ICS07.06064DB64/T2033—2024本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔識別專利的責任。本文件由寧夏回族自治區(qū)氣象局提出、歸口并組織實施。本文件起草單位：寧夏回族自治區(qū)氣象科學研究所、固原市氣象局。本文件主要起草人：李萬春、李劍萍、康雄、朱永寧、韓穎娟、王云霞、趙金龍、景博、李夢華、趙慧、張婍。DB64/T2033—20241馬鈴薯發(fā)育期自動觀測技術(shù)規(guī)范本文件規(guī)定了馬鈴薯發(fā)育期的自動觀測要求、發(fā)育期確定和發(fā)育期識別。本文件適用于馬鈴薯發(fā)育期自動觀測業(yè)務(wù)應(yīng)用。2規(guī)范性引用文件本文件沒有規(guī)范性引用文件。3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1圖像識別imagerecognition基于圖像處理、分析和理解，區(qū)分、定位、提取不同模式目標和對象并轉(zhuǎn)換成所需結(jié)果的技術(shù)。[來源：CY/T270—2023,3.2]4自動觀測要求4.1.1圖像分辨率馬鈴薯發(fā)育期圖像每毫米采樣長度內(nèi)不低于2個像素。4.1.2云臺云臺要求如下：a)水平方向旋轉(zhuǎn)角度：0°~360°;b)俯仰旋轉(zhuǎn)角度：0°~-90°;d)重復定位精度：±0.1°。4.1.3數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸要求如下：a)具備有線/無線數(shù)據(jù)傳輸功能，保證采集圖像數(shù)據(jù)實時上傳至服務(wù)器；b)滿足遠程控制傳感器、云臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。4.1.4安全與穩(wěn)定性設(shè)備安全與穩(wěn)定性要求如下：a)設(shè)備機械結(jié)構(gòu)上棱緣或拐角應(yīng)倒圓和磨光；DB64/T2033—20242b)設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計充分考慮露天使用環(huán)境，主體必須耐腐蝕、耐潮濕、可抗風，電控箱必須進行密封、防水、防塵、防腐處理；c)蓄電池單獨供電時，電量需維持設(shè)備連續(xù)工作7d以上。4.2地段選擇觀測地段是定期進行馬鈴薯發(fā)育期觀測的主要基點，為增強觀測結(jié)果的代表性，需滿足以下條件：a)觀測地段能代表當?shù)匾话愕匦巍⒌貏?、氣候和土壤類型；b)觀測地段種植馬鈴薯為當?shù)仄毡榉N植的品種，能代表當?shù)禺a(chǎn)量水平以及主要耕作制度；c)觀測地段面積≥0.1hm2；d)地段距林地、建筑物、道路（公路和鐵路）、水塘等應(yīng)在20m以上，應(yīng)遠離河流、水庫等大型水體，盡量減少小氣候?qū)︸R鈴薯生長的影響。4.3觀測點選定4.3.1觀測點位置觀測設(shè)備安裝高度4m～6m，位于觀測地段中部，任意方向距地段邊緣距離不小于安裝高度的1.5倍。4.3.2觀測植株選擇以觀測設(shè)備為圓心，安裝高度為半徑的區(qū)域內(nèi)選擇觀測植株。觀測設(shè)備俯仰角-45°,以方位角180°為初始角，10°為間隔順時針旋轉(zhuǎn)，確定20個觀測區(qū)域，依次編號為1～20，見圖1。確保每個觀測區(qū)域中至少有一顆馬鈴薯植株，如不滿足，可在出苗后至分枝期前適當調(diào)整設(shè)備觀測角度。圖1馬鈴薯發(fā)育期自動觀測植株平面布局圖DB64/T2033—202434.4觀測時間發(fā)育期自動觀測時段規(guī)定如下：a)馬鈴薯發(fā)育期觀測從4月10日開始，到可收期結(jié)束；b)觀測期內(nèi)，每日10:00觀測一次。5發(fā)育期確定5.1發(fā)育期劃分及特征自動觀測的發(fā)育期劃分及特征如下：a)出苗期：幼苗露出土壤表面約1.0cm；b)分枝期：基部葉腋間生出側(cè)芽，長約1.0cm；c)花序形成期：在主莖頂部葉腋間開始出現(xiàn)第一輪花序，花蕾長約2.0mm；d)開花期：主莖頂部的花開放；e)可收期：莖葉開始凋萎，植株基部葉子干枯，變?yōu)楹稚?.2始期、普遍期規(guī)定5.2.1當觀測植株上出現(xiàn)某一發(fā)育期特征時，即為該個體進入該發(fā)育期。5.2.2馬鈴薯群體進入發(fā)育期是以觀測的總株數(shù)中進入發(fā)育期的株數(shù)所占的百分率確定。第一次大于或等于10%時為該發(fā)育期的始期，大于或等于50%時為發(fā)育期的普遍期。5.2.3由馬鈴薯品種、氣候等原因造成發(fā)育期觀測出現(xiàn)的特殊情況宜按照下列方法處理：a)因品種等原因，進入發(fā)育期植株達不到50%時，觀測到進入該發(fā)育期的植株數(shù)連續(xù)6天總增長量不超過5%時停止該發(fā)育期的觀測；b)如某次觀測結(jié)果出現(xiàn)發(fā)育期百分率有倒退現(xiàn)象，應(yīng)立即重新觀測，檢查觀測是否有誤或觀測植株是否缺乏代表性，以后一次觀測結(jié)果為準；c)發(fā)育期未出現(xiàn)或發(fā)育期出現(xiàn)異常現(xiàn)象，應(yīng)予記載現(xiàn)象及原因；d)在規(guī)定觀測時間遇到雨、霧、風沙及設(shè)備故障等因素導致照片拍攝不清晰無法識別時，記錄為識別錯誤，及時派人排除故障，過后繼續(xù)觀測。如出現(xiàn)進入發(fā)育期百分率超過10%或50%時，則將本次觀測日期相應(yīng)作為進入始期或普遍期；e)固定觀測植株如失去代表性，應(yīng)在測點重新固定植株觀測。6發(fā)育期識別6.1識別過程概述針對于同一品種的馬鈴薯發(fā)育期識別，由模型構(gòu)建和識別執(zhí)行過程兩個環(huán)節(jié)組成，如圖2所示。圖2發(fā)育期識別過程DB64/T2033—202446.2模型構(gòu)建模型構(gòu)建過程包括：a)樣本收集：收集馬鈴薯不同發(fā)育期圖像，每個發(fā)育期的圖像數(shù)量不少于500張；b)圖像標簽標注：參照人工觀測的發(fā)育期數(shù)據(jù)進行目視解譯，對照片進行發(fā)育期特征標注，將照片分為出苗、分枝、花序形成、開花、可收五個類別，形成訓練樣本集，選取90%的樣本用于模型訓練，10%的樣本用于結(jié)果測試；c)預處理：對圖像進行圖像增強、濾波、歸一化等處理以減少圖像干擾因素；d)模型訓練：構(gòu)建發(fā)育期照片識別模型，通過訓練，得到最優(yōu)的圖像識別模型參數(shù)；e)識別模型：采用F1分數(shù)對模型進行精度檢驗，為確保模型在所有發(fā)育階段都有出色的性能，對每個發(fā)育期類別單獨計算F1分數(shù)，當所有類別的F1分數(shù)達到0.75時，認為該算法可以用于馬鈴薯發(fā)育期自動識別，輸出最終生成的發(fā)育期識別模型，F(xiàn)1分數(shù)計算參照附錄A。6.3識別執(zhí)行過程識別過程包括：a)數(shù)據(jù)采集：利用觀測設(shè)備采集馬鈴薯生長狀況圖像；b)預處理：對圖像進行圖像增強、濾波、歸一化等處理以減少圖像干擾因素；c)模型推理：使用圖像識別模型對數(shù)據(jù)進行推理分析；d)識別結(jié)果：輸出圖像識別結(jié)果。DB64/T2033—20245F1分數(shù)計算方法A.1查準率查準率是模型正確識別的正例數(shù)占所有被模型識別為正例的樣本數(shù)的比