北斗技術(shù)在精準農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用及展望

馬 翔

（中國融通農(nóng)業(yè)發(fā)展集團有限公司，100000，北京）

農(nóng)業(yè)是一個國家的立足之本與重要基礎(chǔ)，將我國人民的溫飽問題掌握在自己手里是當(dāng)前時代背景下黨中央在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域提出的具體要求，在這一時代背景下，以機械化為主體、數(shù)字化技術(shù)為憑依的精準農(nóng)業(yè)建設(shè)就成為當(dāng)前農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要方向。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是由我國自主研發(fā)的，能夠為我國各行各業(yè)提供精準的全球?qū)Ш蕉ㄎ环?wù)，而其自主性是我國順利進行精準農(nóng)業(yè)建設(shè)的重要保障與核心支撐。當(dāng)前，我國的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)進入了全球組網(wǎng)時代，能夠為全球范圍內(nèi)的用戶提供較為精確的定位、導(dǎo)航等服務(wù)。

1 北斗技術(shù)在精準農(nóng)業(yè)中應(yīng)用的研究背景及意義

農(nóng)業(yè)是立國之本與強國之基，早在新中國成立初期，我國早期領(lǐng)導(dǎo)人就已經(jīng)認識到了發(fā)展農(nóng)業(yè)、將飯碗端在自己手里的重要性。從古至今，農(nóng)業(yè)都是人們賴以生存的重要基礎(chǔ)。在2019 年，為了滿足新時代農(nóng)業(yè)發(fā)展需求，提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、中央網(wǎng)信辦出臺了《數(shù)字農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展規(guī)劃》，這份文件詳細闡明了我國在2019—2025 年農(nóng)業(yè)的發(fā)展路線與改進思路，具體而言，就是要加大生產(chǎn)經(jīng)營數(shù)字化改造力度，推進管理服務(wù)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，進而提升農(nóng)業(yè)農(nóng)村整體生產(chǎn)智能化水平[1]。

在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，“靠天吃飯”的現(xiàn)象極為普遍，這是由于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中農(nóng)民能夠主動施加的、能夠大幅影響農(nóng)作物生長狀態(tài)及產(chǎn)量的措施較少。此外，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以人力耕種為主，其效率十分低下。雖然在現(xiàn)代化社會，農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的繁育技術(shù)已經(jīng)得到了極大提升，但是與世界上其他發(fā)達國家相比，我國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率并不高，甚至極為低下，這也是我國農(nóng)民階層生活質(zhì)量無法得到明顯改善的主要原因。

而現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)之間存在著較多的區(qū)別，其中最為明顯的就是數(shù)字化程度。現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的數(shù)字化程度相當(dāng)高，以北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)為基礎(chǔ)運行的“北斗+農(nóng)業(yè)”發(fā)展模式顯著提升了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的先進性，為傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供了更多方向。在實踐中，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)能夠與其他農(nóng)業(yè)耕作技術(shù)有機融合，進而充分提升農(nóng)作物生產(chǎn)效率[2]。

2 北斗技術(shù)在精準農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用現(xiàn)狀

我國的精準農(nóng)業(yè)技術(shù)起步較晚，當(dāng)前與其他發(fā)達國家之間存在一定的差距，但是在我國863 計劃等農(nóng)業(yè)項目及北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)順利完成的前提下，近年來我國的精準農(nóng)業(yè)發(fā)展非常迅速，已經(jīng)在農(nóng)業(yè)自動導(dǎo)航等方面進行了諸多實際應(yīng)用。

2.1 農(nóng)機自動導(dǎo)航系統(tǒng)

農(nóng)機自動導(dǎo)航系統(tǒng)是北斗系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)自動化領(lǐng)域最為前沿的應(yīng)用。具體而言，就是通過將大扭矩電機精確控制、農(nóng)業(yè)機械轉(zhuǎn)向控制、北斗系統(tǒng)等內(nèi)容集于一體，進而實現(xiàn)對各種大型農(nóng)業(yè)機械的遠程操控。在傳統(tǒng)的農(nóng)田作業(yè)過程中，對農(nóng)業(yè)機械定位精度具有一定的要求，在實踐中，這一精度要求隨著農(nóng)機作業(yè)種類的改變而不斷變化。例如，農(nóng)機導(dǎo)航、作業(yè)檢測只需要定位系統(tǒng)提供米級的定位精度即可完成，而類似于播種、插秧等精細化程度較高的農(nóng)業(yè)作業(yè)活動，則必須要求相關(guān)系統(tǒng)提供厘米級的定位精度[3]。

近年來，我國北斗差分定位技術(shù)已經(jīng)能夠達到厘米級的定位精度為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供服務(wù)，幾乎能夠滿足全部農(nóng)業(yè)自動化生產(chǎn)活動對定位精度的要求。在實踐中，北斗差分定位技術(shù)主要應(yīng)用于農(nóng)機自動導(dǎo)航駕駛系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)由車身傳感器、車載信號傳輸器、地面基準站等組成。

在工作過程中，首先由地面基準站通過移動數(shù)據(jù)技術(shù)向農(nóng)機發(fā)送差分數(shù)據(jù)，其次，則由農(nóng)機通過車載信號傳輸器（天線）對這一差分數(shù)據(jù)進行接收與計算，進而為農(nóng)機作業(yè)提供滿足其實際需求的定位精度。其具體工作流程如下：①根據(jù)農(nóng)業(yè)作業(yè)的需求，首先對農(nóng)機行進路線進行規(guī)劃，再結(jié)合車載信號接收器所接收到的厘米級差分信息，最終得出具體的行進路線用于實際作業(yè)。②農(nóng)業(yè)機械設(shè)備能夠通過作業(yè)過程中車身周圍傳感器所提供的車身姿態(tài)、位置等信息調(diào)整自身運行姿態(tài)，包括車輪方向、車輪轉(zhuǎn)向角度、發(fā)動機給油量的大小等。對這些數(shù)據(jù)進行控制能夠?qū)r(nóng)機的行駛方向與行駛姿態(tài)進行調(diào)整，進而在保障作業(yè)質(zhì)量的前提下使其按照作業(yè)計劃完成后續(xù)操作。當(dāng)前，基于北斗技術(shù)的農(nóng)機自動導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)在多個省份的多種型號農(nóng)業(yè)機械設(shè)備上進行了試裝，并發(fā)揮出了良好效果。

2.2 農(nóng)機作業(yè)監(jiān)管服務(wù)

北斗技術(shù)也能夠應(yīng)用在農(nóng)機作業(yè)監(jiān)管服務(wù)中。具體而言，以北斗技術(shù)為基礎(chǔ)建立的農(nóng)機作業(yè)監(jiān)管平臺能夠結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、信息融合等技術(shù)，對農(nóng)機作業(yè)過程中產(chǎn)生的信息進行檢測與分析，并通過數(shù)據(jù)處理技術(shù)增強其科學(xué)性與可視性，最終在技術(shù)人員的操作下為農(nóng)機作業(yè)過程中存在的誤差提供相應(yīng)的安全監(jiān)管解決方案。在實際作業(yè)過程中，該技術(shù)已經(jīng)可以廣泛應(yīng)用到農(nóng)機作業(yè)的絕大多數(shù)情境中，包括施肥、耙地、滅茬、稻麥收割、耕種等[4]。

農(nóng)田是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實踐平臺，脫離農(nóng)田的農(nóng)業(yè)技術(shù)根本不具備實用性，因此，對農(nóng)田信息進行采集與檢測是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息化管理的重要基礎(chǔ)，也是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率提升的關(guān)鍵所在。在實踐中，技術(shù)人員可以手持差分定位設(shè)備，對信息中心所傳遞的差分信息進行獲取，進而完成對農(nóng)田耕種中大量有效信息的獲取[5]。

2.3 農(nóng)機作業(yè)遙感監(jiān)測應(yīng)用

“北斗+”精準農(nóng)業(yè)系統(tǒng)融合了先進的衛(wèi)星遙感技術(shù)、圖像處理技術(shù)及氣象監(jiān)測技術(shù)，為傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)創(chuàng)造了新的發(fā)展活力與進步空間。其中“北斗+遙感”技術(shù)是北斗系統(tǒng)與衛(wèi)星遙感技術(shù)相結(jié)合的綜合應(yīng)用，遙感系統(tǒng)能夠為北斗系統(tǒng)提供充分的空間信息，而北斗系統(tǒng)可以進一步根據(jù)這些信息對遙感圖像進行厘米級別的精確定位。這兩大信息處理系統(tǒng)還能夠與地理信息系統(tǒng)、圖像處理技術(shù)在一定程度上實現(xiàn)協(xié)調(diào)配合，通過對土壤化學(xué)、物理指標進行分析，最終為農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)提供科學(xué)的耕種方案。而氣象檢測系統(tǒng)也能夠為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者提供充足的氣象信息，幫助農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者科學(xué)選擇合理的工作時間，進而在提升生產(chǎn)效率的同時降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益[6]。

3 北斗技術(shù)在精準農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用展望

上文對北斗技術(shù)、精準農(nóng)業(yè)及當(dāng)前北斗技術(shù)在精準農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用進行了簡要闡述。根據(jù)相關(guān)資料可知，精準農(nóng)業(yè)在提升傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力、減輕勞動人民工作強度等方面能夠發(fā)揮出至關(guān)重要的作用，能夠在一定程度上推動我國農(nóng)業(yè)向技術(shù)型方向發(fā)展。在過去一段時間內(nèi)，定位缺乏精度及相關(guān)專利掌握在其他國家手里是我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)在發(fā)展過程中面臨的首要問題，而北斗衛(wèi)星能夠為我國農(nóng)業(yè)發(fā)展提供足夠準確的定位技術(shù)，進而為精準農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)創(chuàng)造全新的技術(shù)生態(tài)。從未來發(fā)展角度看，我國的精準農(nóng)業(yè)雖然與西方發(fā)達國家相比起步較晚，且存在一定的落后現(xiàn)象，但是在“北斗+”定位技術(shù)研發(fā)成功及國家政策大力扶持的背景下，我國的精準農(nóng)業(yè)一定會飛速發(fā)展。

4 結(jié)論

當(dāng)前我國正處在科技快速革新的階段，其中，在農(nóng)業(yè)發(fā)展領(lǐng)域，北斗技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用極大地改善了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)效率低、生產(chǎn)成本較高的現(xiàn)狀，相關(guān)單位在發(fā)展過程中，應(yīng)該將目標聚焦于我國北斗技術(shù)的更新，并積極地進行精準農(nóng)業(yè)的應(yīng)用與推廣，只有這樣，我國的農(nóng)業(yè)發(fā)展水平才能真正得到提升，進而保障全國人民的糧食安全。