GPS導航技術在農業機械中的應用

王莉

（易門縣農業機械管理站，云南 玉溪　651100）

GPS導航技術在農業機械中的應用

王莉

（易門縣農業機械管理站，云南 玉溪651100）

文章闡述GPS技術在精準農業中的重要地位和農業機械在精細農業中的重要作用，結合GPS技術在國內農業機械中的應用現狀，指出我國GPS技術在農業機械應用中存在的問題，展望其發展趨勢，以期為GPS技術在農業機械中的應用研究提供參考。

農業機械；GPS；精準農業

1　GPS導航技術簡述

全球定位系統（GPS，Global Positioning System）是美國從20世紀70年代開始研制，于1994年全面建成的，具有三維導航與定位能力的新一代衛星導航與定位系統。GPS導航就是通過全球衛星定位系統提供實時的位置信息，引導車輛等安全、準確與及時地到達的一種技術手段。GPS技術研究始于1958年，到20世紀90年代精確農業提出之后，才將GPS技術真正地應用到農業機械作業中。

2　GPS在農業機械作業中的應用

（1）在農機運輸與農機具中的應用。在農機運輸與農機具設計上，加用車載GPS，能程序化地跟隨已設路線開展耕作施肥與病蟲害防治工作，可節約生產費用。在聯合收割機上，利用GPS導航技術，可提供不同農田作業區的成熟度信息。另外，利用GPS導航技術還可以按照不同農作物分區，引導聯合收割機分類開展工作，提高作業效率，降低費用。

（2）在蟲害雜草災害監測中的應用。對農作物病蟲害傳統的調查方式是派遣調查人員到各地開展調查，之后將數據上報。近年來，利用GPS導航技術，可精確定位災害發生地點，同時可將調查數據輸入計算機，由專業人員進行分析判斷，計算出不同災情區的農藥投入量。再利用GPS導航技術精確投藥，減少化學劑造成的危害。

（3）在變量播種施肥中的應用。變量施肥播種機的構成主要有GPS、變量控制器、田間計算機、播種機和液壓馬達。其工作過程：將有施肥處方圖信息輸入田間計算機，播種機在行駛過程中通過計算機將GPS系統的處方圖與位置信息進行匹配，從而獲得當前位置的播種量和施肥量，之后向液壓馬達發出控制指令，液壓馬達在達到指令后，帶動播種機槽輪動作控制播種機的播種量和施肥量。

（4）在無人拖拉機上的應用。農業作業中使用的無人駕駛機，一般由操作站控制，可在GPS導航技術輔助下進行操作，實現連續準確操作，不僅能節約時間，而且還能節省人力物力的投人。此外，GPS導航技術的誤差小，大約在3cm。所以，在耕地、噴灑農藥與收割莊稼時，可實現線路不重疊。同時，無人駕駛拖拉機的質量為1.5t，可節約燃料；可通過自重碾壓土地，使農作物產量提高10%。使用無人拖拉機可形成更深壓實土壤層，提高耕作效率。

（5）在農業機械跨區域管理中的應用。農業機械在跨區作業之中，通過應用GPS技術，能夠實現如下4個方面的功能：①能夠實現農業機械狀態監控功能；②能夠實現遠程控制功能；③作業量統計功能；④通過應用GPS技術能夠在農業機械跨區作業管理中實現報警和自動調度功能。

（6）田間土壤性質的定位檢測。在實施機械化整地和播種之前，可用一種適用于在農田中運行的采樣車輛，按一定的要求在農田中，采集土壤樣品。車輛上配置有GPS接收機和計算機，計算機中配置GIS系統。采集樣品同時，GIS記錄采集點精確位置，后繼的室內作業將土壤樣本的性質檢測出來，并記錄在GIS中。通過適當分析，繪出一幅土壤樣性質的分布圖，用來指導變量作業

機械的作業。

（7）作物產量實時監視。在聯合收割機上配置計算機、產量監視器和GPS接收機，可以構成作物產量監視系統。對不同的農作物，需配備不同的監視器。例如玉米產量的監視器，通常在聯合收割機玉米顆粒傳送帶上安裝質量傳感器，同時安裝谷物含水量傳感器，對玉米顆粒含水量進行檢測，并將檢測結果伴隨GPS定位信號一起記錄在機載計算機系統中。收獲結束以后，可對得到的數據進行整理和歸納，最后繪制出一幅地圖，借以說明農場各個不同區域的產量。通過和土壤養分含量分布圖的綜合分析，可以找出影響作物產量的相關因素，從而進行具體的田間施肥等管理工作。

（8）大面積農田作業及農業航空作業的位置引導。大面積農田作業中，作業軌跡的確定是比較棘手的問題，相似問題也出現在農業航空作業中。合理布設作業線路和準確的引導，將大大提高作業效率及作業質量。具體應用中，根據地塊形狀、地貌特征、氣候條件及作業制度等要求，首先確定最佳的作業軌跡，通過GIS保存在移動設備的計算機系統中。在作業進程中，通過車（機）載GPS獲得當前位置數據，與GIS軌跡比較后，或給予駕駛人員提示或實現自動導航。采用GPS引導技術，既可以最大限度地提高作業幅寬的重疊與遺漏，又可以減少轉彎重疊，避免浪費，節省資源。對于夜間作業，其更有優越性。

3　存在問題

GPS技術在農業機械中的應用存在著一些問題，主要表現為：一是GPS定位技術開發難度大、高科技成分高，需要大量的人員和研究經費；二是我國地形條件差異較大，除東北地區大面積集中連片土地外，其他大部分地區很難實現大規模的機械化作業，并且各地根據地形、土壤、氣候等條件的不同，所需要的作業機械不同，導致農業作業機械品種多、型號雜；三是目前我國很多先進的機械和設備仍依賴于進口，費用昂貴，大部分農村經濟水平有限，沒有能力承擔高昂的費用，制約了先進機械設備的推廣應用；四是先進的農業機械操作復雜，技術管理難度較大，需要一批專業的技術人員來指導生產，目前還比較欠缺這些技術人員。

4　展望

國外農業機械發展多年的經驗表明，精準農業是現代農業發展的必然趨勢，GPS技術在農業機械中的應用是實現精準農業不可缺少的環節。要想保證糧食安全，必須加強農業機械裝備，提高農業耕種效率和糧食產量，這就要求我國加大在精準農業方面的研究。在精準農業這個大背景下，GPS技術在農業機械中應用方面的研究一定會有更大的發展。

The Application of GPS Navigation Technology in Agricultural Machinery

WANG Li
（Yimen Town Agricultural Machinery Management Station，Yuxi，Yunnan 651100，China）

The paper explains the importance of GPS technology and agricultural machinery in sophisticated agriculture，combines with the current application situation of GPS in agricultural machinery and points out the problems of GPS technology existing in agricultural machinery application to provide reference for the future.

agricultural machinery；GPS；sophisticated agriculture

S220.2

A

2095-980X（2016）04-0009-01

2016-03-18

王莉（1973-），女，云南玉溪人，大學本科，主要研究方向：農業機械推廣。