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2019年 第1卷 第4期    刊出日期：2019-10-30

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综合研究

作物病虫害遥感监测研究进展与展望 | Open Access

黄文江, 师越, 董莹莹, 叶回春, 邬明权, 崔贝, 刘林毅

2019, 1(4):  1-11.  doi:10.12133/j.smartag.2019.1.4.201905-SA005

摘要 ( 3712 )   HTML ( 7138)   PDF (566KB) ( 3176 )  

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病虫害是农业生产过程中影响粮食产量和质量的重要生物灾害。目前，我国的作物病虫害监测方式以点状的地面调查为主，无法大面积、快速获取作物病虫害发生状况和空间分布信息，难以满足作物病虫害的大尺度科学监测和防控的需求。近年来，随着国内外卫星光谱、时间和空间分辨率的不断提升，利用遥感手段开展高效、无损的病虫害监测成为有效提升我国病虫害测报水平的重要手段。与此同时，多平台、多种方式的作物病虫害遥感监测也为病虫害的有效防治和管理提供了重要科技支撑。本文从作物病虫害光谱特征、遥感监测方法和遥感监测系统等方面阐述了作物病虫害遥感监测研究的进展，分析了当前面临的挑战，并对未来发展趋势进行了展望。

美国密西西比三角洲农业航空和精准农业技术研发现状、展望与启示 | Open Access

黄岩波

2019, 1(4):  12-30.  doi:10.12133/j.smartag.2019.1.4.201909-SA003

摘要 ( 1856 )   HTML ( 2133)   PDF (1240KB) ( 21047 )  

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作物生产管理已经进入智慧农业阶段。智慧农业是由最先进的农业信息技术、智能装备以及大量的数据资源所驱动的先进农业科技理念。智慧农业继承了精准农业概念，把农业生产管理由机械化和信息化提高到高度自动化和智能化的农业生产管理。精准农业从上世纪八十年代的粗略监测发展到本世纪10年代的详细监测和控制。在精准农业的发展过程中，农业航空在作物保护和肥料施用方面起到了关键的作用。而在作物保护和肥料精准施用方面，基于全球导航产生的带有空间信息遥感数据配方图是至关重要的。随着现代化农业的发展，农业航空会因更有效的土壤和植物健康监测和更加快速的机电系统响应，在推进精准农业实际应用上显得越发重要。本文具体从美国最重要的农业地区之一密西西比三角洲出发，总体介绍了农业航空在精准农业向智慧农业迈进过程中的状况。重点介绍了美国农业部在密西西比三角洲地区在航空应用技术和低空遥感方面的研发工作；为发展新一代精准农业和智慧农业，进一步研发农业航空技术的问题、挑战和机会进行了讨论；最后提出了中国发展智慧农业建议。

综合研究

现代信息技术在农业领域的应用分析与建议 | Open Access

孔繁涛, 朱孟帅, 孙坦

2019, 1(4):  31-41.  doi:10.12133/j.smartag.2019.1.4.201906-SA012

摘要 ( 2897 )   HTML ( 10021)   PDF (964KB) ( 2486 )  

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随着信息技术的快速发展和农业农村经济的平稳增长，农业信息技术越来越受到关注，资本和技术在农业领域逐渐发力的趋势已经形成。近几年，中国大型信息技术公司开始涉足农业产业，智慧农业发展势头强劲。本文分析了大型互联网企业从事农业的现状及技术应用特点；阐述了当前大批互联网企业进入农业领域的原因，分析了信息技术与农业产业结合的关键领域及存在问题；重点剖析了信息技术在农业领域中的应用需求、瓶颈和前景；针对农业农村数字化发展与新技术应用，提出了防范市场投机风险、明晰主体功能定位、加强科技创新力度、做好引领示范带动等政策建议。

信息感知与获取

基于深度残差网络的番茄叶片病害识别方法 | Open Access

吴华瑞

2019, 1(4):  42-49.  doi:10.12133/j.smartag.2019.1.4.201908-SA002

摘要 ( 1729 )   HTML ( 919)   PDF (1077KB) ( 1114 )  

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传统深度学习模型在用于蔬菜病害图像识别时，存在由于网络梯度退化导致的识别性能下降问题。为此，本文研究了一种基于深度残差网络模型的番茄叶片病害识别方法。该方法首先利用贝叶斯优化算法自主学习网络中难以确定的超参数，降低了深度学习网络的训练难度。在此基础上，通过在传统深度神经网络中添加残差单元，解决了由于梯度爆炸/消失造成的过深层次病害识别网络模型性能下降的问题，能够实现番茄叶片图像的高维特征提取，根据该特征可进行有效病害鉴定。试验结果表明，本研究中基于超参数自学习构建的深度残差网络模型在番茄病害公开数据集上取得了良好的识别性能，对白粉病、早疫病、晚疫病和叶霉病等4种番茄叶片常见病害的识别准确率达到95%以上。本研究可为快速准确识别番茄叶片病害提供参考。

基于地形特征的无人机遥感梯田影像边缘提取方法 | Open Access

杨亚男, 康洋, 樊晓, 常亚栋, 张瀚文, 张宏鸣

2019, 1(4):  50-61.  doi:10.12133/j.smartag.2019.1.4.201908-SA005

摘要 ( 1130 )   HTML ( 1009)   PDF (2234KB) ( 1085 )  

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梯田具有蓄水固沙的作用，是旱作农业区重点建设的高产稳产农田设施，为粮食增产、农民增收提供了有力保障。因仅基于影像数据采用边缘提取方法进行梯田区域分割效果不理想，及时准确地掌握梯田信息较为困难。无人机遥感技术的不断发展为高精度梯田地形信息的获取提供了新方法。本研究以甘肃省榆中县为例，首先从数字高程模型DEM数据中提取坡度，将正射影像与坡度数据融合，并通过基于Canny算子的粗边缘提取方法和基于多尺度分割的精细边缘提取方法，对比分析坡度对无人机遥感梯田影像边缘提取的影响。试验结果表明，正射影像和坡度融合的提取效果均优于单一的正射影像数据提取效果，粗边缘提取方法中正射影像和坡度融合的数据源精度平均提高了23.97%，精细边缘提取方法中正射影像和坡度融合的数据源精度平均提高了17.84%。研究表明，在无人机遥感梯田影像边缘提取中加入一定的地形特征，可以取得更好的边缘提取效果。

信息处理与决策

信息农机农艺技术融合的小麦智慧生产模式研究 | Open Access

马新明, 马兆务, 许鑫, 席磊, 熊淑萍, 李海洋

2019, 1(4):  62-71.  doi:10.12133/j.smartag.2019.1.4.201910-SA001

摘要 ( 1191 )   HTML ( 1574)   PDF (1015KB) ( 1090 )  

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为研究智慧农业发展模式与实现途径，本研究设计了小麦产前、产中和产后各生产阶段信息技术与农机农艺融合的基本框架，即产前利用精准导航和激光平地技术实现对土地精准规范化作业，利用空间插值技术和变量施肥技术实现精准化播种与施肥；产中利用物联网和图像处理技术开展营养诊断服务；产后运用传感器技术开展产量实时预测服务。完成并实现了普通农机装备的智能化改造和与农业生产相适应的播种收获装备的研发；研究了具有高效利用光热资源、提高产量和绿色发展的小麦生产优化种植模式；研发了与小麦产前品种播期播量选择和施肥推荐、产中苗情营养诊断、产后产量实时测报等相关系统，并在河南省进行了试验。试验结果表明，采用信息技术与农机农艺融合方案可使小麦增产18.4%，增加产投比16.7%和8.1%，表明信息技术与农机农艺融合的小麦智慧化生产模式是有效的、可行的。

面向农产品交易流程的多链式区块链应用技术研究 | Open Access

梁昊, 刘思辰, 张一诺, 吕科

2019, 1(4):  72-82.  doi:10.12133/j.smartag.2019.1.4.201907-SA001

摘要 ( 1320 )   HTML ( 895)   PDF (1340KB) ( 1197 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

区块链技术由于其分布式存储、交易信息透明、可追溯性强等特点，同中国农产品交易体系具有很好的互补性和适用性，应用前景广阔。然而中国的农产品交易体系又具有产品多样性，交易流程复杂性，用户群体的广泛性、分散性，隐私保护性等特点，为区块链技术在中国的农产品交易信息体系中的应用造成了很多现实困难。针对以上问题，本研究采用联盟链的设计思想，提出了包括农产品交易信息链、用户信息链、农产品信息链的多链式农产品交易信息区块链应用技术。农产品信息链提供农产品的详细信息，并保证信息的可追溯性和不可篡改性。在用户信息链中引入区块链节点准入机制，为农产品交易平台提供实名制凭证登记与管理功能。交易信息链记录所有交易智能合约的处理结果，通过加入通道技术，实现不同交易信息的相互隔离，可满足交易信息和用户数据的隐私保护和交易数据的快速处理。通过智能合约对交易利润进行自动分成，提高执行效率，降低交易成本。最终建立透明、高效、适用性强的农产品交易区块链架构。

智能管理与控制

基于北斗系统的大田智慧农业精准服务体系构建 | Open Access

吴才聪, 方向明

2019, 1(4):  83-90.  doi:10.12133/j.smartag.2019.1.4.201911-SA001

摘要 ( 1612 )   HTML ( 1129)   PDF (1195KB) ( 1941 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

农机精确导航技术正在中国大田种植领域规模化应用，但农机精准作业技术和农业生产精细管理技术的应用仍进展缓慢，精准农业技术、装备与服务体系尚未完成构建，节本增效和节能环保等农业生产目标的实现仍缺乏技术手段。随着物质、能量和信息三要素的不断融合，智能农机系统呼之欲出，将为农业生产提供安全、高效和科学的解决方案。基于智能农机系统的特点、中国农机社会化服务的特征及农业财政补贴的现状，本研究以节本增效和节能环保为主要目标，围绕农业生产组织、农机服务组织和农业主管部门等农机生产作业的核心参与者，融合农机社会化服务和农机精准化服务，建立了中国农机社会化精准服务体系。该体系预期可精确监测农机作业面积和肥药施用量等基本作业参数，可作为社会化服务结算和作业补助发放的精准依据。本研究为实现肥药双减等目标、帮助国家有关农业补贴政策调整和促进中国精准农业技术的全面应用提供了解决思路和技术手段。

智能装备与系统

作物长势监测仪数据采集与分析系统设计及应用 | Open Access

王娇娇, 徐波, 王聪聪, 杨贵军, 杨忠, 梅新, 杨小冬

2019, 1(4):  91-104.  doi:10.12133/j.smartag.2019.1.4.201910-SA002

摘要 ( 1341 )   HTML ( 1793)   PDF (1549KB) ( 2025 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对中小农场对作物长势快速监测与精确诊断的需求，本研究设计了作物长势监测仪（CropSense）数据采集与分析系统，该系统实现了数据采集、处理、分析和管理的一体化集成。系统通过蓝牙技术连接智能手机和作物长势监测仪获取作物采样数据，经服务器中内置光谱模型计算得到地块的作物生长参数分布专题图。依据地块预期产量指标，可提供可视化的专家决策处方。用户只需点击一次按钮，即可实时获取田间作物的监测诊断信息和专业的田间管理指导方案。目前系统已在多个研究机构实验农场试用，其中在小汤山基地的应用示例结果显示：在玉米大喇叭口期使用该系统进行作物诊断和指导施肥，比传统的施肥方案减少约16.67%施肥量。该系统具有采集分析数据高效便利、推荐施肥方案优化合理等特点，在中国家庭农场快速增长的背景下，具有广阔的应用前景。