测对于提升果品品质、育种、贮藏等具有重要的意义和研究价值。苹 果气体感知技术和设备应该向低成本、高性能、多功能、集成化、智能化等方向加快发展速度。
    Doi:10.12105/j.issn.1672-0423.20190408

  • 吴文斌,史 云,段玉林,余强毅,宋 茜,钱建平,张保辉,陆 苗,杨 鹏,周清波,阮怀军,王风云
    2019.31(4):1-9[摘要(60)][PDF(85916.74 K)]   HTML[HTML]

    【目的】水果产业是农民增收的支柱产业,在我国农业农村经济发展中占有重要地位。 面对新的产业发展困境,推进果园生产全方位、全角度、全链条数字化改造,构建现代化数 字果园发展模式具有重要的现实意义。【方法】文章提出了天空地遥感大数据驱动的果园生 产精准管理新模式,以“数据—知识—决策”为主线,以果园生产数字化、网络化和智能 化为目标,推进农业信息技术、农学农艺与农机装备的融合应用。【结果/结论】利用航天 遥感(天)、航空遥感(空)、地面物联网(地)一体化的技术手段,构建天空地一体化的 果园智能感知技术体系,进行果园数量、空间位置与地理环境的精准感知与信息获取,解决 “数据从哪里来”的基础问题;集成天空地遥感大数据、果树模型、图像视频识别、深度学 习与数据挖掘等方法,构建果树长势、病虫害、水肥、产量等监测专有模型和算法,实现果 园生产的快速监测与诊断,解决“数据怎么用”的关键问题;结合自动控制、传感器、农机 装备等,利用数据赋能作业装备,实现果园生产的精准和无人作业,解决“数据如何服务” 的重要问题。
    Doi:10.12105/j.issn.1672-0423.20190401

  • 李福根,段玉林※,史 云,吴文斌,黄 平
    2019.31(4):10-22[摘要(226)][PDF(1091.59 M)]   HTML[HTML]

    【目的】利用单次无人机飞行生成的正射影像和数字表面模型(DSM)对果树进行 精准识别。【方法】首先利用无人机正射影像计算5种归一化植被指数,并讨论5种植被 指数提取植被区域的精度,选用结果最好的植被指数对研究区植被进行提取;之后根据 影像的空间分辨率和已知果树直径范围对果树进行初识别确定果树实际位置和半径;再 将识别到的果树叠加到DSM中,利用果树在DSM中最大值和果树临近区域DSM最小值 求取果树高度;最后根据果树高度范围对初识别的果树进行再识别,提高果树识别精度。 【结果】该方法在美国加利福尼亚州弗雷斯诺县里德利市郊区的一个果园进行运用研究,发 现MRENDVI植被指数对研究区内植被提取精度最高;利用提取植被区域后影像和果树冠 层的直径范围对果树进行初识别的精度为94.8%;利用果树初识别影像与DSM影像结合求 取果树高度,并根据果树高度范围对果树进行再识别后,果树识别精度提高了5%,达到 99.8%。【结论】该方法原理简单,对果园果树识别有较高精度,有效消除了果园周围其他树 木和果园内部草丛对果树正确识别的影响,有较高的普适性。
    Doi:10.12105/j.issn.1672-0423.20190402

  • 陈 震,马春芽,孙 浩,程 千,段福义※
    2019.31(4):23-35[摘要(37)][PDF(321.63 M)]   HTML[HTML]

    【目的】基于无人机影像进行作物土壤水分亏缺反演研究有利于提高农田集约化管理 效率,提升农田精准灌溉水肥空间分布信息高效获取技术水平。【方法】文章以冬小麦为例, 采用大型喷灌机变量灌溉的方式,设置3个灌溉水平和6个不同施肥处理;利用无人机携带 热红外、可见光、多光谱相机,规划航线飞行采集影像数据,结合田间布点取样校准,反演 冬小麦长势;根据获取的无人机遥感影像,经图像拼接、数据提取等处理,获得田间不同试 验小区光谱数据,计算植被指数,反演水肥指标,构建土壤水分反演模型。【结果】水分亏 缺情境下,灌水的多少直接影响冬小麦的生理生长指标,灌水量越多,冬小麦株高和叶面积 发育越好;3个灌溉水平处理间冠层温度差异在2~5℃;植被指数与灌溉处理一致性较好, 而不同的施肥处理反演效果不理想。【结论】热红外影像反演作物冠层温度计算得到的作物 水分亏缺指数可以展现冬小麦作物水分亏缺空间分布,作物水分亏缺指数与土壤水分平均含 水率有很好的相关性。无人机遥感在田间水肥管理的应用有效提升了大田时空数据的获取能 力,下一步应开展水肥时空变异性研究,探讨水肥精准施用技术,从理论和技术两方面着手提 升精准管理水平。
    Doi:10.12105/j.issn.1672-0423.20190403

  • 赵立成,段玉林,史 云,张保辉※
    2019.31(4):36-42[摘要(33)][PDF(27882.87 K)]   HTML[HTML]

    【目的】小麦倒伏是造成产量和质量下降并且影响农业机械自动化收割的重要原因。 基于无人机遥感平台获得的数据能够为小麦倒伏提供及时准确的监测结果,为智慧农业智能 化育种、栽培和管理提供科学依据。【方法】基于无人机搭载的消费级相机,获取可见光影 像结合生成的DSM数据,采用随机森林的分类方法进行小麦倒伏识别。【结果】基于可见光 和DSM数据获得的小麦倒伏分类总体精度为98.41%,Kappa系数为0.97,相较于仅依靠可 见光谱信息的分类结果具有显著提升,识别结果也更加可靠,能够显著改善小麦倒伏识别效 果。【结论】证明了基于无人机搭载消费级相机获取的DSM数据在农作物倒伏识别中的可行 性,提供了一种自动识别小麦倒伏的新思路和新方法。
    Doi:10.12105/j.issn.1672-0423.20190404

  • 贾艳辉,程 千,阎 伟,李金山※
    2019.31(4):43-50[摘要(29)][PDF(271.04 M)]   HTML[HTML]

    【目的】探索管灌区管网用水优化配置方法,有助于减少开关阀门次数、保障管网运 行安全。【方法】将管网水动力学模型嵌入到以管网配水时间最小和各节点流量变化最小为 目标的管网优化配水模型,通过模型间公共参数的数据交换,构建管网用水配置耦合模型, 并采用迭代法对其进行寻优,最终形成管网用水调控模型。【结果】利用该耦合模型可以精 准模拟管网各节点的压力流量变化过程,与管灌区目前常用的管网优化配置方法相比,使用 耦合模型对管网水资源进行优化配置,在实现管网配水全过程实时监控的同时,使得到的结 果更加真实和精细。【结论】该方法的应用实例证明了该模型和算法的有效性;嵌入分布式 水动力学模型后,耦合模型无法用传统的规划方法进行求解,迭代求解的迭代格式建立及求 解过程比较耗时;该方法为包含分布信息的水资源优化配置问题提供了新的思路。
    Doi:10.12105/j.issn.1672-0423.20190405

  • 李会宾,韩 伟,史 云※
    2019.31(4):51-64[摘要(35)][PDF(301.41 M)]   HTML[HTML]

    【目的】挂载多种农机具的果园作业机器人能减少果园劳动力投入、降低水果生产 成本并提高果园生产效率,其中自主导航系统是果园作业机器人应用研究的重点和难点。 【方法】文章针对果园作业机器人GPS导航过程中定位信号易受树叶遮挡及多路径效应干扰 等问题,以果园作业机器人初始位置为原点建立世界坐标系,采用拓展卡尔曼滤波算法对 通过三维激光雷达结合RANSAC算法获取的果园行直线进行优化,设计结合差速模型和纯 跟踪算法的果园自主行间导航算法,并以该算法为基础开发果园作业机器人自主行间导航系 统,驱动果园作业机器人沿树行中心行驶并完成自主调头进入下一行的工作。【结果】 (1)根 据现代化矮化密植果园的环境,果园自主行间导航算法能根据两侧果树行的三维点云,自主 生成稳定的导航位置;(2)果园作业机器人能够沿果园行中心位置匀速行驶,并能够实时根 据果园行的变化来修正自身的位姿。当速度在0.4 m/s时候,机器人运动的横向平均偏差为 0.1 m,航向平均偏差为1.04°;(3)基于果园行宽相等的条件,果园作业机器人能够在行尾 自主调头进入下一行,之后沿行内中心位置继续行驶。【结论】该文果园自主行间导航系统 设计合理,算法稳定性高,导航精度高,不受驾驶路况的影响,能够满足现代化矮化密植果 园作业的自主行驶需求。
    Doi:10.12105/j.issn.1672-0423.20190406

  • 钱建平,王宝刚,杨 涵,张保辉
    2019.31(4):65-73[摘要(25)][PDF(33858.09 K)]   HTML[HTML]

    【目的】冷链物流已成为维持果品采后品质、降低产品损耗的重要手段;采集因素单 一、调控参数静态、信息共享度低已成为物流信息技术发展中面临的重要问题。【方法】文 章在分析冷链物流信息技术发展及问题的基础上,从温度和相对湿度两方面总结了主要果 品的冷链适宜环境,提出了果品冷链物流精准调控云平台,并探讨了技术实现的可行性。 【结果】以主要果品的冷链仓储和冷链运输为研究环节,以不同果品冷链需求特征为核心数 据,研制冷链环境监控终端,实现温湿度、气体、位置、开门状态等信息的实时感知;开发 果品冷链物流精准调控云平台,实现动态跟踪、实时监测、货架预测、异常报警、冷链反 演、产品追溯、统计分析等智能处理功能;开发冷链管理APP,实现参数设定、状态监测、 预警处置等功能。【结论】基于适宜环境的果品冷链物流精准调控云平台,既较好考虑了冷 链调控中的多参数特性和动态特性,又有利于实现冷链数据的充分共享;该文的框架设计可 为后期平台实现提供技术支撑。
    Doi:10.12105/j.issn.1672-0423.20190407

  • 王利民,刘 佳 ※,高建孟
    2019.31(4):84-93[摘要(69)][PDF(281.04 M)]   HTML[HTML]

    【目的】对我国苹果种植现状及历史变化动态进行分析,获得我国苹果空间分布格局 及年际动态变化特征。【方法】文章基于历史统计数据,从苹果空间格局、种植面积动态分 析和空间格局变化趋势3个方面进行了分析。【结果】在空间格局上,我国苹果种植在空间 分布上呈现出以陕西省和山东省为中心的“双中心”分布特征;在苹果种植面积动态变化方 面,全国苹果种植面积呈现出先增加后降低,随后保持比较稳定的趋势,各省份苹果种植面 积变化规律呈现出“单峰”变化和“N字”变化两种类型;在苹果空间格局变化上,我国苹 果种植出现明显“西移”现象:陕西省和甘肃省苹果种植面积占比增长迅速,并成为我国 重要的苹果生产大省,山东省和辽宁省苹果种植面积占比下降明显,对我国苹果种植的影响 逐渐降低。【结论】利用变异系数对苹果种植面积的波动性进行了分析,结果表明在全国层 面,全国苹果种植面积变异系数为0.36,波动性较小,说明我国苹果种植面积总体稳定。在 各省层面,陕西省变异系数最大,甘肃省次之,变异系数最小的为辽宁省,变异系数分别为 0.61、0.58和0.27。表明陕西省与甘肃省苹果种植面积年际波动较大,而辽宁省苹果种植面 积年际波动较小。此外,通过分析苹果种植面积均值与变异系数的相关关系,发现苹果种植 面积年际变化波动性的高低与该省苹果种植面积的大小无显著相关关系。
    Doi:10.12105/j.issn.1672-0423.20190409

  • 吴国靖,郑纪业,赵 泉,刘炳福,王风云 ※
    2019.31(4):94-104[摘要(36)][PDF(231.08 M)]   HTML[HTML]

    【目的】通过对苹果价格典型波动周期分析,研究其价格波动特征,并分析影响价格 波动的主要因素,从而提高苹果价格的稳定性,增加果农收入,保障居民对苹果的正常消 费,促进苹果产业的健康稳定发展。【方法】文章以2009年7月至2019年6月全国苹果月 均市场价格为研究对象,使用HP滤波分析法对价格数据进行趋势分解,从苹果价格的季节 性、周期性、随机性对价格进行特征分析和影响因素分析。【结果】苹果季节性价格呈现“U 型”变化趋势,每年2月份为苹果价格的高峰期,每年9月份为苹果价格的低谷期;2009— 2019年苹果价格可划分为6个完整周期和1个不完整周期,以陡降陡升型为主。【结论】近 10年的苹果价格整体上呈现上升趋势,波动周期较为显著,并且具有非对称性和不可重复 性;随机冲击对苹果价格具有一定影响,且呈现出放大的趋势。根据苹果价格波动的周期分 析出苹果的供给和需求对苹果价格起着决定性作用,影响苹果供给的因素主要有苹果产量、 库存量以及进出口量;需求因素主要包括居民的消费偏好及居民的收入水平。
    Doi:10.12105/j.issn.1672-0423.20190410

  • 刘行刚,张治晖,张云江,陈 霄※
    2019.31(4):105-112[摘要(30)][PDF(221001.29 K)]   HTML[HTML]

    【目的】研究并采用柑橘节水灌溉系统,可提高柑橘抵御干旱的能力,增加产量。 【方法】文章对柑橘的灌溉制度和系统设计流量进行了探讨,对现行国家标准《微灌工程技 术规范》中的设计供水强度取值进行了说明,提出了考虑有效降水的观点;针对山区自压灌 溉存在的管道减压和气堵问题,提供了排气管和蓄水减压池两种简单的解决方法;在施肥器 的应用方面,对文丘里施肥器和压差式施肥器进行了比较。【结果】在供水强度计算中考虑 有效降水的方法比较契合实际情况,节约系统投资;排气管和蓄水减压池可有效解决管道因 气堵不出水的问题,并起到降低管道压力的作用,可替代减压阀和排气阀;压差式施肥器比 文丘里施肥器更适用于山区自压管道施肥。【结论】通过对灌溉系统的研究和示范区的建设 实践,对于完善微灌技术用于柑橘灌溉起到了促进作用
    Doi:10.12105/j.issn.1672-0423.20190411

  • 张保辉,查 燕,史 云 ※
    2019.31(4):113-120[摘要(46)][PDF(20785.63 K)]   HTML[HTML]

    【目的】农业智能装备是智慧农业发展的重要支撑,对智慧农业装备研究现状进行调 研,分析我国智慧农业装备进口依赖情况以及潜在风险,对我国智慧农业现状突破、健康 发展具有重要意义。【方法】文章通过市场调研、文献资料调研等方法,探讨了近年来国内 外农业智能装备的研究现状,并分析了我国智慧农业重要装备产品的进口依赖情况,从市 场、技术等不同角度分析了潜在风险,并从政策、教育、体系建设等方面提出了应对策略。 【结果】我国智慧农业装备总体上与国际先进水平还有一定差距,农业传感器、大马力农业 装备、多光谱成像系统、畜牧智能化装备等重要农业装备产品与技术对国外产品与技术的依 赖程度较大,中高档传感器几乎完全依赖进口,大马力农机核心技术主要依赖进口,农林勘 测使用较多的光谱相机多从美国、瑞士等国进口,大型畜牧企业的智能装备大多采用整机进 口或核心部件进口。我国智慧农业装备进口依赖程度对我国农业企业长期发展、我国农业科 技水平提升都具有不利影响。【结论】抓住当前我国科技与经济发展势头,从政策扶持、产 学研结合、教育培养、基础建设等角度展开智慧农业核心技术与产品、企业与人才的培养和 储备,是应对风险、促进我国智慧农业装备快速突破和发展的重要对策。
    Doi:10.12105/j.issn.1672-0423.20190412

  • 李 娴,曹玉栋,李哲敏※
    2019.31(4):74-83[摘要(48)][PDF(31869.64 K)]   HTML[HTML]

    【目的】水果品质检测技术,尤其是无损检测技术的发展和应用对苹果品质管理具有 重要作用,而其中气体表达和感知技术是水果品质无损检测的重要研究方向。【方法】文 章从苹果果实的气体表达角度出发,分别对苹果释放的香气(挥发性有机化合物主要成 分)、内源乙烯和呼吸作用中二氧化碳的产生、作用和研究意义进行阐述,同时对其现有检 测技术进行归纳总结。【结果】3类气体的产生具有紧密关联关系,其变化直接反映苹果的 品质状态,而现有检测技术多关注于单一对象贮藏期内变化情况,功能较单一,应用受限。 【结论】3类气体的检测对于提升果品品质、育种、贮藏等具有重要的意义和研究价值。苹 果气体感知技术和设备应该向低成本、高性能、多功能、集成化、智能化等方向加快发展速度。
    Doi:10.12105/j.issn.1672-0423.20190408

  • 吴文斌,史 云,段玉林,余强毅,宋 茜,钱建平,张保辉,陆 苗,杨 鹏,周清波,阮怀军,王风云
    2019.31(4):1-9[摘要(60)][PDF(85916.74 K)]   HTML[HTML]

    【目的】水果产业是农民增收的支柱产业,在我国农业农村经济发展中占有重要地位。 面对新的产业发展困境,推进果园生产全方位、全角度、全链条数字化改造,构建现代化数 字果园发展模式具有重要的现实意义。【方法】文章提出了天空地遥感大数据驱动的果园生 产精准管理新模式,以“数据—知识—决策”为主线,以果园生产数字化、网络化和智能 化为目标,推进农业信息技术、农学农艺与农机装备的融合应用。【结果/结论】利用航天 遥感(天)、航空遥感(空)、地面物联网(地)一体化的技术手段,构建天空地一体化的 果园智能感知技术体系,进行果园数量、空间位置与地理环境的精准感知与信息获取,解决 “数据从哪里来”的基础问题;集成天空地遥感大数据、果树模型、图像视频识别、深度学 习与数据挖掘等方法,构建果树长势、病虫害、水肥、产量等监测专有模型和算法,实现果 园生产的快速监测与诊断,解决“数据怎么用”的关键问题;结合自动控制、传感器、农机 装备等,利用数据赋能作业装备,实现果园生产的精准和无人作业,解决“数据如何服务” 的重要问题。
    Doi:10.12105/j.issn.1672-0423.20190401

  • 李福根,段玉林※,史 云,吴文斌,黄 平
    2019.31(4):10-22[摘要(226)][PDF(1091.59 M)]   HTML[HTML]

    【目的】利用单次无人机飞行生成的正射影像和数字表面模型(DSM)对果树进行 精准识别。【方法】首先利用无人机正射影像计算5种归一化植被指数,并讨论5种植被 指数提取植被区域的精度,选用结果最好的植被指数对研究区植被进行提取;之后根据 影像的空间分辨率和已知果树直径范围对果树进行初识别确定果树实际位置和半径;再 将识别到的果树叠加到DSM中,利用果树在DSM中最大值和果树临近区域DSM最小值 求取果树高度;最后根据果树高度范围对初识别的果树进行再识别,提高果树识别精度。 【结果】该方法在美国加利福尼亚州弗雷斯诺县里德利市郊区的一个果园进行运用研究,发 现MRENDVI植被指数对研究区内植被提取精度最高;利用提取植被区域后影像和果树冠 层的直径范围对果树进行初识别的精度为94.8%;利用果树初识别影像与DSM影像结合求 取果树高度,并根据果树高度范围对果树进行再识别后,果树识别精度提高了5%,达到 99.8%。【结论】该方法原理简单,对果园果树识别有较高精度,有效消除了果园周围其他树 木和果园内部草丛对果树正确识别的影响,有较高的普适性。
    Doi:10.12105/j.issn.1672-0423.20190402

  • 陈 震,马春芽,孙 浩,程 千,段福义※
    2019.31(4):23-35[摘要(37)][PDF(321.63 M)]   HTML[HTML]

    【目的】基于无人机影像进行作物土壤水分亏缺反演研究有利于提高农田集约化管理 效率,提升农田精准灌溉水肥空间分布信息高效获取技术水平。【方法】文章以冬小麦为例, 采用大型喷灌机变量灌溉的方式,设置3个灌溉水平和6个不同施肥处理;利用无人机携带 热红外、可见光、多光谱相机,规划航线飞行采集影像数据,结合田间布点取样校准,反演 冬小麦长势;根据获取的无人机遥感影像,经图像拼接、数据提取等处理,获得田间不同试 验小区光谱数据,计算植被指数,反演水肥指标,构建土壤水分反演模型。【结果】水分亏 缺情境下,灌水的多少直接影响冬小麦的生理生长指标,灌水量越多,冬小麦株高和叶面积 发育越好;3个灌溉水平处理间冠层温度差异在2~5℃;植被指数与灌溉处理一致性较好, 而不同的施肥处理反演效果不理想。【结论】热红外影像反演作物冠层温度计算得到的作物 水分亏缺指数可以展现冬小麦作物水分亏缺空间分布,作物水分亏缺指数与土壤水分平均含 水率有很好的相关性。无人机遥感在田间水肥管理的应用有效提升了大田时空数据的获取能 力,下一步应开展水肥时空变异性研究,探讨水肥精准施用技术,从理论和技术两方面着手提 升精准管理水平。
    Doi:10.12105/j.issn.1672-0423.20190403

  • 赵立成,段玉林,史 云,张保辉※
    2019.31(4):36-42[摘要(33)][PDF(27882.87 K)]   HTML[HTML]

    【目的】小麦倒伏是造成产量和质量下降并且影响农业机械自动化收割的重要原因。 基于无人机遥感平台获得的数据能够为小麦倒伏提供及时准确的监测结果,为智慧农业智能 化育种、栽培和管理提供科学依据。【方法】基于无人机搭载的消费级相机,获取可见光影 像结合生成的DSM数据,采用随机森林的分类方法进行小麦倒伏识别。【结果】基于可见光 和DSM数据获得的小麦倒伏分类总体精度为98.41%,Kappa系数为0.97,相较于仅依靠可 见光谱信息的分类结果具有显著提升,识别结果也更加可靠,能够显著改善小麦倒伏识别效 果。【结论】证明了基于无人机搭载消费级相机获取的DSM数据在农作物倒伏识别中的可行 性,提供了一种自动识别小麦倒伏的新思路和新方法。
    Doi:10.12105/j.issn.1672-0423.20190404

  • 贾艳辉,程 千,阎 伟,李金山※
    2019.31(4):43-50[摘要(29)][PDF(271.04 M)]   HTML[HTML]

    【目的】探索管灌区管网用水优化配置方法,有助于减少开关阀门次数、保障管网运 行安全。【方法】将管网水动力学模型嵌入到以管网配水时间最小和各节点流量变化最小为 目标的管网优化配水模型,通过模型间公共参数的数据交换,构建管网用水配置耦合模型, 并采用迭代法对其进行寻优,最终形成管网用水调控模型。【结果】利用该耦合模型可以精 准模拟管网各节点的压力流量变化过程,与管灌区目前常用的管网优化配置方法相比,使用 耦合模型对管网水资源进行优化配置,在实现管网配水全过程实时监控的同时,使得到的结 果更加真实和精细。【结论】该方法的应用实例证明了该模型和算法的有效性;嵌入分布式 水动力学模型后,耦合模型无法用传统的规划方法进行求解,迭代求解的迭代格式建立及求 解过程比较耗时;该方法为包含分布信息的水资源优化配置问题提供了新的思路。
    Doi:10.12105/j.issn.1672-0423.20190405

  • 李会宾,韩 伟,史 云※
    2019.31(4):51-64[摘要(35)][PDF(301.41 M)]   HTML[HTML]

    【目的】挂载多种农机具的果园作业机器人能减少果园劳动力投入、降低水果生产 成本并提高果园生产效率,其中自主导航系统是果园作业机器人应用研究的重点和难点。 【方法】文章针对果园作业机器人GPS导航过程中定位信号易受树叶遮挡及多路径效应干扰 等问题,以果园作业机器人初始位置为原点建立世界坐标系,采用拓展卡尔曼滤波算法对 通过三维激光雷达结合RANSAC算法获取的果园行直线进行优化,设计结合差速模型和纯 跟踪算法的果园自主行间导航算法,并以该算法为基础开发果园作业机器人自主行间导航系 统,驱动果园作业机器人沿树行中心行驶并完成自主调头进入下一行的工作。【结果】 (1)根 据现代化矮化密植果园的环境,果园自主行间导航算法能根据两侧果树行的三维点云,自主 生成稳定的导航位置;(2)果园作业机器人能够沿果园行中心位置匀速行驶,并能够实时根 据果园行的变化来修正自身的位姿。当速度在0.4 m/s时候,机器人运动的横向平均偏差为 0.1 m,航向平均偏差为1.04°;(3)基于果园行宽相等的条件,果园作业机器人能够在行尾 自主调头进入下一行,之后沿行内中心位置继续行驶。【结论】该文果园自主行间导航系统 设计合理,算法稳定性高,导航精度高,不受驾驶路况的影响,能够满足现代化矮化密植果 园作业的自主行驶需求。
    Doi:10.12105/j.issn.1672-0423.20190406

  • 钱建平,王宝刚,杨 涵,张保辉
    2019.31(4):65-73[摘要(25)][PDF(33858.09 K)]   HTML[HTML]

    【目的】冷链物流已成为维持果品采后品质、降低产品损耗的重要手段;采集因素单 一、调控参数静态、信息共享度低已成为物流信息技术发展中面临的重要问题。【方法】文 章在分析冷链物流信息技术发展及问题的基础上,从温度和相对湿度两方面总结了主要果 品的冷链适宜环境,提出了果品冷链物流精准调控云平台,并探讨了技术实现的可行性。 【结果】以主要果品的冷链仓储和冷链运输为研究环节,以不同果品冷链需求特征为核心数 据,研制冷链环境监控终端,实现温湿度、气体、位置、开门状态等信息的实时感知;开发 果品冷链物流精准调控云平台,实现动态跟踪、实时监测、货架预测、异常报警、冷链反 演、产品追溯、统计分析等智能处理功能;开发冷链管理APP,实现参数设定、状态监测、 预警处置等功能。【结论】基于适宜环境的果品冷链物流精准调控云平台,既较好考虑了冷 链调控中的多参数特性和动态特性,又有利于实现冷链数据的充分共享;该文的框架设计可 为后期平台实现提供技术支撑。
    Doi:10.12105/j.issn.1672-0423.20190407

  • 王利民,刘 佳 ※,高建孟
    2019.31(4):84-93[摘要(69)][PDF(281.04 M)]   HTML[HTML]

    【目的】对我国苹果种植现状及历史变化动态进行分析,获得我国苹果空间分布格局 及年际动态变化特征。【方法】文章基于历史统计数据,从苹果空间格局、种植面积动态分 析和空间格局变化趋势3个方面进行了分析。【结果】在空间格局上,我国苹果种植在空间 分布上呈现出以陕西省和山东省为中心的“双中心”分布特征;在苹果种植面积动态变化方 面,全国苹果种植面积呈现出先增加后降低,随后保持比较稳定的趋势,各省份苹果种植面 积变化规律呈现出“单峰”变化和“N字”变化两种类型;在苹果空间格局变化上,我国苹 果种植出现明显“西移”现象:陕西省和甘肃省苹果种植面积占比增长迅速,并成为我国 重要的苹果生产大省,山东省和辽宁省苹果种植面积占比下降明显,对我国苹果种植的影响 逐渐降低。【结论】利用变异系数对苹果种植面积的波动性进行了分析,结果表明在全国层 面,全国苹果种植面积变异系数为0.36,波动性较小,说明我国苹果种植面积总体稳定。在 各省层面,陕西省变异系数最大,甘肃省次之,变异系数最小的为辽宁省,变异系数分别为 0.61、0.58和0.27。表明陕西省与甘肃省苹果种植面积年际波动较大,而辽宁省苹果种植面 积年际波动较小。此外,通过分析苹果种植面积均值与变异系数的相关关系,发现苹果种植 面积年际变化波动性的高低与该省苹果种植面积的大小无显著相关关系。
    Doi:10.12105/j.issn.1672-0423.20190409

  • 吴国靖,郑纪业,赵 泉,刘炳福,王风云 ※
    2019.31(4):94-104[摘要(36)][PDF(231.08 M)]   HTML[HTML]

    【目的】通过对苹果价格典型波动周期分析,研究其价格波动特征,并分析影响价格 波动的主要因素,从而提高苹果价格的稳定性,增加果农收入,保障居民对苹果的正常消 费,促进苹果产业的健康稳定发展。【方法】文章以2009年7月至2019年6月全国苹果月 均市场价格为研究对象,使用HP滤波分析法对价格数据进行趋势分解,从苹果价格的季节 性、周期性、随机性对价格进行特征分析和影响因素分析。【结果】苹果季节性价格呈现“U 型”变化趋势,每年2月份为苹果价格的高峰期,每年9月份为苹果价格的低谷期;2009— 2019年苹果价格可划分为6个完整周期和1个不完整周期,以陡降陡升型为主。【结论】近 10年的苹果价格整体上呈现上升趋势,波动周期较为显著,并且具有非对称性和不可重复 性;随机冲击对苹果价格具有一定影响,且呈现出放大的趋势。根据苹果价格波动的周期分 析出苹果的供给和需求对苹果价格起着决定性作用,影响苹果供给的因素主要有苹果产量、 库存量以及进出口量;需求因素主要包括居民的消费偏好及居民的收入水平。
    Doi:10.12105/j.issn.1672-0423.20190410

  • 刘行刚,张治晖,张云江,陈 霄※
    2019.31(4):105-112[摘要(30)][PDF(221001.29 K)]   HTML[HTML]

    【目的】研究并采用柑橘节水灌溉系统,可提高柑橘抵御干旱的能力,增加产量。 【方法】文章对柑橘的灌溉制度和系统设计流量进行了探讨,对现行国家标准《微灌工程技 术规范》中的设计供水强度取值进行了说明,提出了考虑有效降水的观点;针对山区自压灌 溉存在的管道减压和气堵问题,提供了排气管和蓄水减压池两种简单的解决方法;在施肥器 的应用方面,对文丘里施肥器和压差式施肥器进行了比较。【结果】在供水强度计算中考虑 有效降水的方法比较契合实际情况,节约系统投资;排气管和蓄水减压池可有效解决管道因 气堵不出水的问题,并起到降低管道压力的作用,可替代减压阀和排气阀;压差式施肥器比 文丘里施肥器更适用于山区自压管道施肥。【结论】通过对灌溉系统的研究和示范区的建设 实践,对于完善微灌技术用于柑橘灌溉起到了促进作用
    Doi:10.12105/j.issn.1672-0423.20190411

  • 张保辉,查 燕,史 云 ※
    2019.31(4):113-120[摘要(46)][PDF(20785.63 K)]   HTML[HTML]

    【目的】农业智能装备是智慧农业发展的重要支撑,对智慧农业装备研究现状进行调 研,分析我国智慧农业装备进口依赖情况以及潜在风险,对我国智慧农业现状突破、健康 发展具有重要意义。【方法】文章通过市场调研、文献资料调研等方法,探讨了近年来国内 外农业智能装备的研究现状,并分析了我国智慧农业重要装备产品的进口依赖情况,从市 场、技术等不同角度分析了潜在风险,并从政策、教育、体系建设等方面提出了应对策略。 【结果】我国智慧农业装备总体上与国际先进水平还有一定差距,农业传感器、大马力农业 装备、多光谱成像系统、畜牧智能化装备等重要农业装备产品与技术对国外产品与技术的依 赖程度较大,中高档传感器几乎完全依赖进口,大马力农机核心技术主要依赖进口,农林勘 测使用较多的光谱相机多从美国、瑞士等国进口,大型畜牧企业的智能装备大多采用整机进 口或核心部件进口。我国智慧农业装备进口依赖程度对我国农业企业长期发展、我国农业科 技水平提升都具有不利影响。【结论】抓住当前我国科技与经济发展势头,从政策扶持、产 学研结合、教育培养、基础建设等角度展开智慧农业核心技术与产品、企业与人才的培养和 储备,是应对风险、促进我国智慧农业装备快速突破和发展的重要对策。
    Doi:10.12105/j.issn.1672-0423.20190412

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