谷物产量数据处理及产量分布图生成系统的开发研究

【摘要】：我国是世界上的农业大国,农业作为我国的第一产业在国民经济建设中发挥了重要的作用,提供给了人民最基本的生存物资。随着农业现代化的发展,为了缓解由于过量使用化肥、农药等造成的环境恶化,保持农业生态的可持续发展,农业装备信息技术的研究越来越得到人们的重视。“精细农业”作为一种以信息技术为基础的现代农业管理理念已经在世界各地被人们所认可,它的技术思想是通过获取田间小区产量信息和影响作物生长的各种环境因素,并结合以往积累的农作经验,分析造成小区产量差异的原因,进而通过一定的决策支持,提出行之有效的田间管理方案,最后使用智能变量作业机械按照处方图的指导进行田间变量作业,从而达到降低农业生产成本、减少环境污染及保持农业可持续发展的最终目标。本课题就以“精细农业”实施过程中最基础的田间产量信息的获取及处理,即产量数据的误差分析、处理和农田谷物产量分布图系统的开发,作为研究目标,以提供直观、清晰、精确的农田产量分布图为变量作业服务。论文的主要研究内容包括: 1) 分析谷物联合收割机产量监测系统的测产原理及其系统构成,并对其中的定位设备——GPS的定位精度进行试验研究分析; 2) 分析了联合收割机智能测产系统记录的原始产量数据中存在的误差及类型,并进行了识别和处理。对产量数据中的粗大误差数据采用值域过滤和3σ法则进行滤波处理;考虑田间产量信息数据的空间分布特性提出了3×3网格判断误差产量数据的方法;对产量数据的系统误差中的填充时间误差及延迟时间误差进行了分析,综合考虑谷物流量值、含水率及产量值的变化趋势来确定两种误差产生的平均时间; 3) 从分析现有谷物产量分布图生成系统出发,确定了本课题要开发的产量分布图软件的主要功能,分析并选择了合适的空间数据插值方法进行数据处理,实现了系统自动过滤产量数据中误差数据的功能,给用户提供清晰、准确的统计分析结果,并探讨了产量分布图中的等值线图的绘制算法及其实现; 4) 分析了国产产量监测系统的组成结构,并利用所获得的产量数据生成了田间的产量分布图,结果表明该系统能够为我国精细农业研究与实践提供技术支持。