智慧农业(中英文)

Select

1. 复杂场景下害虫目标检测算法：YOLOv8-Extend

张荣华, 白雪, 樊江川

智慧农业(中英文) 2024, 6 (2): 49-61. DOI: 10.12133/j.smartag.SA202311007

摘要（1706）

HTML （172）

PDF（pc）（2287KB）（39820）

[目的/意义] 实现复杂的自然环境下农作物害虫的识别检测，改变当前农业生产过程中依赖于专家人工感官识别判定的现状，提升害虫检测效率和准确率具有重要意义。针对农作物害虫目标检测具有目标小、与农作物拟态、检测准确率低、算法推理速度慢等问题，本研究提出一种基于改进YOLOv8的复杂场景下农作物害虫目标检测算法。 [方法] 首先通过引入GSConv提高模型的感受野，部分Conv更换为轻量化的幻影卷积（Ghost Convolution），采用HorBlock捕捉更长期的特征依赖关系，Concat更换为BiFPN（Bi-directional Feature Pyramid Network）更加丰富的特征融合，使用VoVGSCSP模块提升微小目标检测，同时引入CBAM（Convolutional Block Attention Module）注意力机制来强化田间虫害目标特征。然后使用Wise-IoU损失函数更多地关注普通质量样本，提高网络模型的泛化能力和整体性能。之后，对改进后的YOLOv8-Extend模型与YOLOv8原模型、YOLOv5、YOLOv8-GSCONV、YOLOv8-BiFPN、YOLOv8-CBAM进行对比，验证模型检测准确度和精度。最后将模型移植到边缘设备进行推理验证，在实际应用场景中验证模型的有效性。 [结果和讨论] YOLOv8-Extend在对比实验中均取得良好的表现，其中与原模型对比实验中，精确率、召回率、mAP@0.5和mAP@0.5∶0.95评价指标分别提升2.6%、3.6%、2.4%和7.2%，表现突出，具有更好的检测效果。改进前后的模型分别运行在边缘计算设备JETSON ORIN NX 16 GB上并通过TensorRT加速相比，mAP@0.5提升4.6%，达到57.6 FPS，满足实时性检测要求。在复杂农业场景中YOLOv8-Extend模型具有更好的适应性，在实际采集数据中微小害虫与生长环境相似的害虫检测方面有明显优势，在困难数据检测方面准确率提高了11.9%。 [结论] 本研究提出的YOLOv8改进模型有效提高了检测精度和识别率同时保持了较高的运行效率，能够部署在边缘终端计算设备上实现农作物害虫的实时检测，也为其他小目标智能检测和模型结构优化提供参考和帮助。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

2. 农业知识智能服务技术综述

赵春江

智慧农业(中英文) 2023, 5 (2): 126-148. DOI: 10.12133/j.smartag.SA202306002

摘要（2345）

HTML （457）

PDF（pc）（3579KB）（26732）

［目的/意义］ 农业环境动态多变、动植物生长影响因子众多且互作关系复杂，如何将分散无序信息理解生成生产知识或决策案例是世界性难题。农业知识智能服务技术是应对农业数据低秩化、规则关联度低和推理可解释性差等现状，提升农业生产全过程综合预测和决策分析能力的核心关键。［进展］本文综合分析了感知识别、知识耦合、推理决策等农业知识智能服务技术，构建由云计算支撑环境、大数据处理框架、知识组织管理工具、知识服务应用场景组成的农业知识智能服务平台，提出一种基于知识规则和事实案例相结合的农情解析与生产推理决策方法，构造产前规划、产中管理、收获作业、产后经营等全链条知识智能应用场景。［结论/展望］从农业多尺度农情稀疏特征发现与时空态势识别、农业跨媒体知识图谱构建与自演化更新、复杂成因农情多粒度关联与多模式协同反演预测、基于生成式人工智能的农业领域大语言模型设计、知识智能服务平台与新范式构建等方面对农业知识智能服务技术发展趋势进行总结，对实现农业生产由“看天而作”到“知天而作”转变具有技术支撑作用。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

3. 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

黄岩波

智慧农业(中英文) 2019, 1 (4): 12-30. DOI: 10.12133/j.smartag.2019.1.4.201909-SA003

摘要（2185）

HTML （2177）

PDF（pc）（1240KB）（25229）

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。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

4. 基于改进YOLOv8的小麦叶片病虫害检测轻量化模型

杨锋, 姚晓通

智慧农业(中英文) 2024, 6 (1): 147-157. DOI: 10.12133/j.smartag.SA202309010

摘要（1346）

HTML （227）

PDF（pc）（1991KB）（21920）

目的/意义 针对小麦叶片病虫害在自然环境下形态和颜色特征较为复杂、区分度较低等特点，提出一种高质量高效的病虫害检测模型，即YOLOv8⁃SS（You Only Look Once Version 8-SS），为病虫害的预防与科学化治理提供准确的依据。方法基于YOLOv8算法，采用改进的轻量级卷积神经网络ShuffleNet V2作为主干网络提取图像特征即YOLOv8-S，在保持检测精度的同时，减少模型的参数数量和计算负载；在此基础上增加小目标检测层和注意力机制SEnet（Squeeze and Excitation Network），对YOLOv8-S进行改进，在不降低检测速度和不损失模型轻量化程度的情况下提高检测精度，提出YOLOv8-SS小麦叶片病虫害检测模型。［结果与讨论］ YOLOv8-SS模型在实验数据集上的平均识别精度和检测准确率分别达89.41%和91.00%，对比原模型分别提高10.11%和7.42%。因此，本研究所提出的方法可显著提高农作物病虫害的检测鲁棒性，并增强模型对小目标图像特征的提取能力，从而高效准确地进行病虫害的检测和识别。结论本研究使用的方法具有广泛适用性，可应用于大规模农作物病虫害检测的实际场景中。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

5. 果蔬采摘机器手系统设计与控制技术研究现状和发展趋势

吴剑桥, 范圣哲, 贡亮, 苑进, 周强, 刘成良

智慧农业(中英文) 2020, 2 (4): 17-40. DOI: 10.12133/j.smartag.2020.2.4.202011-SA004

摘要（4550）

HTML （4270）

PDF（pc）（2346KB）（14133）

鲜食果蔬收获是难以实现机械化作业的生产环节，高效低损采摘也是农业机器人研发领域中的难题，导致目前市场化的自动化果蔬采摘装备生产应用几乎空白。针对鲜食果蔬采摘需求，为改善人工采摘费时费力、效率低下、自动化程度低的问题，近30年来，国内外学者设计了一系列自动化采摘设备，推动了农业机器人技术的发展。在研发鲜食果蔬采摘设备时，首先要确定采收对象和采收场景，针对作物的生长位置、形状和重量、场景的复杂程度、所需自动化程度，通过复杂度预估、力学特性分析、姿态建模等方式，明确农业机器人的设计需求。其次，作为整个采摘动作的核心执行者，采摘机器人的末端执行器设计尤为重要。本文对采摘机器人末端执行器的结构进行了分类，总结了末端执行器的设计流程与方法，阐述了常见的末端执行器驱动方式、切割方案，并对果实收集机构进行了概括。再次，本文概述了采摘机器人的总体控制方案、识别定位方法、避障方法及自适应控制方案、品质分类方法以及人机交互、多机协作方案。为了总体评价采摘机器人的性能，本文还提出了平均采摘效率、长期采摘效率、采收质量、损伤率和漏采率指标。最后，本文对自动化采摘机械的总体发展趋势进行了展望，指明了采摘机器手系统将向着采摘目标场景通用化、结构形式多样化、全自动化、智能化、集群化方向发展的趋势。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

6. 人工智能在水产养殖中研究应用分析与未来展望

李道亮, 刘畅

智慧农业(中英文) 2020, 2 (3): 1-20. DOI: 10.12133/j.smartag.2020.2.3.202004-SA007

摘要（7649）

HTML （7389）

PDF（pc）（2843KB）（13882）

中国水产养殖的生产模式已由粗放型向集约型转变，生产结构不断调整升级，生产水平不断提高。但较低的劳动生产率、生产效率和资源利用率，低质量的水产品以及缺乏安全保障等问题都严重制约中国水产养殖业的快速发展。利用现代信息技术，研究智能设备来实现精确、自动化和智能化的水产养殖，提高渔业生产力和资源利用率是解决上述矛盾的主要途径。水产养殖中的人工智能是研究利用计算机实现水产养殖的过程，也就是利用机器和计算机监视水下生物的生长，进行问题判断、讨论和分析，提出养殖相关决策，完成自动化养殖。为深入了解人工智能技术在水产养殖中的研究发展现状，本文从水产养殖的生命信息获取、水产生物生长调控与决策、鱼类疾病预测与诊断、水产养殖环境感知与调控，以及水产养殖水下机器人5个具体方面入手，结合生产中面临的实际问题，分析了人工智能在水产养殖中的研究应用现状和技术特点；阐述了人工智能应用的主要技术手段和原理，总结了近年来人工智能技术在水产养殖中的最新应用研究进展，分析了当前人工智能技术在水产养殖发展中面临的主要问题和挑战，并提出了推动水产养殖转型的主要建议，以期为加速推进中国渔业数字化、精准化和智慧化提供参考。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

7. 无人机农业遥感在农作物病虫草害诊断应用研究进展

兰玉彬, 邓小玲, 曾国亮

智慧农业(中英文) 2019, 1 (2): 1-19. DOI: 10.12133/j.smartag.2019.1.2.201904-SA003

摘要（5755）

HTML （6328）

PDF（pc）（1165KB）（13581）

农田作物信息的快速获取与解析是开展精准农业实践的前提和基础。根据农作物病虫草害的实际程度进行变量喷施和作业管理,可减少农业生产成本、优化作物栽培、提高农作物产量和品质,从而实现农业精准管理。近年来,随着无人机产业的快速发展,无人机农业遥感技术因其空间分辨率高、时效性强和成本低等特点,在农作物病虫草害监测应用中发挥了重要作用。本文首先介绍了精准农业航空的基本思想与系统组成和无人机遥感在精准农业航空的地位。接着探讨了无人机农业遥感系统常见的成像方式和遥感影像解析方法,并阐述了国内外无人机农业遥感技术在农作物病虫草害检测研究的最新进展。最后总结了无人机农业遥感技术发展至今面临的挑战并展望了未来的发展方向。本文将为开展无人机农业遥感技术在精准农业航空领域的研究提供理论参考和技术支撑。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

8. 农业模型发展分析及应用案例

曹宏鑫, 葛道阔, 张文宇, 张伟欣, 曹静, 梁万杰, 宣守丽, 刘岩, 吴茜, 孙传亮, 张玲玲, 夏吉安, 刘永霞, 陈昱利, 岳延滨, 张智优, 万倩, 潘月, 韩旭杰, 吴菲

智慧农业(中英文) 2020, 2 (1): 147-162. DOI: 10.12133/j.smartag.2020.2.1.202002-SA006

摘要（3241）

HTML （1225）

PDF（pc）（2217KB）（12592）

农业模型、农业人工智能及数据分析等技术贯穿于智慧农业的信息感知、信息传输、信息处理与控制全过程，是智慧农业的核心技术。为进一步明晰农业模型的内涵和作用，促进农业模型进一步研究及应用，推动智慧农业健康、稳定和可持续发展，本研究采用系统分析、比较及关系框图等方法，分析了农业模型的内涵，阐述了农业模型和智慧农业要素与过程的关系，明确了农业模型的作用并附以应用案例，比较了农业模型的国内外重要发展动态与趋势。国内外农业模型研究与应用重要进展比较表明，农业模型研究应用需要考虑农业生物要素的4个水平、农业环境要素的6个尺度、农业技术与农业经济要素的6个层次并采用相应方法进行，农业模型环境要素空间多尺度研究应用有较大发展潜力；农业模型与分子遗传学、感知技术及人工智能技术结合，农业模型研究应用的公私有组织协作，粮食安全挑战将成为农业模型进一步发展的重要推动力，且需更注重将各种农业系统模拟、数据库、和谐性与开放数据及决策支持系统相连接。中国农业模型研究与应用已形成具有中国特色的作物模型系列，也融入农业模型的互比较与改进、智慧农业等世界潮流，需要抢抓机遇，加快发展。农业模型是农业系统要素内及要素间关系的定量化表达，是农业科学定量与综合的重要方法，具有认识论价值，它与感知技术的结合可以在智慧农业数据获取与处理中发挥不可或缺的作用，成为信息农业技术落地应用的重要桥梁和纽带。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

9. 基于弱监督下改进的CBAM-ResNet18模型识别苹果多种叶部病害

张文景, 蒋泽中, 秦立峰

智慧农业(中英文) 2023, 5 (1): 111-121. DOI: 10.12133/j.smartag.SA202301005

摘要（1084）

HTML （148）

PDF（pc）（1490KB）（12339）

针对苹果叶部病害图像在仅有图像类别标注的弱监督的条件下识别准确率低的问题，提出了一种基于改进的CBAM-ResNet算法进行苹果叶部病害识别。以ResNet18作为基础模型，对轻量级卷积块注意力模块（Convolutional Block Attention Module，CBAM）注意力机制中通道注意力模块中的多层感知机（Multilayer Perceptron，MLP）进行升维改进，放大苹果叶部病害特征细节；将改进的CBAM融入残差模块中，以加强对关键细节特征的提取，将AlphaDropout配合SeLU（Scaled Exponential Linearunits）融入网络中，防止其网络的过拟合化，加速模型收敛效果；最后，采用单周期余弦退火算法调整学习率，得到病害识别模型。训练在样本图像均只进行图像级标注的弱监督下进行，大大降低标注成本。通过消融实验，探究出改进CBAM中MLP最佳升维维度为2，相对于原CBAM，准确率提升0.32%，并在参数量增加17.59%的情况下，每轮训练时长减少8 s。在包含苹果斑点落叶病、褐斑病、花叶病、灰斑病、锈病等5种病害的6185幅图像数据集上进行了试验测试，结果显示，在弱监督学习下，识别准确率方面，该模型对苹果5种病害的平均识别准确率达到98.44%，改进的CBAM-ResNet18相比改进前的ResNet18提高了1.47%，且高于VGG16，DesNet121，ResNet50，ResNeXt50，EfficientNet-B0和Xception对照模型；在学习效率方面，改进的CBAM-ResNet18相对于ResNet18在参数量增加24.9%的条件下，每轮的训练时间减少6 s，且在VGG16，DesNet121，ResNet50，ResNeXt50，EfficientNet-B0和Xception对照模型中以每轮137 s最快速度完成模型训练。通过混淆矩阵结果，计算出模型的精确度平均值、召回率平均值和F₁分数平均值分别达到了98.43%、98.46%和0.9845。该结果表明，改进的CBAM-ResNet模型可进行苹果叶部病害识别且具有良好的识别结果，可为苹果叶部病害智能识别提供技术支撑。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

10. 深度学习在植物叶部病害检测与识别的研究进展

邵明月, 张建华, 冯全, 柴秀娟, 张凝, 张文蓉

智慧农业(中英文) 2022, 4 (1): 29-46. DOI: 10.12133/j.smartag.SA202202005

摘要（4623）

HTML （701）

PDF（pc）（1061KB）（11463）

植物病害准确检测与识别是其早期诊断与智能监测的关键，是病虫害精准化防治与信息化管理的核心。深度学习应用于植物病害检测与识别中，可以克服传统诊断方法的弊端，大幅提升病害检测与识别的准确率，引起了广泛关注。本文首先收集和介绍了部分公开的植物病害图像数据集，然后系统地综述了近年来深度学习在植物病害检测和识别中的研究应用进展，阐述了从早期检测和识别算法到基于深度学习的检测和识别算法的研究进展，以及各算法的优点和存在的问题。调研了相关研究文献，提出了光照、遮挡、复杂背景、病害症状之间相似性、病害在不同时期症状会有不同的变化以及多种病害交叠共存是目前植物病害检测和识别面临的主要挑战。并进一步指出，将性能更好的神经网络、大规模数据集和农业理论基础相结合，是未来主要的发展趋势，同时还指出了多模态数据可以用于植物早期病害的识别，也是未来发展方向之一。本文可为植物病害识别的深入研究与发展提供参考。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

11. 农业传感器：研究进展、挑战与展望

王儒敬

智慧农业(中英文) 2024, 6 (1): 1-17. DOI: 10.12133/j.smartag.SA202401017

摘要（1830）

HTML （413）

PDF（pc）（1179KB）（10655）

目的/意义 农业传感器是数字农业、信息农业、智慧农业等现代农业发展模式的源头技术，也是推动农业科技迭代升级和农业生产方式变革的重要驱动力。农业传感器应用环境（水、气及土壤）和监测对象（动植物）多样复杂、规模大，因此，高环境适应性、高可靠性和低成本的农业传感器是实现智慧农业的基础与核心。［进展］本文对农业传感器进行分类，并对农业传感器前沿研究趋势进行分析，综述农业传感器在不同应用场景下的研究现状，从农业环境传感器（水、大气和土壤等）、动植物生命信息传感器、农产品质量安全传感器和农机传感器四大类进行深入分析，总结现有农业传感器在研发和使用过程中的通用性和局限性。［结论/展望］在农业传感器面临的挑战与展望中，具体分析了现阶段农业传感器大规模应用严重不足的核心瓶颈，包括低成本化、专用化、高稳定性及自适应，归纳出“农业泛在感知”的概念，为农业传感器技术研发提供思路和参考。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

12. 无人机遥感监测作物病虫害胁迫方法与最新研究进展

杨国峰, 何勇, 冯旭萍, 李禧尧, 张金诺, 俞泽宇

智慧农业(中英文) 2022, 4 (1): 1-16. DOI: 10.12133/j.smartag.SA202201008

摘要（3595）

HTML （859）

PDF（pc）（937KB）（10356）

病虫害是作物生产面临的主要胁迫之一。近年来，随着无人机产业的快速发展，无人机农业遥感因其图像空间分辨率高、数据获取时效性强和成本低等特点，在作物病虫害胁迫监测应用中发挥了重要作用。本文首先介绍了利用无人机遥感监测作物病虫害胁迫的相关背景；其次对目前无人机遥感监测作物病虫害胁迫中的常用方法进行了概述，主要探讨无人机遥感监测作物病虫害胁迫的数据获取方式和数据处理方法；之后从可见光成像遥感、多光谱成像遥感、高光谱成像遥感、热红外成像遥感、激光雷达成像遥感和多遥感融合与对比六个方面重点综述了近期国内外无人机遥感监测作物病虫害胁迫的研究进展。最后提出了无人机遥感监测作物病虫害胁迫研究与应用中尚未解决的关键技术问题与未来的发展方向。本文为把握无人机遥感监测作物病虫害胁迫研究热点、应用瓶颈、发展趋势提供借鉴和参考，以期助力中国无人机遥感监测作物病虫害胁迫更加标准化、信息化、精准化和智能化。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

13. 苹果无损检测和品质分级技术研究进展及展望

曹玉栋, 祁伟彦, 李娴, 李哲敏

智慧农业(中英文) 2019, 1 (3): 29-45. DOI: 10.12133/j.smartag.2019.1.3.201906-SA011

摘要（2305）

HTML （1122）

PDF（pc）（1394KB）（9960）

中国苹果总产量高,但出口量占比低,高端苹果市场多被进口苹果所占领,主要原因是缺乏果品品质分级精选技术与装备,采摘后处理自动化程度低,大部分果品未经加工或简单粗加工后进入消费市场,果品品质不稳定,大大降低了市场竞争力。本文分别对苹果品质无损检测和分级技术的现状进行了研究进展分析,并对其发展进行了展望。苹果无损检测技术主要包括光谱、电特性、CT、色谱、电子鼻和计算机视觉技术,针对各种技术的功能特点和优缺点,提出了发展基于新型传感器技术的苹果气味检测方法;苹果品质分级则主要采用基于机器视觉的多特征分级方法,苹果品质无损检测技术与分级技术的有机结合是苹果品质分级技术的发展方向,同时这对于提高苹果产业竞争力具有促进作用。整体而言,中国苹果品质无损检测和分级技术发展需求紧迫,检测新技术如采用纳米科学、生物技术和人工智能方法的传感器技术及产品在苹果无损、品质分级检测方面具有巨大潜力,多技术的融合如集成电、光、气和计算机视觉等实时、高效、高精度的苹果品质分级系统可能是提高苹果分级品质和提升苹果产业竞争力的重要发展方向。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

14. 典型拉曼光谱技术及其在农业检测中应用研究进展

高振, 赵春江, 杨桂燕, 董大明

智慧农业(中英文) 2022, 4 (2): 121-134. DOI: 10.12133/j.smartag.SA202201013

摘要（1301）

HTML （134）

PDF（pc）（819KB）（9701）

拉曼光谱是一种散射光谱，具有快速、不易受水分干扰、样品无需预处理和在体检测等特点，可作为分析、测试物质分子成分和结构强有力的表征手段。随着拉曼光谱技术的不断发展，其在农业检测领域中逐渐发挥出极其重要的作用。本文概述了拉曼光谱的检测原理，从共聚焦显微拉曼光谱、傅里叶变换拉曼光谱、表面增强拉曼光谱、针尖增强拉曼光谱、共振拉曼光谱、空间偏移拉曼光谱、移频激发拉曼差分光谱、基于非线性光学的拉曼光谱等8个方面介绍了拉曼光谱技术，重点总结了拉曼光谱技术在植物检测、土壤检测、水质检测、食品检测等方面的应用研究进展，并提出了其在农业检测领域中应用需要解决的难题和未来的发展方向，以期对未来农业生产和研究带来启发。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

15. 智慧农业发展现状及战略目标研究

赵春江

智慧农业(中英文) 2019, 1 (1): 1-7. DOI: 10.12133/j.smartag.2019.1.1.201812-SA005

摘要（10058）

HTML （17591）

PDF（pc）（433KB）（9394）

随着现代信息技术在农业领域的广泛应用,以智慧农业为表现形态的农业智能革命已经到来。智慧农业是农业信息化发展从数字化到网络化再到智能化的高级阶段,对农业发展具有里程碑意义,已成为世界现代农业发展的趋势。分析了日本、欧盟、英国、加拿大、美国等国家和地区政府针对智慧农业发展相继出台的政策、措施和发展规划,并分析了中国农业1.0到4.0的发展历程和近年来智慧农业的发展现状。围绕发展过程中存在的各种问题和需求,阐述了突破智慧农业核心技术、实现农业“机器替代人力”、“电脑替代人脑”、“自主技术替代进口”的三大转变,提高农业生产智能化和经营网络化水平,加快信息化服务普及,降低应用成本,为农民提供用得上、用得起、用得好的个性化精准信息服务,大幅度提高农业生产效率、效能、效益,引领现代农业发展的战略目标。最后并提出了8个重点任务建议和推动智慧农业发展的5项政策建议。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

16. 作物三维重构技术研究现状及前景展望

朱荣胜, 李帅, 孙永哲, 曹阳杨, 孙凯, 郭益鑫, 姜伯峰, 王雪莹, 李杨, 张战国, 辛大伟, 胡振帮, 陈庆山

智慧农业(中英文) 2021, 3 (3): 94-115. DOI: 10.12133/j.smartag.2021.3.3.202102-SA002

摘要（2303）

HTML （306）

PDF（pc）（1950KB）（8763）

近年来，随着无人机和各类传感器在作物育种和田间生产中被广泛使用，作物表型组学得到了极大的发展。兼具了高精度、高通量和高度自动化的作物表型组学及其相关技术的发展，加快了新品种的选育和优化了田间管理。作物三维重构技术是作物表型组学最基本的技术方法之一，是精准描述作物形态全息结构的重要工具，而作物的三维重构模型对于高通量作物表型获取、作物株型特征评价、植株结构和表型相关性分析等均具有重要意义。为深入总结作物表型中三维重构技术研究进展，本文从作物三维重构的基本方法与应用特点、研究现状和前景展望等三个方面展开综述。本文首先归纳整理了现有作物三维重构方法，并对各类方法的基本原理进行了综述，分析了各类方法的特点和优缺点，同时在归纳作物三维重构方法一般性流程的基础上，对各类方法的适用性进行剖析，归纳整理出了各类方法在实施时的具体流程和注意事项；其次，本文依据研究目标对象不同将作物三维重构的应用分为单株作物重构、田间群体重构和根系重构三部分，并从这三个视角对作物三维重构技术的应用情况进行了综述，依据精度、速度和成本三方面，探究了各个方法对于不同作物三维重构的研究现状，分析整理出不同重构对象背景下作物三维重构存在的问题与挑战；最后，从作物三维重构全程自动化、4D表型的构成、作物虚拟生长与模拟育种和智慧农业发展等方面对作物三维重构技术的前景进行了展望。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

17. 基于改进YOLOv8和多元特征的对虾发病检测方法

许瑞峰, 王瑶华, 丁文勇, 於俊琦, 闫茂仓, 陈琛

智慧农业(中英文) 2024, 6 (2): 62-71. DOI: 10.12133/j.smartag.SA201311014

摘要（1495）

HTML （54）

PDF（pc）（1597KB）（8729）

[目的/意义] 对虾病害严重危害对虾养殖业。针对对虾病害发病快、死亡率高等特点，高密度的工厂化养殖等模式需要一种高效率对虾发病检测方法替代传统人工检查方法，实现对虾发病的及时预警。 [方法] 提出一种基于改进YOLOv8（You Only Look Once）和多元特征的对虾发病检测方法。首先利用改进YOLOv8网络从对虾夜间水面红外图像中进行前景提取，再利用Farneback光流法和灰度共生矩阵（Gray Level Co-occurrence Matrix，GLCM）提取对虾视频片段的运动特征与图像纹理特征，利用提取到的特征参数构建训练数据集，训练支持向量机（Support Vector Machine，SVM）作为分类器用于检测对虾视频片段，实现对正常与发病的对虾视频片段的检测分类。 [结果和讨论] 训练好的SVM分类器在300个测试样本上的表现为检测准确率平均值为83%，检测效果达到设计要求。检测误差主要是将发病片段错误地检测为正常片段。该误差主要受水面对虾数量和视频影响。 [结论] 本研究实现了对对虾发病的检测，提供了一种基于计算机视觉的检测方法。但受条件限制，仅在工厂化养殖环境下进行了实验，尚不能适用于多种养殖环境，仍有改进空间。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

18. 深度学习在家畜智慧养殖中研究应用进展

郭阳阳, 杜书增, 乔永亮, 梁栋

智慧农业(中英文) 2023, 5 (1): 52-65. DOI: 10.12133/j.smartag.SA202205009

摘要（1441）

HTML （206）

PDF（pc）（1118KB）（8613）

准确高效地监测动物信息，及时分析动物的生理与身体健康状况，并结合智能化技术进行自动饲喂和养殖管理，对于家畜规模化养殖意义重大。深度学习技术由于具有自动特征提取和强大图像表示能力，更适用于复杂的畜牧养殖环境中动物信息监测。为进一步分析人工智能技术在当下智慧畜牧业中研究应用，本文针对牛、羊和猪三种家畜，介绍了深度学习技术在目标检测识别、体况评价与体重估计以及行为识别与量化分析的研究现状。其中，目标检测识别有利于构建动物个体电子档案，在此基础上可以关联动物的体况体重信息、行为信息以及健康情况等，这也是智慧畜牧业发展的趋势。智慧畜牧养殖技术当前面临着应用场景存在多视角、多尺度、多场景和少样本等挑战以及智能技术泛化应用的问题，本文结合畜牧业实际饲养和管理需求，对智慧畜牧业发展进行展望并提出了：结合半监督或者少样本学习来提高深度学习模型的泛化能力；人、装备和养殖动物这三者的统一协作及和谐发展；大数据、深度学习技术与畜牧养殖的深度融合等发展建议，以期进一步推动畜牧养殖智能化发展。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

19. 人工智能在农业风险管理中的应用研究综述

桂泽春, 赵思健

智慧农业(中英文) 2023, 5 (1): 82-98. DOI: 10.12133/j.smartag.SA202211004

摘要（1139）

HTML （135）

PDF（pc）（1410KB）（8522）

农业是关系国计民生的基础产业，但同时又是弱质产业，传统农业风险管理研究方法中存在非线性信息挖掘不足、精确度不高和鲁棒性差等问题。人工智能（Artificial Intelligence，AI）拥有基于大数据的强非线性拟合、端到端建模和特征自学习等强大功能可很好地解决上述问题。本文首先分析了AI在农业脆弱性评估、农业风险预测，以及农业损害评估三大方面的研究进展，得出如下结论：1. AI在农业脆弱性评估中的特征重要性评估缺乏科学有效的验证指标，且应用方式导致无法比较多个模型之间的优劣，建议采用主客观法进行评价；2. 在风险预测中，发现随着预测时间的增加，机器学习模型的预测能力往往会下降，过拟合问题是风险预测中的常见问题，且目前研究针对图数据空间信息的挖掘还较少；3. 农业生产环境复杂，应用场景多变是影响损害评估准确性的重要因素，提升深度学习模型的特征提取能力和鲁棒性是未来技术发展需要克服的重点和难点问题。然后，针对AI应用过程中存在的性能提升问题和小样本问题提出了相应的解决方案。对于性能提升问题，根据使用者对人工智能的熟悉程度，可分别采用多种模型比较法、模型组合法和神经网络结构优化法以提升模型的性能表现；对于小样本的问题，往往可以将数据增强、生成对抗网络和迁移学习相结合，以增强模型的鲁棒性和提高模型识别的准确性。最后，对AI在农业风险管理中的应用进行了展望。未来可以考虑将人工智能引入农业脆弱性曲线的构建；针对农业产业链的上下游关系和与农业相关的行业关系，更多地应用图神经网络对农业价格风险预测进一步深入研究；损害评估建模过程中可以更多地引入评估目标相关领域的专业知识以增强对目标的特征学习，对小样本数据进行增广也是未来研究的重点内容。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

20. 基于双目视觉和改进YOLOv8的玉米茎秆宽度原位识别方法

左昊轩, 黄祺成, 杨佳昊, 孟繁佳, 李思恩, 李莉

智慧农业(中英文) 2023, 5 (3): 86-95. DOI: 10.12133/j.smartag.SA202309004

摘要（618）

HTML （84）

PDF（pc）（1659KB）（8158）

[目的/意义] 玉米茎秆宽度是影响玉米抗倒伏能力的重要指标。玉米茎秆宽度测量存在人工采集过程繁琐、设备自动采集识别精度误差较大等问题，研究一种玉米茎秆宽度原位检测与高精度识别方法具有重要应用价值。 [方法] 采用ZED2i双目相机并将其固定在田间获取实时的玉米茎秆左目和右目图片，对原始图片进行数据增强，使用YOLOv8对玉米茎秆进行识别，再通过多次增加注意力机制（Coordinate Attention，CA）模块，和替换损失函数（Efficient IoU Loss，EIoU）的方法，进一步提高玉米茎秆的识别精度，然后通过对玉米茎秆的三维重建，获取识别框边界点在世界坐标系下的三维数据，通过距离公式计算出茎秆宽度。最后对改进后的YOLOv8模型与YOLOv8原模型、YOLOv7、YOLOv5、Faster RCNN、SSD进行对比，验证模型的识别准确性和识别精度。 [结果和讨论] 改进后的YOLOv8模型的查准率P、查全率R、平均精确率mAP_0.5、平均精确率mAP_0.5∶0.95分别达到了96.8%、94.1%、96.6%、77.0%，玉米茎秆宽度原位检测宽度计算的线性回归决定系数R²，均方根误差RMSE和平均绝对误差MAE分别为0.373、0.265和0.244 cm，可满足实际生产对玉米茎秆宽度测量精度的要求。 [结论] 本研究提出的基于改进YOLOv8模型的玉米茎秆宽度原位识别方法可以实现对玉米茎秆的原位准确识别，很好地解决了目前人工测量耗时费力和机器视觉识别精度较差的问题，为实际生产应用提供了理论依据。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

21. 日本设施农业采收机器人研究应用进展及对中国的启示

黄梓宸, SUGIYAMA Saki

智慧农业(中英文) 2022, 4 (2): 135-149. DOI: 10.12133/j.smartag.SA202202008

摘要（1601）

HTML （224）

PDF（pc）（1780KB）（8060）

设施农业智能装备是设施农业稳定、高品质、高效生产的必要保障。日本智能采收装备已有近四十年的研发经验，其发展具有一定启发和借鉴意义。本文综述了日本设施农业采收机器人的研究应用进展，分析了基于农机农艺结合的茄科（番茄、茄子、青椒）、葫芦科（黄瓜、瓜类水果）、芦笋和草莓等10种设施农业采收机器人的采收技术，其中详细对比了番茄、草莓等几种蔬菜历代采收机器人的设计理念及其优点与不足。分析了设施农业采收机器人面临的科学问题及解决方案，总结了未来发展趋势及对中国的启发。本文可为加速推进中国设施农业采收机器人的智慧化、智能化和产业化发展提供借鉴参考。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

22. 农业病虫害图像数据集构建关键问题及评价方法综述

管博伦, 张立平, 朱静波, 李闰枚, 孔娟娟, 汪焱, 董伟

智慧农业(中英文) 2023, 5 (3): 17-34. DOI: 10.12133/j.smartag.SA202306012

摘要（940）

HTML （172）

PDF（pc）（1576KB）（7394）

[目的/意义] 农业病虫害科学数据集是农业病虫害监测预警的基础，也是发展智慧农业重要的组成部分，对农业病虫害防治具有重要意义。随着深度学习技术在农业病虫害智能监测预警中应用效果的凸显，构建高质量的农业病虫害数据集逐步受到专家学者的重视。为了进一步构建高质量、分布均衡的农业病虫害图像数据集，提高检测模型的准确性和鲁棒性，本文以构建农业病虫害图像数据集面临的挑战为切入点，对农业病虫害数据集的构建进行了全面综述。 [进展] 分别从数据集层次、数据样本层次和使用层次总结构建农业病虫害图像数据集所面临的类间类内样本不均衡、选择偏差、目标多尺度、目标密集、数据分布不均、图像质量参差不齐、数据集规模不足以及数据集可用性等问题，从图像采集和标注方法两个方面，分析以上问题的主要成因，并归纳算法的改进策略和建议，最后总结了数据集相关评价方法。 [结论/展望] 结合农业病虫害图像识别实际需求，对构建高质量农业病虫害图像数据集提出了相关建议：（1）结合实际使用场景构建农业病虫害数据集。多视角、多环境下采集图像数据构建数据集，从算法提取特征的角度，科学、合理划分数据类别，构建样本数量分布和特征分布均衡的数据集；（2）平衡数据集与算法间的关系。研究数据集特征与算法性能之间的关系，需充分考虑数据集中的类别和分布，以及与模型匹配的数据集规模，以提高算法准确性、鲁棒性和实用性。深入研究农业病虫害图像数据规模与模型性能的关联关系、病虫害图像数据标注方法、模糊、密集、遮挡等目标的识别算法和高质量农业病虫害数据集评价指标，进一步提高农业病虫害智能化水平；（3）增强数据集的使用价值。构建多模态农业病虫害数据集，创新数据采集组织形式，开发数据中台，挖掘多模态数据间的关联性，提高数据使用便捷性，为应用落地、业务创新提供高效服务。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

23. 大田无人农场关键技术研究现状与展望

尹彦鑫, 孟志军, 赵春江, 王昊, 温昌凯, 陈竞平, 李立伟, 杜经纬, 王培, 安晓飞, 尚业华, 张安琪, 颜丙新, 武广伟

智慧农业(中英文) 2022, 4 (4): 1-25. DOI: 10.12133/j.smartag.SA202212005

摘要（3427）

HTML （785）

PDF（pc）（2582KB）（7284）

无人农场是智慧农业的一种表现形式，也是建设农业强国和实现农业现代化的重要探索。无人农场以数据、知识和智能装备为核心要素，将现代信息技术与农业深度融合，实现农业全过程生产所需的信息感知、定量决策、智能控制、精准投入及个性化服务一体化。本文系统地阐述了大田无人农场的概念与总体技术架构，讨论了信息感知与智能决策、精准作业系统与装备、自动驾驶、无人化农机装备以及无人农场管控平台等五项大田无人农场的关键技术与装备，深入分析了发展中国大田无人农场亟待解决的关键科学与技术问题。以吉林省公主岭市玉米无人农场为例介绍了物联网、大数据、云计算以及人工智能等技术在玉米全程无人化生产中的具体应用及效果。最后，展望了无人农场在解决全球农业生产面临的“无人种田”等共性问题中发挥的重要作用，分析了中国发展无人农场存在的机遇和挑战，提出了中国发展无人农场的战略目标与思路。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

24. 作物病虫害遥感监测研究进展与展望

黄文江, 师越, 董莹莹, 叶回春, 邬明权, 崔贝, 刘林毅

智慧农业(中英文) 2019, 1 (4): 1-11. DOI: 10.12133/j.smartag.2019.1.4.201905-SA005

摘要（4381）

HTML （7208）

PDF（pc）（566KB）（7024）

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。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

25. 植保无人机施药数值建模关键技术与验证方法研究进展

唐青, 张瑞瑞, 陈立平, 李龙龙, 徐刚

智慧农业(中英文) 2021, 3 (3): 1-21. DOI: 10.12133/j.smartag.2021.3.3.202107-SA004

摘要（1061）

HTML （102）

PDF（pc）（2594KB）（6717）

随着植保无人机在精细农业上的应用日益增长，目前在植保无人机下洗风场演化及其作用下的雾滴沉积飘移过程的数值模拟方法取得了快速多样化发展，但对各方法的优势、缺陷、适用范围及验证手段仍缺乏系统的梳理。本文针对无粘模型、计算流体力学模型及格子玻尔兹曼模型分别开展论述。基于涡元法的无粘尾涡模型优势在于计算过程简单，但由于缺乏粘性和湍流模型，其雾滴沉积飘移模拟精度较低。计算流体力学模型又分为有限体积法与有限差分法。其中，有限体积法鲁棒性高，可适用于各种复杂环境的模拟，但格式精度有限，其模拟的翼尖涡耗散速度远快于实际情况；有限差分法能够实现对翼尖涡演化的高时空精度模拟，但其存在网格结构化要求高，算力要求过大等问题。格子玻尔兹曼方法在计算具有复杂边界条件和非平稳运动物体的三维流场问题中具备优势，但其在功能多样性和完备性上还存在不足。上述数值模型精度还需综合运用田间实验及室内实验，如高速粒子图像测速（Particle Image Velocimetry，PIV）或相位多普勒测速（Phase Doppler Interferometry，PDI）方法进行验证和优化。最后，本文提出了未来植保无人机施药模拟及验证方法发展方向。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

26. 奶牛运动行为智能监测研究进展与技术趋势

王政, 宋怀波, 王云飞, 华志新, 李嵘, 许兴时

智慧农业(中英文) 2022, 4 (2): 36-52. DOI: 10.12133/j.smartag.SA202203011

摘要（1318）

HTML （153）

PDF（pc）（1155KB）（6518）

奶牛运动行为蕴含着诸多健康信息。信息化、智能化技术的应用有助于养殖场及时掌握奶牛健康状况，提高养殖效率。本文主要针对奶牛运动行为智能监测技术的研究进展予以分析，首先对奶牛基本运动（躺卧、行走、站立）、发情、呼吸、反刍及跛行等行为的监测意义进行阐述，明确了奶牛行为监测的必要性；其次按照时间顺序分别从接触式监测方法和非接触式监测方法两方面综述了国内外相关研究现状，对相关研究的原理及成果进行详细介绍，并进行了分类总结；对奶牛行为监测产业发展现状进行了分析，介绍了国外主流牧场自动化设备供应商主营业务及代表产品；之后分别提出了当前接触式和非接触式奶牛运动行为监测方法的问题与挑战。最后，针对相关关键技术的发展趋势进行了展望。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

27. 中国精准施药技术和装备研究现状及发展建议

何雄奎

智慧农业(中英文) 2020, 2 (1): 133-146. DOI: 10.12133/j.smartag.2020.2.1.201907-SA002

摘要（3326）

HTML （4655）

PDF（pc）（871KB）（6244）

植物化学保护即使用植保机械喷施化学农药是当前最主要的病虫害防控方法，一直以来对保障农业生产安全与粮食有效供给起至关重要作用。能够实现按需精准施药、变量施药、人机分离与人药分离的高效、精准、智能的施药技术和装备是提高农药药效与利用率的保证，也是保障食品安全、降低农民劳动强度的重要措施，是目前国内外研究的热点。本研究对精准施药关键技术及研究现状进行了分析，对适用于不同作业场景的精准施药装备的研究现状、典型代表、应用进展等进行了分类总结，分析了目前精准施药发展中面临的挑战，并提出了对策和建议。本研究可为精准施药技术研究的推进、智能施药装备的研发和现代化农业的发展提供参考和思路。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

28. 农业元宇宙：关键技术、应用情景、挑战与展望

陈枫, 孙传恒, 邢斌, 罗娜, 刘海深

智慧农业(中英文) 2022, 4 (4): 126-137. DOI: 10.12133/j.smartag.SA202206006

摘要（2103）

HTML （293）

PDF（pc）（1045KB）（6200）

元宇宙这一新兴概念受到了产、学、研各界的广泛关注。农业与元宇宙的结合将极大地推动农业信息化和智能化发展，为农业智能化转型升级提供新动能。为深入分析元宇宙在农业领域的应用研究可行性，本文首先分析了农业元宇宙的概念，以及区块链、非同质化代币、5G/6G、人工智能、物联网、三维重建、云计算、边缘计算和扩展现实等元宇宙农业应用的关键技术。接着讨论了元宇宙在虚拟农场、农业教学系统和农产品追溯系统三个农业应用领域的主要情景，最后总结了农业元宇宙面临的系统建立、通信基础、硬件设备和运营等方面的主要挑战，并展望了未来的发展方向。本文可为元宇宙在农业的应用研究提供指导。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

29. 室内植物表型平台及性状鉴定研究进展和展望

徐凌翔, 陈佳玮, 丁国辉, 卢伟, 丁艳锋, 朱艳, 周济

智慧农业(中英文) 2020, 2 (1): 23-42. DOI: 10.12133/j.smartag.2020.2.1.202003-SA002

摘要（3045）

HTML （5507）

PDF（pc）（1588KB）（6159）

植物表型组学研究正逐渐向综合化、规模化、多尺度和高通量的方向快速发展。本文首先介绍了植物表型研究的最新动向。然后针对室内表型监测平台的特点和各类室内表型针对的表型性状进行了系统介绍，包括产量、品质、胁迫抗性（包括干旱、抗冷热、盐胁迫、重金属和病虫害）等。在此基础上，本文还根据通量、传感器集成度和平台大小等把一些国内外流行的室内植物表型平台进行了分类，并介绍了这些室内表型平台在植物研究中的应用情况。同时，本文还介绍了室内表型数据的管理和解析方法。最后，本文着重讨论了室内表型平台的发展方向，并结合中国植物研究的实际情况对表型组学在中国的发展提出了展望，以期为中国植物表型研究提供指导和建议。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

30. 作物农艺性状与形态结构表型智能识别技术综述

张建华, 姚琼, 周国民, 吴雯迪, 修晓杰, 王健

智慧农业(中英文) 2024, 6 (2): 14-27. DOI: 10.12133/j.smartag.SA202401015

摘要（1660）

HTML （110）

PDF（pc）（1376KB）（5916）

[目的/意义] 作物农艺性状与形态结构表型智能识别是作物智慧育种的主要内容，是研究“基因型—环境型—表型”相互作用关系的基础，对现代作物育种具有重要意义。［进展］ 大规模、高通量作物表型获取设备是作物表型获取、分析、测量、识别等的基础和重要手段。本文介绍了高通量作物表型主流平台和感知成像设备的功能、性能以及应用场景。分析了作物株高获取、作物器官检测与技术等农艺性状智能识别和作物株型识别、作物形态信息测量以及作物三维重建等形态结构智能识别技术的研究进展及挑战。［结论/展望］从研制新型低成本田间智能作物表型获取与分析装备、提升作物表型获取田间环境的标准化与一致性水平、强化田间作物表型智能识别模型的通用性，研究多视角、多模态、多点连续分析与时空特征融合的作物表型识别方法，以及提高模型解释性等方面，展望了作物表型技术主要发展方向。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

31. 农业遥感卫星发展现状及我国监测需求分析

陈仲新, 郝鹏宇, 刘佳, 安萌, 韩波

智慧农业(中英文) 2019, 1 (1): 32-42. DOI: 10.12133/j.smartag.2019.1.1.201901-SA003

摘要（3609）

HTML （2931）

PDF（pc）（572KB）（5816）

中国现代农业的发展以及乡村振兴战略的实施需要大量及时有效的农业环境、生产条件、状态及过程信息。基于农业内在的特点,卫星遥感是农业信息快速准确获取的关键技术手段之一。发达国家可用于农业应用的遥感卫星已经形成星座或体系进行联合观测,具有较高的观测时间分辨率,卫星遥感器载荷设计较为充分地考虑了农业应用的需求,观测手段不断创新、观测性能不断提高。目前,我国农业遥感卫星应用还存在很多问题,例如传感器多光谱遥感为主、观测要素缺乏,受遥感传感器性能和遥感卫星地面应用系统能力不足制约,缺少光学与微波等多手段同时相协同观测能力、遥感数据保障率和质量有待提高等,遥感监测手段与国外先进水平存在一定差距。从国内农业生产常规监测、国外农业生产常规监测、重大农业政策执行情况监测和绘制重要农业资源图四个方面全面分析了中国当前遥感卫星业务需求,并考虑未来发展深入分析了农业对遥感卫星应用装备的需求。建议构建编队顺序飞行的,具备多光谱、高光谱、红外以及微波等多种手段的农业卫星星座系统,有效提高多源数据融合精度,综合提供不同波段、不同极化、主动被动、光学微波相互融合的多尺度卫星遥感数据及产品,促进农业遥感技术的快速发展,推动“天空地”数字农业的一体化发展。最后,提出了立足于用户需求,建立中国民用遥感领域农业综合观测卫星系统采用“分步走”战略建议。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

32. 从群体到个体尺度——基于数据的DSSAT和GreenLab作物模型连接探索

王秀娟, 康孟珍, 华净, DE REFFYE Philippe

智慧农业(中英文) 2021, 3 (2): 77-87. DOI: 10.12133/j.smartag.2021.3.2.202103-SA006

摘要（996）

HTML （39）

PDF（pc）（2152KB）（5668）

作物模型的研究涉及作物生长发育的复杂过程，空间上从分子到细胞、组织、器官、个体、群体等不同尺度，时间尺度上可以从秒到年。基于不同的研究需求，切换作物模型尺度，可使得作物模型的适用性更广泛灵活。其中，如何从群体尺度的作物模型转入个体尺度的作物模型是本研究的内容。本研究基于四个玉米品种的两个处理（灌溉和雨养）的已有的实验数据和基于这些数据的DSSAT系统的模拟数据，校准功能结构模型GreenLab的参数，以计算结果一致为指标，探索不同空间尺度模型建立接口的方法，比较不同模型的特点。结果表明，GreenLab模型可以复现DSSAT系统的模拟数据和实际测量数据，进一步可以反演出各种器官之间生物量的分配并进行三维可视化展示。最后讨论了不同空间尺度模型结合的优势及应用领域。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

33. 家畜智能养殖设备和饲喂技术应用研究现状与发展趋势

赵一广, 杨亮, 郑姗姗, 熊本海

智慧农业(中英文) 2019, 1 (1): 20-31. DOI: 10.12133/j.smartag.2019.1.1.201812-SA017

摘要（3756）

HTML （984）

PDF（pc）（990KB）（5584）

家畜智能养殖设备是智能农机装备的组成部分之一,是国际农业装备产业技术竞争的焦点。本文重点围绕家畜智能养殖设备与饲喂技术在实践中的应用,进行了系统的性能特点分析。目前家畜智能养殖设备的开发对象主要针对猪和奶牛,主要研发的系统包括妊娠母猪电子饲喂站、哺乳母猪精准饲喂系统、奶牛精准饲喂系统和挤奶机器人等。家畜智能养殖设备的工业化应用必须与养殖模式、畜舍结构布局结合起来,才能发挥设备的使用效率,同时从满足动物的福利出发,与动物生理、生长及行为结合起来,形成设备与动物的互作和相互适应。最后指出了智能设备的研究必须与畜牧业生产的理论、目标产品的功能驱动及养殖方式的创新协调一致,要不断地更新换代,才能助推畜牧业的转型升级。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

34. 农业机械与信息技术融合发展现状与方向

陈学庚, 温浩军, 张伟荣, 潘佛雏, 赵岩

智慧农业(中英文) 2020, 2 (4): 1-16. DOI: 10.12133/j.smartag.2020.2.4.202002-SA003

摘要（4761）

HTML （7784）

PDF（pc）（2650KB）（5510）

为理清国内外农业机械与信息技术融合发展现状，找到重点发展方向，借此大力推进中国农业机械智能化发展，本文首先分析了国外农业机械与信息技术融合发展的现状，总结了其发展的五大特点。之后指出中国农业机械化发展虽然成效显著，但仍存在农机信息化融合的区域及结构发展不平衡、企业和农民对农业机械信息化的认可度还不高、基础研究与关键技术研究薄弱、农机作业信息系统管理水平不高且缺乏统一标准等问题。最后提出了中国农业机械与信息技术融合发展的方向，包括促进智能感知技术发展与导航技术研究、推进农业机械装备智能化、构建农机智慧作业系统、推进农机自主作业技术研究与无人农场建设、加强农机信息化技术标准制定与复合型人才培养等。农业机械与信息技术融合是中国现代农业机械发展的必然趋势，利用信息技术促进农业机械的发展，能够最大化发挥信息技术的引导效应，提高农业生产效率，对于推进中国农业机械高质高效发展具有重要意义。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

35. 时变多车型下的生鲜农产品配送路径优化模型

刘思远, 陈天恩, 陈栋, 张驰, 王聪

智慧农业(中英文) 2021, 3 (3): 139-151. DOI: 10.12133/j.smartag.2021.3.3.202108-SA004

摘要（943）

HTML （60）

PDF（pc）（1122KB）（5446）

针对农业供应链的运输环节中生鲜农产品配送模型存在的速度恒定、碳排放计算方法单一的问题，本研究结合路网时变特征和新的多车型碳排放计算方法，提出了考虑配送距离、多车型碳排放量、货物损耗和车辆固定成本等4个优化目标的生鲜农产品配送路径优化模型；并根据模型特点提出了一种改进的双策略种群协同蚁群算法（Double-Strategies Co-Evolutionary Ant Colony System，DC-ACS ）。利用改进蚁群算法对Solomon数据集的C105算例进行了求解，在4个优化目标上分别取得最优解为937.94 km、4961.48元、4081.78元和7500.87元，证明了本研究提出的模型的有效性。在模型有效的基础上，通过试验结果证明，改进蚁群算法比基本蚁群算法在4个优化目标上的配送总成本平均降低幅度超过14%，证明改进蚁群算法更具有优越性。使用改进蚁群算法对集中、随机和混合3种不同分布的大规模算例进行求解，3种分布上分别求得最优总成本为19,939.53、24,095.00和24,397.58元。综上所述，所提模型和算法可以为冷链物流企业的城市配送路径决策提供良好的参考依据，对完善智慧农业供应链的配送路径优化模型和优化方法提供了新的思路，为企业进一步扩大规模提供了参考。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

36. 油料作物产量遥感监测研究进展与挑战

马宇靖, 吴尚蓉, 杨鹏, 曹红, 谭杰扬, 赵荣坤

智慧农业(中英文) 2023, 5 (3): 1-16. DOI: 10.12133/j.smartag.SA202303002

摘要（874）

HTML （179）

PDF（pc）（837KB）（5411）

[目的/意义] 油料作物是粮食供应和非粮食供应的重要组成部分，也是食用植物油和植物蛋白的重要来源。实时、动态、大范围的油料作物生长监测对指导农业生产、维持粮油市场稳定、确保国民生命健康具有重大意义。遥感技术因其覆盖范围广、获取信息及时、快速等优势被广泛应用于区域作物产量监测研究和应用中。 [进展] 本文首先介绍了利用遥感技术对油料作物进行估产的相关背景；其次，从遥感参数反演、面积监测及估产研究三个方面综述了基于遥感技术的油料作物监测研究现状，指出数据同化技术在油料作物估产方面具有极大潜力，并从同化方法、网格选取两方面进行详细阐述。 [结论/展望] 指出了遥感技术在油料作物监测中的机遇，提出了基于遥感技术的油料作物估产在作物特征选取、空间尺度确定以及遥感数据选择等方面存在的一些问题和挑战，并对未来油料作物估产研究的发展趋势进行了展望。本文可为油料作物的区域估产及生长监测的深入研究提供借鉴和参考。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

37. 农业干旱卫星遥感监测与预测研究进展

韩东, 王鹏新, 张悦, 田惠仁, 周西嘉

智慧农业(中英文) 2021, 3 (2): 1-14. DOI: 10.12133/j.smartag.2021.3.2.202104-SA002

摘要（2033）

HTML （261）

PDF（pc）（1255KB）（5352）

干旱是影响农业生产的主要气候因素。传统的农业干旱监测主要是基于气象和水文数据，虽然能提供监测点上较为精确的干旱监测结果，但是在监测面上的农业干旱时，仍存在一定的局限。遥感技术的快速发展，尤其是目前在轨的卫星传感器感测的电磁波段涵盖了可见光、近红外、热红外和微波等波段，为区域尺度农业干旱监测提供了新的手段。充分利用卫星遥感数据获得的丰富地表信息进行农业干旱监测和预测具有重要的研究意义。本文从遥感指数方法、土壤含水量方法和作物需水量方法三个方面阐述了基于卫星遥感的农业干旱监测研究进展。农业干旱预测是在干旱监测的基础上进行时间轴的预测，本文在总结干旱监测进展的基础上，进一步简述了以干旱指数方法和作物生长模型方法为主的农业干旱预测研究进展。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

38. 基于改进轻量级卷积神经网络MobileNetV3的番茄叶片病害识别

周巧黎, 马丽, 曹丽英, 于合龙

智慧农业(中英文) 2022, 4 (1): 47-56. DOI: 10.12133/j.smartag.SA202202003

摘要（2918）

HTML （237）

PDF（pc）（1623KB）（5284）

番茄病害的及时检测可有效提升番茄的质量和产量。为实现番茄病害的实时无损伤检测，本研究提出了一种基于改进MobileNetV3的番茄叶片病害分类识别方法。首先选择轻量级卷积神经网络MobileNetV3，在Image Net数据集上进行预训练，将预训练得到的共享参数迁移到对番茄叶片病害识别的模型上并做微调处理。采用相同的训练方法对VGG16、ResNet50和 Inception-V3 三种深度卷积网络模型也进行迁移学习并进行对比，结果显示MobileNetV3的总体学习效果最好，在Mixup混合增强和focal loss损失函数下对10类番茄病害的平均测试识别准确率达到94.68%。在迁移学习的基础上继续改进 MobileNetV3模型，在卷积层引入空洞卷积和感知机结构，采用GLU（Gated Liner Unit）闸门机制激活函数，训练得到最佳的番茄病害识别模型，平均测试的识别准确率98.25%，模型的数据规模43.57 MB，单张番茄病害图像的检测耗时仅0.27 s。经十折交叉验证（10-Fold Cross-Validation），模型的鲁棒性良好。本研究可为番茄叶片病害的实时检测提供理论基础和技术支持。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

39. 农田土壤理化参数快速获取技术研究进展与展望

齐江涛, 程盼婷, 高芳芳, 郭丽, 张瑞瑞

智慧农业(中英文) 2024, 6 (3): 17-33. DOI: 10.12133/j.smartag.SA202404003

摘要（748）

HTML （114）

PDF（pc）（1524KB）（5190）

[目的/意义] 土壤是农业基本的生产资料，其质量与农业高效生产和可持续发展密切相关。由于以往对农田的高强度利用以及土壤侵蚀等原因，导致部分农田出现土壤有机质明显下降、地力减弱和生态功能退化等现象。土壤理化参数作为揭示土壤空间特征、评估土壤肥力的关键指标，对农田可持续利用起着至关重要的作用。因此，土壤理化参数信息的快速获取极为必要。［进展］探讨了农田土壤理化参数获取技术的研究意义，总结了当前用于农田土壤理化参数信息获取的主要技术，包括以电化学分析和光谱分析为主的实验室快速检验技术，以电磁感应、探地雷达、多光谱、高光谱和热红外为主的近地快速感知技术，以直接反演法、间接反演法和结合分析法为主的卫星遥感技术，以及近年的新型快速获取技术，如生物传感、环境磁学、太赫兹光谱和伽马能谱等，梳理了各方法的优缺点及适用情况。［结论/展望］结合农田环境的作业需求，依据未来研究的侧重方向提出发展建议，包括开发便携化、智能化和经济型的近地土壤信息获取系统及设备，实现土壤信息的原位快速检测。优化低空土壤信息获取平台的性能，完善数据的解译方法；联合多因素构建卫星遥感反演模型，利用多种共享开放的云计算平台实现数据的深度挖掘。深入探索多源数据融合在土壤理化参数信息获取中的研究与应用，构建泛化能力强、可靠性高的土壤信息感知算法和模型等，从而实现土壤理化参数信息快速、精准和智能化获取。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

40. 畜禽设施精细养殖中信息感知与环境调控综述

滕光辉

智慧农业(中英文) 2019, 1 (3): 1-12. DOI: 10.12133/j.smartag.2019.1.3.201905-SA006

摘要（3127）

HTML （2595）

PDF（pc）（2880KB）（5177）

畜禽设施精细养殖是现代畜牧业发展的前沿领域,其核心在于物联网与传统设施养殖的深度融合。近年来,随着传统家庭式养殖模式逐渐退出,中国畜禽养殖场的管理方式已逐步迈向集约化、规模化和设施化,基于养殖动物个体管理和质量保障且满足动物福利要求的畜禽设施精细化养殖已成为畜禽养殖业的最新发展趋势。本文在阐述畜禽设施精细养殖信息感知与环境调控的重要性的基础上,介绍了信息感知与环境调控相关前沿技术,分析了面临的问题与挑战,指出智能传感器技术将成为推动畜禽设施精细养殖进步的底层驱动技术,兼顾畜禽福利和生产性能的动物拟人化智能调控技术和策略等是面临的重要挑战。最后,就中国畜禽设施精细养殖关键技术如何落地提出了相关建议,旨在为中国畜禽设施养殖业的转型升级和可持续发展提供理论参考和技术支撑。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

41. 用于边缘计算设备的果树挂果量轻量化估测模型

夏雪, 柴秀娟, 张凝, 周硕, 孙琦鑫, 孙坦

智慧农业(中英文) 2023, 5 (2): 1-12. DOI: 10.12133/j.smartag.SA202305004

摘要（708）

HTML （154）

PDF（pc）（2277KB）（4974）

［目的/意义］ 挂果量是果树栽培管理的重要指标。传统人力抽样估测果树挂果量的方法不仅耗时费力，而且容易产生较大误差。本研究提出一种用于边缘计算设备的轻量化模型，实现视频中树上柑橘挂果量的自动估测。 ［方法］ 该模型采用CSPDarkNet53+PAFPN结构作为特征提取网络，实现更快的推理速度和更低的模型复杂度，在果实跟踪过程中引入Byte算法改进FairMOT的数据关联策略，对视频中的柑橘进行预测跟踪，以提升挂果量估测准确性。［结果和讨论］在边缘计算设备NVIDIA Jetson AGX上进行模型性能测试结果表明，本研究所建模型对柑橘挂果量的平均估测精度（Average Estimating Precision，AEP）和处理速度（Frames Per Second，FPS）分别达到91.61%和14.76，模型估测值与人工测得真实值的决定系数R²为0.9858，均方根误差（Root Mean Square Error，RMSE）为4.1713，模型参数量、计算量（Floating Point Operations，FLOPs）和模型大小分别为5.01 M、36.44 G和70.20 MB，展现出较对比模型更优的挂果量估测性能和更低的模型复杂度。 ［结论］ 试验结果证明了本研究所建模型在边缘计算设备上对柑橘挂果量估测的有效性，基于算法模型研发的果园挂果量远程监测系统可满足用于果园移动平台行进状态下的果树挂果量估测需求。本研究可为果园生产力自动监测分析提供技术支持。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

42. 基于地物高光谱和无人机多光谱的黄河三角洲土壤盐分机器学习反演模型

范承志, 王梓文, 杨兴超, 罗永开, 徐学欣, 郭斌, 李振海

智慧农业(中英文) 2022, 4 (4): 61-73. DOI: 10.12133/j.smartag.SA202212001

摘要（1028）

HTML （71）

PDF（pc）（1831KB）（4857）

土壤盐渍化是限制黄河三角洲地区农业经济发展的重要因素，进一步阻碍了农业生产。为了探索无人机影像在地表无植被覆盖条件下的土壤盐分含量反演状况，以黄河三角洲典型区域为研究区，获取地物高光谱和无人机多光谱两种数据源与样点土壤盐分含量，通过优选敏感光谱参量，使用偏最小二乘回归（Partial Least Squares Regression，PLSR）和随机森林（Random Forest，RF）两种机器学习算法建立土壤盐分含量反演模型，实现研究区的土壤盐分含量反演。结果表明：（1）高光谱1972 nm波段与土壤盐分含量间的敏感性最高，相关系数为-0.31。（2）两种不同数据源优化后的RF模型均优于PLSR，且稳定性更好。（3）基于地物高光谱的RF模型（R² =0.54，RMSEv＝3.30 g/kg）优于基于无人机多光谱的RF模型（R² =0.54，验证RMSRv＝3.35 g/kg）。（4）结合无人机影像采用多光谱RF模型对研究区耕地的土壤盐分含量进行反演，研究区总体以轻、中度盐渍化土壤为主，对作物的耕种具有一定程度的限制。本研究构建并对比了两种不同源数据的黄河三角洲土壤盐分反演模型，并结合各自数据源的优势进行优化，探索了地表无植被覆盖情况下的土壤盐分含量反演方法，对更精准反演土地盐渍化程度提供了参考。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

43. 作物生长过程模拟模型与形态三维可视化关键技术研究

诸叶平, 李世娟, 李书钦

智慧农业(中英文) 2019, 1 (1): 53-66. DOI: 10.12133/j.smartag.2019.1.1.201901-SA005

摘要（2448）

HTML （1756）

PDF（pc）（2416KB）（4802）

针对作物产量形成、品种适应性分析的数字化解析和可视化表达需求,以提高作物模拟模型的时效性、协同性和真实感为目标,结合物联网技术与作物模拟模型,进行了田间数据实时采集;应用多智能体技术进行了作物协同模拟方法研究与框架设计;开展了作物生长过程模拟模型及基于作物模型的形态三维可视化关键技术研究,以小麦作物为例,进行了田间试验,阐述了小麦三维形态模拟可视化系统的设计实现并进行了试验验证;构建了Logistic方程模拟小麦叶长、最大叶宽、叶片高度、株高等的生长变化,采用基于曲线、曲面的参数化建模方法和3D图形库OpenGL构造了小麦器官几何模型。结果表明小麦叶长、最大叶宽、叶片高度和株高模拟模型R ²值在0.772~0.999之间,回归方程的F值在10.153~4359.236之间,且Sig.小于显著水平0.05,模型显著性较好,模型的拟合度较高。本研究将作物模拟模型结果和形态结构模型有效结合,实现了以小麦为代表的作物在不同管理措施条件下的生长过程形态三维可视化表达,为作物生产数字化系统应用提供了更有效的途径,该技术体系与方法同样适用于玉米、水稻等作物。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

44. 智能化无人机植保作业关键技术及研究进展

徐旻, 张瑞瑞, 陈立平, 唐青, 徐刚

智慧农业(中英文) 2019, 1 (2): 20-33. DOI: 10.12133/j.smartag.2019.1.2.201812-SA025

摘要（3489）

HTML （2508）

PDF（pc）（1405KB）（4696）

搭载高性能传感器和施药装备的农业植保无人机系统是精准农业领域具有代表性的智能装备之一。本研究首先从前端田间作业环境动态感知技术出发,阐述了无人机光谱成像遥感、多传感器融合的SLAM实时环境建模等技术在无人机植保作业方面的应用情况;然后对精准施药过程建模与优化控制有关的前沿技术进行了分析,包括旋翼下方风场结构演化及雾滴沉积过程仿真建模、多区域全覆盖条件下的智能作业路径规划、精准变量施药控制等;最后论述了作业效果评估与过程监管相关技术的发展现状,包括施药作业质量评价方法、基于云平台数据管理的全过程可视化监管等。在总结现有技术发展现状基础上,对未来智能化无人机植保关键技术发展趋势进行了预测,阐明了光谱图像获取与计算智能的深度学习识别聚类、基于高精度雾滴谱和风场模型预测的精准变量施药作业路径规划、基于传感器实时数据的作业质量评估和作业监管等新技术手段,将在遥感信息反演、药液飘移抑制、作业效率优化、施药过程管控等方面带来革命性的进步,使植保作业数据化、透明化,全过程可观化可控制,推动农业生产管理从机械化向智能化和智慧化迈进。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

45. 果蔬品质劣变传感检测与监测技术研究进展

郭志明, 王郡艺, 宋烨, 邹小波, 蔡健荣

智慧农业(中英文) 2021, 3 (4): 14-28. DOI: 10.12133/j.smartag.2021.3.4.202106-SA011

摘要（1911）

HTML （205）

PDF（pc）（959KB）（4685）

果蔬在采后贮藏和运输过程中极易发生品质劣变，食用价值降低且造成巨大的经济损失。为保障果蔬品质，减少产后劣变导致的资源浪费，本文综述了果蔬品质劣变传感检测与监测技术最新研究现状，分析了各类检测技术的原理、特点及优缺点。其中，机器视觉可检测果蔬外部品质和表面缺陷，电子鼻可监测果蔬的劣变气味，近红外光谱可检测果蔬内部品质和隐性缺陷，高光谱成像能实现可视化检测果蔬内外品质、监测劣变过程，拉曼光谱可检测果蔬腐败菌及其代谢产物，多技术联用和多信息融合能综合评价果蔬劣变。以各种传感器为感知节点构建物联网监测系统，进而实现果蔬品质劣变信息的智能化实时监测，为解决果蔬加工过程中品质劣变控制技术难题提供参考，对降低果蔬产后的经济损失，推进果蔬产业可持续发展具有重要意义。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

46. 农业智能知识服务研究现状及展望

赵瑞雪, 杨晨雪, 郑建华, 李娇, 王剑

智慧农业(中英文) 2022, 4 (4): 105-125. DOI: 10.12133/j.smartag.SA202207009

摘要（1830）

HTML （201）

PDF（pc）（1435KB）（4639）

大数据、物联网和人工智能等现代信息技术在农业中的广泛应用，推动了农业农村现代化和智慧农业的发展，带动了农业经营主体对科技与知识的旺盛需求，农业知识服务成为农业转型升级和高质量发展的重要引擎。为解决现有农业知识分散无序、更新不及时、面向经营主体的知识服务不平衡、供需脱节等问题，本文总结分析了国内外农业知识服务的研究与实践现状，提出了一套基于农业全产业链、按照农业数据的全生命周期、面向农业经营主体的农业智能知识服务体系框架，设计了基于智能物联网（Artificial Intelligence & Internet of Things，AIoT）的农情感知与大数据汇聚治理、基于知识图谱的农业知识组织与计算挖掘，以及基于多场景的农业智能知识服务三个层次。文中归纳了包括空天地AIoT全维度农情感知、多源异构农业大数据汇聚治理、知识建模、知识抽取、知识融合、知识推理、跨媒体检索、智能问答、个性化推荐技术、决策支持等农业智能知识服务涉及的关键技术，并举例了其研究应用。最后从农业数据获取、模型构建、知识组织、智能知识服务技术和应用推广等方面探讨了未来农业智能知识服务的发展趋势及对策建议。总结发现，农业智能知识服务是破解当前农业知识服务供需矛盾，实现跨媒体农业数据到知识的跨越，推动农业知识服务向个性化、精准化和智能化升级的关键，亦是农业科技自立自强、现代农业提质增效的重要支撑。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

47. 农业复杂场景下多机器人协同SLAM研究进展与展望

马楠, 曹姗姗, 白涛, 孔繁涛, 孙伟

智慧农业(中英文) 2024, 6 (6): 23-43. DOI: 10.12133/j.smartag.SA202406005

摘要（553）

HTML （73）

PDF（pc）（2300KB）（4493）

［目的/意义］ 在大田作业、野外放牧、果园采收等典型农业应用场景下，多机器人（包括移动式智能农机装备等）高精度快速协同同步定位与建图（Simultaneous Localization and Mapping, SLAM）是智慧农业乃至无人农场的关键基础和核心支撑。与单机器人SLAM相比，多机器人协同SLAM具有精度高、范围广、实时性强、扩展性好等优势，但在农业种植和养殖等自然复杂环境下，由于场景动态可变、地形复杂多变、环境丰富多样、通信约束受限等多重因素叠加影响，尚存在诸多问题与挑战。 ［进展］ 现有研究主要是从通用基础技术的视角对多机器人SLAM的研究脉络、优缺点、适用条件和关键核心问题等方面进行总结归纳，但缺乏针对农业复杂场景特性的剖析。本研究面向农业复杂场景的主要特征，以“多传感器数据融合—协同定位—协同建图—回环检测”为关键技术主线，分析了多机器人协同SLAM的优缺点及其在农业领域的适用性；从多机器人协同作业的视角，明晰了集中式、分布式和混合式三种主要协同框架的优势、局限性及适用的典型农业应用场景；进而探讨了农业复杂场景下多机器人SLAM存在的多传感器融合精度偏低、协同通信环境受限、相对位姿估计准确性不高等突出问题。 ［结论/展望］ 从优化数据融合底层算法、融合深度学习和强化学习、引入大语言模型、应用数字孪生技术等方面，对农业复杂环境下多机器人SLAM的未来发展方向和趋势进行了展望。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

48. 作物胁迫感知和植物表型测量系统综述

白更, 葛玉峰

智慧农业(中英文) 2023, 5 (1): 66-81. DOI: 10.12133/j.smartag.SA202211001

摘要（697）

HTML （72）

PDF（pc）（1595KB）（4480）

提高农田管理的资源施用效率和持续培育优良作物品种是确保粮食产量和减轻作物生产对环境影响的关键途径。作物胁迫感知和植物表型测量系统是田间变量管理和高通量植物表型测量研究的核心，且两者在硬件和数据处理技术上具有相似性。几十年来，人们一直在开发可以用在田间变量管理领域的作物胁迫感知系统，旨在建立更加可持续的田间管理方案。与此同时，田间高通量表型系统开发取得的重大进展为降低传统表型测量成本提供了技术基础。本文首先对田间变量管理中涉及的作物胁迫感知系统进行了回顾，特别对目前用于精准灌溉、氮素施用和农药喷洒中的感知和决策方法进行了总结。基于作者团队在内布拉斯加大学林肯分校开发的三套田间表型测量系统，对常见田间高通量表型测量系统的传感器和数据的处理分析流程进行了介绍。此外，讨论了当前田间表型测量系统面临的挑战并提出了潜在解决方案。人工智能、机器人平台和创新仪器的持续发展有望显著提高测量系统的性能，对系统在育种中的大范围应用起到积极作用。对主要植物生理过程更直接的测量可能成为未来田间表型研究领域的研究热点之一，并为培育更耐胁迫的作物新品种提供有价值的表型数据。这篇综述可为田间变量管理和高通量植物表型测量两个研究领域提供参考和独特的见解。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

49. 基于改进Ghost-YOLOv5s-BiFPN算法检测梨树花序

夏烨, 雷哓晖, 祁雁楠, 徐陶, 袁全春, 潘健, 姜赛珂, 吕晓兰

智慧农业(中英文) 2022, 4 (3): 108-119. DOI: 10.12133/j.smartag.SA202207006

摘要（875）

HTML （111）

PDF（pc）（2214KB）（4455）

疏花是梨生产中的重要农艺措施，机械化智能疏花是当今高速发展的疏花方式，花朵与花苞的分类与检测是保证疏花机器正常工作的基本要求。本研究针对目前梨园智能化生产中出现的梨树花序检测与分类问题，提出了一种基于改进YOLOv5s的水平棚架梨园花序识别算法Ghost-YOLOv5s-BiFPN。通过对田间采集的梨树花苞与花朵图像进行标注与数据扩充后送入算法进行训练得到检测模型。Ghost-YOLOv5s-BiFPN运用加权双向特征金字塔网络（Bi-directional Feature Pyramid Network，BiFPN）替换原始的路径聚合网络（Path Aggregation Network，PAN）结构，对网络提取的不同尺寸目标特征进行有效的融合。同时运用Ghost模块替换传统卷积，在不降低准确度的同时减少模型参数量和提升设备运行效率。田间试验结果表明，改进的Ghost-YOLOv5s-BiFPN算法对梨树花序中花苞与花朵的检测精度分别为93.2%和89.4%，两种目标平均精度为91.3%，检测单张图像时间为29 ms，模型大小为7.62 M。相比于原始YOLOv5s算法，检测精度与召回度分别提升了4.2%和2.7%，检测时间和模型参数量分别降低了9 ms和46.6%。本研究提出的算法可对梨树花苞与花朵进行精确的识别和分类，为后续梨园智能化疏花的实现提供技术支持。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

50. 用于作物表型信息边缘计算采集的认知无线传感器网络分簇路由算法

汪进鸿, 韩宇星

智慧农业(中英文) 2020, 2 (2): 28-47. DOI: 10.12133/j.smartag.2020.2.2.201909-SA005

摘要（1158）

HTML （1358）

PDF（pc）（2980KB）（4396）

随着无线终端数量的快速增长和多媒体图像等高带宽传输业务需求的增加，农业物联网相关领域可预见地会出现无线频谱资源紧缺问题。针对基于传统物联网的作物表型信息采集系统中存在由于节点密集部署导致数据传输过程容易出现频谱竞争、数据拥堵的现象以及固定电池的网络由于能耗不均衡引起监测周期缩减等诸多问题，本研究建立了一个认知无线传感器网络（CRSN）作物表型信息采集模型，并针对模型提出一种引入边缘计算机制的动态频谱和能耗均衡（DSEB）的事件驱动分簇路由算法。算法包括：（1）动态频谱感知分簇，采用层次聚类算法结合频谱感知获取的可用信道、节点间的距离、剩余能量和邻居节点度为相似度对被监控区域内的节点进行聚类分簇并选取簇头，构建分簇拓扑的过程对各分簇大小的均衡性引入奖励和惩罚因子，提升网络各分簇平均频谱利用率；（2）融入边缘计算的事件触发数据路由，根据构建的分簇拓扑结构，将待检测各区域变化异常表型信息触发事件以簇内汇聚和簇间中继交替迭代方式转发至汇聚节点，簇内汇聚包括直传和簇内中继，簇间中继包括主网关节点和次网关节点-主网关节点两种情况；（3）基于频谱变化和通信服务质量（QoS）的自适应重新分簇：基于主用户行为变化引起的可用信道改变，或分簇效果不佳对通信服务质量产生的干扰，触发CRSN进行自适应重新分簇。此外，本研究还提出了一种新的能耗均衡策略去能量消耗中心化（假设sink为中心），即在网关或簇头节点选取计算式中引入与节点到sink的距离成正比的权重系数。算法仿真结果表明，与采用K-medoid分簇和能量感知的事件驱动分簇(ERP)路由方案相比，在CRSN节点数为定值的前提下，基于DSEB的分簇路由算法在网络生存期与能效等方面均具有一定的改进；在主用户节点数为定值时，所提算法比其它两种算法具有更高频谱利用率。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

51. 基于CNN和迁移学习的农作物病害识别方法研究

李淼, 王敬贤, 李华龙, 胡泽林, 杨选将, 黄小平, 曾伟辉, 张建, 房思思

智慧农业(中英文) 2019, 1 (3): 46-55. DOI: 10.12133/j.smartag.2019.1.3.201903-SA005

摘要（3040）

HTML （2346）

PDF（pc）（2845KB）（4345）

互联网是一个巨大的资源库,也是一个丰富的知识库。针对农作物小样本引起的过拟合问题,本研究引入了知识迁移和深度学习的方法,采用互联网公开的ImageNet图像大数据集和PlantVillage植物病害公共数据集,以实验室的黄瓜和水稻病害数据集AES-IMAGE为对象开展相关的研究与试验。首先将批归一化算法应用于卷积神经网络CNN中的AlexNet和VGG模型,改善网络的过拟合问题;再利用PlantVillage植物病害数据集得到预训练模型,在改进的网络模型AlexNet和VGG模型上用AES-IMAGE对预训练模型参数调整后进行病害识别。最后,使用瓶颈层特征提取的迁移学习方法,利用ImageNet大数据集训练出的网络参数,将Inception-v3和Mobilenet模型作为特征提取器,进行黄瓜和水稻病害特征提取。本研究结合试验结果探讨了适用于农作物病害识别问题的最佳网络和对应的迁移策略,表明使用VGG网络参数微调的策略可获得的最高准确率为98.33%,使用Mobilenet瓶颈层特征提取的策略可获得96.8%的验证准确率。证明CNN结合迁移学习可以利用充分网络资源来克服大样本难以获取的问题,提高农作物病害识别效率。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

52. 家畜饲喂机器人研究进展与发展展望

杨亮, 熊本海, 王辉, 陈睿鹏, 赵一广

智慧农业(中英文) 2022, 4 (2): 86-98. DOI: 10.12133/j.smartag.SA202204001

摘要（1264）

HTML （134）

PDF（pc）（1912KB）（4264）

家畜养殖的生产模式已由粗放型向集约型转变，生产水平不断提高，但较低的劳动生产率和劳动力短缺等问题严重制约中国家畜养殖业的快速发展。利用现代信息和人工智能技术，研发家畜饲喂机器人，包括喂料、推料等机器人，实现数字化、智能化的家畜养殖，提高畜牧养殖生产力是解决上述问题的主要途径。为深入分析机器人技术在家畜养殖中的研究现状，本文收集了国内外家畜机器人研究实例和文献资料，从轨道式喂料机器人、自走式喂料机器人和推料机器人3个方面重点介绍家畜饲喂机器人的研究进展，分析了饲喂机器人的技术特点和实际应用情况，从技术和应用两个方面对国内外饲喂机器人进行了比较，并从战略规划制定、核心技术发展和产业发展趋势三个方面进行展望并提出发展建议，为家畜饲喂机器人在中国的进一步发展和应用提供参考。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

53. 机载遥感系统在精准农业中的应用

杨成海

智慧农业(中英文) 2020, 2 (1): 1-22. DOI: 10.12133/j.smartag.2020.2.1.201909-SA004

摘要（2711）

HTML （7182）

PDF（pc）（1726KB）（4250）

数十年来，遥感技术一直被用作精准农业的重要数据采集工具。根据距离地面的高度，遥感平台主要包括卫星、有人驾驶飞机、无人驾驶飞机系统和地面车辆。这些遥感平台上搭载的绝大多数传感器是成像传感器，也可以安装激光雷达等其他传感器。近年来，卫星成像传感器的发展极大地缩小了基于飞机的成像传感器在空间、光谱和时间分辨率方面的差距。最近几年，作为低成本遥感平台的无人机系统的出现极大地填补了有人驾驶飞机与地面平台之间的间距。有人飞机具有飞行高度灵活、飞行速度快、载荷量大、飞行时间长、飞行限制少以及耐候性强等优势，因此在未来仍将是主要的精准农业遥感平台。本文的第1部分概述了遥感传感器的类型和三个主要的遥感平台（即卫星、有人驾驶飞机和无人驾驶飞机系统）。接下来的两个部分重点介绍用于精准农业的有人机载成像系统，包括由安装在农用飞机上的消费级相机组成的系统，并详细描述了部分定制和商用机载成像系统，包括多光谱相机、高光谱相机和热成像相机。第4部分提供了五个应用实例，说明如何将不同类型的遥感图像用于精准农业应用中的作物生长评估和作物病虫害管理。最后简要讨论了将不同遥感平台和成像系统用于精准农业上的一些挑战和未来的努力方向。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

54. 农业机器人技术进展、挑战与趋势

赵春江, 范贝贝, 李瑾, 冯青春

智慧农业(中英文) 2023, 5 (4): 1-15. DOI: 10.12133/j.smartag.SA202312030

摘要（2809）

HTML （426）

PDF（pc）（2498KB）（4222）

［目的/意义］农业机器人是全球农业装备的战略制高点和竞争焦点，也是加快推动中国农业强国建设的重点方向之一。世界农业强国与中国均围绕本国农业发展特点，正在加强农业机器人政策与规划布局，带动农业机器人产业进入稳定增长期。［进展］本文阐述了农业机器人概念及特征，全球农业机器人发展政策与战略规划布局，以及产业发展状况。针对农田作业机器人、果园采摘机器人和设施蔬菜生产机器人等3类典型农业机器人的产业背景、前沿进展、发展面临的挑战和关键技术卡点开展了深入分析。［结论/展望］展望了在全球农业劳动力的日益短缺的大背景下，农业机器人产业快速发展面临的机遇，提出了未来农业机器人技术在自主导航、自主学习、实时监控、作业管控等方面的发展趋势。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

55. 中国大田作物智慧种植目标、关键技术与区域模式

李莉, 李民赞, 刘刚, 张漫, 汪懋华

智慧农业(中英文) 2022, 4 (4): 26-34. DOI: 10.12133/j.smartag.SA202207003

摘要（1990）

HTML （276）

PDF（pc）（853KB）（4200）

大田作物智慧种植业是智慧农业的重要内容。本文通过分析智慧农业发展历程，明确了大田作物智慧种植业发展战略总体目标和重点任务，凝练出关键技术，有针对性地提出适宜中国区域特征的发展模式。大田作物智慧种植的关键技术面临的主要挑战有：缺乏原位精准测量技术与农业专用传感器，作物模拟模型与实际生产有较大差别，信息传输技术的实时性、可靠性、通用性和稳定性有待改进，智能农业装备还需要进一步解决好农机/农艺相结合问题。在以上分析基础上，提出了大田作物智慧种植关键技术的5个一级技术以及相应的18个二级技术。5个一级技术包括环境与生物信息感知技术、信息移动互联与农业物联网技术、云计算与云服务技术、大数据分析与决策技术、智能农机装备与农业机器人技术。根据中国种植业区域特色提出了相应的6种智慧农业发展区，即东北与内蒙古规模化智慧生产发展区，京津冀鲁智慧都市农业与节水农业发展区，西北旱区棉花规模化智慧种植和旱作智慧农业绿色发展综合试验区，东南沿海循环型水稻智慧种植业综合发展试验区，长江中下游平原智慧粮油优化发展区，以及西南山区智慧特色农业发展区。最后从基础设施建设、技术、人才和政策角度给出了发展建议。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

56. 作物长势监测仪数据采集与分析系统设计及应用

王娇娇, 徐波, 王聪聪, 杨贵军, 杨忠, 梅新, 杨小冬

智慧农业(中英文) 2019, 1 (4): 91-104. DOI: 10.12133/j.smartag.2019.1.4.201910-SA002

摘要（1531）

HTML （1803）

PDF（pc）（1549KB）（4124）

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。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

57. 食品冷链能效评估与碳排放核算研究综述

王想, 邹金桂, 李由, 孙韵, 张小栓

智慧农业(中英文) 2023, 5 (1): 1-21. DOI: 10.12133/j.smartag.SA202301007

摘要（872）

HTML （179）

PDF（pc）（1296KB）（4058）

能效评估与碳排放核算可为食品冷链节能减排策略的制定提供理论工具和实践支持，同时也是实现食品冷链可持续发展的先决条件。本文首先阐述了一般食品冷链中能耗与碳排放的关系，以及太阳能值、标准煤和等效电3种能耗折算标准的原理及应用，并对食品冷链各环节能源消耗情况进行了分析。在此基础上，从宏观能效、微观能效、能源经济、环境能效、综合能效5个方面提出了10个能效指标，构建了食品冷链能效评估指标体系，并综述了其他能效评估指标和方法。此外，本文还介绍了碳排放折算标准，重点对中国电力碳排放因子作了论述，并回顾了排放因子法、生命周期评价法、投入产出法，以及混合生命周期评价法4种碳排放核算方法的由来、原理以及优缺点等，以及生命周期评价法在食品冷链碳足迹计算中的基本流程，并提出了食品冷链节能减排策略。最后，对食品冷链的能效评估与碳排放核算进行了简要展望，以期为推动中国食品冷链的可持续发展提供借鉴。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

58. 基于语义融合与模型蒸馏的农业实体识别

李亮德, 王秀娟, 康孟珍, 华净, 樊梦涵

智慧农业(中英文) 2021, 3 (1): 118-128. DOI: 10.12133/j.smartag.2021.3.1.202012-SA001

摘要（1277）

HTML （56）

PDF（pc）（1473KB）（4048）

当前农业实体识别标注数据稀缺，部分公开的农业实体识别模型依赖手工特征，实体识别精度低。虽然有的农业实体识别模型基于深度学习方法，实体识别效果有所提高，但是存在模型推理延迟高、参数量大等问题。本研究提出了一种基于知识蒸馏的农业实体识别方法。首先，利用互联网的海量农业数据构建农业知识图谱，在此基础上通过远程监督得到弱标注语料。其次，针对实体识别的特点，提出基于注意力的BERT层融合模型（BERT-ALA），融合不同层次的语义特征；结合双向长短期记忆网络（BiLSTM）和条件随机场CRF，得到BERT-ALA+BiLSTM+CRF模型作为教师模型。最后，用BiLSTM+CRF模型作为学生模型蒸馏教师模型，保证模型预测耗时和参数量符合线上服务要求。在本研究构建的农业实体识别数据集以及两个公开数据集上进行实验，结果显示，BERT-ALA+BiLSTM+CRF模型的macro-F1相对于基线模型BERT+ BiLSTM+CRF平均提高1%。蒸馏得到的学生模型BiLSTM+CRF的macro-F1相对于原始数据训练的模型平均提高3.3%，预测耗时降低了33%，存储空间降低98%。试验结果验证了基于注意力机制的BERT层融合模型以及知识蒸馏在农业实体识别方面具有有效性。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

59. 农产品质量安全纳米传感应用研究分析与展望

王培龙, 唐智勇

智慧农业(中英文) 2020, 2 (2): 1-10. DOI: 10.12133/j.smartag.2020.2.2.202003-SA003

摘要（1583）

HTML （1435）

PDF（pc）（1634KB）（4033）

纳米材料具有特殊的尺寸效应和优异的光电性质，已在传感分析中得到高度重视和广泛应用，大幅提高了传感分析技术的性能。近年来，智慧农业发展迅速，农产品质量安全作为农业生产的重要组成部分，对农业传感技术的灵敏度、稳定性和检测通量等指标要求越来越高。本综述简要阐述了几种常用的纳米材料的性质和特点，包括碳基纳米材料、金属纳米材料和金属-有机框架材料等。重点论述了基于纳米材料的化学传感、生物传感、电化学传感和光谱传感等常用传感分析技术和器件，以及纳米传感分析技术在农产品质量安全，尤其在克伦特罗和三聚氰胺等危害物,甲硝唑、二噁英类化合物,违禁添加物,真菌毒素，锌、镉、铅等目标物，丙烯酰胺、呋喃类、硝基呋喃类抗生素监测等方面的应用。纳米材料的制备和修饰技术扔需要进一步提升，多目标、高通量纳米传感器件在实际应用中的价值广受关注，在线传感分析在农产品质量安全智慧监控方面有迫切需求需要快速、实时、在线监测。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

60. 设施农业机器人导航关键技术研究进展与展望

何勇, 黄震宇, 杨宁远, 李禧尧, 王玉伟, 冯旭萍

智慧农业(中英文) 2024, 6 (5): 1-19. DOI: 10.12133/j.smartag.SA202404006

摘要（1193）

HTML （294）

PDF（pc）（2130KB）（3995）

【目的/意义】 随着科学技术的快速发展和劳动力成本的不断提高，机器人在设施农业领域的应用越来越广泛。设施环境复杂多样，如何让机器人实现稳定、精准、快速地导航仍然是当前需要解决的问题。 【进展】 本文基于设施农业智能机器人的自动导航关键技术展开综述。在自主定位与地图构建方面，详细介绍了信标定位、惯性定位、即时定位与建图技术，以及融合定位方法。其中，依据使用的传感器不同，即时定位与建图技术可进一步划分为视觉、激光和融合三种不同类型。在全局路径规划方面，探讨了点到点局部路径规划和全局遍历路径规划在设施农业中的应用。针对规划目标数量的不同，详细介绍了单目标路径规划和多目标路径规划。此外，在机器人的自动避障技术方面，讨论了一系列设施农业中常用的避障控制算法。 【结论/展望】 总结了当前设施农业智能机器人自动导航技术面临的挑战，包括复杂环境、遮挡严重、成本高、作业效率低、缺乏标准化平台和公开数据集等问题。未来研究应重点关注多传感器融合、先进算法优化、多机器人协同作业，以及数据标准化与共享平台的建设。这些方向将有助于提升机器人在设施农业中的导航精度、效率和适应性，为智能农业的发展提供参考和建议。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

61. 采摘机器人全果园视觉感知及自主作业综述

陈明猷, 罗陆锋, 刘威, 韦慧玲, 王金海, 卢清华, 骆少明

智慧农业(中英文) 2024, 6 (5): 20-39. DOI: 10.12133/j.smartag.SA202405022

摘要（818）

HTML （147）

PDF（pc）（4030KB）（3930）

【目的/意义】 采摘机器人是智慧农业的重要组成部分，其感知、规划、控制相关基础方法理论目前已有系统化研究。然而，构建具备全果园“感知-移动-采摘”一体化作业能力的实用型采摘系统仍面临诸多挑战。针对该问题，本文调研并报道了本领域近期案例，将全果园自主作业的关键技术划分为局部目标感知、全局地图构建和自主作业行为规划三个子问题并进行综述。 【进展】 首先回顾了近距离、局部范围内水果目标的精细视觉感知方法，包括基于低级特征融合、高级特征学习、RGB-D信息融合，以及多视角信息融合的4种方法；介绍与分析了全局尺度下的果园地图构建与大规模场景视觉感知案例；在感知的基础上，调研分析采摘机器人自主作业行为规划方法，包括底盘移动路径规划、机械臂视点规划与避障路径规划等方面的最新研究；最后对采摘机器人自主作业系统构建案例进行报道与分析。 【结论/展望】 感知、移动、采摘模块的高效协同是实现采摘机器人从基础功能样机进一步迈向实用型机器的关键，已有的视觉感知、规划与控制算法的鲁棒性与稳定性均需增强，协同程度需进一步提高。此外，提及了采摘机器人应用的几个开放性研究问题，并描述了其未来发展趋势。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

62. 现代信息技术在农业领域的应用分析与建议

孔繁涛, 朱孟帅, 孙坦

智慧农业(中英文) 2019, 1 (4): 31-41. DOI: 10.12133/j.smartag.2019.1.4.201906-SA012

摘要（3263）

HTML （10049）

PDF（pc）（964KB）（3688）

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。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

63. 农业大模型：关键技术、应用分析与发展方向

郭旺, 杨雨森, 吴华瑞, 朱华吉, 缪祎晟, 顾静秋

智慧农业(中英文) 2024, 6 (2): 1-13. DOI: 10.12133/j.smartag.SA202403015

摘要（2802）

HTML （497）

PDF（pc）（1482KB）（3677）

［目的/意义］ 近年来，人工智能在农业领域的应用取得了显著进展，但仍面临诸如模型数据收集标记困难、模型泛化能力弱等挑战。大模型技术作为近期人工智能领域新的热点技术，已在多个行业的垂直领域中展现出了良好性能，尤其在复杂关联表示、模型泛化、多模态信息处理等方面较传统机器学习方法有着较大优势。［进展］ 本文首先阐述了大模型的基本概念和核心技术方法，展示了在参数规模扩大与自监督训练下，模型通用能力与下游适应能力的显著提升。随后，分析了大模型在农业领域应用的主要场景；按照语言大模型、视觉大模型和多模态大模型三大类，在阐述模型发展的同时重点介绍在农业领域的应用现状，展示了大模型在农业上取得的研究进展。［结论/展望］ 对农业大模型数据集少而分散、模型部署难度大、农业应用场景复杂等困难提出见解，展望了农业大模型未来的发展重点方向。预计大模型将在未来提供全面综合的农业决策系统，并为公众提供专业优质的农业服务。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

64. 水禽智能化养殖研究现状及发展趋势

刘又夫, 肖德琴, 周家鑫, 卞智逸, 招胜秋, 黄一桂, 王文策

智慧农业(中英文) 2023, 5 (1): 99-110. DOI: 10.12133/j.smartag.SA202205007

摘要（784）

HTML （66）

PDF（pc）（2057KB）（3672）

水禽养殖在向规模化、标准化与智能化方向迅速发展。智能养殖装备和信息化技术的研究与应用是促进水禽养殖业健康持续发展的关键，对提高水禽养殖的产出效率、降低生产过程对劳动力的依赖、契合绿色环保的发展理念以及实现高质量转型发展具有重要意义。本文重点介绍了智能化水禽棚舍的发展、水禽棚舍环境智能调控技术，以及智能化水禽饲喂、饮水、加药消杀和自动粪污处理等智能化设备的最新研究进展。此外，还介绍了可应用于水禽的信息采集技术现状，包括视觉成像系统、声音捕获系统和穿戴式传感器，以及智能管理技术的最新应用进展。最后指出了水禽产业的智能化养殖所面临的困难，并对未来水禽的智能化养殖的发展和改进提出了建议。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

65. 面向植物病害识别的卷积神经网络精简结构Distilled-MobileNet模型

邱文杰, 叶进, 胡亮青, 杨娟, 李其利, 莫贱友, 易万茂

智慧农业(中英文) 2021, 3 (1): 109-117. DOI: 10.12133/j.smartag.2021.3.1.202009-SA004

摘要（1681）

HTML （123）

PDF（pc）（1643KB）（3663）

卷积神经网络（CNN）的发展带来了大量的网络参数和庞大的模型体积，极大地限制了其在小规模计算资源设备上的应用。为将CNN应用在各种小型设备上，研究了一种基于知识蒸馏的结构化模型压缩方法。该方法首先利用VGG16训练了一个识别率较高的教师模型，再将该模型中的知识通过蒸馏的方法迁移到MobileNet，从而大幅减少了模型的参数量。将知识蒸馏后的Distilled-MobileNet模型应用在14种作物的38种常见病害分类中。进行了知识蒸馏在VGG16、AlexNet、GoogleNet和ResNet 4种不同网络结构上的表现测试，结果表明，当VGG16作为教师模型时，模型准确率提升了97.54%；使用单个病害识别率、平均准确率、模型内存、平均识别时间4个指标对训练好的Distilled-MobileNet模型进行真实环境下准确性评估，经测试，模型的平均准确率达到了97.62%，平均识别时间缩短至0.218 s，仅占VGG16模型的13.20%，模型大小压缩仅为19.83 MB，相比于VGG16缩小了93.60%，使其具备了较高的准确性和实时性要求。本方法模型在压缩内存体积和缩短识别时间上较传统神经网络有了明显提高，为内存和计算资源受限设备上的病害识别提供了新的思路。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

66. 丘陵山地拖拉机调平与防翻关键技术研究现状与发展趋势

牟孝栋, 杨福增, 段罗佳, 刘志杰, 宋卓颖, 李宗霖, 管寿青

智慧农业(中英文) 2024, 6 (3): 1-16. DOI: 10.12133/j.smartag.SA202312015

摘要（795）

HTML （100）

PDF（pc）（2448KB）（3657）

[目的/意义] 丘陵山区的机械化、智能化是未来农机行业研究和发展的热点。中国丘陵山区耕地面积占比超过50%，且面临坡陡路窄、地块碎小、地形地貌复杂等多种环境因素制约，各生产环节存在“无机可用，无好机用”的现实问题，并且缺乏适合丘陵山区大坡度农机装备研发的理论支撑。［进展］ 综述了国内外丘陵山地拖拉机调平及防翻系统的研究现状。其中拖拉机车身调平技术平行四杆与液压差高式结构简单，折腰扭腰式更适合连续起伏的崎岖路面，重心可调与全向调平式坡地牵引性与适应性均较好；驾驶室及座椅调平技术基于角度传感器自适应控制，关键在于缓解驾驶疲劳提高舒适度；车身与农具姿态协同控制技术大都采用PID控制技术实现协同控制，但缺乏作业效果反馈机制；拖拉机防翻保护装置与预警技术在防翻保护架的基础上，通过环境模拟感知提前预判翻车危险信号并及时反馈。［结论/展望］未来丘陵山地拖拉机调平、防翻预警及无人化、自动化技术的发展方向：1）结构优化、灵敏度高、稳定性好的山地拖拉机调平系统研究；2）坡地适应性好的农机具仿形系统研究；3）环境感知、自动干涉的防翻预警技术研究；4）农机精准导航技术、智能化监测技术和农机作业远程调度与管理技术研究；5）坡地纵向稳定性理论研究。以期为研发符合中国丘陵山地复杂作业环境的高可靠性、高安全性山地拖拉机提供借鉴参考。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

67. 电子鼻技术在肉与肉制品检测中的研究进展和应用展望

刘洋, 贾文珅, 马洁, 梁刚, 汪慧华, 周巍

智慧农业(中英文) 2021, 3 (4): 29-41. DOI: 10.12133/j.smartag.2021.3.4.202011-SA003

摘要（960）

HTML （54）

PDF（pc）（1178KB）（3636）

电子鼻因具备操作简单、能够快速、无损检测的特点，满足人们对肉与肉制品安全指标高效和高精确度检测提出了更高的要求。本文阐述了电子鼻技术的检测原理和其在硬件和软件系统方面的发展；从肉与肉制品的新鲜度检测、掺假检测、风味评价、病原微生物污染检测四个方向，对近年来电子鼻技术在肉与肉制品检测的应用研究进展进行了分析，突出了电子鼻技术应用的可行性和先进性；指出电子鼻技术在肉与肉制品检测中面临的检测效果参差不齐，电子鼻仪器体积大、价格高昂，模型通用性和普及性不够等不足。最后，本文从硬件系统和软件系统两方面，对未来电子鼻技术的发展及其应用前景进行了展望，包括硬件系统方面提高电子鼻传感器阵列电极膜材料的性能，增强电子鼻耐用性和识别气味的灵敏度；软件系统方面不断探索引入新的模式识别算法，使电子鼻技术实现对气味更快、更准确的识别分析。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

68. 基于深度学习的多种农产品供需预测模型

庄家煜, 许世卫, 李杨, 熊露, 刘克宝, 钟志平

智慧农业(中英文) 2022, 4 (2): 174-182. DOI: 10.12133/j.smartag.SA202203013

摘要（1094）

HTML （104）

PDF（pc）（1057KB）（3505）

为进一步提高农产品供需过程模拟与估算精度，本研究以自1980年以来国家级和省级的大量农业数据作为样本，充分考虑农产品品种、时间、收入、经济发展等因素影响，构建基于深度学习长短时记忆神经网络（Long Short-Term Memory Neural Network，LSTM）的多种农产品供需预测模型。模型在充分考虑机理性约束条件的前提下，利用深度学习算法在非线性模型分析预测中的优势，对稻谷、小麦、玉米、大豆、猪肉、禽肉、牛肉、羊肉、水产品等9种主要农产品供需进行分析预测。将基于本模型的2019—2021年产量预测结果与国家统计局公布数据进行对比验证，三年平均预测准确率96.98%，表明本研究构建的预测模型能够高效地反映隐性指标变化对预测结果的影响。该模型可以通过及时地监测农业运行数据，为多区域、跨期的农业展望工作提供智能化技术支持。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

69. 基于深度学习与特征可视化方法的草地贪夜蛾及其近缘种成虫识别

魏靖, 王玉亭, 袁会珠, 张梦蕾, 王振营

智慧农业(中英文) 2020, 2 (3): 75-85. DOI: 10.12133/j.smartag.2020.2.3.202008-SA001

摘要（2058）

HTML （861）

PDF（pc）（1962KB）（3448）

草地贪夜蛾是对粮食安全具有巨大威胁的害虫，早发现、早防治对虫情控制具有重要意义。目前，利用深度学习方法进行草地贪夜蛾及其近缘种成虫识别的相关研究存在数据量严重偏小的情况，有可能造成模型未能真正学习到草地贪夜蛾及其近缘种成虫的环形纹、肾形纹等关键视觉特征。针对上述问题，本研究在建立包含草地贪夜蛾在内的7种夜蛾科成虫，10,177幅图像组成的数据库基础上，采用迁移学习方式建立了VGG-16、ResNet-50和DenseNet-121，3种夜蛾成虫识别深度学习模型，并用相同的测试集测试了所有模型。结果表明，构建的模型识别准确率均超过了98%。此外，本研究用特征可视化技术展现了模型习得的特征，并验证了这些特征和专家进行人工识别的关键视觉特征的一致性——ResNet-50和DenseNet-121的平均特征识别率在85%左右，进一步支持了用深度学习进行草地贪夜蛾成虫实时识别的可行性。研究发现，不同模型对夜蛾科成虫视觉特征的学习能力不一样，在评价模型时不能仅看识别率，还需要加入视觉特征识别率指标对模型的学习内容进行评价。本研究通过试验证明可视化分析可以直观认识模型的特征学习情况，可为行业内或其他领域的研究人员提供参考。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

70. 冬小麦田植保无人飞机喷施除草剂雾滴粒径及沉积飘移分布特性评估

王国宾, 韩鑫, 宋灿灿, 伊丽丽, 鲁文霞, 兰玉彬

智慧农业(中英文) 2021, 3 (3): 38-51. DOI: 10.12133/j.smartag.2021.3.3.202107-SA005

摘要（1042）

HTML （37）

PDF（pc）（2496KB）（3445）

随着植保无人飞机作业面积的增加，雾滴飘移风险也日益凸显，尤其以除草剂飘移风险危害最高。为明确除草剂溶液对雾滴粒径的影响及植保无人飞机喷施除草剂雾滴沉积飘移分布特性，本研究通过室内雾化室测定了植保无人飞机安装的离心转盘雾化喷头喷洒清水及常用的15种麦田除草剂溶液的雾滴粒径分布，并通过田间试验在药箱中添加荧光示踪剂（60 g/hm²）测定喷施作业区和飘移区的雾滴沉积量分布。室内测定结果表明，与清水相比，除草剂溶液对雾滴粒径影响显著。除唑草酮水分散粒剂外，其余溶液经离心转盘雾化喷头喷洒后，雾滴体积中径较清水均有所降低，且最大降低22.0%；小雾滴（V<150 μm）比例均有所增加，最大增加50.8%。田间飘移试验表明，植保无人飞机喷洒150 μm雾滴，在环境侧风风速为3.76 m/s时，作业区的雾滴沉积覆盖度和雾滴沉积密度仅为风速0.74 m/s时的41.3%和42.2%，且均匀性显著降低。在飘移区下风向12 m位置，雾滴沉积量为作业区的10%以下；下风向50 m处，雾滴沉积量低于检测限（0.0002 μL/cm²）。飘移比率随风速的增加而增加，当风速达到3.76 m/s时，雾滴飘移比率达到46.4%。不同侧风风速下，90%的累积飘移位置在4.8~22.4 m。对飘移区沉积量与飘移距离、侧风风速拟合，结果表明下风向沉积量与风速呈正比。本研究为植保无人飞机冬麦田不同风速作业下的雾滴飘移距离提供数据支持，为喷雾飘移缓冲带、飘移风险评估提供依据。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

71. 基于Informer神经网络的农产品物流需求预测分析——以华中地区为例

左敏, 胡天宇, 董微, 张可心, 张青川

智慧农业(中英文) 2023, 5 (1): 34-43. DOI: 10.12133/j.smartag.SA202302001

摘要（816）

HTML （195）

PDF（pc）（1323KB）（3400）

保障农产品物流稳定性即是保障民生问题的关键。对农产品物流需求的预测是合理规划农产品物流稳定性的重要保证。然而，农产品物流需求的预测实际较为复杂，预测过程中会受到各种因素影响。因此，为了保证对农产品物流需求预测的准确性，需要考虑多方面影响因素。本研究以农产品物流需求作为研究对象，利用Informer神经网络构建预测农产品物流需求的神经网络模型，以华中地区河南省、湖北省和湖南省为例，对三省的农产品物流需求进行预测。同时用长短时记忆（Long Short-Term Memory，LSTM）网络和Transformer神经网络对华中三省农产品物流进行需求预测，将三种模型预测结果进行对比。对比结果表明本研究构建的基于Informer神经网络模型预测测试误差平均百分比为3.39%，低于LSTM和Transformer神经网络模型的4.43%和4.35%。并且用该Informer神经网络模型对三省预测出的预测值与实际值结果较为接近，河南省2021年的预测值为4185.33，实际值为4048.1，误差为3.389%；湖北省2021年的预测值为2503.64，实际值2421.78，误差为3.380%；湖南省2021年的预测值，2933.31，实际值为2836.86，误差为3.340%。表明该模型对华中三省的农产品物流需求预测的结果较为准确。三省2023年的预测值高于2021年的预测值。因此，在2021年物流运输配套设施的基础上，必须保证物流运输效率，加强物流运输能力，以满足华中地区日益增长的物流需求。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

72. 水下鱼类品种识别模型与实时识别系统

李少波, 杨玲, 于辉辉, 陈英义

智慧农业(中英文) 2022, 4 (1): 130-139. DOI: 10.12133/j.smartag.SA202202006

摘要（1660）

HTML （182）

PDF（pc）（1329KB）（3373）

快速准确的鱼类识别系统需要良好的识别模型和部署系统作为支撑。近年来，卷积神经网络在图像识别领域取得了巨大成功，不同的卷积网络模型都有不同的优点和缺点，面对众多可供选择的模型结构，如何选择和评价卷积神经网络模型成为了必须考虑的问题。此外，在模型应用方面，移动终端直接部署深度学习模型需要对模型进行裁剪、压缩处理，影响精度的同时还会导致安装包体积增大，不利于模型升级维护。针对上述问题，本研究根据水下鱼类实时识别任务特点，选取了AlexNet、GoogLeNet、ResNet和DenseNet预训练模型进行对比试验研究，通过在Ground-Truth鱼类公开数据集基础上对图像进行随机翻转、旋转、颜色抖动来增强数据，使用Label smoothing作为损失函数缓解模型过拟合问题，通过研究Ranger优化器和Cosine学习率衰减策略进一步提高模型训练效果。统计各个识别模型在训练集和验证集上的精确度和召回率，最后综合精确度和召回率量化模型识别效果。试验结果表明，基于DenseNet训练的鱼类识别模型综合评分最高，在验证集的精确度和召回率分别达到了99.21%和96.77%，整体F₁值达到了0.9742，模型理论识别精度达到预期。基于Python开发并部署了一套远程水下鱼类实时识别系统，将模型部署到远程服务器，移动终端通过网络请求进行鱼类识别模型调用，验证集图像实际测试表明，在网络良好条件下，移动终端可以在1 s内准确识别并显示鱼类信息。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

73. 智慧果园构建关键技术装备及展望

韩冷, 何雄奎, 王昌陵, 刘亚佳, 宋坚利, 齐鹏, 刘理民, 李天, 郑义, 林桂海, 周战, 黄康, 王忠, 查海涅, 张国山, 周国涛, 马勇, 伏浩, 聂宏远, 曾爱军, 张炜

智慧农业(中英文) 2022, 4 (3): 1-11. DOI: 10.12133/j.smartag.SA200201014

摘要（2043）

HTML （499）

PDF（pc）（2824KB）（3338）

传统果园生产中面临着人口老龄化带来的劳动力短缺、农机作业装备与生产资料管理困难、生产效率低下等问题，通过建设融合物联网、大数据、装备智能化等技术的智慧果园，可有望解决上述问题。为应对北京市农业现代化建设需求、引领中国农业发展方向，基于桃、梨果园全程机械化、智能化管理等目标，本研究在北京市重要的桃、梨等优势果品产区——平谷区峪口镇西营村构建了约30 hm²梨与桃的智慧果园。果园中应用了10多种病、虫、水、肥、药的各类信息获取传感器，装备了28种机械化、智能化技术支持的农机装备，采用的关键技术包括智能信息获取系统、水肥一体管理系统以及病虫害智能管理系统，智能作业装备系统包括无人驾驶割草机、智能防冻机、开沟施肥机、自动驾驶履带智能仿形变量喷雾机、六旋翼枝向对靶无人机、多功能采摘平台以及整理修剪机等。同时，在果园中还构建了智能管理平台。经比较发现，智慧果园生产模式可减少人工成本50%以上，节省农药用量30%～40%、肥料用量25%～35%、灌溉用水量60%～70%，综合经济效益提升32.5%。智慧果园的推广实施将进一步推动中国果业生产水平的提高，促进中国智慧农业的发展。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

74. 农机远程智能管理平台研发及其应用

朱登胜, 方慧, 胡韶明, 王文权, 周延锁, 王红艳, 刘飞, 何勇

智慧农业(中英文) 2020, 2 (2): 67-81. DOI: 10.12133/j.smartag.2020.2.2.202004-SA006

摘要（1832）

HTML （1222）

PDF（pc）（2701KB）（3303）

本研究针对农机管理实时数据少、农机实时作业监管困难、服务信息不对称等问题，首先提出专业化远程管理平台设计时应具有五大原则：专业化、标准化、云平台、模块化以及开放性。基于这些原则，本研究设计了基于大田作业智能传感技术、物联网技术、定位技术、遥感技术和地理信息系统的可定制化的通用农机远程智能管理平台。平台分别为各级政府管理部门、农机合作社、农机手、农户设计并实现了基于WebGIS 的农机信息库及农机位置服务、农机作业实时监测与管理、农田基础信息管理、田间作物基本信息管理、农机调度管理、农机补贴管理、农机作业订单管理等多个实用模块。研究着重分析了在当前的技术背景下，平台部分关键技术的实现方法，包括采用低精度GNSS定位系统前提下的作业面积的计算方法、GNSS定位数据处理过程中的数据问题分析、农机调度算法、作业传感器信息的集成等，并提出了以地块为核心的管理平台建设思路；同时提出农机作业管理平台将逐步从简单作业管理转向大田农机综合管理。本平台对同类型管理平台的研发具有一定的参考与借鉴作用。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

75. 无人机农林业应用全球研究态势分析

陈梅香, 张瑞瑞, 陈立平, 唐青, 夏浪

智慧农业(中英文) 2021, 3 (3): 22-37. DOI: 10.12133/j.smartag.2021.3.3.202107-SA006

摘要（1152）

HTML （108）

PDF（pc）（2611KB）（3289）

无人机具有作业效率高、地形适应性好等独特优势，近年在农林业中应用范围不断扩大，相关研究成果数量呈快速上升式发展。为掌握无人机农林应用全球研究态势，本研究采集2011—2020年期间Web of Science 核心合集数据库中无人机农林应用全球研究相关文献数据，利用VOSviewer等统计软件对文献进行科学计量分析。分析结果表明，自2017年开始，无人机农林业应用研究发文数量快速增加，全球已有94个国家/地区、1778个机构开展了研究；发文量排名前三位的国家依次是美国、中国和澳大利亚，表明这三个国家从事无人机农林业应用的科研实力强，学术影响力大；共有398种期刊发表了有关无人机农林业应用研究文章，约占全部收录期刊的1.90%，说明更多的期刊开始关注无人机农林业应用研究；发文最多的期刊是由MDPI主办的Remote Sensing；被引次数最多的文章内容主要是关注无人机系统在摄影测量和遥感上的传感、导航、定位和通用数据处理等的研究现状。此外，对无人机农林业应用研究热点进行分析发现，无人机施药、无人机病虫害遥感、植物表型获取是无人机农林业应用的主要研究热点。本研究可为无人机在农林业上的创新研究、科研团队之间的合作提供参考。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

76. 基于轻量级无锚点深度卷积神经网络的树上苹果检测模型

夏雪, 孙琦鑫, 侍啸, 柴秀娟

智慧农业(中英文) 2020, 2 (1): 99-110. DOI: 10.12133/j.smartag.2020.2.1.202001-SA004

摘要（2178）

HTML （1806）

PDF（pc）（2005KB）（3282）

为提高现有苹果目标检测模型在硬件资源受限制条件下的性能和适应性，实现在保持较高检测精度的同时，减轻模型计算量，降低检测耗时，减少模型计算和存储资源占用的目的，本研究通过改进轻量级的MobileNetV3网络，结合关键点预测的目标检测网络（CenterNet），构建了用于苹果检测的轻量级无锚点深度学习网络模型（M-CenterNet），并通过与CenterNet和单次多重检测器（Single Shot Multibox Detector，SSD）网络比较了模型的检测精度、模型容量和运行速度等方面的综合性能。对模型的测试结果表明，本研究模型的平均精度、误检率和漏检率分别为88.9%、10.9%和5.8%；模型体积和帧率分别为14.2MB和8.1fps；在不同光照方向、不同远近距离、不同受遮挡程度和不同果实数量等条件下有较好的果实检测效果和适应能力。在检测精度相当的情况下，所提网络模型体积仅为CenterNet网络的1/4；相比于SSD网络，所提网络模型的AP提升了3.9%，模型体积降低了84.3%；本网络模型在CPU环境中的运行速度比CenterNet和SSD网络提高了近1倍。研究结果可为非结构环境下果园作业平台的轻量化果实目标检测模型研究提供新的思路。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

77. 遥感技术在种植收入保险中的应用场景及研究进展

陈爱莲, 赵思健, 朱玉霞, 孙伟, 张晶, 张峭

智慧农业(中英文) 2022, 4 (1): 57-70. DOI: 10.12133/j.smartag.SA202201011

摘要（1231）

HTML （107）

PDF（pc）（820KB）（3280）

种植收入保险已成为中国农业保险的一种重要形式，2022年将在13个粮食主产省的所有主产县开展。本文首先回顾了遥感技术在农业保险中的总体应用历程，其次，通过阐述现有种植收入保险的业务模式，展现了目前遥感技术在该模式下的应用场景，并对各种应用场景下的关键技术的应用研究进展进行了评述，包括耕地地块提取、作物分类提取、作物灾情评估和作物产量估算。最后，列举了目前种植收入保险常用的遥感数据源。通过综述，发现种植收入保险应用场景下最重要的两个技术层面的问题，一是地块提取和作物分类不够自动化，二是产量估算机理性不强、准确度不高。由此又延伸出两个行业层面的问题，一是遥感行业自身局限性问题，二是保险行业的现行业务与遥感技术结合的兼容性问题。对此，本文提出建立数据分发平台解决数据获取和与处理难和初始数据标准化的问题、完善耕地地块和作物类型样本库以促进地块提取和作物分类自动化、多学科交叉研究实现更快更准更科学地产量估算、农业保险遥感技术应用标准化，以及遥感技术应用合同化等五个具体建议。展望未来，种植收入保险乃至所有农业保险中遥感技术的应用模式应该是一个有数据可用、技术上更自动化智能化、有标准可依、有合同背书的新型模式。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

78. 基于NB-IoT网络的兔舍环境实时监测系统

秦英栋, 贾文珅

智慧农业(中英文) 2023, 5 (1): 155-165. DOI: 10.12133/j.smartag.SA202211008

摘要（823）

HTML （92）

PDF（pc）（1662KB）（3144）

为满足兔舍环境监测调控需求，同时摆脱传统布线网络局限性，缩减网络资费、电路元件和控制系统成本，本研究提出一种基于窄带物联网（Narrow Band Internet of Things，NB-IoT）的兔舍环境实时监测系统。系统基于Arduino开发板，使用移远BC260Y模块与消息队列遥测传输协议（Message Queuing Telemetry Transport，MQTT）实现网络连接，利用SGP30、MQ137、5516光敏电阻传感器等多种传感器实现兔舍内部声、光、水、温、气五方面实时监测。数据在本地、云端存储的同时，系统可根据阈值报警，协助创造兔的最佳生存环境。研究中对比了NB-IoT网络与Wi-Fi、LoRa等其他网络的异同，根据物联网三层架构详细介绍了系统搭建技术与过程，并系统分析了元器件价格，经核算，整机成本不超过400元。设备在空舍测试中，检测到CO₂浓度为420~440 ppm；MQ系列传感模组电压比值稳定于1；温度处于22~24 ℃；湿度上下波动10％；日光灯亮灭引起电压差2.6 V。进行了系统的网络与能耗测试，通过不同时间、场地、网络连接方式的对比，验证了本系统传输稳定可靠，能耗合理。系统使用MQTT通信协议的NB-IoT网络，平均每秒消息处理量（Transactions Per Second，TPS）为0.57，每分钟收发34.2条，上下浮动1条。系统运行时，电压约为12.5 V，电流约为0.42 A，平均功率为5.3 W。发生通信时，没有产生额外功耗，适用于实际养殖生产。本研究可为偏远或较大规模的养殖监测设备选取提供设备成本与网络选择参考价值。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

79. 带时间窗的多目标蔬菜运输配送路径优化算法

王芳, 滕桂法, 姚竟发

智慧农业(中英文) 2021, 3 (3): 152-161. DOI: 10.12133/j.smartag.2021.3.3.202109-SA010

摘要（656）

HTML （43）

PDF（pc）（1125KB）（3113）

为了解决蔬菜运输耗时长、成本高、保鲜时间短，导致送达到客户手上蔬菜质量降低等问题，在考虑了车辆载重和时间窗等约束条件下，本研究提出了一种带时间窗多目标蔬菜配送路径优化的遗传-模拟退火（Genetic Algorithm and Simulated Annealing，GA-SA）算法。在遗传算法（Genetic Algorithm，GA）操作过程中引入模拟退火（Simulated Annealing，SA）算法自适应（Metropolis）接受准则：首先将原始种群进行遗传算法的选择、交叉、变异等操作，形成新一代路径种群，此时通过引入Metropolis准则，对新一代路径种群分布情况进行修正、选择、交叉、变异，得到目标路径种群，达到全部车辆配送完返回到配送中心的耗时最少、成本最低、车辆使用最少的多目标，求得蔬菜运输的最优路径。设计以保定市为配送中心以及向保定市下辖的各个乡镇为配送点进行蔬菜运输路径优化的试验，结果证明，与传统的GA、SA相比，GA-SA能够有效增快其收敛速度，优化后的配送路线总成本分别降低了约23.7%和4%，总路程分别减少了22.6%和3%，耗时分别减少了26.2和2.6 h，车辆分别少使用2辆和1辆。本研究可为冷鲜食品以及其他运输路径优化研究提供参考价值。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

80. 基于迁移学习与卷积神经网络的玉米植株病害识别

陈桂芬, 赵姗, 曹丽英, 傅思维, 周佳鑫

智慧农业(中英文) 2019, 1 (2): 34-44. DOI: 10.12133/j.smartag.2019.1.2.201812-SA007

摘要（2532）

HTML （728）

PDF（pc）（4817KB）（3080）

大数据背景下产生了海量图像数据,传统的图像识别方法识别玉米植株病害准确率较低,已远远不能满足需求。卷积神经网络作为深度学习中的常用算法被广泛用于处理机器视觉问题,能自动识别和提取图像特征。因此,本研究提出一种基于数据增强与迁移学习相结合的卷积神经网络识别玉米植株病害模型。该算法首先通过数据增强方法增加数据,以提高模型的泛化性和准确率;再构建基于迁移学习的卷积神经网络模型,引入该模型的训练方式,提取病害图片特征,加速卷积神经网络的训练过程,降低网络的过拟合程度;最后将该模型运用到从农田采集的玉米病害图片,进行玉米病害的精确识别。识别试验结果表明：使用数据增强与迁移学习的卷积神经网络优化算法对玉米主要病害（玉米大斑病、小斑病、灰斑病、黑穗病及瘤黑粉病）的平均识别准确度达96.6%,和单一的卷积神经网络相比,精度提高了25.6%,处理每张图片时间为0.28s,比传统神经网络缩短了将近10倍。本算法的精确度和训练速度上比传统卷积神经网络有明显提高,为玉米等农作物植株病害的识别提供了新方法。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

81. 天空地数字农业管理系统框架设计与构建建议

吴文斌, 史云, 周清波, 杨鹏, 刘海启, 王飞, 刘佳, 王利民, 张保辉

智慧农业(中英文) 2019, 1 (2): 64-72. DOI: 10.12133/j.smartag.2019.1.2.201812-SA021

摘要（1703）

HTML （1343）

PDF（pc）（665KB）（3064）

数据正在成为基础性战略资源。构建以天空地大数据为关键要素的数字农业管理系统,对于建设数字中国、推进农业高质量发展、抢占全球农业制高点具有重要意义。本研究围绕农业农村部提出的天空地数字农业管理系统建设任务,从农业信息技术学科出发,首先给出了天空地数字农业的科学内涵,阐述了其与传统数字农业的异同点,理清了天空地数字农业管理系统在资源调查、生产调度、灾害监测、市场预警、决策服务的五大核心功能;其次,重点阐述了天空地数字农业管理系统的关键任务,即一个观测体系（天空地一体化的数字农业观测体系）、四个数字化（农业资源权属、生产过程、灾害监测和市场预警）、一个管理平台（农业生产、加工、经营、管理、服务等全产业链的天空地数字农业管理平台）;然后,明确提出了天空地数字农业管理系统在标准规范研制、关键技术与装备研发、系统集成与平台开发三方面的科技创新重点任务;最后,针对天空地数字农业管理系统建设的复杂性和系统性,从规划设计、科技创新、资源共享、多方参与、应用领域拓展等方面提出了发展建议。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

82. 基于轻量级MobileNet V3-YOLOv4的生长期菠萝成熟度分析

李阳德, 马晓慧, 王骥

智慧农业(中英文) 2023, 5 (2): 35-44. DOI: 10.12133/j.smartag.SA202211007

摘要（412）

HTML （59）

PDF（pc）（1858KB）（3064）

［目的/意义］ 菠萝的贮藏性与成熟度相关，菠萝采摘前对其成熟度进行识别尤为重要。本研究目的在于提出一种新型网络模型，提高菠萝成熟度自动识别的准确率和速度。 ［方法］ 首先针对菠萝训练数据集样本少与实时性差等不足，利用在自然环境下拍摄的菠萝照片，自建了种植区场景菠萝成熟度分析数据集。之后将YOLOv4骨干网络替换成轻量级网络MobileNet V3，提出了轻量级的MobileNet V3-YOLOv4网络。同时训练了原YOLOv4模型、MobileNet V1-YOLOv4模型、MobileNet V2-YOLOv4模型以及Faster R-CNN、YOLOv3、SSD300、Retinanet、Centernet等五种不同的单、双阶段网络模型，并对比模型的评价指标，分析本文模型的优越性。［结果和讨论］试验结果表明，MobileNet V3-YOLOv4训练时间为11,924 s，参数量为53.7 MB，训练好的MobileNet V3-YOLOv4在验证集的平均精度均值（mean Average Precision，mAP）为90.92%，对于黄熟期菠萝和青熟期菠萝两种类别的检测精确率（Precision）分别为100%和98.85%，平均精度（Average Precision，AP）值分别为87.62%、94.21%，召回率（Recall）分别为77.55%、86.00%，F₁分数（F₁ Score）分别为0.87和0.92，推理速度（Frames Per Second，FPS）80.85 img/s。 ［结论］ 本研究提出的MobileNet V3-YOLOv4实现了在降低训练速度、减小参数量的同时，提高了菠萝成熟度识别的精度和推理速度，满足实际检测需求。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

83. 核心技术原始创新引领智慧农业健康发展

高万林, 张港红, 张国锋, 黄峰, 吴德华, 陶莎, 王敏娟

智慧农业(中英文) 2019, 1 (1): 8-19. DOI: 10.12133/j.smartag.2019.1.1.201812-SA015

摘要（2705）

HTML （2164）

PDF（pc）（824KB）（3025）

智慧农业是充分运用人的智慧发展农业的新形态,它是农业发展的新阶段、新模式和新业态。农业信息技术的发展是智慧农业发展的必然要求,以农业大数据、云计算、物联网、人工智能、农业等离子体等新一代技术可以赋能智慧农业,为智慧农业的健康发展提供了新技术、新手段和新方案。农业信息化标准化是引导农业科技进步与创新的前提,是智慧农业发展的迫切需要;农业物联网与农业专用芯片是智慧农业发展的核心技术及装备;农业大数据与云计算是海量复杂农业信息处理的有力技术支撑;农业信息安全与区块链是保障农业信息安全、农产品质量认证与农业安全的关键;农业人工智能是提高农业劳动生产力、降低资源消耗、智能高效生产的必然选择;农业等离子体技术是发展健康农业、提升农产品品质切实有效的新手段。智慧农业核心关键技术原始创新自主可控,必将引领智慧农业健康发展。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

84. 基于改进ResNet50模型的自然环境下苹果物候期识别

刘永波, 高文波, 何鹏, 唐江云, 胡亮

智慧农业(中英文) 2023, 5 (2): 13-22. DOI: 10.12133/j.smartag.SA202304009

摘要（651）

HTML （114）

PDF（pc）（2822KB）（2963）

［目的/意义］ 针对传统方法对自然环境下苹果物候期图像识别精度低、覆盖面不全等问题，提出一种基于改进ResNet50模型的苹果物候期识别方法。 ［方法］ 通过搭建球形摄像机获取复杂背景下的苹果图像数据集，以ResNet50作为基础模型，引入SE（Squeeze-and-Excitation Network）通道注意力机制强化对苹果图像的特征提取能力，并结合余弦退火衰减学习率的Adam优化器，实现自然环境下高原红富士苹果物候期图像的智能识别。［结果和讨论］在32,000幅苹果树图像集上进行了试验，结果表明，改进ResNet50模型对苹果物候期图像进行识别，验证集准确率达到96.35%，测试集准确率达到91.94%，平均检测时间为2.19 ms，相较于AlexNet、VGG16、ResNet18、ResNet34、ResNet101以及经典ResNet50模型，最优验证集准确率分别提升了9.63%、5.07%、5.81%、4.55%、0.96%和2.33%。 ［结论］ 改进ResNet50可实现对苹果物候期有效识别，该研究成果可为果园物候期识别提供参考，通过集成至果树生育期智能监测生产管理平台，实现苹果园区的智能化管控。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

85. 基于北斗系统的大田智慧农业精准服务体系构建

吴才聪, 方向明

智慧农业(中英文) 2019, 1 (4): 83-90. DOI: 10.12133/j.smartag.2019.1.4.201911-SA001

摘要（1849）

HTML （1144）

PDF（pc）（1195KB）（2959）

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。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

86. 基于多种深度学习算法的田间玉米籽粒检测与计数

刘晓航, 张昭, 刘嘉滢, 张漫, 李寒, FLORES Paulo, 韩雄哲

智慧农业(中英文) 2022, 4 (4): 49-60. DOI: 10.12133/j.smartag.SA202207004

摘要（1407）

HTML （141）

PDF（pc）（3336KB）（2953）

为快速准确获取玉米收获过程中遗失籽粒数信息，进行收割损失调节等管理，对比评估了单阶段和两阶段主流目标检测网络对田间玉米籽粒计数的性能。首先，利用RGB相机获取包含不同背景和不同光照的图像数据，并进一步生成数据集；其次，构建籽粒识别的不同目标检测网络，包括Mask R-CNN、EfficientDet-D5、YOLOv5-L、YOLOX-L，并利用所采集的420幅有效图像对构建的四种网络进行训练、验证、测试，图像数分别为200、40和180幅；最后，依据测试集图像的识别结果进行籽粒计数性能评价。试验结果表明，YOLOv5-L网络对测试集图像检测的平均精度为78.3%，模型尺寸仅为89.3 MB；籽粒计数的检测正确率、漏检率和F₁值分别为90.7%、9.3%和91.1%，处理速度为55.55 f/s，识别与计数性能均优于Mask R-CNN、EfficientDet-D5和YOLOX-L网络，并对具有不同地表遮挡程度和籽粒聚集状态的图像具有较强的鲁棒性。深度学习目标检测网络YOLOv5-L可实现实际作业中玉米收获损失籽粒的实时监测，精度高、适用性强。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

87. 太阳能杀虫灯物联网研究现状与展望

李凯亮, 舒磊, 黄凯, 孙元昊, 杨帆, 张宇, 霍志强, 王彦飞, 王心怡, 卢巧玲, 张亚成

智慧农业(中英文) 2019, 1 (3): 13-28. DOI: 10.12133/j.smartag.2019.1.3.201905-SA001

摘要（2876）

HTML （812）

PDF（pc）（3195KB）（2941）

太阳能杀虫灯在农业趋光性害虫受灯光引诱并接触金属网时释放高压脉冲电流杀灭害虫,可有效减少施用农药造成的环境污染和食品安全问题。本文介绍了利用无线传感器网络技术提升太阳能杀虫灯在农业迁飞性趋光害虫防治领域的应用效果,明确提出了一种新型农业物联网——太阳能杀虫灯物联网。首先,从杀虫灯在国内农业生产中的应用研究现状出发,总结了杀虫灯在林果、水稻和蔬菜等作物生产种植中的部署特点和杀虫工作时段分布情况;其次,分析了现有联网型太阳能杀虫灯节点的产品特点和杀虫灯物联网研究现状;然后,结合太阳能杀虫灯的能量采集方式、田间部署特点,综合分析了基于太阳能能量采集方式的传感器网络研究现状和基于启发式的传感器网络节点部署研究现状;最后,探讨了太阳能杀虫灯物联网的节点部署、能量预留管理、虫害爆发区域边界定位、虫情数据抗干扰传输等关键研究问题,并对太阳能杀虫灯物联网在农业生产中的应用进行了总结和展望。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

88. 基于人工智能大模型技术的果蔬农技知识智能问答系统

王婷, 王娜, 崔运鹏, 刘娟

智慧农业(中英文) 2023, 5 (4): 105-116. DOI: 10.12133/j.smartag.SA202311005

摘要（1999）

HTML （331）

PDF（pc）（1475KB）（2899）

［目的/意义］ 乡村振兴战略给农业技术推广提出新的要求，使农业推广知识的供给形式有待进一步创新。以果蔬农技知识服务为需求导向，基于前沿大语言模型技术，面向新型农业知识导读和知识问答等农技推广服务，构建果蔬农技知识智能问答系统。 ［方法］ 基于草莓种植户需求分析，把草莓栽培农技知识划分为不同主题，形成知识对象识别和知识问答两种大模型下游任务，结合机器自动标注和人工标注的方法构建小样本高质量训练语料；通过对比已有的4种大语言模型：Baichuan2-13B-Chat、ChatGLM2-6B、Llama-2-13B-Chat、ChatGPT的性能表现，选择性能最优的模型作为基础模型，按照“优质语料+预训练大模型+微调”的研究思路，训练具有语义分析、上下文关联和生成能力，能够适应多种下游任务的深度神经网络，构建农业知识问答大模型；采用数据优化、检索增强生成技术等多种策略缓解大模型幻觉问题；研发果蔬农技知识智能问答系统，生成高精度、无歧义的农业知识答案，同时支持用户多轮问答。 ［结果和讨论］ 以精准率和召回率为命名实体识别任务的性能表现指标，参与测评的国内主流模型在微调后不同知识主题下的平均精准率均超过85%，平均召回率表现各异，其中知识实体类型的数量、标注语料数量等因素都会影响大模型性能；以幻觉率和语义相似度为知识问答任务的性能表现指标，数据优化、采用检索增强生成技术等策略以10%~40%的幅度有效降低大模型幻觉率，并有效提高大模型的语义相似度。 ［结论］ 在农业领域的命名实体识别和知识问答任务中，预训练大模型ChatGLM的表现性能最优。针对预训练大模型下游任务的微调和基于检索增强生成（Retrieval-Augmented Generation，RAG）技术的模型优化可以缓解大模型幻觉问题，显著提升大模型性能。大模型技术具有创新农技知识服务模式、优化农业知识推广的潜力，能够有效降低种植户获取高质量有效知识的时间成本，引导更多的种植户实现农业技术创新和转型。但是由于性能不稳定等诸多问题，大模型的优化方法和具体场景应用仍需进一步深入研究。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

89. 基于改进Mask R-CNN模型的工厂化养蚕蚕体识别与计数

何锐敏, 郑可锋, 尉钦洋, 张小斌, 张俊, 朱怡航, 赵懿滢, 顾清

智慧农业(中英文) 2022, 4 (2): 163-173. DOI: 10.12133/j.smartag.SA202201012

摘要（700）

HTML （37）

PDF（pc）（2357KB）（2872）

精准饲喂是全龄人工饲料工厂化养蚕节本增效的核心技术之一，家蚕自动化识别与计数是实现精准饲喂的关键环节。本研究基于机器视觉系统获取工厂化养蚕过程中蚕在4龄和5龄期的数字图像，利用改进深度学习模型Mask R-CNN检测蚕体和残余饲料。通过在Mask R-CNN模型框架中加入像素重加权策略和边界框细调策略，从噪声数据中训练一个鲁棒性更好的目标检测模型，实现模型性能的优化，提高对蚕体和饲料边界的检测和分割能力。改进Mask R-CNN模型对蚕的检测和分割交并比阈值为0.5时的平均精度（Average Precision at IoU=0.5，AP50）分别为0.790和0.795，识别准确率为96.83%；对残余饲料的检测和分割AP50分别为0.641和0.653，识别准确率为87.71%。模型部署在NVIDIA Jetson AGX Xavier开发板上，单张图像平均检测时间为1.32 s，最长检测时间为2.05 s，运算速度可以满足养蚕盒单元在生产线上移动实时检测的要求。该研究为工厂化养蚕精准饲喂信息系统和投喂装置的研发提供了核心算法，可提高人工饲料的利用率，提升工厂化养蚕生产管理水平。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

90. 基于计算机视觉的奶牛生理参数监测与疾病诊断研究进展及挑战

康熙, 刘刚, 初梦苑, 李前, 王彦超

智慧农业(中英文) 2022, 4 (2): 1-18. DOI: 10.12133/j.smartag.SA202204005

摘要（1453）

HTML （232）

PDF（pc）（1097KB）（2826）

利用先进的信息技术推动智能养殖业发展已经成为奶牛养殖研究领域的重要目标和任务。计算机视觉技术具有非接触、免应激、低成本及高通量等优点，在畜牧生产中应用前景广阔。本文在阐述了计算机视觉技术在智能化养殖业发展中重要性的基础上，首先介绍了基于计算机视觉的奶牛生理参数监测进展，包括体尺、体温、体重的前沿监测设备、技术和模型参数。然后阐述了奶牛跛行及乳腺炎等疾病诊断的前沿技术发展过程和研究现状。目前，相关技术研究和应用推广存在检测准确性不高，受环境因素影响较大，非标准化养殖场结构制约检测系统普及，以及检测系统成本较高等问题和挑战。最后，本文结合中国养殖业发展现状，针对保证检测准确性、减少环境干扰等问题，就如何提高计算机视觉技术在智能化养殖业中的准确性和普适性提出了相关建议，旨在为中国奶牛养殖业的科学管理和现代化生产提供新方法和新思路。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

91. 近地遥感技术在大田作物株高测量中的研究现状与展望

张建, 谢田晋, 杨万能, 周广生

智慧农业(中英文) 2021, 3 (1): 1-15. DOI: 10.12133/j.smartag.2021.3.1.202102-SA033

摘要（3393）

HTML （503）

PDF（pc）（1983KB）（2823）

株高是动态衡量作物健康和整体生长状况的关键指标，广泛用于估测作物的生物学产量和最终籽粒产量。传统的人工测量方式存在规模小、效率低以及耗时长等问题。近十年来，近地遥感技术在农业领域发展迅速，使得高精度、高频次、高效率的作物株高采集成为可能。本文首先回顾了国内外基于遥感手段获取株高研究的论文发表情况；其次对获取株高的不同平台以及传感器的基本原理、优势及其局限性进行了介绍和评述，重点论述了激光雷达和可见光相机两种传感器的测高流程与涉及的关键技术；在此基础上归纳了株高在作物生物量估算、倒伏监测、产量预测和辅助育种等方面的应用研究进展；最后对近地遥感技术在株高获取上存在的问题进行讨论分析，并从测高平台和传感器、裸土探测和插值算法、株高应用研究及农学与遥感测高差异四个方向进行了展望，可为今后近地遥感测高的研究与方法应用提供参考。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

92. 果园自主导航兼自动对靶喷雾机器人

刘理民, 何雄奎, 刘伟洪, 刘紫嫣, 韩虎, 李扬帆

智慧农业(中英文) 2022, 4 (3): 63-74. DOI: 10.12133/j.smartag.SA202207008

摘要（960）

HTML （82）

PDF（pc）（1905KB）（2797）

为同时实现果园智能植保机自主导航及自动对靶喷雾，研制了一种果园自主导航兼自动对靶喷雾机器人。首先采用单个3D LiDAR（Light Detection and Ranging）采集果树信息确定兴趣区（Region of Interest，ROI），对ROI内点云进行2D化处理得到果树质心坐标，通过随机一致性（Random Sample Consensus，RANSAC）算法得到果树行线，并确定果树行中间线（导航线），进而控制机器人沿导航线行驶。通过编码器及惯性测量单元（Inertial Measurement Unit，IMU）确定机体速度及位置，IMU矫正采集到的果树分区冠层信息，最后通过程序判断分区冠层的有无控制喷头是否喷雾。结果表明，机器人自主导航时最大横向定位偏差为21.8 cm，最大航向偏角为4.02°，相比于传统连续喷雾机施药液量、空中漂移量及地面流失量分别减少20.06%、38.68%及51.40%。本研究通过单个3D LiDAR、编码器及IMU在保证喷雾效果的前提下，实现了喷雾机器人自主导航及自动对靶喷雾，降低了农药使用量及飘失量。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

93. 基于深度图像的多姿态肉牛体尺自动测量方法

叶文帅, 康熙, 贺志将, 李孟飞, 刘刚

智慧农业(中英文) 2022, 4 (4): 144-155. DOI: 10.12133/j.smartag.SA202210001

摘要（1316）

HTML （101）

PDF（pc）（1532KB）（2790）

养殖场中肉牛较为活跃，采集得到的图像数据中肉牛姿态多变，肉牛姿态端正帧较少，导致自动测量肉牛体尺困难。针对以上问题，本研究通过分析肉牛骨架特征和肉牛图像边缘轮廓特征，提出一种多姿态肉牛体尺自动测量方法。首先，利用深度相机Azure Kinect DK从正上方采集肉牛俯视深度视频数据，对视频数据进行分帧处理；其次，对原始深度图像进行预处理，将肉牛从复杂的背景中提取出来；再次，利用Zhang-Suen算法提取目标图像肉牛骨架，检测骨架交点和端点，分析肉牛头部特征，并确定头部去除点，去除图像中肉牛头部信息；最后，利用改进的U弦长曲率算法提取肉牛轮廓曲率曲线，根据曲率值确定体尺测点，将体尺测点转换到三维空间中，计算体尺参数。本研究通过分析大量深度图像数据，将图像中肉牛姿态分为左歪、右歪、姿态端正、低头和抬头五类。试验结果表明，本研究提出的基于骨架的多姿态肉牛头部去除方法在5种姿态下的头部去除成功率均高于92%；在23头肉牛不同姿态共46帧深度图像中，利用基于改进U弦长曲率的体尺测点提取方法，测得体直长测量的平均绝对误差为2.73 cm，体高测量的平均绝对误差为2.07 cm，腹宽测量的平均绝对误差为1.47 cm。研究结果可为精确测量多姿态下肉牛体尺提供支撑。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

94. 农情监测多旋翼无人机系统开发及性能评估

朱姜蓬, 岑海燕, 何立文, 何勇

智慧农业(中英文) 2019, 1 (1): 43-52. DOI: 10.12133/j.smartag.2019.1.1.201812-SA011

摘要（1927）

HTML （676）

PDF（pc）（1255KB）（2786）

现代农业要求农业生产者实时、准确、全面地了解农作物的生长环境和生长状态。与传统的人工田间调查方式相比,无人机是一种高效的农田信息获取平台。本研究将自主研发的八旋翼无人机与农田信息采集设备进行整合,形成了一套用于农情监测的无人机系统,实现了无人机按照预设航线自动巡航并采集农田遥感图像、地理位置信息以及环境照度信息。经测试,在飞行中,图像采集设备能够稳定维持垂直对地的姿态并进行拍摄,采集的数据能够拼接成完整的农田正射影遥感图像。测试结果表明研发的无人机系统能够满足低空农情监测作业要求。与商业化产品相比,该系统避免了因任务设备与飞机独立工作而导致重拍、漏拍的情况,实现了无人机与任务设备高效协同作业。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

95. 基于不同空间分辨率无人机多光谱遥感影像的小麦倒伏区域识别方法

魏永康, 杨天聪, 丁信尧, 高越之, 袁鑫茹, 贺利, 王永华, 段剑钊, 冯伟

智慧农业(中英文) 2023, 5 (2): 56-67. DOI: 10.12133/j.smartag.SA202304014

摘要（516）

HTML （73）

PDF（pc）（4042KB）（2740）

［目的/意义］ 快速准确评估作物倒伏灾情状况，需及时获取倒伏发生位置及面积等信息。目前基于无人机遥感识别作物倒伏缺乏相应的技术标准，不利于规范无人机数据获取流程和提出问题解决方案。本研究旨在探讨不同空间分辨率无人机遥感影像及特征优化方法对小麦倒伏区域识别精度的影响。 ［方法］ 在小麦倒伏后设置3个飞行高度（30、60和90 m），获取不同空间分辨率（1.05、2.09和3.26 cm）的数字正射影像图（Digital Orthophoto Map，DOM）和数字表面模型（Digital Surface Model，DSM），从不同空间分辨率影像中分别提取5个光谱特征、2个高度特征、5个植被指数以及40个纹理特征构建全特征集，并选择3种特征选择方法（ReliefF算法、RF-RFE算法、Boruta-Shap算法）筛选构建特征子集，进而利用3种面向对象监督分类方法——支持向量机（Support Vector Machine，SVM）、随机森林（Random Forest，RF）和K最近邻（K Nearest Neighbor，KNN）构建小麦倒伏分类模型，明确适宜的分类策略，确立倒伏分类技术路径。［结果和讨论］结果表明，SVM的分类效果整体优于RF和KNN，当影像空间分辨率在1.05~3.26 cm范围内变化时，全特征集和3种优化特征子集均以1.05 cm分辨率的分类精度最高，优于2.09和3.26 cm。比较发现，Boruta-Shap特征优化方法既能实现降维和提高分类精度的目标，又能适应空间分辨率的变化，当影像分辨率为3.26 cm时，总体分类精度相较1.05和2.09 cm分别降低了1.81%和0.75%；当影像分辨率为2.09 cm时，总体分类精度相较1.05 cm降低了1.06%，表现为不同飞行高度下的分类精度相对差异较小，90 m总体分类精度可达到95.6%，Kappa系数达到0.914，满足了对分类精度的需求。 ［结论］ 通过选择适宜的特征选择方法，不仅可以兼顾分类精度，还能有效缩小影像空间分辨率变化引起的倒伏分类差异，有助于提升飞行高度，扩大小麦倒伏监测面积，降低作业成本，为确立作物倒伏信息获取策略及小麦灾情评估提供参考及支持。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

96. 基于探地雷达的田块尺度下不同深度土壤含水量监测

张文瀚, 杜克明, 孙彦坤, 刘布春, 孙忠富, 马浚诚, 郑飞翔

智慧农业(中英文) 2022, 4 (1): 84-96. DOI: 10.12133/j.smartag.SA202202010

摘要（961）

HTML （105）

PDF（pc）（2258KB）（2721）

为确定田块尺度下探地雷达对不同深度及相邻反射层间土壤含水量的反演精度、有效反演深度、最佳反演深度及最优反演模型，本研究采用1000 MHz中心频率探地雷达设备，分别在无降雨偏干旱土壤和降雨后湿润土壤两种条件下，在选定农田区域基于共中心点法采集雷达波数据，提取有效地表波与反射波数据，通过双曲线拟合法分别获取不同深度反射层雷达波的传播速度，计算得出土壤的相对介电常数，最后根据土壤体积含水量和介电常数之间的经验模型计算获得不同深度的土壤体积含水量。通过Topp、Roth、Herkelrath和Ferre四种经验模型分别进行土壤体积含水量反演测定，同时以利用烘干法获取的代表性测定土壤含水量实测值为指标进行精度验证。田间试验结果表明，1000 MHz探地雷达的有效反演深度范围为0~50 cm；土壤偏干旱和偏湿润条件的最佳反演深度分别为50 cm和40 cm；Roth模型相关性最好，决定系数R²最高为0.750，且Roth模型反演土壤含水量值最稳定，在土壤偏干旱和偏湿润条件下均方根误差（Root Mean Square Error，RMSE）平均值分别为0.0401 m³/m³和0.0335 m³/m³；相对误差（Relative Error，RE）最低为3.0%。探地雷达具备对定量深度田间土壤含水量快速、精准监测的能力，但其反演模型需根据不同土壤类型等条件进行相应参数校正。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

97. 无人机遥感在饲草作物生长监测中的应用研究进展

卓越, 丁峰, 严海军, 徐婧

智慧农业(中英文) 2022, 4 (4): 35-48. DOI: 10.12133/j.smartag.SA202206004

摘要（1182）

HTML （136）

PDF（pc）（863KB）（2683）

饲草作物生长的动态监测与定量估算对于饲草规模化生产具有重要意义。无人机遥感分辨率高、灵活性强、成本低，近年来在饲草作物生长监测领域发展迅速，应用场景不断拓展。为了掌握无人机在饲草监测的国内外应用现状，确定重点发展方向，本文首先从数据获取、数据处理和饲草作物生长监测关键技术三个方面简述了无人机遥感在饲草作物监测中的基本研究方法。其次按照传感器类型从可见光、多光谱、高光谱、热红外和激光雷达遥感五个方面阐述了无人机遥感饲草作物生长监测的应用现状。最后针对研究应用中尚未解决的关键技术问题展望了未来的发展方向，提出融合饲草作物时空尺度数据和多源遥感数据、进一步拓展数据获取手段、研发智能化数据分析综合平台是未来饲草作物监测领域应用创新的关键所在。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

98. 基于Micro-CT的玉米籽粒显微表型特征研究

赵欢, 王璟璐, 廖生进, 张颖, 卢宪菊, 郭新宇, 赵春江

智慧农业(中英文) 2021, 3 (1): 16-28. DOI: 10.12133/j.smartag.2021.3.1.202103-SA004

摘要（1526）

HTML （146）

PDF（pc）（2085KB）（2612）

植物显微表型主要是指植物组织、细胞和亚细胞水平的表型信息，是植物表型组学研究的重要组成部分。针对传统籽粒显微性状检测方法效率低、误差大且指标单一等问题，本研究利用Micro-CT扫描技术对5种类型11个品种玉米籽粒开展显微表型精准鉴定研究。基于对CT序列图像的处理解析，共获取籽粒、胚、胚乳、空腔、皮下空腔、胚乳空腔和胚空腔的34项显微表型指标。其中，胚乳空腔表面积、籽粒体积、胚乳体积比和胚乳空腔比表面积等4项表型指标在不同类型玉米间差异显著（P-value<0.05）。普通玉米胚乳空腔表面积和籽粒体积显著大于其它类型玉米，高油玉米胚乳空腔比表面积最大，甜玉米胚乳空腔比表面积最小，爆裂玉米胚乳体积比最大。进一步利用34项玉米籽粒表型指标开展差异分析和聚类分析，可将11个不同品种玉米分为四类，其中第一类以普通玉米为主，第二类以爆裂玉米为主，第三类是甜玉米，第四类是高油玉米。结果表明，Micro-CT扫描技术不仅可以实现玉米籽粒显微表型的精准鉴定，还可以为玉米籽粒分类、品种检测等提供技术支撑。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

99. 基于轻量化改进YOLOv5的苹果树产量测定方法

李志军, 杨圣慧, 史德帅, 刘星星, 郑永军

智慧农业(中英文) 2021, 3 (2): 100-114. DOI: 10.12133/j.smartag.2021.3.2.202105-SA005

摘要（2201）

HTML （148）

PDF（pc）（3571KB）（2561）

果树测产是果园管理的重要环节之一，为提升苹果果园原位测产的准确性，本研究提出一种包含改进型YOLOv5果实检测算法与产量拟合网络的产量测定方法。利用无人机及树莓派摄像头采集摘袋后不同着色时间的苹果果园原位图像，形成样本数据集；通过更换深度可分离卷积和添加注意力机制模块对YOLOv5算法进行改进，解决网络中存在的特征提取时无注意力偏好问题和参数冗余问题，从而提升检测准确度，降低网络参数带来的计算负担；将图片作为输入得到估测果实数量以及边界框面总积。以上述检测结果作为输入、实际产量作为输出，训练产量拟合网络，得到最终测产模型。测产试验结果表明，改进型YOLOv5果实检测算法可以在提高轻量化程度的同时提升识别准确率，与改进前相比，检测速度最大可提升15.37%，平均 $m A P$ 最高达到96.79%；在不同数据集下的测试结果表明，光照条件、着色时间以及背景有无白布均对算法准确率有一定影响；产量拟合网络可以较好地预测出果树产量，在训练集和测试集的决定系数 $R 2$ 分别为0.7967和0.7982，均方根误差 $R M S E$ 分别为1.5317和1.4021 ㎏，不同产量样本的预测精度基本稳定；果树测产模型在背景有白布和无白布的条件下，相对误差范围分别在7%以内和13%以内。本研究提出的基于轻量化改进YOLOv5的果树产量测定方法具有良好的精度和有效性，基本可以满足自然环境下树上苹果的测产要求，为现代果园环境下的智能农业装备提供技术参考。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

100. 基于快速叶绿素荧光技术的油菜冠层生化参数垂直异质性分析

张佳菲, 万亮, 何勇, 岑海燕

智慧农业(中英文) 2021, 3 (1): 40-50. DOI: 10.12133/j.smartag.2021.3.1.202103-SA005

摘要（878）

HTML （24）

PDF（pc）（3024KB）（2555）

准确获取作物冠层生化信息对监测作物生长和指导精准施肥具有重要意义。现有的作物生化参数的垂直分布研究以高光谱遥感反演为主，缺乏与光合生理的联系。本研究主要探究了不同氮素处理水平下油菜苗期冠层内的叶绿素、类胡萝卜素、干物质和水分等生化参数的垂直分布变化特性，同时利用快速叶绿素荧光技术测定了叶片的光合性能，并通过线性回归分析和主成分分析进一步剖析了荧光响应与生化参数的内在联系。试验结果表明：（1）苗期中期油菜冠层的叶绿素含量、类胡萝卜素含量、干物质和水分含量均呈抛物线型的非均匀垂直分布，而叶绿素与类胡萝卜素的比值具有与其他生化参数不同的垂直分布模式，其随着叶位升高和施氮量的增加逐渐下降，与推动力DF_Total、电子链末端量子产额φ_Ro等荧光参数的垂直分布模式相同；（2）荧光参数，特别是DF_Total，对油菜叶片叶绿素与类胡萝卜的比值、叶绿素和干物质含量具有较强的评估能力；（3）缺氮会降低苗期油菜叶片的光系统I和II（PSI和PSII）性能，通过最大光化学效率φ_Po等荧光参数可对氮素胁迫进行诊断；而不同叶位叶片在PSI性能即电子末端传递效率上具有显著差异，通过DF_Total可有效表征冠层生化参数的垂直异质性。上述结果表明，应用快速叶绿素荧光技术对作物进行生化信息的垂直异质性监测具有可行性，可为指导精准施肥和提高优质优产提供新思路和技术支撑。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

全文下载排行