无人车式高通量植物表型采集分析平台介绍

在作物遗传育种、生理生态及精准栽培研究中，大田表型数据是连接基因型与环境响应、产量品质形成的核心纽带，但传统作物表型观测存在......

传统大田表型研究痛点

1. 人工测量株高、叶面积、分蘖数等指标测定耗时耗力，难以实现大规模种质资源与育种材料的同步筛选；

2. 传统间断式测量无法构建完整时序曲线，易缺失关键表型特征；

3. 测量主观性强、，数据一致性与可比性差，难以支撑高精度 QTL 定位、基因功能验证等深度研究；

4. 密植冠层遮挡、田间泥泞不平、GNSS 信号衰减等问题，导致常规设备难以稳定作业，限制表型数据获取的准确性与完整性...

一、无人车式大田表型监测方案

针对大田作物表型监测的实际科研需求，托普云农推出的无人车式高通量植物表型采集分析平台，立足田间真实作业场景，围绕科研人员对长期、连续、精准表型数据的核心诉求进行整体设计。该方案以自走式无人车为载体，集成多模态感知、智能导航与表型解析算法，实现作物全生育期、高通量、无损化、标准化的田间表型连续采集与分析。

该方案以无人车为核心硬件，适用于田间或温室内，地表含田垄或田间道的场景。集成可见光、高光谱、热红外、激光雷达等多种成像技术，集自动巡航、数据采集与分析于一体，实现对植物冠层、长势、营养等表型参数的高通量、无损化测量。适用于遗传育种、植物生理学、植物病理学、生态学、环境科学、植物保护等研究领域。

二、核心技术支撑

1、自主行走与避障

采用RTK+激光SLAM+视觉导航融合技术，具备自主行走与避障能力，适应复杂田间环境。支持在软件端预先规划行驶路线，实现全自动巡航采集。

2、多模态传感器协同感知

平台配置可见光、高光谱、深度成像等多种成像单元，满足表型信息获取需求。

①可见光成像：可解析植物宽幅、窄幅、绿色面积占比、黄色面积占比、投影面积、凸包面积、凸包周长、R/G/B颜色分量、RHS比色、平均色相等指标；

②高光谱成像：可计算植物冠层光谱特征曲线，以及光谱指数如NDVI、GVI等三十个常用植被指数的获取，叶绿素含量、冠层氮含量等生物学参数的分析；

③红外热成像：可计算冠层平均温度、最高温度、温度，可形成温度分布图、区域温度分析；

④深度成像：测量参数：株高、叶面积、叶面积指数、投影面积、植物群冠层覆盖度、植物群冠层高度均值、植物群冠层幅长均值等；

⑤激光雷达：测量株高、叶面积、叶面积指数、投影面积、植物群冠层覆盖度、植物群冠层高度均值、植物群冠层幅长均值等；

3、全自动数据解析

通过专业软件平台，可集中控制所有成像单元的自动化采集与数据分析存储；内置多种作物解析模型与算法，根据成像模块自动解析多项作物表型参数和生理参数。

4、扩展与定制化服务

可选配气象传感器，实时同步采集温湿度、光照等植物生长环境数据；可根据用户具体作物与研究需求，提供定制化的检测方案与软件功能开发，并提供软件升级服务。

三、科研与应用价值

该方案可显著提升大田育种筛选效率，缩短表型鉴定周期，助力优异种质快速选育。同时，连续标准化的表型数据为基因定位、生理机制等基础科研提供可靠支撑，实现胁迫早期精准诊断。统一的采集解析标准有效规范大田表型研究，推动数据共享与表型组学规模化发展，兼具重要科研与应用价值。

该方案，有效破解了传统大田表型监测效率低、连续性差、标准化不足等痛点，真正实现了田间作物全生育期表型的精准捕捉与深度解析。随着表型组学与智能装备技术的不断融合，该方案将进一步普及应用于小麦、水稻、玉米等主要粮食作物研究，为作物遗传改良、绿色高效栽培与粮食安全保障提供关键技术支撑。