SICK激光雷達(dá)TIM310-1030000傳感器農(nóng)業(yè)的應(yīng)用
農(nóng)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和的重要基礎(chǔ)和保障。為了利用有限的耕地養(yǎng)活我國(guó)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(lái)確保高的單位畝產(chǎn),這使得過(guò)量施肥成為一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題。

SICK激光雷達(dá)TIM310-1030000傳感器農(nóng)業(yè)的應(yīng)用
按我國(guó)18億畝耕地紅線計(jì)算,每年由于過(guò)量施肥造成的化肥購(gòu)置直接經(jīng)濟(jì)損失超過(guò)100億元。過(guò)量施肥還會(huì)引發(fā)更為嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題：施肥過(guò)多使土壤板結(jié)和退化;流入水系的肥料使水體富營(yíng)養(yǎng)化,如太湖藍(lán)藻、三峽水華等;土壤中過(guò)量氮素?fù)]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(guò)高,在秸稈燃燒時(shí)會(huì)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(yán)重灰霾事件等。消耗高、污染大的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向精準(zhǔn)施肥、精確灌溉的精細(xì)農(nóng)業(yè)發(fā)展,是我國(guó)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型的必然。遙感技術(shù)是精細(xì)農(nóng)業(yè)獲得農(nóng)田數(shù)據(jù)的核心來(lái)源,沒(méi)有遙感技術(shù)的支持,就沒(méi)有精細(xì)農(nóng)業(yè)的發(fā)展。目前國(guó)內(nèi)外的農(nóng)田遙感監(jiān)測(cè)手段主要包括地面、飛機(jī)和衛(wèi)星觀測(cè)。地面觀測(cè)精度較高,但觀測(cè)點(diǎn)是離散的,要完成大范圍監(jiān)測(cè)費(fèi)時(shí)費(fèi)力。飛機(jī)和衛(wèi)星觀測(cè)速度快、范圍廣,其采用的傳感器TIM310-1030000傳感器分為兩種：被動(dòng)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(cè)精度不高,且只有平面二維空間信息。機(jī)載SICK激光雷達(dá)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(yán)重缺失,限制了其在農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用。農(nóng)業(yè)科學(xué)研究早已表明：要實(shí)現(xiàn)精細(xì)化的農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè),必須在大尺度上同時(shí)實(shí)現(xiàn)作物高光譜與高空間分辨遙感探測(cè)。但目前的幾種遙感觀測(cè)手段均難以滿足這一要求。為了解決“大尺度范圍同時(shí)實(shí)現(xiàn)高光譜分辨和高空間分辨觀測(cè)”這一遙感學(xué)科前沿科學(xué)技術(shù)問(wèn)題,為精細(xì)農(nóng)業(yè)這一我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)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(duì)地觀測(cè)SICK激光雷達(dá)傳感器TIM310-1030000傳感器,建立了面向農(nóng)業(yè)遙感探測(cè)應(yīng)用的新型激光波長(zhǎng)選擇理論,構(gòu)建了多光譜對(duì)地觀測(cè)SICK激光雷達(dá)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(duì)地觀測(cè)SICK激光雷達(dá)傳感器TIM310-1030000傳感器硬件系統(tǒng)。解決的關(guān)鍵問(wèn)題包括：(1)發(fā)明了多波長(zhǎng)激光同時(shí)發(fā)射和同步接收的關(guān)鍵核心方法,一舉解決“同時(shí)實(shí)現(xiàn)高光譜分辨和高空間分辨觀測(cè)”的科學(xué)難題;(2)發(fā)明了多光譜激光探測(cè)弱信號(hào)接收、處理和校正,一體化的多光譜SICK激光雷達(dá)傳感器TIM310-1030000傳感器整機(jī)集成等系列關(guān)鍵技術(shù),使可用于飛機(jī)、衛(wèi)星等移動(dòng)平臺(tái),攻克了“大尺度范圍”觀測(cè)的技術(shù)瓶頸;(3)發(fā)明了激光波長(zhǎng)選擇理論,從冗余的光譜數(shù)據(jù)中選擇zui合適我國(guó)主要糧食作物水稻和小麥的激光工作特征波長(zhǎng),以zui有效的方式為精細(xì)農(nóng)業(yè)遙感服務(wù)。技術(shù)原理：主要包括多光譜對(duì)地觀測(cè)SICK激光雷達(dá)傳感器TIM310-1030000傳感器的方法體系建立和關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方面,提出了激光波長(zhǎng)選擇方法,多光譜SICK激光雷達(dá)傳感器TIM310-1030000傳感器校正方法,為其技術(shù)實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用推廣提供了理論基礎(chǔ);在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上,從單元技術(shù)和系統(tǒng)集成技術(shù)分別實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新,完成了系統(tǒng)研制和功能實(shí)現(xiàn),以利于在農(nóng)業(yè)精細(xì)遙感中的應(yīng)用。 性能指標(biāo)： 探測(cè)激光波長(zhǎng)：4 探測(cè)激光器功率：100mW 激光束發(fā)散角：3mrad 采樣指標(biāo)：4通道同時(shí)探測(cè),量化位數(shù)為8位,采樣速率10MHz 數(shù)據(jù)獲取速度：5個(gè)脈沖平均,一秒鐘獲取60個(gè)4波長(zhǎng)反射信號(hào) 探測(cè)距離：15米 掃描角：2。創(chuàng)新如下：a)發(fā)明了多波長(zhǎng)激光同時(shí)發(fā)射和同步接收技術(shù),一舉解決在一臺(tái)遙感設(shè)備上“同時(shí)實(shí)現(xiàn)高光譜分辨和高空間分辨觀測(cè)”的科學(xué)難題;b)發(fā)明了多光譜SICK激光雷達(dá)傳感器TIM310-1030000傳感器激光波長(zhǎng)選擇方法,選擇出zui合適我國(guó)主要糧食作物水稻和小麥的激光工作特征波長(zhǎng),以zui有效的方式為精細(xì)農(nóng)業(yè)遙感服務(wù);c)發(fā)明了多光譜激光探測(cè)弱信號(hào)去噪、處理和校正技術(shù),實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)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(cè)能力。

SICK激光雷達(dá)TIM310-1030000傳感器農(nóng)業(yè)的應(yīng)用
發(fā)明了融合光譜探測(cè)和三維掃描成像探測(cè)的一體化的多光譜SICK激光雷達(dá)傳感器TIM310-1030000傳感器整機(jī)技術(shù),使可用于飛機(jī)、衛(wèi)星等移動(dòng)平臺(tái),攻克了“大尺度范圍”觀測(cè)的技術(shù)瓶頸研究成果可首先在農(nóng)業(yè)、林業(yè)部門(mén)開(kāi)展應(yīng)用,進(jìn)行完善。在成果實(shí)用化成熟的條件下,依托有關(guān)高科技公司,將研究的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)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(mén),產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。