无人机载LiDAR农作物精细监测技术
admin
2022-09-17
无人机载LiDAR农作物精细监测技术
技术编号
SX-013
提供单位
中北大学
技术大类
其他技术
联系人
杨风暴
技术类型
其他技术
电话
13653515921
邮箱
yangfb@nuc.edu.cn
适用范围
所属行业:计算机服务业、农业、软件业
推荐单位
山西省科技厅
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技术简要说明无人机载LiDAR农作物精细监测技术有效解决种植区域不规则地形面积的准确提取、多长势特征的构建、全生育期作物长势监测、作物产量精准估算等农业问题,可以对复杂环境的作物种植区(例如:耕地分散、作物品种布局不一、地势高低不平等)实现无接触的种植面积精细提取、定期作物长势监测及产量精确估算,有效指导科学种植及绿色农业的发展。关键设备包括激光雷达系统和可配套挂载作业的无人机。
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Technical Brief Description
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技术提供方中北大学
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技术主要指标信息已搭载激光雷达设备的无人机整体重量约10Kg;作物种植面积计算精度>93%;作物产量估计误差<8%;
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商业应用情况推广中
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希望在技术转移过程中得到的帮助/支持
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商业应用单位联系人/电话/邮箱
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设备投资无人机载LiDAR农作物精细监测技术需配套无人机作业平台、激光雷达扫描测距系统、软件安装平台等,相关平台配置投资金额依据本实验室平台设备情况估计,约88.52万元。后续为提高无人机载LiDAR农作物精细监测技术进行作物估产的精度,可配套使用其他传感器进行联合作业。
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年运行维护费用主要指系统正常运行时单位产品耗费的原材料、水、电等费用,以及耗费的人工费(工资)、设备折旧费、修理费、管理费等维护费用。单位产品耗费的原材料、水、电等费用以50元/次计;专业调试费以3520元/次计;劳务费以180元/人·次计;设备折旧费以激光雷达3000元/次计;无人机500元/次计;维修费以激光雷达2万元/次计;无人机2000元/次,预估年维修费用约5万元。
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投资回收期无人机载LiDAR农作物精细监测技术作为一种新型的遥感监测方法大大降低了本底调查和农业统计的成本,减少了大量的人力、财力和物力的损耗,也极大程度的减少了对作物及农耕环境的破坏,利用农作物精细监测技术,可以更好的判断农作物施肥的时间以及使用剂量,减少对作物果实的损害,提高产量。将无人机载LiDAR农作物精细监测技术投资使用,其产生的累计的经济效益预计3-5年可以投资回本。
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附加效益由于作物种植区地形复杂、生长状态因环境不同而差异显著,采用本底调查来推算不同区域的作物农情,会消耗大量的人力、财力和物力,无人机载LiDAR农作物精细监测技术作为一种新型的遥感监测方法,更实时,成本更低,准确性更高,使区域规划更加合理,农业种植结构得到优化。无人机载的探测方式大大降低了本底调查和农业统计的成本,也极大程度的减少了对作物及农耕环境的破坏,有利于实现绿色农业。无人机载LiDAR农作物精细监测技术包括满足商业化需求的农作物估产软件,利用开发出的作物估产系统可以精确提取不同地区的农作物种植面积,准确评估农作物的长势状况,对农作物的产量做出准确预估计,为各地区指导当年的农作物生产和农业部门制定计划提供服务,进而为国家制定粮食政策提供有效保障,将促进农业向智能化、精准化方向发展。开发出满足商业化需求的作物估产软件,预估每套软件售价约8000元,形成每年约80万元的经济效益,兼顾作物估产的精度和效率的前提下,该技术可为全国作物主产省节约估产成本费用约 50-100万元/年。
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综合效益智慧农业是促进农民增收、种植业结构调整、科学指导播种培育等的新兴产业,在“一带一路”农业建设中大有潜力,利用无人机载LiDAR农作物精细监测技术实现高效、增产、增收。社会效益方面,利用无人机载LiDAR农作物精细监测技术可以精确提取不同地区的作物种植面积,准确评估作物的长势状况,对作物的产量做出准确预算,为各地区指导当年的作物生产和农业部门制定计划提供服务,进而为国家制定粮食政策提供有效保障。另外,该技术可为农作物生长过程中灾害病虫的监测、土壤含水量的动态监测等提供一定的技术借鉴,利用无人机巡航农田可以实现动态的农业监测。通过对农田区域的土壤墒情、作物叶片饱和度、病虫灾害情况等反映作物生长情况的关键要素的定期探测及数据分析,可以实现定点定量的灌溉、虫害防治及施肥,从而有效节约水资源、保护土壤肥力并及时预警突发灾情。无人机载LiDAR农作物精细监测技术在环境保护及资源节约等方面都有较大的技术及生态价值,将促进农业向智能化、精准化、绿色化方向发展,符合 “一带一路”绿色发展理念。
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障碍对技术转移影响等级融资困难:技术可实现程度高,但配套设备成本较高。 当地政府政策支持力度:补贴微弱,科研前期设备人力资金投入大。 技术的建设周期长:技术实现周期已过渡,但整套系统成型需时间。
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提交日期2020/12/30
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技术成熟度工艺路线完整,设配配套齐全,软件系统集成度高。无人机载LiDAR农作物精细监测技术在工艺路线方面,有完整的从数据采集、处理到信息判断、做出产量估计的可行流程,且通过了项目多次的数据验证;在设备方面,具备开展无人机载LiDAR农作物精细监测技术的完备适配仪器,如配套的无人机、激光雷达采集系统等,可以采集到亚厘米级的农业信息;在系统集成方面,本技术拥有高度集成的软件系统,通过前端农业采集信息的输入,可以实现种植面积提取、作物表型提取、作物受灾程度评估、产量估计。整个技术的完善程度很高,可以为“一带一路”沿线国家实现智慧农业、绿色农业提供技术支持。
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技术适用性与使用条件该技术适用于农作物高产地区、农业资源紧张地区与发展农业改革地区。“一带一路”沿线国家近年来种植面积扩张很大,该技术可以帮助其合理规划资源,控制环境污染,保护环境。地域环境上该技术实现灵活,可控性高,可以在人为难以到达的区域更加安全、高效的工作,受自然地域环境的限制小。作业区域一定的情况下进行短期培训可快速掌握,系统稳定安全性高。
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技术稳定性“一带一路”涵盖东南亚、西亚、中亚以及中东欧国家及地区,气候以温带大陆性气候为主,尤其是南亚、东南亚地区与中国地理位置相近,大多种植小麦、稻谷、玉米等农作物。无人机载LiDAR农作物精细监测技术不受天气状况的影响,不过度依赖太阳光辐射,可以昼夜工作,环境适应性强。因此可广泛应用于玉米、小麦、稻谷等多种粮食作物的生长监测以及产量估计,不仅可以满足我国农作物监测及估产的要求,也可针对东南亚等地区气候环境相似、地理位置相近、作物种植类型基本相同等特点,类别参照网络训练数据对模型系统进行微调处理,保证了技术的可适性和兼容性,可推广至“一带一路”沿线国家及地区。
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技术安全性目前该技术配套设备完善,耐用性高且安全性高,国家法律法规能够提供相关支持和引导,适宜我国农业发展现状要求。推广至“一带一路”等沿线国家及地区需考虑到当地无人机从业人员的数量及专业技能等级水平,以及当地政府部门及相关政策法规的约束。
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技术转移推广障碍融资困难,当地政府政策支持力度不足(如:关税、补贴等),技术的建设周期长
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知识产权转让已取得相关专利授权两项,技术相关支持产权归本单位所有;技术拥有方性质:高校;设备目前均为国产设备;可进行技术转让。