大学生创新训练项目申请书

大学生创新训练项目申请书项目编号____________________________________项目名称杂草情况低空遥感监控的研究项目负责人邢成昙联系电话―所在学院土木建筑工程学院学号专业班级测绘191指导教师谢光雄联系电话―E-m ai I______________申请日期2021年4月19日起止年月2021年4月-2022年4月柳州工学院

四、指导教师意见本项目采用无人机低空遥感技术，利用RGB可见光相机能够迅速精准的观测到田间不同区域下杂草分布情况，监控该区域下杂草的生长变化，通过不同时期实时地监测，及时得到了一系列杂草生长情况数据，有利于提高大面积农田集约化管理效率,提升农田精准喷洒农药空间分布信息高效获取技术水平对于有积极探索精神的学生来说是极好的锻炼，对测绘专业的学生来说具有适度挑战性可激发学生科学探索和创新能力同意推荐本项目为大学生创新训练项目立项导师（签章）年月日

五、院系大学生创新创业训练计划专家组意见专家组组长（签章）:

六、学校大学生创新创业训练计划专家组意见负责人（签章）:填写说明

1.本申请书所列各项内容均须实事求是，认真填写，表达明确严谨，简明扼要

2.申请人可以是个人，也可为创新团队，首页只填负责人“项目编号”一栏不填

3.本申请书为大16开本（A4）,左侧装订成册可网上下载、自行复印或加页，但格式、内容、大小均须与原件一致

4.负责人所在学院认真审核，经初评和答辩，签署意见后，将申请书（一式两份）报送XXXX大学项目管理办公室

5.创新训练项目每个项目参与学生一般不超过5人

一、基本情况项目名称杂草情况低空遥感监控的研究项目期限两年期起止时间2021月4月至2023年4月所属专业类测绘工程是否负性民出生所在学专业联系项目中姓名另学号手机E-mail责人族年月院班级电话的分工土木建2001测绘总负责邢成昙男汉是筑工程12191人学院rE土木建经费管2001测绘粟冠荣男汉筑工程理、数据否03191学院分析土木建2000测绘论文撰赵亮男瑶筑工程否06191写学院土木建2000测绘技术研覃华励男壮筑工程否09191究学院指导教师姓名单位职称/职务手机E-mail谢光雄柳州工学院高级工程师骆元家柳州工学院高级工程师该项目拟解决田间杂草不能实时监测、大面积掌握杂草生长的情况，基于无人机低空遥感技术下，通过对田间影像的采集、处理、计算和分析,找出存在杂草生长的区域，并通过不同时期拍摄杂草区域生长情况，根据杂草数量与其生长情况对作物的影响，为作物健康生长监控提供科学依据不用为了查看农作物杂草情况而在田地里长项目简介途跋涉，口」启效地利用除草剂去除杂草，有利于提高农田集约化管理效率，提升农田精准喷洒农药空间分布信息高效获取技术水平，提高作物产量当杂草生长情况超过预标准值，则采取相应地除草剂喷洒除草，最后能够为清除杂草精准而且控制除草剂喷洒量提供良好的方案负责人曾经参与科研的情况参与一流课程《数字地形测量学》建设；指导教师承担科研课指导大创项目“校园无人机摄影测量建模与VR技术相结合的研究题情况已结题指导大创项目“三维GIS前端采集与精细化建模二本项目为现在国内同行研究热点，研究过程可以让学生多掌握相关知指导教师对本项目的识，研究成果应该对生产实践具有较好的指导意义可充分利用我校及柳支持情况州市相关测绘合作单位已有设备及软件进行研究

二、立项依据（可加页）

（一）研究目的田间的作物生长，不可避免的是杂草的丛生，当种植作物中存在杂草，必然是与作物争夺营养成分针对于田间杂草分布不

一、不易大面积掌握杂草生长、何时更好的清除杂草或喷洒除草剂的情况，为此本项目引入基于无人机低空遥感技术，利用RGB可见光相机能够迅速精准的观测到田间不同区域下杂草分布情况,监控该区域下杂草的生长变化，通过不同时期实时地监测，得到了一系列杂草生长情况数据，实现了省时省力的解决杂草情况不合理的问题，不用为了查看农作物杂草情况而在田地里长途跋涉，可有效地利用除草剂去除杂草，有利于提高农田集约化管理效率,提升农田精准喷洒农药空间分布信息高效获取技术水平，提高作物产量

（二）研究内容

（1）数据采集研究无人机飞行路线，在田间采集田间视频

（2）特征提取通过图像处理、形态学操作，提取田间杂草特征，描述田间杂草的生长情况

（3）模式识别根据不同时期采集的田间图像，对比杂草生长特征的变化，决策是否喷洒除草剂，提出相应的模式识别方法

（三）国、内外研究现状和发展动态我国在低空无人机遥感技术方面进行研究开发已经有一段时间，国内无人机低空遥感主要是利用固定翼无人机系统获得遥感信息，用于资源调查，环境监测,气象灾害评估等在2012年开始国内消费级无人机市场出现了爆炸性增长，深圳大疆创新科技有限公司将多旋翼的无人机飞行平台推向消费级市场，也将航拍变成了普通大众的一种爱好由国家支持的“十一五”到“十三五”（2006-2020）无人机遥感得到了迅速的发展，“无人机遥感安全检测技术与网络示范体系研究”、轻小型无人机遥感定标场、无人机遥感资源规划布局研究等等项目不断加快我国在无人机遥感技术领域的步伐在国外，以美国全球鹰为代表的长航时高空无人侦察机的实际使用发起了无人机研究的热潮而此时无人机还是以军用为主，逐渐向民用领域扩展在无人机的产业发展上，澳大利亚利用美国研制出的“全球鹰”无人机搭载的光电（E0）/红外（IR）/SAR一体化集成载荷可应用于海洋监测等美国航空航天局（NASA）也将多种无人机应用于海洋遥感（包括监测飓风和龙卷风）等研究项目进入21世纪以后，无人机逐步进入民用领域并形成产业，美国能源部在大气辐射测量（ARM）计划中应用Altus无人机对大气对流层中的云层进行辐射和散射测量，以研究云层与来源于太阳和大地的辐射的互作用，为准确预测二氧化碳引起的地表温室效应研究服务目前,无人机遥感主要应用于国土资源的调查与规划，突发灾害的监测、环境保护、农业病虫害、植物资源的调查等方面跟其他遥感技术相比，无人机遥感技术的优点主要集中在高分辨率、多光谱、数据获取容易、携带方便、监测方式灵活等，无人机遥感平台可以成为卫星遥感和航空遥感的有效补充手段,尤其可以成为从高空研究样地一景观尺度的绝佳方法

（四）创新点与项目特色

1.利用UAV技术采集路面影像数据，即实惠又实用充分发挥无人机的优势，方便快捷地采集数据，降低了成本,提高了效率

2.实时监控杂草不同时期的生长情况，制定喷洒除草剂方案

3.能够为精准地为喷洒除草剂除草提供时段，减少对作物的影响

4.使用无人机RGB影像监测杂草高度及生物量中有很好的效果

（五）技术路线、拟解决的问题及预期成果技术路线

1.采集数据规划UAV航线和参数数据，利用RGB可见光相机进行准确清晰的采集影像数据

2.图像处理将无人机获取的数据通过无人机图像拼接软件Pix4DMapper进行正射校正和影像拼接

3.杂草特征提取与识别采用基于MATLAB图像处理技术和形态学操作，根据田间杂草的特征（形状、光谱特征、纹理）识别杂草和作物例如在植物纹理上，双子叶植物的叶脉呈网状，单子叶植物叶脉则是平行的，这就为鉴别杂草提供了依据

4.杂草去除判断分不同时期观察杂草生长情况，基于杂草生长到一定程度就会对作物产生影响，评定出标准值，当超过预标准值，则对杂草进行喷洒除草剂，根据区域含杂草量，调节一定的剂量拟解决的问题

1.如何更优化的调节UAV航线和设置参数

2.如何对图像处理中误差的减少

3.如何建立杂草在浓密的植株中识别指标

4.如何划定杂草生长到一定程度就喷洒除草剂的标准预期成果发表论文1篇，完成结题报告一份，提取田间杂草特征，描述田间杂草的生长情况完成杂草监控情况和是否喷洒除草剂的判断，并且能够在农业科技领域产生一定的技术推动作用

（六）项目研究进度安排阶段一

2021.05-

2021.06团队讨论、项目调研，选题论证资料的收集整理，进行分析比较，得出总体最优方案阶段二项目研制所需要的相关硬件、软件技术的学习

2021.08-

2021.11硬件模块选型与采购，软件设计测试

2021.11-

2022.01完成无人机试飞调试、软件调试、图像采集调试阶段三

2022.01-

2022.04项目系统软硬件联合调试，完成样品系统功能测试

2022.04-

2022.05撰写结题报告，完成结题工作

（七）已有基础

1.与本项目有关的研究积累和已取得的成绩前期学习与掌握了智能控制概论的数据处理办法，对于图像处理有一定的认知，团队成员积极参加各项比赛并获取相应的奖项，个别成员获得“科技活动先进个人”称号，校级以及国家级奖学金……以上这些都为项目的开展和顺利完成打下了牢固的基础《基于MATLAB图像处理的大豆颗粒检测方法研究》《基于无人机低空遥感的农作物快速分类方法》《无人机喷洒除草剂防治直播稻田杂草试验》《基于遥感和GIS的区域土壤侵蚀调查研究》《草地遥感应用动态与研究进展》《国际草地资源遥感研究新进展》

2.已具备的条件，尚缺少的条件及解决方法已具备的条件项目组成员对此项目兴趣浓厚，并已经学习了相关的知识并进行了初步的研究团队合作力强，项目组成员配合默契尚缺少的条件与解决方法在进行图像处理时候使用的软件尽量的优化数据，减少误差；无人机飞行当中以及自然外界的干扰下（比如风的干扰、枝条障碍物的碰撞等）存在的不平稳性，采用性能优良的无人机让杂草生长情况得到的监控更为准确

三、经费预算单位元财政拨款学校拨款申请金额合计060006000阶段下达经费计划元开支科目预算经费主要用途前半阶段后半阶段

1.业务费项目过程2000中做的各1300700种业务1计算、分析、测300无200100试费2能源动力费无人机电200100100池3会议、差旅费700500200无4文献检索费500300200无5论文出版费论文发表版面费，资300150150料打印复印费

2.仪器设备购置费20001200800实验耗材

3.实验装置试制费1000500500无

4.材料费实验材料1000500500费。