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农业现代化研究 2016年第3期37卷 423-429页

作者：李瑾郭美荣冯献北京农业信息技术研究中心国家农业信息化工程技术研究中心农业部农业信息技术重点实验室北京市农业物联网工程技术研究中心北京100097

农业物联网发展涉及社会、经济、科技、市场等多个方面,这决定了构建农业物联网发展评价体系的复杂性。文章梳理了与信息化、物联网相关的几类评价体系,并分析了物联网技术在农业资源利用、农业生态环境监测、农业精细管理、农产品与食... 详细信息

农业物联网发展涉及社会、经济、科技、市场等多个方面,这决定了构建农业物联网发展评价体系的复杂性。文章梳理了与信息化、物联网相关的几类评价体系,并分析了物联网技术在农业资源利用、农业生态环境监测、农业精细管理、农产品与食品质量安全管理与追溯等领域的应用现状。目前我国农业物联网发展面临技术标准体系建设滞后、核心和关键技术产品缺失、资金瓶颈制约严重、成熟的商业化模式缺失、产业发展滞后、政策法规不健全等制约因素。提出了建立农业物联网发展评价体系的原则和思路,进而尝试性地搭建了农业物联网发展评价指标体系,以期为农业物联网发展的科学评价提供参考。最后,从加大农业物联网的政策扶持和资金支持,加快推进农业物联网标准规范建设,逐步建立农业物联网信息采集体系,加强农业物联网技术创新和产品研发等方面提出了促进农业物联网发展的建议。

关键词：农业物联网评价体系综述构想

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基于无人机高光谱分数阶微分的马铃薯地上生物量估算

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农业机械学报 2020年第12期51卷 202-211页

作者：刘杨冯海宽孙乾杨福芹杨贵军北京农业信息技术研究中心农业农村部农业遥感机理与定量遥感重点实验室北京100097 山东科技大学测绘科学与工程学院青岛266590 国家农业信息化工程技术研究中心北京100097 河南工程学院土木工程学院郑州451191 北京市农业物联网工程技术研究中心北京100097

以马铃薯为研究对象,利用无人机得到现蕾期、块茎形成期、块茎增长期、淀粉积累期和成熟期的高光谱数据,实测了地上生物量(Above ground biomass,AGB)数据。首先,利用成像高光谱影像提取每个生育期马铃薯冠层高光谱反射率数据;然后,利... 详细信息

以马铃薯为研究对象,利用无人机得到现蕾期、块茎形成期、块茎增长期、淀粉积累期和成熟期的高光谱数据,实测了地上生物量(Above ground biomass,AGB)数据。首先,利用成像高光谱影像提取每个生育期马铃薯冠层高光谱反射率数据;然后,利用分数阶微分计算高光谱0~2阶微分(间隔0.2),将各阶微分下的光谱数据与地上生物量进行相关性分析,挑选出相关系数绝对值较大的前9个微分波段;最后,利用多元线性回归(Multiple linear regression,MLR)、随机森林(Random forest,RF)和人工神经网络(Artificial neural network,ANN)3种方法构建基于分数阶微分光谱的整体、不同品种、不同密度和不同施肥下的马铃薯AGB估算模型,并进行了对比。结果表明:各生育期相关系数绝对值最大值出现的阶数不同,现蕾期为0.8阶微分(470 nm);块茎形成期为1.8阶微分(710 nm);块茎增长期和淀粉积累期为1.6阶微分(718、722、766 nm);成熟期为1.0阶微分(622 nm)。相较于整数阶微分,高光谱分数阶微分与AGB的相关性更高,分数阶微分可以提高马铃薯AGB的估算精度。分析了不同生育期整体、不同品种、不同密度和不同施肥下的马铃薯AGB估算模型,3种方法中以9个微分波段为因变量的AGB估算在块茎增长期表现效果最好,利用MLR方法得到的模型精度最高、稳定性最强,其次为RF模型,ANN模型表现效果最差。不同生育期利用3种方法构建的AGB估算模型精度由大到小依次为块茎增长期、块茎形成期、淀粉积累期、现蕾期、成熟期。

关键词：马铃薯地上生物量高光谱分数阶微分

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农业物联网产业发展分析与政策建议

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科技导报 2018年第11期36卷 45-53页

作者：李瑾郭美荣冯献北京农业信息技术研究中心国家农业信息化工程技术研究中心农业部农业信息技术重点实验室北京市农业物联网工程技术研究中心

中国农业物联网产业初步形成完整的物联网产业体系,各类农业专家系统、配方施肥系统、监测预警系统、质量追溯系统等农业专用软件平台、农业物联网解决方案咨询、软件服务等发展迅速,应用前景广阔。但存在地域和领域发展不均衡、技术支... 详细信息

中国农业物联网产业初步形成完整的物联网产业体系,各类农业专家系统、配方施肥系统、监测预警系统、质量追溯系统等农业专用软件平台、农业物联网解决方案咨询、软件服务等发展迅速,应用前景广阔。但存在地域和领域发展不均衡、技术支撑不足、产业市场体系不完善、市场化竞争不足的问题。结合中国农业物联网产业现状,从加强农业物联网关键技术研发与平台建设、完善产业发展资金扶持政策、培育农业物联网产业集群、创新农业物联网商业运作模式和服务推广等方面,提出了加快农业物联网产业发展的对策与建议。

关键词：农业物联网物联网产业农业信息技术

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基于无人机数码影像的玉米育种材料株高和LAI监测

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农业工程学报 2018年第5期34卷 73-82页

作者：牛庆林冯海宽杨贵军李长春杨浩徐波赵衍鑫农业部农业遥感机理与定量遥感重点实验室北京农业信息技术研究中心北京100097 国家农业信息化工程技术研究中心北京100097 北京市农业物联网工程技术研究中心北京100097 河南理工大学测绘与国土信息工程学院焦作454000 北京市农林科学院玉米研究中心北京100097

快速、无损和高通量地获取田间株高(height,H)和叶面积指数(leaf area index,LAI)表型信息,对玉米育种材料的长势监测及产量预测具有重要的意义。基于无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)遥感平台搭载高清数码相机构建低成本的遥感数... 详细信息

快速、无损和高通量地获取田间株高(height,H)和叶面积指数(leaf area index,LAI)表型信息,对玉米育种材料的长势监测及产量预测具有重要的意义。基于无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)遥感平台搭载高清数码相机构建低成本的遥感数据获取系统,于2017年5—9月在北京市昌平区小汤山镇国家精准农业研究示范基地的玉米育种材料试验田,获取试验田苗期、拔节期、喇叭口期和抽雄吐丝期的高清数码影像和地面实测的H、LAI和地面控制点(ground control point,GCP)的三维空间坐标。首先,基于高清数码影像结合GCP生成试验田的数字表面模型(digital surface model,DSM)和高清数码正射影像(digital orthophoto map,DOM);然后,基于DSM和DOM分别提取玉米育种材料的H和数码影像变量,其中将DOM的红、绿和蓝通道的DN(digital number)值分别定义为R、G和B,进行归一化后得到数码影像变量,分别定义为r、g和b;最后,基于实测H对DSM提取的H进行了精度验证,并用逐步回归分析方法进行了LAI的估测。结果表明,实测H和DSM提取的H高度拟合(R^2、RMSE和n RMSE分别为0.93,28.69 cm和17.90%);仅用数码影像变量估测LAI,得到最优的估测变量为r和r/b,其估算模型和验证模型的R^2、RMSE和n RMSE分别为0.63,0.40,26.47%和0.68,0.38,25.51%;将H与数码影像变量进行融合估测LAI,得到最优的估测变量为H、g和g/b,其估算模型和验证模型的R^2、RMSE和n RMSE分别为0.69,0.37,24.34%和0.73,0.35,23.49%。研究表明,基于无人机高清数码影像结合GCP生成DSM,提取玉米育种材料的H,精度较高;将H与数码影像变量进行融合估测LAI,与仅用数码影像变量相比,估测模型和验证模型的精度明显提高。该研究可为玉米育种材料的田间表型信息监测提供参考。

关键词：无人机农作物提取数码影像玉米育种材料株高叶面积指数逐步回归

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基于节水的北京设施蔬菜生产效率及其对策研究

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中国蔬菜 2017年第1期 55-60页

作者：冯献李瑾郭美荣北京农业信息技术研究中心国家农业信息化工程技术研究中心农业部农业信息技术重点实验室北京市农业物联网工程技术研究中心北京100097

基于北京市郊区县设施蔬菜用水现状与农户节水行为的调研,采用DEA方法对采用节水技术的北京设施蔬菜投入产出效率进行了评价。结果显示,基于节水的京郊设施蔬菜生产效率为0.900,处于较高水平,但设施黄瓜和设施茄子仍存在10.212%、0.285... 详细信息

基于北京市郊区县设施蔬菜用水现状与农户节水行为的调研,采用DEA方法对采用节水技术的北京设施蔬菜投入产出效率进行了评价。结果显示,基于节水的京郊设施蔬菜生产效率为0.900,处于较高水平,但设施黄瓜和设施茄子仍存在10.212%、0.285%的节水提升潜力;基于膜下滴灌、水肥一体化、畦灌等技术设施蔬菜生产已发挥最佳投入产出的配置效率,但基于沟灌、膜下沟灌、膜下微喷的设施蔬菜仍存在2.902%、12.162%和2.792%的节水提升潜力。结论表明,不同的设施蔬菜品种、节水技术选择对于设施蔬菜生产效率存在差异性,通过调整结构和创新技术,可提升设施蔬菜节水效率。

关键词：北京设施蔬菜节水投入产出效率

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互联网环境下北京休闲农业创新发展研究

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农业现代化研究 2019年第2期40卷 189-196页

作者：郭美荣李瑾冯献北京农业信息技术研究中心国家农业信息化工程技术研究中心农业部农业信息技术重点实验室北京市农业物联网工程技术研究中心北京100097

互联网技术在农业领域的渗透,催生了休闲农业新业态。探讨网络环境下休闲农业创新发展需求和模式对我国现代农业产业融合和农业农村经济发展具有重要意义。采用文献调研和案例调研相结合的方法,总结分析北京市休闲农业与互联网融合发展... 详细信息

互联网技术在农业领域的渗透,催生了休闲农业新业态。探讨网络环境下休闲农业创新发展需求和模式对我国现代农业产业融合和农业农村经济发展具有重要意义。采用文献调研和案例调研相结合的方法,总结分析北京市休闲农业与互联网融合发展现状、需求、模式和困境。结果表明,北京市"互联网+"休闲农业融合发展主要形成了休闲农业主题网站、休闲农业与互联网金融和会展农业等业态。互联网环境下,基于政府规范管理、消费者参与式消费、休闲产品服务精准化开发和信息沟通反馈的需求,休闲农业发展形成了基于品牌宣传推介的创意体验农业模式、基于休闲农产品营销的电子商务模式、基于产业链服务的个性化定制模式和基于科技示范引领的科普展览模式4类。目前,休闲农业转型升级仍面临城乡网络基础设施建设不完善、经营主体受教育程度偏低、建设发展资金不足和专业人才缺乏等限制因素。为此,应持续完善网络基础设施建设,加强经营主体培训,创新生产经营模式,强化人才建设。

关键词：休闲农业互联网+ 现状需求模式困境北京

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“互联网＋”时代我国现代农业服务业的新内涵、新特征及动力机制研究

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科技管理研究 2018年第2期38卷 196-202页

作者：马晨李瑾北京农业信息技术研究中心//国家农业信息化工程技术研究中心//农业部农业信息技术重点实验室//北京市农业物联网工程技术研究中心北京100097

以互联网、物联网、大数据等信息化前沿技术对农业服务业发展的影响与驱动为切入点,深入研究"互联网+"时代我国现代农业服务业发展的新形式,创新性地提出"互联网+"环境下我国现代农业服务业的新内涵,深入剖析在与... 详细信息

以互联网、物联网、大数据等信息化前沿技术对农业服务业发展的影响与驱动为切入点,深入研究"互联网+"时代我国现代农业服务业发展的新形式,创新性地提出"互联网+"环境下我国现代农业服务业的新内涵,深入剖析在与互联网跨产业、跨领域、跨业务结合以后,现代农业服务业展现出高增值性、高渗透性和强外部性的新特征。重新梳理我国现代农业服务业的分类,着重分析利用信息感知、数据传输、智能处理和优化决策等先进的互联网信息技术推动现代农业服务业转型升级的动力机理,并提出发展现代农业服务业的相关对策建议。

关键词：互联网+ 现代农业服务业转型升级动力机制

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基于无人机数码影像的马铃薯生物量估算

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农业工程学报 2020年第23期36卷 181-192页

作者：刘杨冯海宽黄珏孙乾杨福芹农业农村部农业遥感机理与定量遥感重点实验室北京农业信息技术研究中心北京100097 山东科技大学测绘科学与工程学院青岛266590 国家农业信息化工程技术研究中心北京100097 北京市农业物联网工程技术研究中心北京100097 河南工程学院土木工程学院郑州451191

株高和植被覆盖度(Vegetation Coverage,VC)是估算生物量的重要参数,而生物量的准确估算对农业生产具有重要作用。该研究获取马铃薯现蕾期、块茎形成期、块茎增长期、淀粉积累期和成熟期的无人机和地面数码影像,并实测株高、地上生物量... 详细信息

株高和植被覆盖度(Vegetation Coverage,VC)是估算生物量的重要参数,而生物量的准确估算对农业生产具有重要作用。该研究获取马铃薯现蕾期、块茎形成期、块茎增长期、淀粉积累期和成熟期的无人机和地面数码影像,并实测株高、地上生物量和地面控制点(Ground Control Point,GCP)的三维空间坐标。首先基于数字表面模型(Digital Surface Model,DSM)提取马铃薯株高,其次利用地面和无人机数码影像提取马铃薯VC实测值和估测值,然后将提取的株高、VC和二者乘积与选取的11种植被指数和生物量作相关性分析,挑选出相关性较好的前6种植被指数和3种农学参数,最后通过线性回归(Linear Regression,LR)、偏最小二乘回归(Partial Least Square Regression,PLSR)、随机森林(Random Forest,RF)算法和支持向量机(Support Vector Machine,SVM)估算生物量。结果表明,提取株高和实测株高拟合的决定系数为0.86,标准均方根误差为13.42%;提取VC值和实测VC值拟合的决定系数为0.84,标准均方根误差为15.76%;利用LR建模和验证精度由低到高依次为提取的株高、VC和二者乘积,每种变量的估算效果均从现蕾期到块茎增长期逐渐变好,从淀粉积累期到成熟期逐渐变差;每个生育期利用3种方法以不同变量估算生物量效果依次由低到高为植被指数、植被指数结合提取株高、植被指数结合提取VC、植被指数结合提取的株高和VC,其中PLSR模型效果优于RF和SVM模型。该研究为马铃薯长势快速监测提供参考。

关键词：模型无人机生物量马铃薯株高植被覆盖度植被指数

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信息化促进乡村振兴的国际经验与借鉴

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科技管理研究 2020年第3期40卷 174-181页

作者：冯献李瑾北京农业信息技术研究中心国家农业信息化工程技术研究中心农业部农业信息技术重点实验室北京市农业物联网工程技术研究中心

采用二手资料分析法,基于信息传播要素视角,从乡村信息化基础设施建设、乡村信息服务体系建设、涉农信息资源建设等方面总结提出美国、英国、法国、日本、韩国等5个国家利用信息化促进乡村振兴的典型模式与主要做法,探讨其对中国乡村振... 详细信息

采用二手资料分析法,基于信息传播要素视角,从乡村信息化基础设施建设、乡村信息服务体系建设、涉农信息资源建设等方面总结提出美国、英国、法国、日本、韩国等5个国家利用信息化促进乡村振兴的典型模式与主要做法,探讨其对中国乡村振兴的经验借鉴。结合多案例分析发现,国外利用信息化促进乡村振兴的扶持政策与经验主要在于基础设施建设、受体技能培训、多元化服务主体以及信息资源建设等方面。未来中国在全面推进乡村振兴战略中,可借鉴国外相关经验,通过信息化支撑农业产业兴旺、信息化提升乡村治理效率、信息化促进农民增收等方面实现农业农村现代化。

关键词：信息化乡村振兴发展模式国际经验借鉴

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无人机影像光谱和纹理融合信息估算马铃薯叶片叶绿素含量

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农业工程学报 2019年第11期35卷 63-74页

作者：陈鹏冯海宽李长春杨贵军杨钧森杨文攀刘帅兵农业部农业遥感机理与定量遥感重点实验室北京农业信息技术研究中心北京100097 国家农业信息化工程技术研究中心北京100097 北京市农业物联网工程技术研究中心北京100097 河南理工大学测绘与国土信息工程学院焦作454000 辽宁工程技术大学测绘与地理科学学院阜新123000

利用无人机平台搭载多光谱传感器在农业监测上已经有一些应用,但是利用无人机多光谱影像估算作物叶绿素含量的研究较少,特别是融合无人机多光谱影像光谱信息和纹理信息估算马铃薯叶绿素含量的研究更是罕见。基于此,该文利用2018年北京... 详细信息

利用无人机平台搭载多光谱传感器在农业监测上已经有一些应用,但是利用无人机多光谱影像估算作物叶绿素含量的研究较少,特别是融合无人机多光谱影像光谱信息和纹理信息估算马铃薯叶绿素含量的研究更是罕见。基于此,该文利用2018年北京小汤山基地马铃薯各个典型生育期的无人机多光谱影像及实测的叶绿素含量数据,首先提取多光谱影像植被指数和纹理特征等变量,然后分析其与叶绿素含量相关性,筛选出较优特征变量,并开展基于调整R^2和K折交叉验证的全子集分析估算马铃薯叶绿素含量。最后将植被指数与纹理特征通过主成分融合构建一种新的综合指标估算叶绿素含量。研究发现:1)多光谱植被指数和纹理特征估算叶绿素含量模型,K折交叉验证均优于调整R^2;2)整个生育期,综合指标模型决定系数比植被指数模型、纹理特征模型均有提升,且标准均方根误差均降低。综合指标估算模型较优,多光谱植被指数模型次之,纹理特征模型较差。该研究可为马铃薯生长营养监测提供一种可行的方法,对马铃薯的栽培种植管理具有指导意义。

关键词：无人机农作物遥感马铃薯叶绿素含量多光谱纹理特征最优子集分析

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