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“精细农业”是利用信息技术来管理农田的一种管理理念和措施。谷物产量是精细农业中需要获取的最重要的信息之一,它集中反映了农田信息(如土壤特性、化肥利用、地形结构、气象因素、灌溉、虫草侵害)对谷物产量的影响。实时获取产量信息和据此生成的产量图是“处方农作”中不可缺少的信息,产量信息和农田其他时空属性相结合可对农田实行“精准农作”;通过产量监视器得到的产量数据可预测估计产量、并对合理实施化肥农药提供指导;产量图还可用于田块的分块管理,并根据产量不同,实施不同的农作生产。谷物产量的实时测定为谷物产量计量与小区产量图的自动生成提供了必要的条件,基于DGPS技术和谷物产量实时在线测产系统研究是精细农业的一个重要研究方向。 本文从研究开发具有自主知识产权的谷物在线测产系统为出发点,对谷物测产系统的技术组成体系、涉及谷物产量信息获取技术和产量图生成技术进行了全面深入分析和系统研究,主要研究工作包括以下几个方面: 1.阐述了谷物联合收割机智能测产系统的测产原理和其基本组成,对测产系统使用的产量显示终端、主要传感器谷物流量传感器、谷物含水率传感器进行了分析,探讨了农田单位面积的产量计算数学模型。 2.分析谷物流量传感器基本工作原理,研究了自主开发的冲击式谷物流量传感器原理、主要结构和设计特点,进行改进和标定试验研究。建立谷物流量传感器输出量信号与谷物流量之间回归数学模型。 3.分析谷物含水率传感器测量原理和结构,利用引进的基于谷物介电特性测量原理的谷物含水率传感器,设计相应结构和相关电路,对谷物含水率传感器进行室内试验,完成谷物含水率传感器与测产系统的集成和标定,建立传感器输出与谷物含水率之间的预测模型。 4.对DGPS技术在谷物在线测产系统中的定位和测速应用作详细介绍,分析和阐明GPS差分定位的基本组成和定位原理,探讨了NEMA-0183语句格式和测距码伪距定位原理。并进行DGPS的单点绝对定位、差分定位和单点动态定位、差分动态定位试验研究。采用差分GPS测速,并对其应用于谷物测产系统中进行探索研究。 5.围绕谷物产量图生成的关键技术问题如坐标转换、误差产量数据处理与分析、产量数据插值方法进行了深入分析和探讨。为绘制谷物产量图的方便,采用高斯-克里格投影将大地坐标转换为空间直角坐标的方法,对坐标转换的算法进行了分析;对测产系统中产量数据进行了误差分析,分析了产生这些误差的原因,并探讨了剔除这些误差的方法,分析了常用的谷物产量数据插值方法。 6.使用Visual Basic6.0编程语言设计开发了谷物产量数据处理及产量分布图生成系统软件。系统具有空间数据插值、误差产量数据过滤、坐标系建立、产量数据统计分析、分类、着色,以及图形绘制等功能,并按照用户设置的分类和着色方式,将作物产量的空间分布以产量数据点图、栅格图的形式显示。