北斗技术在精准农业中的应用及展望

2021-11-30马翔

现代农机 2021年6期

马翔

（中国融通农业发展集团有限公司，100000，北京）

农业是一个国家的立足之本与重要基础，将我国人民的温饱问题掌握在自己手里是当前时代背景下党中央在农业领域提出的具体要求，在这一时代背景下，以机械化为主体、数字化技术为凭依的精准农业建设就成为当前农业发展的主要方向。北斗卫星导航系统是由我国自主研发的，能够为我国各行各业提供精准的全球导航定位服务，而其自主性是我国顺利进行精准农业建设的重要保障与核心支撑。当前，我国的北斗卫星导航系统已经进入了全球组网时代，能够为全球范围内的用户提供较为精确的定位、导航等服务。

1 北斗技术在精准农业中应用的研究背景及意义

农业是立国之本与强国之基，早在新中国成立初期，我国早期领导人就已经认识到了发展农业、将饭碗端在自己手里的重要性。从古至今，农业都是人们赖以生存的重要基础。在2019 年，为了满足新时代农业发展需求，提升农业生产效率，我国农业农村部、中央网信办出台了《数字农业农村发展规划》，这份文件详细阐明了我国在2019—2025 年农业的发展路线与改进思路，具体而言，就是要加大生产经营数字化改造力度，推进管理服务数字化转型，进而提升农业农村整体生产智能化水平[1]。

在传统农业生产过程中，“靠天吃饭”的现象极为普遍，这是由于传统农业中农民能够主动施加的、能够大幅影响农作物生长状态及产量的措施较少。此外，传统农业生产以人力耕种为主，其效率十分低下。虽然在现代化社会，农业产品的繁育技术已经得到了极大提升，但是与世界上其他发达国家相比，我国传统农业生产效率并不高，甚至极为低下，这也是我国农民阶层生活质量无法得到明显改善的主要原因。

而现代农业与传统农业之间存在着较多的区别，其中最为明显的就是数字化程度。现代农业的数字化程度相当高，以北斗卫星导航系统为基础运行的“北斗+农业”发展模式显著提升了农业生产的先进性，为传统农业的发展提供了更多方向。在实践中，北斗卫星导航技术能够与其他农业耕作技术有机融合，进而充分提升农作物生产效率[2]。

2 北斗技术在精准农业方面的应用现状

我国的精准农业技术起步较晚，当前与其他发达国家之间存在一定的差距，但是在我国863 计划等农业项目及北斗卫星导航系统建设顺利完成的前提下，近年来我国的精准农业发展非常迅速，已经在农业自动导航等方面进行了诸多实际应用。

2.1 农机自动导航系统

农机自动导航系统是北斗系统在农业自动化领域最为前沿的应用。具体而言，就是通过将大扭矩电机精确控制、农业机械转向控制、北斗系统等内容集于一体，进而实现对各种大型农业机械的远程操控。在传统的农田作业过程中，对农业机械定位精度具有一定的要求，在实践中，这一精度要求随着农机作业种类的改变而不断变化。例如，农机导航、作业检测只需要定位系统提供米级的定位精度即可完成，而类似于播种、插秧等精细化程度较高的农业作业活动，则必须要求相关系统提供厘米级的定位精度[3]。

近年来，我国北斗差分定位技术已经能够达到厘米级的定位精度为农业生产提供服务，几乎能够满足全部农业自动化生产活动对定位精度的要求。在实践中，北斗差分定位技术主要应用于农机自动导航驾驶系统，其结构由车身传感器、车载信号传输器、地面基准站等组成。

在工作过程中，首先由地面基准站通过移动数据技术向农机发送差分数据，其次，则由农机通过车载信号传输器（天线）对这一差分数据进行接收与计算，进而为农机作业提供满足其实际需求的定位精度。其具体工作流程如下：①根据农业作业的需求，首先对农机行进路线进行规划，再结合车载信号接收器所接收到的厘米级差分信息，最终得出具体的行进路线用于实际作业。②农业机械设备能够通过作业过程中车身周围传感器所提供的车身姿态、位置等信息调整自身运行姿态，包括车轮方向、车轮转向角度、发动机给油量的大小等。对这些数据进行控制能够对农机的行驶方向与行驶姿态进行调整，进而在保障作业质量的前提下使其按照作业计划完成后续操作。当前，基于北斗技术的农机自动导航系统已经在多个省份的多种型号农业机械设备上进行了试装，并发挥出了良好效果。

2.2 农机作业监管服务

北斗技术也能够应用在农机作业监管服务中。具体而言，以北斗技术为基础建立的农机作业监管平台能够结合物联网、信息融合等技术，对农机作业过程中产生的信息进行检测与分析，并通过数据处理技术增强其科学性与可视性，最终在技术人员的操作下为农机作业过程中存在的误差提供相应的安全监管解决方案。在实际作业过程中，该技术已经可以广泛应用到农机作业的绝大多数情境中，包括施肥、耙地、灭茬、稻麦收割、耕种等[4]。

农田是农业生产的实践平台，脱离农田的农业技术根本不具备实用性，因此，对农田信息进行采集与检测是实现农业生产信息化管理的重要基础，也是现代化农业生产效率提升的关键所在。在实践中，技术人员可以手持差分定位设备，对信息中心所传递的差分信息进行获取，进而完成对农田耕种中大量有效信息的获取[5]。

2.3 农机作业遥感监测应用

“北斗+”精准农业系统融合了先进的卫星遥感技术、图像处理技术及气象监测技术，为传统农业创造了新的发展活力与进步空间。其中“北斗+遥感”技术是北斗系统与卫星遥感技术相结合的综合应用，遥感系统能够为北斗系统提供充分的空间信息，而北斗系统可以进一步根据这些信息对遥感图像进行厘米级别的精确定位。这两大信息处理系统还能够与地理信息系统、图像处理技术在一定程度上实现协调配合，通过对土壤化学、物理指标进行分析，最终为农产品的生产提供科学的耕种方案。而气象检测系统也能够为农业生产者提供充足的气象信息，帮助农业生产者科学选择合理的工作时间，进而在提升生产效率的同时降低生产成本，提高经济效益[6]。

3 北斗技术在精准农业方面的应用展望

上文对北斗技术、精准农业及当前北斗技术在精准农业方面的应用进行了简要阐述。根据相关资料可知，精准农业在提升传统农业生产力、减轻劳动人民工作强度等方面能够发挥出至关重要的作用，能够在一定程度上推动我国农业向技术型方向发展。在过去一段时间内，定位缺乏精度及相关专利掌握在其他国家手里是我国现代农业在发展过程中面临的首要问题，而北斗卫星能够为我国农业发展提供足够准确的定位技术，进而为精准农业的生产创造全新的技术生态。从未来发展角度看，我国的精准农业虽然与西方发达国家相比起步较晚，且存在一定的落后现象，但是在“北斗+”定位技术研发成功及国家政策大力扶持的背景下，我国的精准农业一定会飞速发展。