# LC-01前瞻性田間驗證協定

文件：SHWRP-2026-032附錄｜版本1.0｜2026-08-04｜狀態：尚未啟動

## 1. 目的與主要假設

本pilot只驗證受監督自動航線與相對光譜篩檢是否可重複、是否能提高地面巡查優先順序。它不建立病害、缺氮、缺水、施肥、灌溉、用藥、產量或食品安全模型。

主要假設：

- H1：同一日、同一航線、同一設定的兩次Mavic 3M航拍，樣區NDRE中位數具有可接受重複性；預先門檻為ICC 95%信賴區間下限至少0.75。
- H2：第一次航拍所排前20%的地面查核優先樣區，其盲態地面可見異常率比同日全田基準至少高0.15。

次要描述：NDVI與GNDVI重複性、三指標間關係、不同生育期的完整率、QC失敗原因、操作與地面查核工時。所有次要分析均標為探索性。

## 2. 研究設計

- 候選單元：LC-01，鹿草鄉0.8至1.0公頃連續稻田；尚未取得。
- 生育期：分蘗、幼穗分化／孕穗、抽穗，共三個時點。
- 航次：每時點主要航次後30分鐘內同設定重飛一次，共6個候選航次。
- 地面樣區：在查看任何指標圖前，以空間平衡方法固定24個2×2公尺樣區。
- 幾何檢核：至少5個只供檢核的獨立點，不得同時用於正射優化。
- 主要分析單位：樣區；像素及15個SPAD儀器讀值不是獨立樣本。
- 狀態：協定與程式已完成；場域准入、實飛、採樣與分析均未開始。

## 3. 事前固定與揭盲

在第一次主要航次前鎖定：真實田界版本、24個樣區、航高、速度、重疊、線距、太陽時間窗、校正板流程、重建軟體與版本、冠層遮罩、QC門檻、指標、優先分數、0.38像元門檻、2平方公尺最小區域及統計程式雜湊。

地面小組先填表，完成後才可看指標圖。第一航次是主要分析，第二航次只作重複性；不得事後選畫面較好者。任何必要變更先記錄原因與時間，變更後結果列探索性，不混入主要分析。

## 4. 航前程序

1. 完成`site-selection.md`全部准入條件。
2. 24小時內重新查民航局空域與正式公告，保存受限研究環境證據。
3. 操作人以Pilot 2重新建立田界與任務；公開KMZ不可載入飛機。
4. 確認起降區、道路、人群、電線、建物、樹木、鳥類、返航高度與接管路徑。
5. 查核風、雨、能見度、太陽角度、電池、槳葉、韌體、GNSS／RTK、遙控與儲存空間。
6. 拍攝具已知反射率的校正板並記錄時間、姿態與光照。
7. 任一必要條件缺漏即`NO_GO`。

初始工程參數為30 m AGL、2.0 m/s、85%前向與80%旁向重疊、名目7.2 m線距、5 m田界內縮；它們只能在現勘、Pilot 2計算與校準任務後鎖定。返航高度須依障礙設定，不以45 m預設直接實飛。

## 5. 地面量測

每個樣區於航拍前後60分鐘內完成：

- SPAD：5株，每株上位完全展開葉3次，共15值，樣區取中位數；只作葉綠素代理。
- 株高：依固定基準量至冠層最高或事前指定葉位，保留方法版本。
- 冠層覆蓋：固定高度與角度近地影像，以版本化規則估計。
- 土壤含水：樣區3點，記錄儀器、深度與時間。
- 可見現象：缺株、倒伏、積水、葉色不均、斑點、咬痕或其他；可以記錄未知。
- 管理脈絡：品種、播植、灌溉、施肥、植保與重大事件，只收最少必要資料。

至少20%的近地照片由第二位編碼者在不知道無人機結果下重編，報告Cohen's kappa及不一致處理。疾病標籤須另有專家、診斷準則或實驗室證據。

## 6. 影像處理與QC

原始RGB、G、R、RE、NIR、XMP/EXIF、飛行紀錄、校正板、DLS／光照、軟體與韌體版本建立唯讀副本及SHA-256。受控管線產出共註冊反射率正射TIFF，metadata必須含：

- `dataProvenance=field`
- 唯一`captureId`
- `processingLevel=orthomosaic_reflectance`
- `measurementScale=relative_reflectance`或`surface_reflectance`
- `bandMapValidated=true`
- `orthomosaicCoRegistered=true`
- `calibrationMethod`、`scaleFactor`、`pixelSizeM`、`crs`、`gridTransform`

缺波段、raw DN、未共註冊、缺CRS／transform／校正方法或數值QC失敗都停止指標輸出。QC通過只表示可計算，不表示農藝正確。

## 7. 分析

每樣區排除固定田界緩衝後取NDVI、NDRE、GNDVI與相對分數中位數。主要H1使用兩航次NDRE樣區中位數估計ICC與95%信賴區間。主要H2使用第一次航次分數排序前20%樣區，計算地面可見異常比例，扣除同日24區全體異常率。

報告資料完整流程圖、失敗航次、QC排除、缺失欄位、所有門檻與信賴區間。不得以像素隨機切分；單田不訓練泛化模型。跨田模型須另納入至少4個獨立田區，採留一田區外驗證與田內空間區塊驗證。

## 8. 成敗與降級

通過下一階段須同時滿足：

- 預定航次與地面欄位完整率至少95%。
- 不合格輸入100%被QC擋下。
- NDRE ICC 95%信賴區間下限至少0.75。
- 前20%優先樣區地面可見異常率較全田基準提升至少0.15。
- 第二位編碼者kappa至少0.70。
- 全部人工變更與版本可追溯。

若只通過資料品質與重複性，產品降級為反射率影像與品質報告；若重複性或查核提升未通過，不提供異常優先排序。任何結果都不直接產生診斷或處方。

## 9. 變更與公開

研究啟動後的協定變更必須有日期、理由、影響、決策者及新版本。公開時精確田界與個資留在受限環境；只發布匿名樣區、必要衍生數字、程式、參數、資料字典及可重現紀錄。若合作方撤回或資料權利不足，依同意內容停止使用或移除公開衍生資料，不以研究便利凌駕權利。
