精準農業(yè)的概念
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精準農業(yè)的概念范文第1篇
中圖分類號:TP3文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2010)18-4912-02
Xi'an University of Architecture and Technology
YANG Bo, WNAG Lei, YANG Chuang-ye
(Xi'an University of Architecture and Technology, Xi'an 710055, China)
Abstract: Recent years, wireless communication technology has got swift progress, the application of wireless communication technology are more widespread. This paper discusses the development background, concepts, development process, features and trends; the application of wireless communication technology is illustrated with an example from precision-farming.
Key words: Wireless communication technology; development; feature; precision-farming
現(xiàn)今通信技術在我國迅速發(fā)展,其應用領域不斷擴大和發(fā)展速度越來越快。最初無線通信網(wǎng)絡技術只能實現(xiàn)用戶語音信息的交換,而現(xiàn)在隨著用戶增加對信息交換的多樣性需求,各種無線通信技術應用平臺應運而生。隨著蜂窩移動通信、無線寬帶接入,集群通信、衛(wèi)星通信、手機視頻技術[2]的出現(xiàn),無線通信技術的應用逐漸深入,大大便利了信息的傳播。隨著個人數(shù)據(jù)通信的發(fā)展,功能強大的便攜式數(shù)據(jù)終端以及多媒體終端得到了廣泛的應用[3]。為了實現(xiàn)使用戶能夠在任何時間、任何地點均能實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的日標,要求傳統(tǒng)的計算機網(wǎng)絡南有線向無線、由同定向移動、由單一業(yè)務向多媒體業(yè)務演進,由此無線網(wǎng)絡技術得到了快速的發(fā)展。無線技術使得人們使用品種廣泛的設備在世界任何位置訪問數(shù)據(jù)的愿望成為可能。
無線通信技術包括無線基站、無線終端、應用管理服務器三部分組成,按照傳輸距離可以分為基于IEEE802.15的無線個域網(wǎng)(WPAN)、基于IEEE802.11的無線局域網(wǎng)(WLAN)、基于IEEE802.16的無線城域網(wǎng)(WMAN)、基于IEEE802.20的無線廣域網(wǎng)(WWAN)等四類。無線通信技術按照不同的要求,可以劃分為不同的類型。例如,按照移動性可以劃分為移動接入式和固定接入式;按照帶寬可以分為寬帶無線接入和窄帶無線接入;按照傳輸距離可以分為長距離無線接入和短距離無線接入等。
1 無線通信技術的發(fā)展過程
隨著我國改革開放,市場化程度不斷提高,社會發(fā)展的信息化需求迅速增長,人們要通信息化開創(chuàng)新的工作方式、管理方式、商貿方式、金融方式及消費與生活方式。無線通信也從固定方式發(fā)展為移動方式,帶寬也有窄帶無線接入發(fā)展到寬帶無線接入,移動式無線通信技術的發(fā)展大約經歷了五個階段[4-5]:
1) 20年代初至50年代初,主要為軍用,采用短波頻及電子管技術,末期出現(xiàn)150MHZ VHF單工汽車公用移動電話系統(tǒng)MTS。
2) 50年代到60年代, 此時頻段擴展至UHF450MHZ,器件技術已向半導體過渡,大都為移動環(huán)境中的專用系統(tǒng)。
3) 70年代初至80年代,初頻段擴展至800MHZ,美國貝爾研究所提出了蜂窩系統(tǒng)概念并于70年代末進行了AMPS試驗。
4) 80年代初至90年代,為第二代數(shù)字移動通信興起與大發(fā)展階段,并逐步向個人通信業(yè)務邁進;此時出現(xiàn)了D-AMPS、TACS、ETACS、GSM/DCS、CDMA One、等各類系統(tǒng)與業(yè)務運行。
5) 90年代中以來,第三代移動通信開始興起,其全球標準化及相應融合工作與樣機研制和現(xiàn)場試驗工作在快速推進。
2 無線通信技術的應用
無線通信技術應用范圍廣泛。我國是農業(yè)大國,精準農業(yè)在農業(yè)生產中發(fā)展越來越重要的作用,也是我國農業(yè)發(fā)展的必然趨勢,而無線通信技術則是實現(xiàn)精準農業(yè)的關鍵技術。精準農業(yè)是將現(xiàn)代信息技術、生物技術、農業(yè)科學技術和農機工程裝備技術相結合的新型農業(yè)技術,其對農業(yè)生產的促進作用主要體現(xiàn)在:提高農作物質量、合理有效地使用農田資源、減少對農田的盲目投入、減少因施肥、施藥所造成的環(huán)境污染、改變農業(yè)生產方式,提高生產力[7]。精準農業(yè)技術體系包括:定位技術、遙感遙測技術、計算技術、決策技術、動態(tài)優(yōu)化技術、專家系統(tǒng)、傳感技術/傳感器網(wǎng)絡技術、數(shù)據(jù)庫技術、射頻識別技術、 網(wǎng)絡技術、無線通信技術等。
由于精準農業(yè)自身的特點,其對通信技術也有一定的要求,主要可以歸納為以下五點:1) 實時性:可及時非連續(xù)地獲取數(shù)據(jù);2) 交互性:節(jié)點之間可相互交換數(shù)據(jù);3) 可使用數(shù)據(jù)/視頻/語音業(yè)務;4) 集成節(jié)點:使數(shù)據(jù)采集、視頻監(jiān)視、通信終端集成一體;5) 網(wǎng)絡拓撲結構:采樹狀網(wǎng)絡,增加采集點[8]。
2.1 短距離無線通信技術在精準農業(yè)中的應用
精準農業(yè)中用到的短距離無線通信技術主要包括:1) IrDA具有成本低廉和傳輸安全性高的優(yōu)點。2) WiFi(Wireless Fidelity,IEEE802.11b)無線通信技術其覆蓋范圍廣,但安裝及使用較為復雜。3) 藍牙(Bluetooth,IEEE802.15.1)無線通信技術可實現(xiàn)全雙工傳輸,但其成本較高,且信號容易擾。4) ZigBee(IEEE802.15.4)無線通信技術具有低成本、低功耗、性能可靠等優(yōu)點,但傳輸速率較低。
2.2 遠距離無線通信技術在精準農業(yè)中的應用
精準農業(yè)中用到的遠距離無線通信技術主要包括:1) GPRS是現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡系統(tǒng)向第二三代移動通信演變的過渡技術,屬于2.5G移動通信技術,在許多方面具有明顯優(yōu)勢:目前GSM網(wǎng)絡信號無處不在,基本不存在盲區(qū);傳輸速率高;登錄時間短;提供實時在線功能,用戶可長期在線;按流量計費。2) 衛(wèi)星遙感技術是通過衛(wèi)星的傳感器測得目標物體的信息數(shù)據(jù),再通過一定的數(shù)據(jù)處理和分析判讀來探測、識別目標物體的通信技術,具有覆蓋面大、信息豐富、時相性強、速度快、高分辨率的優(yōu)點,能夠為精準農業(yè)提供大量的信息,是精準農業(yè)的主要數(shù)據(jù)源。
3 結束語
無線通信網(wǎng)絡的發(fā)展需要綜合運用各種手段和技術,系統(tǒng)地解決我國無線通信技術發(fā)展機制中存在的問題,以便進行科學建設和規(guī)劃,滿足各種用戶群體的需求,體現(xiàn)無線通信網(wǎng)絡的整體優(yōu)勢。而政府管理部門也要做好相應配套資源,提供足夠的支撐和保障,才能使無線通信網(wǎng)絡技術得到更好發(fā)展。
參考文獻:
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精準農業(yè)的概念范文第2篇
【關鍵詞】精準農業(yè)；技術體系；發(fā)展現(xiàn)狀
1 精準農業(yè)產生的原因
精確農業(yè)（precision agriculture）是由美國農業(yè)工作者在20世紀九十年代初倡導并實施的。精準農業(yè)的興起主要有兩個原因：一是可持續(xù)農業(yè)為世人所接受。傳統(tǒng)農業(yè)的發(fā)展在很大程度上依賴于化肥、農藥的大量投入的增加而實現(xiàn)。但是由于化學物質的過量投入造成生態(tài)環(huán)境污染和農產品質量下降，高能耗的生產方式導致農業(yè)生產效益低下。在當今農產品市場競爭日趨激烈的時代，急需精準農業(yè)這種新的生產模式來適應農業(yè)持續(xù)發(fā)展的需要。二是全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、遙感、人工智能等高新技術的產生以及民用化。前者給精準農業(yè)的產生提供了思想準備，后者給精準農業(yè)的實現(xiàn)提供了技術準備。
2 精準農業(yè)內涵及其關鍵技術
精準農業(yè)指的是利用全球定位系統(tǒng)（GPS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、遙感（RS）、連續(xù)數(shù)據(jù)采集技術、決策支持系統(tǒng)（DSS）、變量控制技術等現(xiàn)代高新技術獲取農田小區(qū)作物產量和影響作物生產的環(huán)境因素（如土壤結構、地形、植物營養(yǎng)、含水量、病蟲草害等）實際存在的空間及時間差異性信息，分析影響小區(qū)產量差異的原因，并采取技術上可行、經濟上有效的調控措施，區(qū)域對待，按需實施定位調控的“處方農業(yè)”。其技術體系由信息數(shù)據(jù)采集、信息數(shù)據(jù)處理和決策生成、決策實施等3個環(huán)節(jié)組成的[1]。如圖1所示：
圖1 精準農業(yè)技術體框架
2.1 地理信息系統(tǒng)（GIS）
地理信息系統(tǒng)是用于輸入、存儲、查詢、分析、和顯示地理數(shù)據(jù)的計算機系統(tǒng)[2]。地理信息系統(tǒng)開始應用于農業(yè)領域是在20世紀70年代，最先應用在耕地調查、土地資源評價、農業(yè)資源信息管理等方面。到20世紀90年代以后，地理信息系統(tǒng)開始廣泛的應用于農業(yè)領域，和全球定位系統(tǒng)、遙感、計算機網(wǎng)絡技術、自動控制等技術緊密地結合起來，主要用于采集、建立影響農田小區(qū)作物生產的地理環(huán)境數(shù)據(jù)、土壤數(shù)據(jù)、作物苗情數(shù)據(jù)、病蟲害數(shù)據(jù)、作物產量等空間數(shù)據(jù)庫。并且進行空間信息的地理統(tǒng)計處理、圖形處理和表達等，為分析空間和時間差異性和實施調控提供決策方案。
2.2 全球定位系統(tǒng)（GPS）
全球定位系統(tǒng)是指利用定位衛(wèi)星在全球范圍進行定位、導航的系統(tǒng)。利用全球定位系統(tǒng)快速準確的定位系統(tǒng)可以實時的用于農田面積精準測量、農藥化肥的精準噴灑，在作物收獲時不僅可以精準收獲還可以不斷地記錄下幾乎每平方米的產量和其他信息。不僅有助于提高作物的產量還可以降低因化肥農藥的過量使用而造成的環(huán)境污染。
2.3 遙感（RS）
遙感是指在一定的距離之外，不與目標物體直接接觸，通過傳感器收集被測目標所發(fā)射出來的電磁波能量而加以記錄并形成影響，以供有關專業(yè)進行信息識別、分類、和分析的一門技術學科[3]。因此遙感技術是未來精準農業(yè)主要采用的信息獲取手段，是支持大面積快速獲得田間數(shù)據(jù)的重要工具。主要用于土壤數(shù)據(jù)采集、農業(yè)資源監(jiān)測、作物產量預測、農情預報等方面。
2.4 專家系統(tǒng)（ES）
專家系統(tǒng)是一個能夠利用某個領域人類專家水平的知識和經驗來解決領域問題的智能計算機程序系統(tǒng)。一般是由知識獲取、知識庫、推理機和人機界面等幾個部分組成的。20世紀70年代專家系統(tǒng)在農業(yè)領域初次應用，隨著農業(yè)專家系統(tǒng)的不斷發(fā)展，專家系統(tǒng)在農業(yè)領域中的應用越來越廣泛，已經由單一的施肥、灌溉、病蟲害等服務擴展到播前、播種、施肥、灌溉、病蟲害、田間管理等全過程。
2.5 決策支持系統(tǒng)（DSS）
決策支持系統(tǒng)是一種以計算機為輔助工具，應用決策科學以及有關科學的理論與方法，以人機交互方式輔助決策者解決半結構或非結構化的決策問題的信息系統(tǒng)。在精準農業(yè)技術體系中，決策支持系統(tǒng)可以根據(jù)農作物的生長情況、環(huán)境因素、結合經濟分析以及作物生長相關的數(shù)據(jù)進行決策，并且根據(jù)專家知識，對不同的決策給出最優(yōu)方案，從而指導田間操作。
2.6 作物模擬模型（CGSM）
作物模擬模型，是指能夠定量和動態(tài)地描述作物的生長、發(fā)育和產量形成過程及其對環(huán)境反應的計算機模擬程序[4]。作物模擬技術是60年代初在歐洲及美國出現(xiàn)的[5]，主要通過作物模擬模型研究不同播種時期、不同作物密度以及灌溉時間、灌溉次數(shù)、肥料使用量在不同的環(huán)境狀況下對作物布局和產量的影響?，F(xiàn)在將作物生長模擬模型與專家系統(tǒng)、多媒體技術、網(wǎng)絡技術、3S技術等技術相結合使得作物模擬模型在生產力預測預警、品種設計與評價、時空尺度分析、環(huán)境效應評估等方面發(fā)揮更大的作用。
3 我國精準農業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀
我國在1994年就提出在我國進行精準農業(yè)研究應用的建議，但是由于當時條件的限制，并沒有引起有關部門的重視。近幾年隨著信息技術的快速發(fā)展，信息技術在農業(yè)上的應用也得到了重視。國家計委劉江副主任訪美后，認為我們應該跟蹤國際農業(yè)生產技術的前沿領域，開展“精準農業(yè)”的研究應用?？萍疾啃旃谌A副部長在談發(fā)展“數(shù)字地球”時認為，“精準農業(yè)”是中國“數(shù)字地球”發(fā)展戰(zhàn)略的切入點之一。國家在863計劃中已列入了精準農業(yè)的內容，國家計委和北京市政府共同出資在北京搞精準農業(yè)示范區(qū)。中科院也把精準農業(yè)列入知識創(chuàng)新工程計劃，我國精準農業(yè)的思想已經為科技界和社會廣為接受，并在實踐上有一些應用。但是“精準農業(yè)”在理論上目前還是一些概念性的東西，沒有建立先進的體系，不足以對指導精準農業(yè)進行深入研究和實踐運作。且我國發(fā)展精準農業(yè)存在諸多限制因素：1）農田類型多種多樣、分布零星、人均耕地面積較少不利于聯(lián)合作業(yè)機械的實施。2）農業(yè)機械化水平較低且農業(yè)科技投入不足精準農業(yè)技術一時很難推廣。3）農民的信息意識不強、科研成果實用性不足高投入的精準農業(yè)在我國的多大部分很難付諸實施。所以我國精準農業(yè)的發(fā)展還處在起步階段。
【參考文獻】
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精準農業(yè)的概念范文第3篇
關鍵詞：農業(yè)機械；現(xiàn)代農業(yè)建設；作用
1農業(yè)機械具有提升農業(yè)生產效率的作用
生產效率的提升是農業(yè)機械對生產力提高的主要保證，農業(yè)機械應用于傳統(tǒng)農業(yè)后農業(yè)生產效率會大幅提升，進而增加了在單位時間內和單位資源內的整體農業(yè)商品產出率，滿足了社會對農業(yè)產品的需求。農業(yè)機械生產效率的提升在客觀上促進了農業(yè)社會的專業(yè)化發(fā)展，并實現(xiàn)了促進農村社會加速分化的目的，市場經濟對自然經濟的沖擊在這2項趨勢的作用下被不斷加深。同時農業(yè)社會和農業(yè)生產結構獲得合理分解，并綜合提升了整個社會勞動效率、生產效率[1]。
2農業(yè)機械有提升農業(yè)資源利用率的作用
單位土地資源的產量在使用農業(yè)機械的條件下能夠獲得有效提升，并促進各種資源利用效率的提升，實現(xiàn)農業(yè)深層次發(fā)展的目的。特殊農業(yè)生產的需求可以通過農業(yè)機械的較大功率、較大速度、負責組合的綜合作用得以實現(xiàn)，這不僅能夠有效的把握農業(yè)生產時機，還能形成對各種自然風險影響農業(yè)生產的防范，最終實現(xiàn)農業(yè)生產成本的有效控制。人畜所不能實現(xiàn)的種子精選、農藥化肥噴灑、微灌滴灌、深耕除草等一系列農業(yè)耕作，都可以利用更為準確、定位的農業(yè)機械操作實現(xiàn)。農業(yè)機械的使用實現(xiàn)了在相同資源和時間范圍內農業(yè)生產產出的大幅提升，在這個過程中農業(yè)的集約化發(fā)展不斷深化，廣大農村更加認可農業(yè)機械的應用[2]。
3農業(yè)機械可促進非農業(yè)和農業(yè)協(xié)調發(fā)展
非農業(yè)的現(xiàn)代化和信息化以農業(yè)的有效發(fā)展為基礎，同時社會的工業(yè)化發(fā)展以農業(yè)機械的廣泛應用為前提。當前農業(yè)與非農業(yè)協(xié)調發(fā)展需要農業(yè)機械的運用，相關產業(yè)生產、加工、裝配是農業(yè)機械生活的必要流程，其他非農業(yè)產生的發(fā)展需要農業(yè)進步的推動。與此同時農業(yè)的支撐也是其他產業(yè)進步的必要條件，整個農業(yè)效率和價值在大量使用農業(yè)機械的基礎上才能夠獲得發(fā)揮，進而為其他產業(yè)提供更加穩(wěn)固的基礎。通過以上內容可知，農業(yè)與非農業(yè)相互協(xié)調實現(xiàn)了農業(yè)機械的使用、生產、更新，只有實現(xiàn)農業(yè)機械的快速發(fā)展，才能夠重新平衡非農業(yè)發(fā)展和農業(yè)發(fā)展，進而為各個產業(yè)的有序發(fā)展提供保障[4]。
4使用農業(yè)機械能夠促進新技術革命
材料科學和其他技術的快速發(fā)展是農業(yè)機械的動力、傳統(tǒng)等系統(tǒng)發(fā)展的必要前提，同時其他技術和科學的突破也是農業(yè)機械其他系統(tǒng)發(fā)展的重要基礎，農業(yè)機械只有在相關科技不斷進步的條件下才能實現(xiàn)不斷發(fā)展。精準農業(yè)技術理念在上世紀美國被提出，通過更為全面的協(xié)調控制和機電一體化技術實現(xiàn)農業(yè)機械對農業(yè)經濟化作業(yè)的支撐是其主要的目的。先進的農業(yè)機械在精準農業(yè)的概念影響下應運而生，而各類科學和技術的發(fā)展仍是支撐先進農業(yè)機械產生、發(fā)展的主要動力，農業(yè)機械的實際需要通過技術現(xiàn)實性和應用性的轉化獲得滿足[4]。例如精準農業(yè)以機電為載體的機械電子與農藝的相互深入滲透為基礎，其主要技術包括生物動態(tài)監(jiān)控技術、精準種子技術、精準土壤測試技術、精準平衡施肥技術、精準收獲技術、精準灌溉技術、精準播種技術等，并按照植物不同生長期的實際需要和自然資源實際情況開展相應的收獲、灌溉、施肥、播種、耕作等農業(yè)活動。以高新技術投入和科學管理換取對自然資源的最大節(jié)約和利用是精準農業(yè)的最大特點，進而促進農業(yè)向著環(huán)保、優(yōu)質、高效、低耗的方向發(fā)展。
5使用農業(yè)機械能夠保障糧食安全
作為農業(yè)大國我國在農業(yè)發(fā)展上不斷加大投入，但是由于我國自然災害多發(fā)，農業(yè)活動經常受到臺風、洪災、冰雹的侵襲，使得農業(yè)生產和農民生活受到較大影響。農業(yè)機械化對于自然災害和突發(fā)事件影響農業(yè)生產具有良好的抵抗作用，通過有效應對人畜所不能抗拒的自然災害為農業(yè)生產和人們群眾生命財產安全提供有效保證。例如當洪災或者旱災發(fā)生時，可在抗災救災中組織農民使用農業(yè)機械，及早有效采取灌溉農田、抗旱、抽水排澇等措施處置災情。當前農業(yè)部門在應當對農業(yè)生產危機、保障農業(yè)生產安全、提升農業(yè)生產能力方面已經廣泛應用農業(yè)機械。尤其是近些年來我國自然災害多發(fā)，例如華北地區(qū)2009年發(fā)展旱災時，正是大型農業(yè)機械的使用有效的緩解了旱情。本文從保障糧食安全等5個方面探討了現(xiàn)代農業(yè)建設中農業(yè)機械使用的作用，以求為推動農業(yè)機械在農業(yè)生產中的充分運用貢獻綿力。但是本文仍存在一定局限，希望行業(yè)人員能夠加強重視，采取有效措施促進現(xiàn)代農業(yè)建設中農業(yè)機械的科學廣泛運用。
參考文獻
精準農業(yè)的概念范文第4篇
關鍵詞：3S技術集成；精準農業(yè)；應用；研究進展
一、前言
“3S”技術是以遙感技術（RS）、地理信息系統(tǒng)（GlS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）為基礎,將RS、GlS、GPS三種獨立技術領域中的有關部分與其它高技術領域（如網(wǎng)絡技術、通訊技術等）有機地構成一個整體而形成的一項新的綜合技術。它集信息獲取、信息處理、信息應用于一身,突出表現(xiàn)在信息獲取與處理的高速、實時與應用的高精度、可定量化方面。
在信息社會，精準農業(yè)代表著農業(yè)發(fā)展的方向，精準農業(yè)的誕生和發(fā)展受到3S單項技術的推動，目前國內外關于精準農業(yè)的研究，主要內容仍然集中在3S技術利用上。
近年來，隨著電子計算機技術、無線電通訊技術、空間技術及地球科學的迅猛發(fā)展，3S技術已從各自獨立發(fā)展進入相互融合、共同發(fā)展的階段，并且在農業(yè)生命科學、交通網(wǎng)絡、環(huán)境監(jiān)測、資源調查、區(qū)域管理、城市規(guī)劃等諸多領域里得到了迅速廣泛的應用。3S技術的集成為精準農業(yè)的發(fā)展提供了科學而適用的技術方法和手段，它不僅可為精準農業(yè)工作提供及時、可靠的基礎信息，而且還可對所獲取的信息進行綜合分析、處理，其應用前
景非常廣闊。
二、3S技術及其集成
（一）遙感技術（RS）
遙感（Remote Sensing，RS）是指從遠距離高空以及外層空間的各種平臺上利用可見光、紅外光、微波等電磁波探測儀器，通過攝影、掃描及信息感應、傳輸、處理，從而研究地面物體的形狀、大小、位置及其環(huán)境的相互關系的現(xiàn)代科學技術?，F(xiàn)代遙感技術將向集多種傳感器、多級分辨率、多光譜段和多時相為一體的方向發(fā)展，并將與GPS、INS、CCD等技術結合，從而以更快的速度、更高的精度和更大的信息量來獲取對地觀測數(shù)據(jù)。
（二）全球定位系統(tǒng)（GPS）
全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）是美軍自70年代初期開始研制的新一代衛(wèi)星導航和定位系統(tǒng)。
其基本工作原理是通過GPS接收機接收GPS衛(wèi)星發(fā)射的導航電文，獲得必要的導航信息及觀測量，再經數(shù)據(jù)處理，從而完成導航和定位工作。目前，GPS可滿足高精度實時數(shù)據(jù)采集的精度要求。
（三）地理信息系統(tǒng)（GIS）
地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System,GIS）是處理地理數(shù)據(jù)的輸入、輸出、管理、查詢、分析和輔助決策的計算機系統(tǒng)。GIS有兩個顯著特征：一是它不僅可以像傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）那樣管理數(shù)字和文字信息（屬性信息），而且可以管理空間信息（圖形信息）；二是它可以利用各種空間分析的方法，對多種不同的信息進行綜合分析，尋求空間實體間的相互關系，分析和處理在一定區(qū)域內分布的現(xiàn)象和過程。
目前，GIS正向多功能、高精度、現(xiàn)勢性強的時態(tài)GIS（TemporalGIS，TGIS）方向發(fā)展。
（四）RS、GPS、GIS技術集成
GPS提供適時而準確的定位信息，對于空間數(shù)據(jù)的確定有特殊的意義；RS技術利用某些儀器設備在不與被研究對象直接接觸的情況下收集數(shù)據(jù)，通過處理分析最后提取和應用有關對象信息，是一種高效的信息采集手段，具有極高的空間、時間分辨率；GIS是利用現(xiàn)代計算機圖形和數(shù)據(jù)庫技術來輸入、存儲、編輯、查詢、分析、決策和輸出空間圖形及屬性數(shù)據(jù)的計算機系統(tǒng)，即RS發(fā)現(xiàn)變化、GPS測量變化區(qū)域、GIS統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)，形成“一個大腦，兩只眼睛”的框架。
以GIS為核心的3S技術集成，構成了對空間數(shù)據(jù)適時進行采集、更新、處理、分析及為各種實際應用提供科學決策的強大技術體系。
三、精準農業(yè)及其產生背景和國內外發(fā)展現(xiàn)狀
（一）精準農業(yè)的概念
“精準農業(yè)”也被稱為因地制宜農業(yè)（Site Specific Farming）、處方農業(yè)（Prescription Farming）。精準農業(yè)的含義是按照田間每一操作單元的環(huán)境條件和作物產量的時空間差異性（Temporal and Spatial Variability），精細準確地調整各種農藝措施，最大限度地優(yōu)化各種投入（水、肥、種子、農藥等）的量、質和時機，以期獲得最高產量和最大經濟效益，同時保護農業(yè)生態(tài)環(huán)境，保護土地等農業(yè)自然資源。
精準農業(yè)要求實時獲取地塊中每個小區(qū)（每1m2到每10Om2）土壤、水、農作物、光、熱等信息，診斷作物長勢和產量在空間上差異的原因，并按每一個小區(qū)做出決策，精確地在每一個小區(qū)進行施肥、灌溉、殺蟲、除草、播種、耕作、收獲等。
精準農業(yè)要求實現(xiàn)三個精確：一是定位的精確，精確確定灌溉、施肥、殺蟲等的地點；二是定量的精確，精確確定水、肥、藥、種子等的施用量：三是定時的精確，精確確定各種農藝措施實施的時間。
（二）精準農業(yè)的產生背景和國內外發(fā)展現(xiàn)狀
1、產生背景。傳統(tǒng)農業(yè)把耕地看作是具有作物均勻生長條件的對象進行管理，采用統(tǒng)一的耕作、播種、灌溉、施肥、噴藥等農藝措施。傳統(tǒng)農業(yè)一直忽視作物和資源環(huán)境的時空差異性，實行大田均勻施肥、均勻灌溉、均勻噴藥等統(tǒng)一的農藝措施。為了從根本上解決傳統(tǒng)農業(yè)存在的問題，隨著信息技術、人工智能化技術、計算機網(wǎng)絡技術和自動化技術的發(fā)展和應用普及，美國農業(yè)工作者于20世紀90年代初倡導并實施了精準農業(yè)。
2、國內外發(fā)展現(xiàn)狀。精準農業(yè)目前在發(fā)達國家發(fā)展十分迅速，美國國家研究委員會1997年已建議將PA的研究與發(fā)展納入國家發(fā)展戰(zhàn)略。日本政府專門啟動了“2l世紀農業(yè)機械開發(fā)課題”，也將PA的相關技術研究列入計劃。我國精準農業(yè)的研究和應用尚處在起步階段，但已引起各方面的重視。2O02年國家科技部批準在北京農業(yè)科學院成立了“國家農業(yè)信息化工程技術研究中心”，中國農業(yè)大學成立了“精確農業(yè)研究中心”?！笆濉逼陂g，現(xiàn)代農業(yè)信息技術與精準農業(yè)列入了國家高技術研究計劃（“863”計劃）。
四、3S技術集成與精準農業(yè)
精準農業(yè)是基于作物和資源環(huán)境的時空差異性，以最小投入、最大收益和最小環(huán)境危害為目標，以管理信息系統(tǒng)（MIS）、計算機技術、多媒體技術和大規(guī)模存儲技術為基礎，以3S技術為核心，以寬帶網(wǎng)絡為紐帶，運用海量農業(yè)信息對農業(yè)生產實行處方作業(yè)的一種全新農業(yè)發(fā)展模式。
（一）作為精準農業(yè)的核心技術的GIS在精準農業(yè)中的具體應用表現(xiàn)
1、對GPS和傳感器采集的各種離散性空間數(shù)據(jù)進行空間差值運算，形成田間狀態(tài)圖，如土壤養(yǎng)分分布圖、土壤水分分布圖、作物產量分布圖等。
2、對點、線、面不同類型的空間數(shù)據(jù)進行復合疊置，為決策者提供數(shù)字化和可視化分析依據(jù)。例如，不同作物由于其不同的生物特性對土壤類型、土壤養(yǎng)分、耕作層深度、水分條件、光熱條件、有效積溫等均有不同的要求，在進行作物種植規(guī)劃和布局時，只需將上述各專題圖層利用GIS的疊加功能，就可以快速、準確地確定出各種作物的最佳生物布局，如果再將市場、運輸?shù)壬鐣洕鷹l件專題圖與最佳生物布局圖疊加，就可進一步規(guī)劃出作物的最佳經濟布局。
3、利用GIS的緩沖區(qū)分析功能，能直觀地顯示分析灌排系統(tǒng)的控制范圍、水肥的有效滲透區(qū)域、病蟲害的擴散范圍以及周圍環(huán)境對作物生長的影響范圍等。
4、利用GIS的路徑分析功能，能夠快捷地確定出農道、水系、機井等各種農業(yè)基礎設施的最佳空間布局和機械噴施農藥、化肥以及收獲作物的最佳作業(yè)路線。
5、與專家系統(tǒng)和決策支持系統(tǒng)相結合，生成作物不同生育階段生長狀況“診斷圖”（Diagnosis Maps）和播種、施肥、除草、中耕、灌溉、收獲等管理措施的“實施計劃”（Action Plan）。
6、利用GIS的數(shù)字高程模型（DEM），計算作業(yè)區(qū)的面積、周長、坡度、坡向、通視性等空間屬性數(shù)值。
（二）精準農業(yè)的關鍵技術需要GPS
精準農業(yè)的關鍵技術之一是實時動態(tài)地確定作業(yè)對象和作業(yè)機械的空間位置，并將此信息轉變?yōu)榈乩硇畔⑾到y(tǒng)能夠貯存、管理和分析的數(shù)據(jù)格式，這就需要采用GPS。
GPS在精準農業(yè)中的主要作用有：精確定位水、肥、土等作物生長環(huán)境的空間分布；精確定位作物長勢和病、蟲、草害的空間分布；精確繪制作物產量分布圖；自動導航田間作業(yè)機械，實現(xiàn)變量施肥、灌溉、噴藥等作業(yè)。為實現(xiàn)上述功能，需要將GPS接收機和田間變量信息采集儀器、傳感器以及農業(yè)機械有機的結合起來。安裝有GPS接收機的農田機械及田間變量信息采集儀器，除能夠不問斷地獲取土壤含水量、土壤養(yǎng)分、土壤壓實、耕作層深度和作物病、蟲、草害以及苗情等屬性信息，與此同時還同步記錄了與這些變量相伴而生的空間位置信息，從而為進一步生成GIS圖層和專家決策提供了基礎數(shù)據(jù)。
（三）衛(wèi)星遙感是精準農業(yè)農田信息采集的主要數(shù)據(jù)源
衛(wèi)星遙感具有覆蓋面大、周期性強、波譜范圍廣、空間分辨率高等優(yōu)點，是精準農業(yè)農田信息采集的主要數(shù)據(jù)源。
遙感技術在精準農業(yè)中的作用主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
1、農作物長勢監(jiān)測和產量估算。作物在生長發(fā)育的不同階段，其內部成分、結構和外部形態(tài)特征等都會存在一系列的變化。葉面積指數(shù)（LAI）是綜合反映作物長勢的個體特征與群體特征的綜合指數(shù)。遙感具有周期性獲取目標電磁波譜的特點，因此通過建立遙感植被指數(shù)（VI）和葉面積指數(shù)（LAI）的數(shù)學模型，就能夠監(jiān)測作物長勢和估測作物產量。
2、土壤水分含量和分布監(jiān)測。在植被條件和非植被條件下，熱紅外波段都對水分反映非常敏感，所以利用熱紅外波段遙感監(jiān)測土壤和植被水分十分有效。
3、作物水分虧缺監(jiān)測。干旱時，作物供水不足，一方面作物的生長受到影響，植被指數(shù)降低，另一方面由于缺水，沒有足夠的水分供給植物蒸騰蒸發(fā)，迫使葉片關閉部分氣孔，導致植物冠層溫度升高，因此通過遙感植被指數(shù)和作物冠層間數(shù)學模型的建立，能夠監(jiān)測作物水分的虧缺。
4、作物養(yǎng)分監(jiān)測。作物養(yǎng)分供給的盈虧對葉片葉綠素含量有明顯的影響，通過遙感植被指數(shù)與不同營養(yǎng)素（N、P、K、Ca、Mg等）數(shù)學模型的建立，能估測作物營養(yǎng)素供給狀態(tài)。研究表明，遙感監(jiān)測作物氮素營養(yǎng)水平的精度比監(jiān)測其他營養(yǎng)素的精度高。
5、農作物病蟲害監(jiān)測。應用遙感手段能夠探測病蟲害對作物生長的影響，跟蹤其發(fā)生演變狀況，分析估算災情損失，同時還能監(jiān)測蟲源的分布和活動習性。
（四）3S技術集成優(yōu)勢
GPS的優(yōu)勢是精確定位，GIS的優(yōu)勢是管理與分析，RS的優(yōu)勢是快速提供各種作物生長與農業(yè)生態(tài)環(huán)境在地表的分布信息，它們可以做到優(yōu)勢互補，促進精準農業(yè)的發(fā)展。如GPS和GIS結合提供了科學種田需要的定位和定量進行田間操作與田間管理的技術手段。RS與GIS結合提供了多種數(shù)據(jù)源，為建立農田基礎數(shù)據(jù)庫奠定了基礎。
五、結論
3S技術集成為精準農業(yè)的發(fā)展提供了科學適用的技術方法和手段，其應用前景非常廣闊。與此同時，3S技術集成在精準農業(yè)應用中也存在許多亟待解決的問題，需要通過深入開展遙感機理和農業(yè)遙感圖像解譯機理研究、進一步提高農田作業(yè)定位精度、加強農田基礎數(shù)據(jù)庫自動更新研究、更加重視新型農田機械與3S技術集成的整合等方法與途徑來解決。
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精準農業(yè)的概念范文第5篇
[關鍵詞] 農業(yè)技術；發(fā)展；推廣
農業(yè)技術，是指應用于種植業(yè)、林業(yè)、畜牧業(yè)、漁業(yè)的科研成果和實用技術，包括良種繁育、施用肥料、病蟲害防治、栽培和養(yǎng)殖技術，農副產品加工、保鮮、貯運技術，農業(yè)機械技術和農用航空技術，農田水利、土壤改良與水土保持技術，農村供水、農村能源利用和農業(yè)環(huán)境保護技術，農業(yè)氣象技術以及農業(yè)經營管理技術等。
傳統(tǒng)農業(yè)的發(fā)展在很大程度上依賴于生物遺傳育種技術，以及化肥、農藥、礦物能源、機械動力等投入的大量增加而實現(xiàn)。由于化學物質的過量投入引起生態(tài)環(huán)境和農產品質量下降，高能耗的管理方式導致農業(yè)生產效益低下，資源日顯短缺，在農產品國際市場競爭日趨激烈的時代，這種管理模式顯然不能適應農業(yè)持續(xù)發(fā)展的需要。
信息技術和人工智能技術的高速發(fā)展促使一種新穎農業(yè)生產管理思想的誕生，從而產生了對農作物實施定位管理、根據(jù)實際需要進行變量投入等農業(yè)生產的精準管理思想，進而提出了精準農業(yè)的概念。精準農業(yè)是一種基于空間信息管理和變異分析的現(xiàn)代農業(yè)管理策略和農業(yè)操作技術體系。它根據(jù)土壤肥力和作物生長狀況的空間差異，調節(jié)對作物的投入，在對耕地和作物長勢進行定量的實時診斷，充分了解大田生產力的空間變異的基礎上，以平衡地力、提高產量為目標，實施定位、定量的精準田間管理，實現(xiàn)高效利用各類農業(yè)資源和改善環(huán)境這一可持續(xù)發(fā)展目標。顯然，實施精準農業(yè)不但可以最大限度提高農業(yè)現(xiàn)實生產力，而且是實現(xiàn)優(yōu)質、高產、低耗和環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展農業(yè)的有效途徑。因而精準農業(yè)技術被認為是21世紀農業(yè)科技發(fā)展的前沿，是科技含量最高、集成綜合性最強的現(xiàn)代農業(yè)生產管理技術之一?？梢灶A言，它的應用實踐和快速發(fā)展；將使人類充分挖掘農田最大的生產潛力、合理利用水肥資源、減少環(huán)境污染、大幅度提高農產品產量和品質成為可能。實施精準農業(yè)也是解決我國農業(yè)由傳統(tǒng)農業(yè)向現(xiàn)代農業(yè)發(fā)展過程中所面臨的確保農產品總量、調整農業(yè)產業(yè)結構、改善農產品品質和質量、資源嚴重不足且利用率低、環(huán)境污染等問題的有效方式，將在世紀之交成為我國農業(yè)科技革命的重要內容。一般而言，基于知識和先進技術的現(xiàn)代農田“精耕細作”技術體系至少包括以下方面：地理信息技術（GIS、RS、GPS）、生物技術、農業(yè)專家系統(tǒng)ES、決策支持系統(tǒng)（DSS）、工程裝備技術、計算機及網(wǎng)絡通訊技術等。
我國當前面臨農業(yè)資源匱乏、農田環(huán)境污染嚴重，另外加入WTO農業(yè)市場競爭激烈，因此在我國實施精準農業(yè)示范和研究工作具有重要的戰(zhàn)略意義。在由國家計委和北京市政府立項實施的小湯山（位于北京市昌平區(qū)小湯山現(xiàn)代科技示范園內）精準農業(yè)示范工程項目中，項目承當單位北京農業(yè)信息技術研究中心及合作單位率先開展了大規(guī)模、高水平的試驗和探索。
我縣“雨潤的大蒜、高廟的椒(辣椒)，洪水的韭菜、大櫻桃(樹苗)”。曾經是國家級貧困縣、也是農業(yè)大縣的樂都縣，現(xiàn)在依靠“一村一品”特色農業(yè)走上了致富路?！笆晃濉逼陂g，樂都縣重點發(fā)展“一村一品”特色農業(yè)，引進先進的農業(yè)種植技術，并在農村加以推廣。目前形成了川水、溝岔地區(qū)以設施農業(yè)為重點的蔬菜生產區(qū)，淺山地區(qū)以避災農業(yè)為重點的馬鈴薯生產區(qū)，腦山地區(qū)以雜交油菜為重點的油籽生產區(qū)。同時，建成了以雨潤、高店、共和、峰堆等村鎮(zhèn)為主的大蒜生產基地，以高廟、碾伯等村鎮(zhèn)為主的辣椒、黃瓜生產基地，以洪水的韭菜、地膜洋芋為主的生產基地?，F(xiàn)在全縣已有134個“一村一品”基地，每個村都有自己獨特的品牌農產品。樂都已成為我省蔬菜種植基地，蔬菜供應量占全省45%，生產的無公害農產品遠銷甘肅、山東、寧夏、上海等多個省市。
我縣依托當?shù)乜h域農產品優(yōu)勢和自然資源，加大對農業(yè)產業(yè)化龍頭企業(yè)的扶持力度，大力推進農業(yè)產業(yè)化進程。近年來，我縣著力培育了蔬菜保鮮加工、脫水蔬菜生產、馬鈴薯淀粉加工、乳品及肉制品加工等一批農畜產品加工龍頭企業(yè)，不斷提高農畜產品轉化加工能力，延伸產業(yè)鏈，提高附加值，形成市場牽龍頭、龍頭帶基地、基地連農戶的產業(yè)化發(fā)展格局。
在不斷培育和壯大農村專業(yè)經濟合作組織方面，我堅持政府引導、社會參與、多元協(xié)辦、市場運作的方式，支持供銷合作社、龍頭企業(yè)、農業(yè)科技人員、經紀人和各類社會化服務組織，創(chuàng)辦或領辦農民專業(yè)合作社和各類協(xié)會，開展生產合作、市場營銷、信息服務、科技服務和農畜產品加工合作，提高農民專業(yè)化、規(guī)范化生產和參與市場競爭的組織化程度。同時，加快農村信息化建設，盡快形成縣、鄉(xiāng)、村三級信息平臺，為農民提供及時有效的科技、市場信息服務。
現(xiàn)階段農業(yè)推廣體制和發(fā)展趨勢
農業(yè)發(fā)展靠科技，科技轉化靠推廣。在過去的一個多世紀里，農業(yè)推廣為農業(yè)增產、農民增收、農村繁榮作出了巨大貢獻。另外一方面，合理的農業(yè)推廣的體制（模式）對于發(fā)揮其作用具有十分重要的意義。
農業(yè)推廣體制是國家為開展農業(yè)推廣工作所采取的組織制度，其內容包括農業(yè)推廣機構的組織形式與管理方式。它反映了國家開展農業(yè)推廣工作的指導思想和政策目標，對農業(yè)推廣工作進行管理的方式、方法，以及采取的具體措施。隨著社會的不斷進步，農業(yè)推廣體制也不斷發(fā)展和完善。到今天，農業(yè)推廣模式在每個國家都不相同，即使在同一個國家的不同地區(qū)，也可能不完全相同。
農業(yè)技術推廣應當遵循下列原則：（1）有利于農業(yè)的發(fā)展；（2）尊重農業(yè)勞動者的意愿：（3）因地制宜，經過試驗、示范；（4）國家、農村集體經濟組織扶持；（5）實行科研單位、有關學校、推廣機構與群眾性科技組織、科技人員、農業(yè)勞動者相結合；（6）講求農業(yè)生產的經濟效益、社會效益和生態(tài)效益。
下面就不同農業(yè)推廣模式做簡單介紹：
現(xiàn)階段農業(yè)推廣的主要模式
