精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的六大系統(tǒng)

賽樹奇

目前，發(fā)達(dá)國家精準(zhǔn)作業(yè)技術(shù)裝備已趨于成熟，各種電子監(jiān)視、控制裝置已應(yīng)用于復(fù)雜農(nóng)業(yè)機(jī)械上，變量播種機(jī)、變量施肥機(jī)、變量施藥機(jī)、聯(lián)合收割機(jī)等高度智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械已逐步進(jìn)入國際市場(chǎng)。歐美發(fā)達(dá)國家精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的應(yīng)用，全面帶動(dòng)了其現(xiàn)代農(nóng)業(yè)高技術(shù)的發(fā)展。近年來精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)在我國也日益受到重視，國務(wù)院《關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)的指導(dǎo)意見》關(guān)于發(fā)展精準(zhǔn)化生產(chǎn)方式中提出：推廣成熟可復(fù)制的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用模式。在基礎(chǔ)較好的領(lǐng)域和地區(qū)，普及基于環(huán)境感知、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、自動(dòng)控制的網(wǎng)絡(luò)化農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。在大宗農(nóng)產(chǎn)品規(guī)模生產(chǎn)區(qū)域，構(gòu)建天地一體的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)測(cè)控體系，實(shí)施智能節(jié)水灌溉、測(cè)土配方施肥、農(nóng)機(jī)定位耕種等精準(zhǔn)化作業(yè)。在畜禽標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)模養(yǎng)殖基地和水產(chǎn)健康養(yǎng)殖示范基地，推動(dòng)飼料精準(zhǔn)投放、疾病自動(dòng)診斷、廢棄物自動(dòng)回收等智能設(shè)備的應(yīng)用普及和互聯(lián)互通。

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)即“處方”農(nóng)業(yè)，簡單來說，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)就是根據(jù)特定地點(diǎn)，管理作物生產(chǎn)的投入。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是由信息技術(shù)支持的，根據(jù)空間變異，定位、定時(shí)和定量地實(shí)施一整套現(xiàn)代化農(nóng)事操作技術(shù)與管理的系統(tǒng)，其基本涵義是根據(jù)作物生長的性狀，調(diào)節(jié)對(duì)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(nóng)作物的生產(chǎn)目標(biāo)，進(jìn)行定位的“系統(tǒng)診斷、優(yōu)化配方、技術(shù)組裝和科學(xué)管理”。美國農(nóng)業(yè)部對(duì)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的定義是“在恰當(dāng)?shù)牡胤健⑦m當(dāng)?shù)臅r(shí)間做正確的事”。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的目標(biāo)是減少浪費(fèi)、提高效益（效率）、保護(hù)環(huán)境。它由六大系統(tǒng)組成：全球定位系統(tǒng)（GPS）、遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（RS）、農(nóng)田信息采集與環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)（GIS）、決策支持系統(tǒng)和智能化農(nóng)機(jī)具系統(tǒng)。

1. 全球定位系統(tǒng)（GPS）

美國從1973年開始發(fā)射衛(wèi)星，耗資200億美元，于1994年全面建成了具有在海、陸、空進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。GPS提供24小時(shí)服務(wù)，保證準(zhǔn)確度和精度。其服務(wù)也是免費(fèi)的，無需訂閱或使用費(fèi)。

2. 遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（RS）

遙感技術(shù)是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)田間信息獲取的關(guān)鍵技術(shù)，為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)提供農(nóng)田小區(qū)內(nèi)作物生長環(huán)境、生長狀況和空間變異信息的技術(shù)。遙感觀測(cè)平臺(tái)包括飛機(jī)航片和衛(wèi)星衛(wèi)片。時(shí)至今日，遙感平臺(tái)與觀測(cè)技術(shù)已從單一傳感器、單一平臺(tái)和單一觀測(cè)技術(shù)向多傳感器、多平臺(tái)、多角度和三高（高分辨率、高光譜、高時(shí)相）方向發(fā)展。遙感技術(shù)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中主要用作面數(shù)據(jù)的采集，以便進(jìn)行農(nóng)業(yè)估產(chǎn)、農(nóng)業(yè)災(zāi)情的監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)和農(nóng)業(yè)資源的監(jiān)測(cè)管理。

3. 農(nóng)田信息采集與環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

與遙感技術(shù)相匹配，農(nóng)田信息采集與環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要完成點(diǎn)數(shù)據(jù)的采集工作。例如田間肥力、墑情、苗情、雜草、病蟲害的監(jiān)測(cè)和信息采集處理技術(shù)設(shè)備、適時(shí)采集傳感器、自動(dòng)氣象站及定點(diǎn)觀測(cè)等。

4. 地理信息系統(tǒng)（GIS）

GIS是由計(jì)算機(jī)硬件、軟件和不同方法組成的系統(tǒng)。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)用來支持空間數(shù)據(jù)采集、管理、處理、分析、建模和顯示，以便解決復(fù)雜的規(guī)劃和管理問題。

5. 作物生產(chǎn)管理專家決策支持系統(tǒng)

該系統(tǒng)包括提供作物生長過程模擬、投入產(chǎn)出分析與模擬的模型庫，支持作物生產(chǎn)管理的數(shù)據(jù)資源的數(shù)據(jù)庫，作物生產(chǎn)管理知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)的集合知識(shí)庫，基于數(shù)據(jù)、模型、知識(shí)庫的推理程序和人機(jī)交互界面程序等。

6. 變量投入技術(shù)VRT與智能農(nóng)機(jī)

變量投入技術(shù)VRT是指安裝有計(jì)算機(jī)、DGPS（差分全球定位系統(tǒng)）等先進(jìn)設(shè)備的農(nóng)機(jī)具，根據(jù)它所處的耕地位置自動(dòng)調(diào)節(jié)物料箱里某種農(nóng)業(yè)物料投入速率的一種技術(shù)。如帶產(chǎn)量傳感器及小區(qū)產(chǎn)量生成圖的收獲機(jī)械。

現(xiàn)今，各種作業(yè)智能導(dǎo)航和自動(dòng)駕駛技術(shù)已成為國際上研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)領(lǐng)域。如美國已能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)田作業(yè)過程的智能導(dǎo)航和自動(dòng)駕駛。自動(dòng)駕駛系統(tǒng)可以根據(jù)需要配置成精準(zhǔn)變量施肥、變量噴藥等作業(yè)控制系統(tǒng)。全自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用效果確定、明顯，因而易于為從事規(guī)模化商業(yè)種植農(nóng)戶采用。