基于CGMD402的水稻生长指标光谱监测模型研究(3)
美国Holland Scientific公司生产的Crop Circle手持式光谱仪，支持更广泛的植被指数，可方便地测定较大范围的植物或农作物的生物量及其分布情况，测量结果可用于分析植物或作物的养分、水分、病害及其他生长状况[23-24]。该仪器含有三个光谱测量通道。测量波长为430nm到800nm之间，可以同时测量作物/土壤在670nm、730nm和780nm的反射光谱信息。有别于市场上其它主动传感器，ACS-430在进行光谱反射测定时不受高度限制。
德国Yara公司生产的N-Tester采用中心波长为650nm和960nm的光电二极管（Light emitting diode, LED），该仪器已经将施肥决策嵌入到设备中，进行叶片测量后，仪器会给出建议的施肥量。但是该仪器电路系统设计成本较高，价格昂贵，测量波段固定，限制了其应用。
日本TopCon公司研制的激光调制光源的CropSpec车载式作物生长传感器[25]，测量高度高，视野范围大，拥有非常大的探测面积，测量结果准确，但价格昂贵，操作麻烦，不便于大面积推广和应用。
美国 Holland Scientific公司研制的主动式作物生长传感器Rapid Scan CS-45是一个完全独立的作物冠层传感器，集数据记录器、图像显示器、GPS、作物感受器和能量源于一体的小型仪器。该感受器不收周围的光的影响，其内部各种颜色的光源使之能不分昼夜得采集到精确地作物含量。它能在距植物冠层0.3米到3米内收集到数据，包括植物被覆盖指数、经纬度、样本数据及基本的反射率信息等，只可简单提供 NDVI、SRI、NDRE 等参数。
1．1．2 国内研究进展
国内在作物生长信息无损监测技术研究及装置研制起步较晚，但近年来已经取得不少成果[26-27]。目前，国内一些科研院校也研制出一些主动光源式作物生长监测诊断仪。
中国农业大学孙刚等[28]于2013年研制了一款主动式植被冠层氮素快速探测仪，其光学系统使用两种单色LED为光源，两种LED交替排列，LED发光采用PWM（Pulse Width Modulation)发光的方式，驱动方式采用专用的LED驱动芯片，以保证发光亮度的一致性。该仪器的功能齐全，具有实时采集、存储、串口通信等功能。但该仪器的电路系统稳定性未知，具体的试验结果很少。
中国农业大学于渤[29]开发了便携式小麦养分水分一体化测定仪，实现田间快速、准确获取小麦叶片叶绿素、氮素和水分含量等。但未见其大规模推广应用，具体测试效果未知。
南京农业大学丁永前等[30]研制的主动光源式作物冠层反射光谱仪，其发光光源采用三排LED发光，每排两波段各8个LED交叉排列，通过电路控制可一排至三排单独发光或同时发光。该仪器由南京农业大学自主研制，在特定条件下，该仪器能够实现作物生长信息的获取。但该仪器体积较大、功耗大，实用效果未知。
南京农业大学国家信息农业工程技术中心卢少林等[31]研制的基于主动光源的作物生长监测仪，该仪器测量结果较稳定、实时性好。但是由于受到电路系统等因素的限制，该仪器受温度等外界干扰影响较大，不利于实际推广应用。国内还有其它一些科研院校研制的主动光源式作物生长监测诊断仪，虽然外形与测量指标不同，但原理大体一致，这里不一一赘述。
1．2 研究目的与意义
从上述国内外主动光源式作物生长监测设备的研究和应用情况来看，主动光源式仪器虽然具有全天候、实时、无损、高效地获取作物生长信息的优点，应用前景非常广泛，但是基于主动光源的作物生长监测仪大都价格高昂，不利于推广，而且波段繁杂，只能输出光谱信息，没有系统化作物生长监测模型作为支撑，不能直接应用于农业生产中。目前的地物光谱仪田间测试与评价研究中，科研人员针对光谱反射率反演作物长势，如叶绿素含量，但存在指标单一、品种单一等问题，这些研究在实际应用中具有很大的局限性，难以有效满足作物生产精确管理需要。CGMD402作物生长监测诊断仪，体积小、价格低，操作简便，实用性较强，因此，针对该设备田间应用，开展多指标、不同品种的作物生长监测模型研究，可以对作物进行实时、快速的监测诊断，突破了现有仪器只能获取光谱信息的瓶颈，有效指导实际大田生产，推进现代农业科技的快速发展。