GPS導(dǎo)航技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用

王莉

（易門縣農(nóng)業(yè)機(jī)械管理站，云南 玉溪　651100）

GPS導(dǎo)航技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用

王莉

（易門縣農(nóng)業(yè)機(jī)械管理站，云南 玉溪651100）

文章闡述GPS技術(shù)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的重要地位和農(nóng)業(yè)機(jī)械在精細(xì)農(nóng)業(yè)中的重要作用，結(jié)合GPS技術(shù)在國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用現(xiàn)狀，指出我國(guó)GPS技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械應(yīng)用中存在的問(wèn)題，展望其發(fā)展趨勢(shì)，以期為GPS技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用研究提供參考。

農(nóng)業(yè)機(jī)械；GPS；精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)

1　GPS導(dǎo)航技術(shù)簡(jiǎn)述

全球定位系統(tǒng)（GPS，Global Positioning System）是美國(guó)從20世紀(jì)70年代開(kāi)始研制，于1994年全面建成的，具有三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。GPS導(dǎo)航就是通過(guò)全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)的位置信息，引導(dǎo)車輛等安全、準(zhǔn)確與及時(shí)地到達(dá)的一種技術(shù)手段。GPS技術(shù)研究始于1958年，到20世紀(jì)90年代精確農(nóng)業(yè)提出之后，才將GPS技術(shù)真正地應(yīng)用到農(nóng)業(yè)機(jī)械作業(yè)中。

2　GPS在農(nóng)業(yè)機(jī)械作業(yè)中的應(yīng)用

（1）在農(nóng)機(jī)運(yùn)輸與農(nóng)機(jī)具中的應(yīng)用。在農(nóng)機(jī)運(yùn)輸與農(nóng)機(jī)具設(shè)計(jì)上，加用車載GPS，能程序化地跟隨已設(shè)路線開(kāi)展耕作施肥與病蟲害防治工作，可節(jié)約生產(chǎn)費(fèi)用。在聯(lián)合收割機(jī)上，利用GPS導(dǎo)航技術(shù)，可提供不同農(nóng)田作業(yè)區(qū)的成熟度信息。另外，利用GPS導(dǎo)航技術(shù)還可以按照不同農(nóng)作物分區(qū)，引導(dǎo)聯(lián)合收割機(jī)分類開(kāi)展工作，提高作業(yè)效率，降低費(fèi)用。

（2）在蟲害雜草災(zāi)害監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用。對(duì)農(nóng)作物病蟲害傳統(tǒng)的調(diào)查方式是派遣調(diào)查人員到各地開(kāi)展調(diào)查，之后將數(shù)據(jù)上報(bào)。近年來(lái)，利用GPS導(dǎo)航技術(shù)，可精確定位災(zāi)害發(fā)生地點(diǎn)，同時(shí)可將調(diào)查數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，由專業(yè)人員進(jìn)行分析判斷，計(jì)算出不同災(zāi)情區(qū)的農(nóng)藥投入量。再利用GPS導(dǎo)航技術(shù)精確投藥，減少化學(xué)劑造成的危害。

（3）在變量播種施肥中的應(yīng)用。變量施肥播種機(jī)的構(gòu)成主要有GPS、變量控制器、田間計(jì)算機(jī)、播種機(jī)和液壓馬達(dá)。其工作過(guò)程：將有施肥處方圖信息輸入田間計(jì)算機(jī)，播種機(jī)在行駛過(guò)程中通過(guò)計(jì)算機(jī)將GPS系統(tǒng)的處方圖與位置信息進(jìn)行匹配，從而獲得當(dāng)前位置的播種量和施肥量，之后向液壓馬達(dá)發(fā)出控制指令，液壓馬達(dá)在達(dá)到指令后，帶動(dòng)播種機(jī)槽輪動(dòng)作控制播種機(jī)的播種量和施肥量。

（4）在無(wú)人拖拉機(jī)上的應(yīng)用。農(nóng)業(yè)作業(yè)中使用的無(wú)人駕駛機(jī)，一般由操作站控制，可在GPS導(dǎo)航技術(shù)輔助下進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)連續(xù)準(zhǔn)確操作，不僅能節(jié)約時(shí)間，而且還能節(jié)省人力物力的投人。此外，GPS導(dǎo)航技術(shù)的誤差小，大約在3cm。所以，在耕地、噴灑農(nóng)藥與收割莊稼時(shí)，可實(shí)現(xiàn)線路不重疊。同時(shí)，無(wú)人駕駛拖拉機(jī)的質(zhì)量為1.5t，可節(jié)約燃料；可通過(guò)自重碾壓土地，使農(nóng)作物產(chǎn)量提高10%。使用無(wú)人拖拉機(jī)可形成更深壓實(shí)土壤層，提高耕作效率。

（5）在農(nóng)業(yè)機(jī)械跨區(qū)域管理中的應(yīng)用。農(nóng)業(yè)機(jī)械在跨區(qū)作業(yè)之中，通過(guò)應(yīng)用GPS技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)如下4個(gè)方面的功能：①能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)控功能；②能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程控制功能；③作業(yè)量統(tǒng)計(jì)功能；④通過(guò)應(yīng)用GPS技術(shù)能夠在農(nóng)業(yè)機(jī)械跨區(qū)作業(yè)管理中實(shí)現(xiàn)報(bào)警和自動(dòng)調(diào)度功能。

（6）田間土壤性質(zhì)的定位檢測(cè)。在實(shí)施機(jī)械化整地和播種之前，可用一種適用于在農(nóng)田中運(yùn)行的采樣車輛，按一定的要求在農(nóng)田中，采集土壤樣品。車輛上配置有GPS接收機(jī)和計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)中配置GIS系統(tǒng)。采集樣品同時(shí)，GIS記錄采集點(diǎn)精確位置，后繼的室內(nèi)作業(yè)將土壤樣本的性質(zhì)檢測(cè)出來(lái)，并記錄在GIS中。通過(guò)適當(dāng)分析，繪出一幅土壤樣性質(zhì)的分布圖，用來(lái)指導(dǎo)變量作業(yè)

機(jī)械的作業(yè)。

（7）作物產(chǎn)量實(shí)時(shí)監(jiān)視。在聯(lián)合收割機(jī)上配置計(jì)算機(jī)、產(chǎn)量監(jiān)視器和GPS接收機(jī)，可以構(gòu)成作物產(chǎn)量監(jiān)視系統(tǒng)。對(duì)不同的農(nóng)作物，需配備不同的監(jiān)視器。例如玉米產(chǎn)量的監(jiān)視器，通常在聯(lián)合收割機(jī)玉米顆粒傳送帶上安裝質(zhì)量傳感器，同時(shí)安裝谷物含水量傳感器，對(duì)玉米顆粒含水量進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)結(jié)果伴隨GPS定位信號(hào)一起記錄在機(jī)載計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中。收獲結(jié)束以后，可對(duì)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和歸納，最后繪制出一幅地圖，借以說(shuō)明農(nóng)場(chǎng)各個(gè)不同區(qū)域的產(chǎn)量。通過(guò)和土壤養(yǎng)分含量分布圖的綜合分析，可以找出影響作物產(chǎn)量的相關(guān)因素，從而進(jìn)行具體的田間施肥等管理工作。

（8）大面積農(nóng)田作業(yè)及農(nóng)業(yè)航空作業(yè)的位置引導(dǎo)。大面積農(nóng)田作業(yè)中，作業(yè)軌跡的確定是比較棘手的問(wèn)題，相似問(wèn)題也出現(xiàn)在農(nóng)業(yè)航空作業(yè)中。合理布設(shè)作業(yè)線路和準(zhǔn)確的引導(dǎo)，將大大提高作業(yè)效率及作業(yè)質(zhì)量。具體應(yīng)用中，根據(jù)地塊形狀、地貌特征、氣候條件及作業(yè)制度等要求，首先確定最佳的作業(yè)軌跡，通過(guò)GIS保存在移動(dòng)設(shè)備的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中。在作業(yè)進(jìn)程中，通過(guò)車（機(jī)）載GPS獲得當(dāng)前位置數(shù)據(jù)，與GIS軌跡比較后，或給予駕駛?cè)藛T提示或?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)導(dǎo)航。采用GPS引導(dǎo)技術(shù)，既可以最大限度地提高作業(yè)幅寬的重疊與遺漏，又可以減少轉(zhuǎn)彎重疊，避免浪費(fèi)，節(jié)省資源。對(duì)于夜間作業(yè)，其更有優(yōu)越性。

3　存在問(wèn)題

GPS技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用存在著一些問(wèn)題，主要表現(xiàn)為：一是GPS定位技術(shù)開(kāi)發(fā)難度大、高科技成分高，需要大量的人員和研究經(jīng)費(fèi)；二是我國(guó)地形條件差異較大，除東北地區(qū)大面積集中連片土地外，其他大部分地區(qū)很難實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的機(jī)械化作業(yè)，并且各地根據(jù)地形、土壤、氣候等條件的不同，所需要的作業(yè)機(jī)械不同，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)作業(yè)機(jī)械品種多、型號(hào)雜；三是目前我國(guó)很多先進(jìn)的機(jī)械和設(shè)備仍依賴于進(jìn)口，費(fèi)用昂貴，大部分農(nóng)村經(jīng)濟(jì)水平有限，沒(méi)有能力承擔(dān)高昂的費(fèi)用，制約了先進(jìn)機(jī)械設(shè)備的推廣應(yīng)用；四是先進(jìn)的農(nóng)業(yè)機(jī)械操作復(fù)雜，技術(shù)管理難度較大，需要一批專業(yè)的技術(shù)人員來(lái)指導(dǎo)生產(chǎn)，目前還比較欠缺這些技術(shù)人員。

4　展望

國(guó)外農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)展多年的經(jīng)驗(yàn)表明，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，GPS技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)不可缺少的環(huán)節(jié)。要想保證糧食安全，必須加強(qiáng)農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備，提高農(nóng)業(yè)耕種效率和糧食產(chǎn)量，這就要求我國(guó)加大在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)方面的研究。在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)這個(gè)大背景下，GPS技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中應(yīng)用方面的研究一定會(huì)有更大的發(fā)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(xué)本科，主要研究方向：農(nóng)業(yè)機(jī)械推廣。