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WIRIS Agro作物水分胁迫成像监测系统
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北京易科泰生态技术有限公司成立于2002年，为中关村高新技术企业，致力于生态-农业-健康研究监测技术推广、研发与服务，特别是在光谱成像技术（高光谱成像技术、叶绿素荧光成像技术、红外热成像技术、无人机遥感等）、植物表型分析技术、呼吸与能量代谢测量技术等方面，与专业企业PSI、Specim、Sable等合作，致力于植物科学、土壤与地球科学、动物能量代谢、水体与藻类及生态环境领域先进仪器技术的引进推广和技术研发集成，为植物/作物表型分析、生态修复及生态保护、能量代谢测量等提供规划设计、技术方案与系统集成、技术咨询与科技服务。公司技术团队80％以上具备硕士或硕士以上学位，并与*研究生院、中科院植物研究所、中科院动物所、中科院地理科学与资源研究所、中国农科院、中国林科院、中国环科院、中国水科院、清华大学、中国农业大学、北京林业大学、北京大学、中国海洋大学、陕西师范大学、内蒙古大学等建立了长期的技术合作交流关系。
公司下设有叶绿素荧光技术与植物表型业务部、EcoTech®实验室、光谱成像与无人机遥感事业部及无人机遥感研究中心（与陕西师范大学合作建立）、动物能量代谢实验室、内蒙古阿拉善蒙古牛生态牧业研究院及青岛分公司。实验室拥有叶绿素荧光成像、叶绿素荧光仪、水体藻类荧光仪、SPECIM高光谱仪、WORKSWELL红外热成像仪、EasyChem全自动化学分析仪、MicroMac1000水质在线监测系统、ACE土壤呼吸自动监测系统、SoilBox便携式土壤气体通量测量系统、动物呼吸测量系统、LCpro 光合作用测量仪、Hood土壤入渗仪、年轮分析仪等各种仪器设备，可以进行实验研究分析、实验培训等，欢迎与易科泰生态研究室开展合作研究。
易科泰公司与欧洲PSI公司（叶绿素荧光技术与表型分析技术）、美国SABLE公司（动物能量代谢技术）、欧洲SPECIM公司（高光谱成像技术）、欧洲WORKSWELL公司（红外热成像技术）、欧洲ATOMTRACE公司（LIBS元素分析技术）、欧洲BCN无人机遥感中心、欧洲ITRAX公司（样芯密度扫描与元素分析）、美国VERIS公司、英国ADC公司、德国UGT公司、欧洲SYSTEA公司等著名生态仪器技术领域的研发机构和厂商建立了密切的合作关系，在FluorCam叶绿素荧光成像与荧光测量技术、PlantScreen植物表型分析技术、高光谱成像技术、红外热成像技术、光合作用与植物生理生态研究监测、土壤呼吸与碳通量研究监测、动物呼吸代谢测量、水质分析与藻类研究监测、CoreScanner样芯密度CT与元素分析技术、LIBS元素分析技术、无人机生态遥感技术等生态仪器技术及其系统方案集成有着丰富的经验，成为我国农业、林业、地球科学、生态环境研究等领域科技进步的重要研究技术支持力量。由公司研制生产的EcoDrone®无人机遥感平台、SoilTron®多功能小型蒸渗仪技术、SoilBox®土壤呼吸测量技术、PhenoPlot®轻便型作物表型分析系统、SCG-N土壤剖面CO2／O2梯度监测系统、植物生理生态监测技术、动物能量代谢测量技术等，在中科院修购项目、*学科群项目、CERN网络（生态系统监测网络）等项目中发挥重要作用。
“工欲善其事，必先利其器”，易科泰公司将秉承“利其器，善其事”的经营理念，为国内生态-农业-健康研究与发展提供优秀的技术方案和服务。
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详细信息
作物水分胁迫指数(CWSI)是1981年发展起来的一项标准化指标，用以量化胁迫，克服其他环境参数对胁迫与植物温度关系的影响，该指数对植物生理生态研究意义非凡。
WIRIS Agro作物水分胁迫成像监测系统是由Workswell公司长期与中欧的生命科学研究机构：作物研究所和捷克布拉格生命科学大学合作开发的一款于精准农业领域测量大面积水胁迫的产品。该相机由LWIR长波红外传感器(640×512)和10倍光学变焦RGB镜头(1920×1080)组成。该相机可直接测量得到作物水分胁迫指数图及高清RGB图，通过这些信息可用于确定产量分布、优化灌溉或控制水管理等补救措施，可为精准农业研究提供非常重要的技术支撑，革新了农业和生命科学研究手段。
在旱季，人们通常感兴趣的是干旱对作物的实际影响。该影响不仅取决于气候条件，而且还取决于地下水干旱、植物根系大小等。用CWSI相机测量植物的水分胁迫可帮助我们快速确定干旱对作物的真实影响。CWSI Analyzer软件与CWSI相机密切配合，能在很短的时间内从海量图像生成潜在的产量图。使用无人机平台搭载WIRIS Agro作物水分胁迫成像监测系统，即可获得飞行过程中作物水分胁迫的实际值，或使用收集到的数据创建概览地图。通过对比不同年份不同水分胁迫下的产量，可绘制当前水分胁迫下潜在产量图。
一、功能优势
◆水状况监测-监测水分胁迫：
作物在生长季节的缺水状况。无论作物是否灌溉。特殊彩色地图“Crop”和“CropStep”可用。
◆灌溉管理：
灌溉系统优化既包括确定合适的土壤传感器位置，也包括结构优化。特殊彩色地图“Water”和“WaterStep”可用。
◆表型研究：
不同的植物品种对可用水量敏感程度。CWSI相机将帮助您确定与其他物种的植物相比，特定物种的植物处于水胁迫的频率。
◆生物量覆盖指数：
实时计算大田植物百分比。
◆基于温度和CWSI测量的其他应用：
土壤水分监测保墒、精准农业、智慧农业、森林资源管理等。
二、技术参数
Agro相机主要功能描述 | |
CWSI机上实时处理 | 机上实时评估作物水分胁迫指数，最大、最小、中心点温度测量 |
机载操作系统 | WIRIS OS操作系统，用于在飞行过程中进行实时数据流传输和评估 ——确保相机全部功能可用 ——易于通过S.Bus、CAN bus、MavLink、RJ-45或触发器控制 |
生物量覆盖指数（%） | RGB图中实时计算植被定量百分比 |
Agro相机规格 | |
传感器分辨率 | 640×512像素 |
CWSI实时评估 | Agro相机技术基于作物水分胁迫指数(归一化值为0到1)，提供了关于大面积作物胁迫和作物水分管理的信息。这些信息可用于确定产量图、管理灌溉或执行与水管理有关的补救措施。 |
FPA传感器尺寸 | 1.088×0.8705cm |
传感器类型 | LWIR长波红外传感器 |
CWSI评估范围 | 0-100%（100%表示严重受迫） |
温度敏感度 | 0.03℃（30mK） |
视场角 | 45°（13mm） |
CWSI彩色地图 | 提供4种彩色地图，用于CWSI和水管理评估 |
CWSI范围设置 | 自动、手动 |
CWSI数字变焦 | 1-14倍连续 |
Coreplayer软件 | 包含 |
3D制图软件兼容性 | Agisoft和Pix4D |
数码可见光相机 | |
分辨率 | 1920×1080像素（全高清画质），1/3″传感器，自动白平衡，宽动态范围，背光补偿，曝光和Gamma控制，3D降噪功能 |
光学变焦 | 10倍光学减震变焦 |
视场角 | 超变焦6.9°-超宽58.2°，焦距33.0mm-3.3mm |
生物量覆盖指数 | 调用阈值函数实时计算指数 |
聚焦 | 自动对焦与直接变焦同步 |
存储和数据记录 | |
存储 | 内置128GB高速SSD，用于存储影像和视频记录 外部卡槽为微型SD卡和U盘，用于存储影像 |
影像和视频格式 | CWSI JPEG、TIFF和全高清画质数码JPEG影像 数码相机h.264编码高清视频 全帧CWSI视频（原始数据记录） |
GPS地理标签（影像和视频） | MavLink或外部GPS或兼容DJI A3控制器（通过CAN bus连接） |
接口&实时远程控制 | |
10-pin数字端口 | S.BUS、CAN bus、MavLink、外部GPS连接、外部触发 |
以太网（RJ-45）端口 | 视频流媒体和相机控制(有特殊需求时可选) |
微型USB2.0端口 | 大容量存储 相机控制和视频流（有特殊需求时可选） |
USB 2.0端口 | 连接键盘用于室内相机控制 |
远程控制系统 | CWSI OS确保飞行过程中实时控制相机所有功能 |
远程控制选项 | S.BUS协议 CAN bus用于DJI M600实时控制和GPS地理标记 RJ-45用于无线上行链路安装(视频流和相机控制) |
镜头保护滤波片 | 滤光片在飞行过程中保护镜头不受外部损伤 |
相机功能 | 测量功能： ——CWSI在线评估，包含4种不同的彩图 ——CWSI单点评估（中心），基于温度信息 ——生物量指数实时百分比评估 ——实时温度测量（最大、最小、中心点） 定时拍摄： ——同步拍摄CWSI图像，CWSI视频和可见光图像 |
相机可视化模式 | 画中画模式、全屏RGB分割模式、双屏显示 |
微型HDMI视频输出 | 1280×720像素（720p），纵横比16:9，微型HDMI视频输出 |
软件&SDK | |
桌面软件 | *进的CWSI数据评估软件，可将CWSI图像转换为温度图像 |
电源，重量&尺寸 | |
输入电压 | 9-36V DC, 同轴2×6.4mm，外壳-GND，平均功耗12W |
重量 | ＜430g |
尺寸（长×宽×高） | 83mm×85mm×68mm |
安装 | 2×1/4-20UNC螺孔（1个位于底部，1个位于顶部） |
外壳材质 | 经久耐用的铝制机身，长期测量稳定可靠 |
环境参数 | |
工作温度 | -10℃至﹢50℃ |
存储温度 | -30℃至﹢60℃ |
三、应用案例
（1）作物干旱的实际影响研究
在旱季，人们通常感兴趣的是干旱对作物的实际影响。这些影响不仅取决于所谓的气候干旱条件，而且还取决于地下水干旱、植物根系的大小等。利用WIRIS Agro测量植物的水分胁迫将有助于用户确定干旱对作物的实际影响，如下图所示，田间作物CWSI值普遍在0.5一下，说明整体干旱程度较低。
（2）生物量覆盖指数计算
BCI(生物量覆盖指数)与RGB场景中植被数量的评价有关。基于RGB相机的可见光数据，对包含绿色植被的地面进行评估，并将这些区域与RGB图像中被白色掩盖的其他(非植被)区域的百分比进行比较。BCI可由用户通过简单的阈值调整，植物百分比实时测量显示，如下图所示甘蓝占比为65%。
易科泰公司凭借多年在农业、林业、生态环境领域仪器技术研发集成及推广经验，结合Agro成像仪的优势特点，*将该相机引入Ecodrone专业无人机遥感平台和陆基水分胁迫测量监测平台，通过选配多光谱、高光谱及叶绿素荧光成像技术，并配合土壤水分、空气温湿度、茎流等监测网络，组成完整的陆空双基作物数字化系统，为大田作物及森林植被水分胁迫监测、作物产量预估、表型研究及指导灌溉方面，提供方便、快速、一体化的解决方案。
