精准平地技术发展与分析

梁冉冉 庄卫东

“精准农业”如今受到越来越多科研人员的关注和农业大国政府的资金投入，不仅因为精准农业技术可以提高粮食产量、定时定量的给农作物提供生长过程中的养分，更因为它可以减少农作物生长对生态环境的污染，提高水资源和肥料的利用率，在农业科技发展浪潮中为调整农业生产结构提供强有力的技术支持。

精准农业技术在农业生产领域有广泛的应用前景，在土地平整方面，主要体现在精准平地技术的研究应用，为其他精准农业技术的开展打下坚实的基础。水资源是农作物生长的物质基础，在农作物生长过程中起到不可或缺的作用。随着社会的发展，水资源短缺的问题日益严峻，不仅对人类生活产生巨大影响，更对农业生产提出更高的技术要求，发展节水农业为解决农业供水和需求之间矛盾提供了方法。中国农田95%的灌溉面积采用地面灌溉的方式，用水量高达农业总用水量的90%以上，其中20%以上的水由于农田地势不均被浪费。土地地势平整可以使地下水平整分布，使农作物的根系统一接收灌溉，有助于提高灌溉用水的利用率和改善灌溉均匀性。

土地平整技术将地势起伏不平的地面平整为平面或较缓的坡面，目的在于减少水土流失、提高农田灌水利用率和改善农田微地形，在农业节水灌溉中起到基础作用。土地平整主要分为基本土地平整和精细土地平整，基本土地平整作业后平地效果不佳，需要对土地进行进一步精细平整。精准平地技术主要指激光控制平地技术和GNSS控制平地技术。

一、国内外研究现状

目前，西方发达国家在精准平地技术领域研究处于前沿地位，平地作业后，经济效益显著，水资源利用率高达90%以上。我国在精准平地技术方面和发达国家相比平地技术落后，应用范围窄，主要集中在平原区域，而且大多平地设备采用西方进口，价格昂贵，不利于平地技术的推广。近年来，随着国家对农业机械的大力发展，精准平地设备也已经农业生产领域的研究重点。许多知名农机公司运用精准平地技术进行平地作业，对工作地块进行地形测量、精准平地、作业记录和作业评价，将多种功能统一集中到精准控制软件上，驾驶员在软件上可实时观测到平地铲的行走轨迹和作业状态等信息。精准平地技术可以将土地平整到高度差为5cm的范围内，大大的改善了土地的综合性能，为作物生长提供良好的生长环境。我国的精准平地技术尚处于发展初期，主要的平地设备仍然依赖于进口国外的控制系统和机械，虽然设备定位精度高、平地质量好，但是由于其昂贵的价格使其难于在农村推广应用。大中型农场在应用国外平地设备时存在和国内设备不兼容、操作复杂等问题，难以发挥技术优势。

二、存在问题

1.我国在精准平地技术方面起步和发达国家相比较晚，技术方面不够成熟，主要的差距体现在智能化程度低，定位系统多数靠引进，平地质量不理想。

2.我国自主开发的双星定位系统定位精度达不到要求，变化幅度大，对智能化控制作业系统的自主开发力度不够。目前多数平地机的使用仅限于大中型农场，平地机的型号有限，在农村的作业成本较高，普及率低。

3.液压系统响应速度慢，系统调节不平稳。当精准平地系统工作时，拖拉机速度的快慢对平地质量产生影响，当拖拉机速度快时，控制系统出现滞后调节，铲刀高度和姿态角调节速度达不到要求，平地精度受到影响。

三、应对方案

为了解决平地机技术现有的不足，精准平地技术向大型化、自动化、机电一体化和智能化的趋势发展。

1.大型化。平地机作业幅宽增加，增加了平地作业的作业效率，减少作业时间和燃油消耗。

2.自动化。根据精准平地的实际情况自动调节平地铲的高程和姿态角，具备精准平地的功能。

3.机电一体化。平地机工作时需要的功率较大，平地铲幅宽较宽，为了保障平地机的作业质量，利用液压系统给系统提供动力。

4.智能化。利用3S技术给精准平地系统提供准确的地势地形图，为精准平地技术提供技术保障。