GPS导航技术在农业机械中的应用

王莉

（易门县农业机械管理站，云南 玉溪　651100）

GPS导航技术在农业机械中的应用

王莉

（易门县农业机械管理站，云南 玉溪651100）

文章阐述GPS技术在精准农业中的重要地位和农业机械在精细农业中的重要作用，结合GPS技术在国内农业机械中的应用现状，指出我国GPS技术在农业机械应用中存在的问题，展望其发展趋势，以期为GPS技术在农业机械中的应用研究提供参考。

农业机械；GPS；精准农业

1　GPS导航技术简述

全球定位系统（GPS，Global Positioning System）是美国从20世纪70年代开始研制，于1994年全面建成的，具有三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。GPS导航就是通过全球卫星定位系统提供实时的位置信息，引导车辆等安全、准确与及时地到达的一种技术手段。GPS技术研究始于1958年，到20世纪90年代精确农业提出之后，才将GPS技术真正地应用到农业机械作业中。

2　GPS在农业机械作业中的应用

（1）在农机运输与农机具中的应用。在农机运输与农机具设计上，加用车载GPS，能程序化地跟随已设路线开展耕作施肥与病虫害防治工作，可节约生产费用。在联合收割机上，利用GPS导航技术，可提供不同农田作业区的成熟度信息。另外，利用GPS导航技术还可以按照不同农作物分区，引导联合收割机分类开展工作，提高作业效率，降低费用。

（2）在虫害杂草灾害监测中的应用。对农作物病虫害传统的调查方式是派遣调查人员到各地开展调查，之后将数据上报。近年来，利用GPS导航技术，可精确定位灾害发生地点，同时可将调查数据输入计算机，由专业人员进行分析判断，计算出不同灾情区的农药投入量。再利用GPS导航技术精确投药，减少化学剂造成的危害。

（3）在变量播种施肥中的应用。变量施肥播种机的构成主要有GPS、变量控制器、田间计算机、播种机和液压马达。其工作过程：将有施肥处方图信息输入田间计算机，播种机在行驶过程中通过计算机将GPS系统的处方图与位置信息进行匹配，从而获得当前位置的播种量和施肥量，之后向液压马达发出控制指令，液压马达在达到指令后，带动播种机槽轮动作控制播种机的播种量和施肥量。

（4）在无人拖拉机上的应用。农业作业中使用的无人驾驶机，一般由操作站控制，可在GPS导航技术辅助下进行操作，实现连续准确操作，不仅能节约时间，而且还能节省人力物力的投人。此外，GPS导航技术的误差小，大约在3cm。所以，在耕地、喷洒农药与收割庄稼时，可实现线路不重叠。同时，无人驾驶拖拉机的质量为1.5t，可节约燃料；可通过自重碾压土地，使农作物产量提高10%。使用无人拖拉机可形成更深压实土壤层，提高耕作效率。

（5）在农业机械跨区域管理中的应用。农业机械在跨区作业之中，通过应用GPS技术，能够实现如下4个方面的功能：①能够实现农业机械状态监控功能；②能够实现远程控制功能；③作业量统计功能；④通过应用GPS技术能够在农业机械跨区作业管理中实现报警和自动调度功能。

（6）田间土壤性质的定位检测。在实施机械化整地和播种之前，可用一种适用于在农田中运行的采样车辆，按一定的要求在农田中，采集土壤样品。车辆上配置有GPS接收机和计算机，计算机中配置GIS系统。采集样品同时，GIS记录采集点精确位置，后继的室内作业将土壤样本的性质检测出来，并记录在GIS中。通过适当分析，绘出一幅土壤样性质的分布图，用来指导变量作业

机械的作业。

（7）作物产量实时监视。在联合收割机上配置计算机、产量监视器和GPS接收机，可以构成作物产量监视系统。对不同的农作物，需配备不同的监视器。例如玉米产量的监视器，通常在联合收割机玉米颗粒传送带上安装质量传感器，同时安装谷物含水量传感器，对玉米颗粒含水量进行检测，并将检测结果伴随GPS定位信号一起记录在机载计算机系统中。收获结束以后，可对得到的数据进行整理和归纳，最后绘制出一幅地图，借以说明农场各个不同区域的产量。通过和土壤养分含量分布图的综合分析，可以找出影响作物产量的相关因素，从而进行具体的田间施肥等管理工作。

（8）大面积农田作业及农业航空作业的位置引导。大面积农田作业中，作业轨迹的确定是比较棘手的问题，相似问题也出现在农业航空作业中。合理布设作业线路和准确的引导，将大大提高作业效率及作业质量。具体应用中，根据地块形状、地貌特征、气候条件及作业制度等要求，首先确定最佳的作业轨迹，通过GIS保存在移动设备的计算机系统中。在作业进程中，通过车（机）载GPS获得当前位置数据，与GIS轨迹比较后，或给予驾驶人员提示或实现自动导航。采用GPS引导技术，既可以最大限度地提高作业幅宽的重叠与遗漏，又可以减少转弯重叠，避免浪费，节省资源。对于夜间作业，其更有优越性。

3　存在问题

GPS技术在农业机械中的应用存在着一些问题，主要表现为：一是GPS定位技术开发难度大、高科技成分高，需要大量的人员和研究经费；二是我国地形条件差异较大，除东北地区大面积集中连片土地外，其他大部分地区很难实现大规模的机械化作业，并且各地根据地形、土壤、气候等条件的不同，所需要的作业机械不同，导致农业作业机械品种多、型号杂；三是目前我国很多先进的机械和设备仍依赖于进口，费用昂贵，大部分农村经济水平有限，没有能力承担高昂的费用，制约了先进机械设备的推广应用；四是先进的农业机械操作复杂，技术管理难度较大，需要一批专业的技术人员来指导生产，目前还比较欠缺这些技术人员。

4　展望

国外农业机械发展多年的经验表明，精准农业是现代农业发展的必然趋势，GPS技术在农业机械中的应用是实现精准农业不可缺少的环节。要想保证粮食安全，必须加强农业机械装备，提高农业耕种效率和粮食产量，这就要求我国加大在精准农业方面的研究。在精准农业这个大背景下，GPS技术在农业机械中应用方面的研究一定会有更大的发展。

The Application of GPS Navigation Technology in Agricultural Machinery

WANG Li
（Yimen Town Agricultural Machinery Management Station，Yuxi，Yunnan 651100，China）

The paper explains the importance of GPS technology and agricultural machinery in sophisticated agriculture，combines with the current application situation of GPS in agricultural machinery and points out the problems of GPS technology existing in agricultural machinery application to provide reference for the future.

agricultural machinery；GPS；sophisticated agriculture

S220.2

A

2095-980X（2016）04-0009-01

2016-03-18

王莉（1973-），女，云南玉溪人，大学本科，主要研究方向：农业机械推广。