GNSS技術應用于精準農業
——《Inside GNSS》專訪美國俄亥俄州州立大學農業專家John Fulton博士

GNSS技術應用于精準農業
——《Inside GNSS》專訪美國俄亥俄州州立大學農業專家John Fulton博士

除了為軍事和交通應用導航，GNSS還能為其他行業提供服務，其中農業最具代表性。當谷歌（Google）和汽車廠商們正努力研究如何讓自動駕駛車輛上路的時候，10年來，農場主們早已利用GNSS導引設備在田地里工作，以及進行許多其他農業相關的特定的應用。確實，GNSS和其他一系列高科技資源正在加速農業的轉變。

為了全面了解精準農業領域最先進的科學技術，《Inside GNSS》采訪了俄亥俄州州立大學食品、農業和生物工程系副教授John Fulton博士。Fulton博士曾在俄亥俄州一家2000英畝的家族果蔬農場擔任了24年的副場長。他研究美國農場使用先進技術的情況，并撰寫了很多文章。Fulton博士估計，美國70%的農場不同程度上采用了GNSS技術。

《Inside GNSS》：在精準農業的GNSS應用中，農業從業者們對哪一級別定位精度的需求更廣泛，他們是否希望獲得更高的GNSS精度？

John Fulton：定位精度取決于田間的具體作業和所用技術。典型應用設備，如噴藥機和施肥機，只需要使用廣域增強系統（WAAS）或亞米級校正技術即可，因為它們不需要高精度。這些作業通常比其他田間操作的地面速度更快，而其他一些田間操作的速度約16～32km/h。高速情形下，相鄰兩次操作的間隔不到15min，分米級定位精度對這些機器的導航和速率控制技術來說已足夠了。

然而，由于費用降低，以及出現更高精度的校正服務，特別是國家建立的連續運行參考站（CORS）和專用網解決方案，過去10年來，農業領域的潮流一直是追求分米到厘米級的精度。導引系統，包括農業設備的光指示引導和自動引導系統的廣泛應用，使GNSS技術成為精準農業的頭號應用。田間作業，如播種、耕種和收獲，也都在使用GNSS技術。實時動態測量（RTK）的應用越來越多，已經是農民使用得最多的校正服務之一。

《Inside GNSS》：高精度（即厘米級）GNSS技術的主要農業應用是什么？

John Fulton：高精度或RTK被廣泛用于拖拉機和收割機自動導引技術，以增強農機控制，并在相鄰操作間精確地保持間距。更具體地說，凡是農機和操作校準對后續田間作業非常關鍵時，RTK能提供所需的精度。

一個典型的例子是條耕操作，播種時要保證種子置于每一條地塊的中央。如果在地塊邊緣附近或地塊外操作，將會影響農作物產量。因此，為了保持每次操作準確對齊，RTK厘米級精度是必要的。收割機要與農作物行準確對齊以使收割損失最小，同樣要求RTK厘米級精度。我們還看到，RTK技術被用來依據作物行更準確地引導施肥機，從而使養分被最大程度地吸收，同時降低化肥場外流失的環境風險。

《Inside GNSS》：希望獲得高精度（即厘米級）GNSS資源的農場主，他們更傾向于采用虛擬參考站技術，還是本地地基RTK系統，或是星基商業服務？

John Fulton：關于農業領域的RTK應用，農場主們有很多選擇。通常，相對于真正網絡解決方案來說，單一基線解決方案的采用率更高。

然而，近幾年采用網絡解決方案顯著增加，包括虛擬參考站(VRS）。一些農業公司仍然只提供本地地基RTK解決方案，客戶不得不購買該服務。對大多數農民來說，最大的變化是不用購買自己的基站并負責管理。多數新用戶會在本地基站網絡或網絡解決方案（VRS、CORS等）中選購每年的服務。

《Inside GNSS》：精準農業技術的可擴展性，一直是討論的話題。我們已認識到不同的因素，如作物種類、種植面積和具體應用等，會影響選擇采用這些技術的決定，那么，精準農業適用于多大規模農場的經營？

John Fulton：如今，大小農場都在使用精準農業。過去20年來，特別是最近6年，使用該技術的費用大大降低，這使得任何規模的農場都能用上精準農業技術。不但費用降低，功能也得到極大的擴充?，F在農場主們不再只是購買導引系統，而是購買集成了導引和控制農機應用功能的技術。因此，農民能夠以相對較低的價格購買擁有很多功能的技術。

進一步來說，制造商在生產農用設備時，就將精準農業技術集成到農業設備中了。購買GNSS接收機時也許需要支付解鎖費，但隨著時間的推移，費用已大大降低——與15年前相比費用降低了50%～80%。農業領域的應用開發也經歷了指數增長，農民能夠使用大眾消費產品獲取空間數據，利用智能手機、平板電腦等內置的GNSS。小農場主雖然不會采用RTK技術，但他們使用自動導航駕駛也不是件稀奇的事。

《Inside GNSS》：精準農業技術傳統上適用于生產大規模經濟作物的農機作業，如玉米、小麥和大豆，那么，GNSS技術能否適用于價值更高的農作物生產領域，例如果園、葡萄園和蔓藤類漿果等？

John Fulton：是的?，F在，GNSS用于開展上述高價值農作物監控，以及對特種作物和行耕作物數據采集地點進行位置標記。遙感影像被用來記錄應季作物健康情況，或用于辨別各種農作物的問題。地理信息系統（GIS）和GNSS技術持續發展，改進了蔬菜和木本作物的管理。機械自動化和可視化技術改善了農藥和化肥的播撒，增加了產量。

《Inside GNSS》： 目 前 精 準 農 業是否大量使用多系統GNSS技術（如GPS+GLONASS）？鑒于其他GNSS系統正在部署（如北斗、伽利略），多系統GNSS技術應用的前景和驅動力怎樣？

John Fulton：在美國許多地區，田地周圍會種一圈樹，再加上起伏或陡峭的地形，就制約了僅使用單一GPS系統特別是RTK解決方案的應用。田間作業過程中，由于部分天空被遮擋，用于定位的GPS衛星可用顆數降至所需最小數量或以下。因此，當出現樹林或其他障礙物時，單一GPS系統無法正常使用，駕駛員不得不切換回手動駕駛和手動控制操作。GPS+GLONASS解決了這些問題，使得這項技術能在整片田地中不間斷地運用。北斗等新衛星導航系統的加入改善了全球GNSS定位接收機的正常運行時間和穩定性。

● 高珍_編譯自《Inside GNSS》網站