精细农业与GPS农业应用

精细农业与GPS农业应用刘刚中国农业大学精细农业研究中心想和实施过程；在此基础上，探讨了，3在精细农业中的应用；结合农用805132的具体使用情况，开发了套辅助只尸3132作业的应用系统。

1引言跨人新世纪，我国农业发展巳进入对农业和农村经济结构进行战略性调整的新阶段。过去为解决温饱而主要追求产量增长的农业生产，已可以在保持总量平衡的基础上突出质量和效益，向优质高效率高效益低污染的方向发展，更大规模地实现高新技术成果向农业的科技转化，使农业成为有活力尤其是近年来闻际上兴起的精细农业技术以及3的农业应用，为农村经济发展培背新的增长点，对推进我网农业现代化的进程有着重要的意义。

结合8在精细农业技术中的应用情况，以71他038132为例，开发了套辅助038132作业的应用系统。

2精细农业技术2.1精细农业的概念精细农业即国际1通用的，庄士，8士欣或8.1爪叫技术名词中的中译，国内科技界尚，采用精确农业精细农业和精细农作的不同译名。它是基丁信息和知识的现代农业管理系统。首先是基于信息，即需要利用1乇018只3技术，农田作物产空间分布信息采集与产试分布自动生成技术与装备。先进的土壤水分肥力气象病虫草古苗情分布信息的实时采集等来梢细地获取客观倍息，随着位息科技的发展，实时获取空间分1信息的手段和数据处珂方法会不断改善，调控的精细化程度会逐步提高；之后要基于知识，利用获得的信息，运用科学的管理决策和技术手段，12，包括农学专家系统装备运用技术经济评估等，在信息乎台上进行信息的识别集成处理系。统分析，进步作出科学的管理处方决。

2.2精细农业技术思想获取农田小区作物产量和影响作物生长的环境因素如土壤结构地形植物营养含水量病虫草害等实际存在的空间和时间差异性信息，分析影响小5产量差异的原因，采取技术上可行经济上有效农作。其主要目标是更好地利用耕地资源潜力，科学利用投入，提高产量，降低生产成本，减少农业活动带来的环境后果，实现作物生产系统的可持续发展。精细农业技术思想如阁1.

2.3精细农业的产生背景精细农业技术的早期研究与实践，在发达国家始于年代初期从事作物栽培土壤肥力作物病虫草害管理的农学家在进行作物生长模拟模型栽培管理测上配方施肥与植保专家系统应用研究15实践中进步揭的农田内小区作物产量和生长环境条件的明显时空差异性，从而提出对作物栽培管理实施定位按需变量投入而发展起来的；在农业工程领域，自七十年代中期微电子技术迅速实用化而推动的农业机械装备的机电体化智能化监控技术，农田信总智能化采集与处理技术研究的发展，加十年代各发达国家对农业经营中必需兼顾农业生产力资源环境问的广泛关切和有效利用农业投人1约成本提高农业利润提高农产品市场竞争力和减少环境，果的迫切需求。为精细农业技术体系的形成准备了条件，海湾战争后，5技术了必要的前提条件使得近20年来，基于信息技术支持的作物科学农艺学土壤学，保科学资源环境科学和智能化农业装备与田问佶息采集技术系统优化决策支持技术等，在，513空间信息科技支持下组装集成起来。形成和完善了个新的精细农作技术体系和汗展了试验实践。迄今支持精细农业范应用的基本技术手段已逐步研究开发出来，在范应用中预7臾好的发展前景打济要求法沣要求认机，与益5！尤化5制系後精细农业系统1决策料经营效宰改善怍物战坫校！。田间历史数据2.4精细农业技术实施的过程带定位系统和产量传感器的联合收获机每秒自动采集田间定位及小区平均产量数据通过计算机处理，生成作物产量分布根据田间地形地貌土壤肥力墒情等参数的空间数据分布，支持作物管理的数据库与作物生长发育模拟模塑。投人产出模拟模型，作物管理专家知识库等建立作物管理辅助决策支持系统，并在决策者的参与下生成作物管理处方根据处方采用不同方法与手段或相应的处方农业机械按小风实施目标投人和精细农作管理。罔2是英国，仍，公司提供2.5精细农业的支持技术差分定位系统001精细农业的数据采集农机作业都依赖于精确的位置信息。差分仅疋3包括个基准站和若干15移动接收机。数据采集如七壤肥力墒情病虫草害及作物长势等，在，3移动接收机引导下进行作业，通过基准站获取差分校正信号，使接收机能提供米级或分米级精确定位数据，并且和采集到的数据同输人汁算机。智能化农机设备都带有天线和接收机，每秒可以自动产生农业机械在农田中的位置数据。播种机施肥机喷药机灌溉机可以根据定位数据按定位处方完成作业。

地理信息系统地理信息系统是对所有田间采集到的空间数据进行存储空间分析，在农田作物生长决策支持系统库数据库土壤数据库作物生长数据库生态环境数据库影像数据库作物以及产量空间分析土壤养分水分空间分析作物长势病虫草害空间分析作物需求空间分析生态环境空间分析等。

遥感技术遥感作为数据获取的重要手段，利用高分辨率遥感信息，获取农田小区土壤和作物特性的空间反射光谱变异性，提供精准农业实施定位处方农作所需的信息。主要内容包括作物长势及其背景的监测；作物冠层多光谱监测；测定叶绿素的含量；应用多种遥感信息，分析叶绿素含量叶绿素密度与干物质积累的关系；运用多光谱遥感倍息红外波段，在作物生长条件下监测土壤水分的理论与方法。

作物管理决策支持系统作物管理决策支持系统是精细农业的核心，该系统包括数据库模型库与知识库，通过系统界面与用户交互，完成信息服务科学汁算与决策咨询的功能，并和农田地理信总系统集成，生成田间作业处方，以便控制农药机械实施调控投人，田间信息采集系统田间信息数据的采集是实施精确农业的基础工作和首要工作，是农田，15作物管理决策支持系统本依据。精细农业技术实际上就是种以知识和信息为基础的农业管理系统。它利用传感器及监测技术，以方便准确及时完整地获取当时当地的必要信息，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。进而控制对作物气候信总产量信息土壤特性信息苗情和病虫草害信息农田边界和位置信息等有关信息等。

作为支持精细农业技术的农业机械设备，除了带，定位系统和产量测量的联合收割机外，按处方进行作业的农业机械还，带有定位系统和处方读人设备，控制播深和播量的谷物精密播种机；控制施肥量的施肥机；控制剂量的喷药机；控制喷水量的喷灌机等。

系统集成是实施精准农业技术体系的关键技术之，它是指系统各组成部分之间的协调综合与总体优化。是硬件系统和软件系统的总集成。系统集成分为两个步骤，首先是实现，1303尺55集成，生成决策处方；其次是，3和智能化机械系统集成，实施定位变量操作；*后是上述者总集成，实现精细农业技术体系不范工作。

303在精细农业中的应用，3定位技术为实践精细农业技术提供了必要置定位信息采集和与智能化农业机械配套的专门支持精细农1的农用15，15产品。这类产品通常均具有12个可选择的卫星信号接收通逍动态条件下每秒能自动提供个3维定位数据，动态定位精度般可达分米和米级，并具有与计算机和农机智能监控装置企业相继生产出带有3定位系统和产量传感器的收割机，并成功地将3应用到相应的整个精细农业系统之中，如美国3.只公司的8，6沈6公口的沈仍131英355，710公司的。此81.这里以美国明尼苏达州的8，农化设备公司开发生产的比较简单实用的变量施肥系统3凡丁1取为例，3，介绍0在精细农业中的应用。

50上0丁是由个主要部分组成。苜先利用带3引导的土壤采集器采集土样，土样的分析结果与，15结合生成各种土壤信息分布；其次利用个称为5；18的讣算机软件系统，综合其它信息如产砧信息苗情0息等。生成比较合理的肥料和农药施用的处方阁；冉次，利用个带3的1.

拉制器。安装在农业机械上，控制变量实施1*后，0控制器在定实施的同时。记录正在执业的推荐处方。，行作业的实施数据，作为应用数据分布指导未来作4农用83132应用系统开发美国公司专门用于精细农业的导航型1久803132接收机，具有12个卫星接收通道，可接1收信标台或卫呈转发的差分校正信兮，也可用下建立独立差分，3系统，可提供分米级定位精度和16公里小时速度测量精度。具有农机田间导航定点采样背负式巡田定位信息采集与测量等功能，并配有便携式专用掌上电脑8，170.，1乇170可以说是种便携式的精细农业管理系统，要用于定位数据传输和保存农田信息采集分布罔生成和农田作业指导等。

未研制出来，而以3132的主要功能仅是提供显每秒的大地坐标定位数据，没有数据输出保存及坐标转换功能等=因此在98平台上利用，抓开发了货应用系统安装在笔记本计算机中，即能够代替。3170，又增加了些代它功能3该应系统的主要功能包括132与计算机面坐标的变换；数据格式的转换；距离与面积测量；定点引导采样应用系统界面4.

应，统5结束语精细农业技术在西方国家如美英加等国经诸于试验和使用。但在国内还只是刚刚开始，而旦03在精细农业中的具体应用也尚未报道。5附带的软件系统比较昂贵，例如心，5170售价在8000美元左右，占整套定位系统价格的分之。

甚至有些功能不便于在我国使用。我中心研制开发成熟的应用软件，在今年3月29H的定位引导采集土样和4月25，的苗情监测农田试验中得到验证，说明该应用系统具有很好的实用性。但是，对于采集定位数据和属性数据后的数据管理方面如013的功能，还有待于进步开发。

邝扑生等。精确农业基础北京中国农业大学出版社，1999.9汪懋华。精细农止发展与工程技术创新。

1刘刚。精细农业的技术组成决策分析及在我国的应用实践。农业，代化研究。2000.21l57，SO