SICK激光雷達TIM310-1030000傳感器農(nóng)業(yè)的應(yīng)用
農(nóng)業(yè)是國民經(jīng)濟和的重要基礎(chǔ)和保障。為了利用有限的耕地養(yǎng)活我國的13億人口,只有從提高畝產(chǎn)方面下功夫,除了采用高產(chǎn)作物外,還采用大劑量化肥施用的手段來確保高的單位畝產(chǎn),這使得過量施肥成為一個嚴重的問題。

SICK激光雷達TIM310-1030000傳感器農(nóng)業(yè)的應(yīng)用
按我國18億畝耕地紅線計算,每年由于過量施肥造成的化肥購置直接經(jīng)濟損失超過100億元。過量施肥還會引發(fā)更為嚴重的環(huán)境問題：施肥過多使土壤板結(jié)和退化;流入水系的肥料使水體富營養(yǎng)化,如太湖藍藻、三峽水華等;土壤中過量氮素揮發(fā)到大氣中,為灰霾的形成提供化學(xué)原料;作物中氮含量過高,在秸稈燃燒時會加劇灰霾、PM2.5的污染,如2012年6月發(fā)生在湖北省和武漢市的嚴重灰霾事件等。消耗高、污染大的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向精準施肥、精確灌溉的精細農(nóng)業(yè)發(fā)展,是我國農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型的必然。遙感技術(shù)是精細農(nóng)業(yè)獲得農(nóng)田數(shù)據(jù)的核心來源,沒有遙感技術(shù)的支持,就沒有精細農(nóng)業(yè)的發(fā)展。目前國內(nèi)外的農(nóng)田遙感監(jiān)測手段主要包括地面、飛機和衛(wèi)星觀測。地面觀測精度較高,但觀測點是離散的,要完成大范圍監(jiān)測費時費力。飛機和衛(wèi)星觀測速度快、范圍廣,其采用的傳感器TIM310-1030000傳感器分為兩種：被動光學(xué)傳感器TIM310-1030000傳感器,受大氣、光照等諸多因素影響較大,導(dǎo)致其光譜探測精度不高,且只有平面二維空間信息。機載SICK激光雷達傳感器TIM310-1030000傳感器傳感器TIM310-1030000傳感器,可獲取三維空間信息,但光譜信息嚴重缺失,限制了其在農(nóng)業(yè)監(jiān)測中的應(yīng)用。農(nóng)業(yè)科學(xué)研究早已表明：要實現(xiàn)精細化的農(nóng)業(yè)監(jiān)測,必須在大尺度上同時實現(xiàn)作物高光譜與高空間分辨遙感探測。但目前的幾種遙感觀測手段均難以滿足這一要求。為了解決“大尺度范圍同時實現(xiàn)高光譜分辨和高空間分辨觀測”這一遙感學(xué)科前沿科學(xué)技術(shù)問題,為精細農(nóng)業(yè)這一我國經(jīng)濟社會發(fā)展的重大需要提供支撐,創(chuàng)新性提出了一種全新的多光譜對地觀測SICK激光雷達傳感器TIM310-1030000傳感器,建立了面向農(nóng)業(yè)遙感探測應(yīng)用的新型激光波長選擇理論,構(gòu)建了多光譜對地觀測SICK激光雷達傳感器TIM310-1030000傳感器數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用方法體系,研發(fā)了相關(guān)的多光譜對地觀測SICK激光雷達傳感器TIM310-1030000傳感器硬件系統(tǒng)。解決的關(guān)鍵問題包括：(1)發(fā)明了多波長激光同時發(fā)射和同步接收的關(guān)鍵核心方法,一舉解決“同時實現(xiàn)高光譜分辨和高空間分辨觀測”的科學(xué)難題;(2)發(fā)明了多光譜激光探測弱信號接收、處理和校正,一體化的多光譜SICK激光雷達傳感器TIM310-1030000傳感器整機集成等系列關(guān)鍵技術(shù),使可用于飛機、衛(wèi)星等移動平臺,攻克了“大尺度范圍”觀測的技術(shù)瓶頸;(3)發(fā)明了激光波長選擇理論,從冗余的光譜數(shù)據(jù)中選擇zui合適我國主要糧食作物水稻和小麥的激光工作特征波長,以zui有效的方式為精細農(nóng)業(yè)遙感服務(wù)。技術(shù)原理：主要包括多光譜對地觀測SICK激光雷達傳感器TIM310-1030000傳感器的方法體系建立和關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)兩個方面,提出了激光波長選擇方法,多光譜SICK激光雷達傳感器TIM310-1030000傳感器校正方法,為其技術(shù)實現(xiàn)和應(yīng)用推廣提供了理論基礎(chǔ);在技術(shù)實現(xiàn)上,從單元技術(shù)和系統(tǒng)集成技術(shù)分別實現(xiàn)創(chuàng)新,完成了系統(tǒng)研制和功能實現(xiàn),以利于在農(nóng)業(yè)精細遙感中的應(yīng)用。 性能指標： 探測激光波長：4 探測激光器功率：100mW 激光束發(fā)散角：3mrad 采樣指標：4通道同時探測,量化位數(shù)為8位,采樣速率10MHz 數(shù)據(jù)獲取速度：5個脈沖平均,一秒鐘獲取60個4波長反射信號 探測距離：15米 掃描角：2。創(chuàng)新如下：a)發(fā)明了多波長激光同時發(fā)射和同步接收技術(shù),一舉解決在一臺遙感設(shè)備上“同時實現(xiàn)高光譜分辨和高空間分辨觀測”的科學(xué)難題;b)發(fā)明了多光譜SICK激光雷達傳感器TIM310-1030000傳感器激光波長選擇方法,選擇出zui合適我國主要糧食作物水稻和小麥的激光工作特征波長,以zui有效的方式為精細農(nóng)業(yè)遙感服務(wù);c)發(fā)明了多光譜激光探測弱信號去噪、處理和校正技術(shù),實現(xiàn)了遠距離、極微弱農(nóng)作物的光譜和幾何遙感信息的同步精確探測能力。

SICK激光雷達TIM310-1030000傳感器農(nóng)業(yè)的應(yīng)用
發(fā)明了融合光譜探測和三維掃描成像探測的一體化的多光譜SICK激光雷達傳感器TIM310-1030000傳感器整機技術(shù),使可用于飛機、衛(wèi)星等移動平臺,攻克了“大尺度范圍”觀測的技術(shù)瓶頸研究成果可首先在農(nóng)業(yè)、林業(yè)部門開展應(yīng)用,進行完善。在成果實用化成熟的條件下,依托有關(guān)高科技公司,將研究的實驗樣機商品化,逐步推廣到氣象、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、地質(zhì)、水利、資源、環(huán)保等部門,產(chǎn)生經(jīng)濟效益。