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成果的背景：“适用于南方地貌特征的农机作业精准监测管理技术”来源于2015年广东省省级科技计划项目：农业机械社会化云服务平台，由广东省现代农业装备研究所和广州市健坤网络科技发展有限公司共同完成。于2017年10月12日通过项目验收，并于2020年5月22日通过成果鉴定，共获得1件发明专利、2件实用新型专利、1件软件著作权。
成果的主要技术特点、性能指标参数等：

本成果重点解决了如何处理复杂地貌环境下，农机作业单块地块面积小、形状不规则、碎片化分布、农机作业轨迹交叠、地块重复作业难识别、卫星定位位置漂移、卫星观测条件差等技术难题，主要技术特点及性能指标参数如下：

（1）针对南方大部分地区地块面积小和形状不规则，以及地块之间呈碎片化分布等地理特征，本成果通过建立一种以农机作业运行轨迹点为对象的多层扫描时序空间轨迹面积分析法，即首先快速扫描时序空间轨迹第一层，然后在上一层扫描基础上再次快速扫描，有效解决了小地块农机作业边界识别、地块划分、轨迹交叉叠置等特殊情况下作业面积精准计算问题。 

（2）针对农机静止状态下轨迹数据持续上传、卫星定位数据漂移产生的异常作业数据，本成果在利用局部异常因子(Local Outlier Factor，LOF)算法、密度聚类算法OPTICS（Ordering Points to identify the clustering structure）等算法的基础上，研发了地块识别与作业轨迹自动匹配、作业分割等算法，自动剔除异常的作业数据，避免了由于异常作业数据所造成的作业面积重复计算、多算等问题，显著提升了作业面积计算的精度。

（3）针对南方天气多变、农机作业环境复杂、山区通讯基础设施薄弱等造成的观测条件差、卫星可见数和定位精度下降等问题，建立基于递推卡尔曼滤波器的北斗/GPS多模多频高精度定位技术，利用北斗/GPS 双模定位模块采集车辆位置信息，通过高精度载波信息质量控制，提高农机导航系统定位精度，绘制农机作业轨迹，结合视频图像识别，本成果有效地解决了卫星定位偏差所引起的面积计算不准确等问题，满足了在南方复杂地貌环境下的使用需求。

指标名称                                                           指标内容

监测方式 

  作业状态通过传感器角度变化监测农机作业机具位置变化判断作业状态
  作业面积通过GPS/BD定位、作业轨迹，结合机具作业幅度和作业状态综合计      算作业面积
主控制器

  通讯方式2G/3G/4G/WIFI/GPRS
  通讯速率40kb/s
  数据显示方式APP

作业面积计量精度＞97%

平台服务

农业机械作业调度 可以根据作业订单对机具进行分配调度
农机作业监控 可以对农业的当前位置和状态进行监控
信息采集管理 可以基于车载PDA的农机作业过程进行信息采集和传输
农机作业统计 可以在不同时间段查看农机作业统计数据信息
农机作业查询 可以选择不同时间查看农机作业数据
农机作业收费 可以采用云服务计费查看农机的成本和收益
农机作业地理信 可以以卫星高分辨率全色遥感农区地图为基础，经地面定点测量、几何核准后，获取农机服务区域地面信息
通讯                  可以新增、修改、删除通讯信息
短信彩信服务   可以进行短信收发
电话语音服务   可以进行电话语音
平台服务能力    农机作业精准监测管理云服务平台具备同时为1500个以上的用户提供服务的能力
创新性:

本项目研发的适用于南方地貌特征的农机作业监测终端，是国内迄今为止农机作业监测精度最高的终端设备之一，不仅适应南方复杂的地貌环境，而且农机作业面积测算精度高，填补了国内适用于南方地貌特征条件下的农机作业精准监测管理的空白，其技术水平处于国内领先地位。主要创新性如下：

（1）通过多种作业状态感知传感器、作业分割算法、多方式电源供给、软件人机绑定等，形成完整的适用于南方地貌特征的农机作业精准监测管理技术体系。

（2）发明了一种多层扫描时序空间轨迹面积的获取方法，极大提升了南方复杂地貌环境下的农机作业精准化监测管理水平。

（3）基于局部异常因子算法、密度聚类算法等，研发了地块识别与作业轨迹自动匹配、作业分割等算法，自动剔除农机作业异常数据。

（4）研发了基于递推卡尔曼滤波器的北斗/GPS多模多频高精度定位技术，提升了在南方复杂地貌环境下的卫星定位精度及稳定性。

先进性：

与国内外主要面向大面积、规模化、规则化大型农场与平原农田的农机作业监测管理技术相比，“适用于南方地貌特征的农业作业精准监测管理技术”，具有以下先进性：

（1）能够自适应传统简易农机和高速综合作业农机的不同型号，并通过多种作业状态感知传感器、作业分割算法、多方式电源供给、软件人机绑定等，实现全方位作业监测监管。

（2）能够应用于地块分散分布、连片面积小、形状不规则的南方地区农机作业精准监测管理，并解决小地块农机作业边界识别、地块划分、轨迹交叉叠置等特殊情况下作业面积精准计算问题。

（3）能够通过算法，有效地过滤农机静止状态下轨迹数据持续上传、卫星定位数据漂移产生的异常作业数据，消除数据误差；

（4）在南方地形复杂、天气多变、通讯基础设施薄弱等不利状况下，能够较好的保持农机定位精度及稳定性。
盈利性：

（1）解放劳动力，降低了农机作业监测管理的劳动成本，提升了工作效率。目前，农机作业核实大部分还是靠人工抽查，质检工作量大、工作效率低、核查成本高、监管难度大、准确性差，农机主管部门责任重大；同时，由于检测手段的落后和人为因素的影响，容易出现虚报面积、核查失误的情况，以上问题都会影响管理部门工作人员的积极性。本项目通过建设农机作业智能监测及管理服务云平台，实现“终端+平台”同步监测农机作业，通过机器即可完成面积测算，真正实现了“机器换人”，不仅降低了测算难度，更减少了人工测量与核算带来的误差。

（2）为政府推进农机作业补贴提供精确的数据支撑，提高了政务管理效率。本项目为作业补贴的面积测算提供真实可靠的审核依据，降低了主管部门发放作业补贴的风险，提高了政务管理效率；平台可实时获取农机位置、农机运行状态等参数，清楚地了解哪台农机距离目标农田最近，有利于以最高的效率、最低的调度成本完成农机、机手的跨区调度，降低了时间和成本支出，有利于调动农机合作社、机手的积极性，增强经济收益。

（3）促进了农机社会化服务的发展。该成果可应用于农机跨区作业及社会化服务，促进农机作业服务精准对接，促进农机社会化服务主体、机制、业态、模式等方面的创新，进而形成托管式、订单式、租赁式和“一条龙”全程机械化作业等新型服务模式新业态，帮助小农户与现代农业有机衔接，促进社会粮食生产农业机械化率的提升。