精准农业及其应用前景分析(2)

对精准农业进行了综合评述, 介绍了精准农业的技术体系, 包括全球卫星定位系统 GPS, 地理信息系统 GIS, 传感器及监测系统, 智能化农业机械. 分析了实施精准农业技术的工艺流程及精准农业的技术思想, 最后对精准农业的发展前景做出了预测.

第1期　　　　　　　　　　　蒋恩臣:精准农业及其应用前景分析

究发展适合我国国情的精准农业技术体系.97

1　精准农业的基本技术体系

1.1　全球卫星定位系统GPS

全球卫星定位系统是利用地球上空的24颗通讯卫星和地面上的监视站和用户设备等组成的高精度、全天候、全球性的无线电导航、定时、定位系统,是一种年轻而成熟的技术.最初GPS只用于军事目的,冷战结束后,逐渐开放,用于航海、航空、制图、定时、远洋捕捞、森林防火等民用目的.目前,世界上可提供标准定位信号服务的GPS卫星星座有美国国防部发射的GPS系统和俄罗斯发射的GLONASS系统,他们都承诺向全世界提供免费服务.但孤立的GPS接收器瞬时误差可能高达100米,这已不能满足精准农业的要求,为提高定位精度,已广泛采用差分GPS技术DGPS(见图1所示),定位误差可达3-5米,甚至更小.

GPS在精准农业上用于田间作业机具的准确定位.在耕

整机、播种施肥机、中耕机、植保机、收割机等机具上安装上

GPS接收器,可以准确指示机具所在位置座标,使机具根据

作业图自动进行定点作业.

1.2　地理信息系统GIS

GIS可比做精准农业的大脑.通过传感器或监测系统采

集的数据如排灌水系统、历年的土壤测试结果、化肥和农药等

使用情况以及历年产量结果等随时输入GIS,带有持久性的

数据如土地边界、土壤类型、地形地貌等可以一次事先存入或

定期存入,专家系统及其它决策支持系统也事先存入GIS中,GIS对这些信息进行加工处理,绘制信息电子地图.通过历年产量图的分析,可以看出田间产量变异情况,找出低产区域.然后通过产量图与其他相关因素图层的比较分析,找出影响产量的主要限制因素,在此基础上,制定出该地块的优化管理信息系统,绘制出作业执行电子图,再通过计算机控制智能化农业机械实施变量投入作业.

1.3　传感器及监测系统

传感器是数据采集及田间作业监测的工具.实施变量投入时,应用信息实时传感器进行田间定位操作.变量投入控制系统可以自动地按土地特征或产量的需求投入种子、化肥或农药等物料.传感器不间断地监测数据,并与定位系统联合使用.传感器也是田间数据采集的工具,如土壤养份、压实、地表排PH值、

水状况、植株高度、杂草、病虫害、产量等数据的采集均可通过有关传感器获得.图2为英国福格森公司研制的测产装置,由籽粒提升器1,信号发射器2和信号接收器3等组成.作业时,由信号发射器2发射的稳定的信号要穿过谷层后到达信号接收器3,而接收信号的强弱与通过的谷层量大小有关,所以接收信号的强弱也就反映了瞬态产量的大小及其波动情况.据报道,该装置的误差不超过±0.5%.

精准农业技术实际上就是一种以信息为基础的农业管理系统.这些信

息就是利用传感器及监测技术方便、准确、及时、完整地获得的,在获得大

量的必要的数据基础上再根据各因素在控制作物生长中的作用规律或相

互关系,迅速做出恰当的管理决策,进而控制对作物的投入或调整作业操

作.确定需要哪些信息,需要多大的采样密度,以及弄清楚各因素之间的相

互关系及其对控制作物生长中的作用规律是精准农业技术的重要内容.

1.4　智能化农业机械图2　英国福格森公司研制的测产装置图1　精确农业DGPS系统基本配置图

它是实施精准农业技术的载体.农业机械种类可根据作业要求选择,

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