精准农业的六大系统

赛树奇

目前，发达国家精准作业技术装备已趋于成熟，各种电子监视、控制装置已应用于复杂农业机械上，变量播种机、变量施肥机、变量施药机、联合收割机等高度智能化农业机械已逐步进入国际市场。欧美发达国家精准农业技术的应用，全面带动了其现代农业高技术的发展。近年来精准农业在我国也日益受到重视，国务院《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》关于发展精准化生产方式中提出：推广成熟可复制的农业物联网应用模式。在基础较好的领域和地区，普及基于环境感知、实时监测、自动控制的网络化农业环境监测系统。在大宗农产品规模生产区域，构建天地一体的农业物联网测控体系，实施智能节水灌溉、测土配方施肥、农机定位耕种等精准化作业。在畜禽标准化规模养殖基地和水产健康养殖示范基地，推动饲料精准投放、疾病自动诊断、废弃物自动回收等智能设备的应用普及和互联互通。

精准农业即“处方”农业，简单来说，精准农业就是根据特定地点，管理作物生产的投入。精准农业是由信息技术支持的，根据空间变异，定位、定时和定量地实施一整套现代化农事操作技术与管理的系统，其基本涵义是根据作物生长的性状，调节对作物的投入，即一方面查清田块的空间变异，另一方面确定农作物的生产目标，进行定位的“系统诊断、优化配方、技术组装和科学管理”。美国农业部对精准农业的定义是“在恰当的地方、适当的时间做正确的事”。精准农业的目标是减少浪费、提高效益（效率）、保护环境。它由六大系统组成：全球定位系统（GPS）、遥感监测系统（RS）、农田信息采集与环境监测系统、地理信息系统（GIS）、决策支持系统和智能化农机具系统。

1. 全球定位系统（GPS）

美国从1973年开始发射卫星，耗资200亿美元，于1994年全面建成了具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。GPS提供24小时服务，保证准确度和精度。其服务也是免费的，无需订阅或使用费。

2. 遥感监测系统（RS）

遥感技术是精准农业田间信息获取的关键技术，为精准农业提供农田小区内作物生长环境、生长状况和空间变异信息的技术。遥感观测平台包括飞机航片和卫星卫片。时至今日，遥感平台与观测技术已从单一传感器、单一平台和单一观测技术向多传感器、多平台、多角度和三高（高分辨率、高光谱、高时相）方向发展。遥感技术在精准农业中主要用作面数据的采集，以便进行农业估产、农业灾情的监测与评价和农业资源的监测管理。

3. 农田信息采集与环境监测系统

与遥感技术相匹配，农田信息采集与环境监测系统主要完成点数据的采集工作。例如田间肥力、墒情、苗情、杂草、病虫害的监测和信息采集处理技术设备、适时采集传感器、自动气象站及定点观测等。

4. 地理信息系统（GIS）

GIS是由计算机硬件、软件和不同方法组成的系统。该系统设计用来支持空间数据采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。

5. 作物生产管理专家决策支持系统

该系统包括提供作物生长过程模拟、投入产出分析与模拟的模型库，支持作物生产管理的数据资源的数据库，作物生产管理知识、经验的集合知识库，基于数据、模型、知识库的推理程序和人机交互界面程序等。

6. 变量投入技术VRT与智能农机

变量投入技术VRT是指安装有计算机、DGPS（差分全球定位系统）等先进设备的农机具，根据它所处的耕地位置自动调节物料箱里某种农业物料投入速率的一种技术。如带产量传感器及小区产量生成图的收获机械。

现今，各种作业智能导航和自动驾驶技术已成为国际上研究和应用的热点领域。如美国已能够实现农田作业过程的智能导航和自动驾驶。自动驾驶系统可以根据需要配置成精准变量施肥、变量喷药等作业控制系统。全自动导航系统应用效果确定、明显，因而易于为从事规模化商业种植农户采用。