精準農業的六大系統

賽樹奇

目前，發達國家精準作業技術裝備已趨于成熟，各種電子監視、控制裝置已應用于復雜農業機械上，變量播種機、變量施肥機、變量施藥機、聯合收割機等高度智能化農業機械已逐步進入國際市場。歐美發達國家精準農業技術的應用，全面帶動了其現代農業高技術的發展。近年來精準農業在我國也日益受到重視，國務院《關于積極推進“互聯網+”行動的指導意見》關于發展精準化生產方式中提出：推廣成熟可復制的農業物聯網應用模式。在基礎較好的領域和地區，普及基于環境感知、實時監測、自動控制的網絡化農業環境監測系統。在大宗農產品規模生產區域，構建天地一體的農業物聯網測控體系，實施智能節水灌溉、測土配方施肥、農機定位耕種等精準化作業。在畜禽標準化規模養殖基地和水產健康養殖示范基地，推動飼料精準投放、疾病自動診斷、廢棄物自動回收等智能設備的應用普及和互聯互通。

精準農業即“處方”農業，簡單來說，精準農業就是根據特定地點，管理作物生產的投入。精準農業是由信息技術支持的，根據空間變異，定位、定時和定量地實施一整套現代化農事操作技術與管理的系統，其基本涵義是根據作物生長的性狀，調節對作物的投入，即一方面查清田塊的空間變異，另一方面確定農作物的生產目標，進行定位的“系統診斷、優化配方、技術組裝和科學管理”。美國農業部對精準農業的定義是“在恰當的地方、適當的時間做正確的事”。精準農業的目標是減少浪費、提高效益（效率）、保護環境。它由六大系統組成：全球定位系統（GPS）、遙感監測系統（RS）、農田信息采集與環境監測系統、地理信息系統（GIS）、決策支持系統和智能化農機具系統。

1. 全球定位系統（GPS）

美國從1973年開始發射衛星，耗資200億美元，于1994年全面建成了具有在海、陸、空進行全方位實時三維導航與定位能力的新一代衛星導航與定位系統。GPS提供24小時服務，保證準確度和精度。其服務也是免費的，無需訂閱或使用費。

2. 遙感監測系統（RS）

遙感技術是精準農業田間信息獲取的關鍵技術，為精準農業提供農田小區內作物生長環境、生長狀況和空間變異信息的技術。遙感觀測平臺包括飛機航片和衛星衛片。時至今日，遙感平臺與觀測技術已從單一傳感器、單一平臺和單一觀測技術向多傳感器、多平臺、多角度和三高（高分辨率、高光譜、高時相）方向發展。遙感技術在精準農業中主要用作面數據的采集，以便進行農業估產、農業災情的監測與評價和農業資源的監測管理。

3. 農田信息采集與環境監測系統

與遙感技術相匹配，農田信息采集與環境監測系統主要完成點數據的采集工作。例如田間肥力、墑情、苗情、雜草、病蟲害的監測和信息采集處理技術設備、適時采集傳感器、自動氣象站及定點觀測等。

4. 地理信息系統（GIS）

GIS是由計算機硬件、軟件和不同方法組成的系統。該系統設計用來支持空間數據采集、管理、處理、分析、建模和顯示，以便解決復雜的規劃和管理問題。

5. 作物生產管理專家決策支持系統

該系統包括提供作物生長過程模擬、投入產出分析與模擬的模型庫，支持作物生產管理的數據資源的數據庫，作物生產管理知識、經驗的集合知識庫，基于數據、模型、知識庫的推理程序和人機交互界面程序等。

6. 變量投入技術VRT與智能農機

變量投入技術VRT是指安裝有計算機、DGPS（差分全球定位系統）等先進設備的農機具，根據它所處的耕地位置自動調節物料箱里某種農業物料投入速率的一種技術。如帶產量傳感器及小區產量生成圖的收獲機械。

現今，各種作業智能導航和自動駕駛技術已成為國際上研究和應用的熱點領域。如美國已能夠實現農田作業過程的智能導航和自動駕駛。自動駕駛系統可以根據需要配置成精準變量施肥、變量噴藥等作業控制系統。全自動導航系統應用效果確定、明顯，因而易于為從事規模化商業種植農戶采用。