精准农业

jacklxy2008 · 发表于 2009-3-24 23:15:01

精准农业(Precision Agriculture)是当今世界农业发展的新潮流，是由信息技术支持的根据空间变异，定位、定时、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土壤性状，调节对作物的投入，即一方面查清田块内部的土壤性状与生产力空间变异，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、科学管理”，调动土壤生产力，以最少的或最节省的投入达到同等收入或更高的收入，并改善环境，高效地利用各类农业资源，取得经济效益和环境效益。精准农业由十个系统组成，即全球定位系统、农田信息采集系统、农田遥感监测系统、农田地理信息系统、农业专家系统、智能化农机具系统、环境监测系统、系统集成、网络化管理系统和培训系统。其核心是建立一个完善的农田地理信息系统（GIS），可以说是信息技术与农业生产全面结合的一种新型农业。精准农业并不过分强调高产，而主要强调效益。它将农业带入数字和信息时代，是21世纪农业的重要发展方向。

jacklxy2008 · 发表于 2009-3-24 23:17:05

精准农业是当今世界农业发展的新潮流，是由信息技术支持的、根据空间变异定位、定时、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土壤性状，调节对作物的投入，即一方面查清田块内部的土壤性状与生产力空间变异，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、科学管理”，调动土壤生产力，以最少的或最节省的投入达到同等收入或更高的收入，并改善环境，高效地利用各类农业资源，取得经济效益和环境效益。精准农业由十个系统组成，即全球定位系统、农田信息采集系统、农田遥感监测系统、农田地理信息系统、农业专家系统、智能化农机具系统、环境监测系统、系统集成、网络化管理系统和培训系统。其核心是建立一个完善的农田地理信息系统（GIS），可以说是信息技术与农业生产全面结合的一种新型农业。精准农业并不过分强调高产，而主要强调效益。它将农业带入数字和信息时代，是21世纪农业的重要发展方向。精准农业的发展历史
　　海湾战争后GPS技术的民用化，使得它在许多国民经济领域的应用研究获得迅速发展，使得精准农业的技术体系广泛运用于生产实践成为可能。1993-1994年，精准农业技术思想首先在美国明尼苏达州的两个农场进行试验。结果用GPS指导施肥的产量比传统平衡施肥的产量提高30%左右，而且减少了化肥施用总量，经济效益大大提高。精准农业的试验成功，使得其技术思想得到了广泛发展。
　　近五年来，世界上每年都举办相当规模的“国际精细农作学术研讨会”和有关装备技术产品展览会，已有上千篇关于精细农作的专题学术报告和研究成果见诸于重要国际学术会议或专业刊物。在万维网上设有多个专题网址，可及时检索到有关精细农作研究的最新信息。美、英、澳、加、德等国的一些著名大学相继设立了精细农作研究中心，开设了有关博士、硕士的培训课程。在发达国家，精细农作技术体系已实验应用于小麦、玉米、大豆、甜菜和土豆的生产管理上。1995年美国约有5%的作物面积不同程度的应用了精细农作技术，近年来又有了更为迅速的发展。在美、加、澳、欧等国，精准农业的实验研究以涉及小麦、玉米、大豆、甜菜、土豆等作物生产。不仅发达国家对精细农作的技术实践非常重视，巴西、马来西亚等国亦已开始了试验示范应用。
　　精准农业技术体系的实践与发展，已经引起一些国家科技决策部门的高度重视。美国国家研究委员会（National ResearchCouncil）为此专门立项对有关发展战略进行研究，经过由美国科学院、美国工程院院士组织评估，于1997年发表了一份“PrecisionAgriculture in the 21st Century---Geospatial and InformationTechnologies in CropManagement”研究报告，全面分析了美国农业面临的压力、信息技术为改善作物生产管理决策和改善经济效益提供的巨大潜力，阐明了“精准农业”技术研究的发展现状以及为信息产业和支持技术开发研究提供的机遇。精准农业在美国、英国等发达国家已经形成为一种高新技术与农业生产结合的产业，且已被广泛承认是发展持续农业的重要途径。
　　目前，适应精准农业技术体系应用的DGPS装置，GIS适用平台及农作物资源空间信息数据库管理软件，作物生产决策支持模拟模型，带DGPS接收机小区产量传感器和产量分布绘图装置的谷物联合收割机，自动调控施药、施肥机、播种机均已有商品化产品；支持农田信息实时采集的田间土壤水份、N、P、K含量、pH值、有机质含量、作物苗情、杂草分布等的传感器技术，已有初步研究开发成果。可以预言，精准农业技术体系的装备技术发展，到本世纪末将会日新月异，有关新兴产业将得到快速发展。
　　我国精准农业的思想已经为科技界和社会广为接受，并在实践上有一些应用。如1992年北京顺义区在1.5万公顷的范围内用GPS导航开展了防治蚜虫的试验示范。在遥感应用方面，我国已成为遥感大国，在农业监测、作物估产、资源规划等方面已有广泛的应用。在地理信息系统方面，应用更加广泛，1997年辽宁省用GIS进行下辽河平原农业生态管理的应用研究，吉林省结合其省农业信息网开发“万维网地理信息系统（GIS），北京密云县完成以GIS技术建立的县级农业资源管理信息系统。在智能技术方面，国家863计划在全国20个省市开展了“智能化农业信息技术应用示范工程”。这些技术的广泛应用，为我国今后精准农业的发展奠定了一定的技术基础，但这些研究与应用大部分局限于GIS、GPS、RS、ES、MS单项技术领域与农业领域的结合，没有形成精准农业完整的技术体系。尽管如此，随着我国农业技术和相关信息产业、工程制造业的发展，智能控制技术的广泛应用，精准农业的技术必将得到不断发展完善，且将扩展到更为广泛的设施农作、养殖业和加工业的精细管理与经营。
　　国际上精准农业的实践表明，实施精准农业要求信息技术、生物技术、工程装备技术和适应市场经济环境的经营技术的集成组装，综合是其典型特征，技术集成是其核心，因此需要多部门、多学科联合作战。我国实施精准农业的近期目标，一方面是总结国外发展经验，根据中国的国情找准自己的切入点，另一方面切实做好有关应用技术的研究开发，力求走出适合中国国情的精确农业的发展道路。
精准农业系统体系结构
　　1、全球定位系统。精准农业广泛采用了GPS系统用于信息获取和实施的准确定位。为了提高精度广泛采用了 DGPS（DifferentialGlobal PositioningSystem）技术，即所谓“差分校正全球卫星定位技术”。它的特点是定位精度高，根据不同的目的可自由选择不同精度的GPS系统。
　　2、地理信息系统GIS。精准农业离不开 GIS（GeographicalInformation System）的技术支持，它是构成农作物精准管理空间信息数据库的有力工具，田间信息通过GIS系统予以表达和处理，是精准农业实施的重要。
　　3、遥感系统 RS。遥感技术（Remote Sensing）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要求。
　　4、作物生产管理专家决策系统。它的核心内容是用于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；人机交互界面程序等。
　　5、田间肥力、墒情、苗情、杂草及病虫害监测及信息采集处理技术设备。如田间信息适时采集传感器与数据处理方法。 6、带GPS系统的智能化农业机械装备技术。如带产量传感器及小区产量生成图的收获机械；自动控制精密播种、施肥、洒药机械等等。

jacklxy2008 · 发表于 2009-3-24 23:20:02

　精准农业，又称为特定区域农作。它是依据特定区域的作物需求，运用知识系统和多种现代信息技术，精确决定投入的可变比率，如化肥、农药、水、种子和其它方面的投入量，使作物达到最佳生长量，提高作物的生产潜力，同时减少化学物质使用，减少环境污染。
　精准农业由许多要素组成，其主要内容包括：全球定位系统（GPS）；地理信息系统（GIS）；遥感；网络抽样技术；产量监测器；可变比率发生器(VRA)；作物模拟模型。
　一、全球定位系统（GPS）
　由美国国防部发射和经管的24颗卫星提供世界范围的地表定位。九十年代初，其中有18颗卫星提供了附加的地表定位能力。在GPS投入使用后不久，非军事应用于开发进展较快，提供的定位精度小于100m。而差分全球定位系统（DGPS－DifferentialGPS）开发成功，使未知点定位的精确度达到1m以内或更高。这个精确度对农场机械速度的实时性来讲是一巨大成就，它适用于田间产量监测、土壤抽样数据定位，以及农业化学物质和刹虫剂的使用等。这些数据和它们的GPS定位同时被输入GPS的层图中，用于长期生产管理战略。
　二、地理信息系统（GIS）
　长期以来，模拟图像用来描述空间信息，过去的30年中，随着计算机性能的不断提高，导致用于捕捉、存储、分析和显示空间数据的特殊工具的发展，这些数字工具的集合形成一个GIS。
　储存于GIS的信息可分为两类：一类是空间参考数据（如样点、道路、地界）；另一类是提供空间数据的属性数据（如土壤类型描述、土壤排水等级）。空间信息可参照一个地理坐标系统，通常以栅格（网格单元）或向量（弧段节点）格式存储。属性数据提供的信息用来描述一空间特征属性。GIS的一个关键特征是利用坐标数据库和空间特征数据库进行地理分析。
　GIS在精准农业中的作用是为决策和管理去组织并分析空间数据，再用于决策支持系统的各类模型中，对田间的不同管理区求解结果和制定计划。管理计划要考虑影响农场作业的特殊生物特性和环境特性的变化，如耕种、种植、施肥，以及草害、病害和虫害的控制等。产量监测提供决定性的反馈信息，用以评价和调整下一作物生长周期的管理计划。
　三、遥感
　遥感是通过数据分析获取有关某一目标、地域或现象信息的科学技术。用于农业生产的最基本能力是空中摄影，它允许生产者观测一系列重要的作物产量参数（如土壤变化、植物密度等），以及相应的水、肥和化学物质的投入。数据的及时性是作物管理的关键，从数据获取到传递给农场管理者的时间间隔是以小时计，而不是以月计。使用遥感信息的主要潜在经济效益是用精确信息对作物进行直接的动态搜寻，以发现潜在的问题，这有助于帮助生产者制定管理决策，达到降耗增效的目的。
　四、网络抽样技术
　网格抽样是田间采集土壤样本的一种方法。一个网格是田间地图上的一部分。网格大小可随土壤变化、田块大小、抽样价格而变化。网格的样本应尽可能最充分地表达田间的变化。卫星图象、空中摄影、土壤地图、田间记录和模拟的应用能减少描述四门特性所需要的样本数量。这些图象特征变化不大，并被认为在某一季节是固定的数据。它还可用于描述或监测需要特别管理措施的环境区域。每一网格单元的样本点由GPS定位，几个样本可以直线取样，也可以圆形取样，圆的半径大约是3m。样本要在实验室里进行分析，测定土壤pH值、阳离子交换能力和土壤营养，其结果记录存贮在GIS软件和生成的土壤图象中。
　五、产量监测器
　绘制产量图经常是实施精准农业的第一步，产量图像使农场管理者对田间产量变化可视化，当把土壤类型、土壤肥料、杂草分布和排水等制成图像时，农场管理者就能够识别影响产量变化的因素。产量图像是由产量监测器采集的相关地理产量生成的。到目前为止，开发的大部分产量监测器主要用于监测籽粒作物产量，而极少用于地下根茎类产品如糖用甜菜和马铃薯等。
　六、可变比率发生器（VRA）
　VRA涉及整个田间特定条件和变化比率所使用的农业投入（化肥、种子和杀虫剂等）。其重要组成部分包括控制器、液体喷雾器、粒状物发生器、空气喷物机和撒播机，以及条播机和种植机。其中最重要的部分是控制器，这是一个微处理器或一台PC机，它直接控制应用设备。可变应用比率基于从GIS获取的信息和田间位置知识由控制器来指定，田间位置信息是通过实时差分GPS、地面速度或其他传感器提供的。
　VRA技术大概是精准农业中开发最成功的部分，目前，VRA产品可提供给生产者和商人使用。
　七、作物模拟模型
　作物模拟模型对农场经营者来说，在生产季节预测作物产量和分析不同管理实践的结果是非常重要的管理工具。利用这种决策工具，制定优化作物生长和产量的栽培实验方法，也可用于实验不同的管理方案，并为管理者提供信息，进一步认识气候、土壤类型和栽培实践对成熟期、最终产量和利润的影响。在给出土壤特性的初始数据和农场操作输入如耕作、种植、施肥、灌溉和实时天气数据后，模拟器能预测作物生长季期间的生长发展状况，结合一种经济模块、模型将计算不同管理方案下的利润。
　模拟模型用于精准农业，首先把一个田块分割成若干个子地块，然后，作物模型被用于田间的每一特定于地块。由于作物模拟模型的许多输入数据是参考地理绘图信息，因此，利用GIS能改进数据准备的效率，模拟模型首先检索这些数据，再进行模拟，然后把输出结果送回GIS，以便显示和制定决策。
　精准农业目前仍然处于初级阶段，因此很少对其进行经济分析。在1996年12月召开的第三届精准农业国际会议上，专家指出，农场精准农业的利润水平，对低价值作物（如玉米、小麦和大豆）的生产者来说仍是难以捉摸的，而对高价值产品就较容易获取利润，如甜菜、土豆种子作物、水果和菜类作物。
　精准农业的经济可行性和对环境及农村发展的影响仍需要做进一步探讨

klys · 发表于 2010-8-21 18:29:53

在哪里抄的文章，不错，不过可不要侵权。

sam_mm · 发表于 2010-11-22 22:42:04

介绍很全面啊。

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