北斗衛星在農機秸稈還田上的技術及應用

沈華飛 沈亞明

【摘要】 介紹北斗衛星在農機秸稈還田上的關鍵技術以及應用。

【關鍵詞】 北斗定位 秸稈還田 面積測試 作業質量核查

一、前言

北斗定位通過衛星信號接收機捕獲、測量來自在軌衛星的廣播信號，可以在全球范圍提供高精度、全天候的連續定位能力。秸稈還田是當今社會上普遍重視的一項培肥地力的增產措施，在減少秸稈焚燒所造成的大氣污染的同時還有增肥增產作用。秸稈還田能增加土壤有機質，改良土壤結構，使土壤疏松，孔隙度增加，容量減輕，促進微生物活力和作物根系的發育。智能農業是信息化時代農業的新的產業形態。為促進秸稈還田管理模式改革與創新、惠及民生、推動農業創新服務業發展、提高農田測量工作效率與生產安全等方面形成區域標志性成果，通過北斗衛星定位的秸稈還田信息化建設手段監測秸稈還田作業面積，輔助政府監管部門、農業合作社實現對農機作業的管理、調度和監控以及補貼政策的落實等。

二、北斗定位測算秸稈還田面積原理

北斗秸稈還田系統集成北斗衛星導航定位、物聯網傳感、地理信息系統、無線通訊、信息融合與數據處理等高新技術。通過空間網格剖分面積自動統計算法，通過對農機作業軌跡數據分析處理，能自動識別出作業地塊區域和計算出作業地塊面積。將農機定位終端裝配于農機上，通過定位終端與北斗衛星系統建立連接，實時獲取農機準確位置，實現農機實時定位跟蹤。通過串聯農機位置信息點形成歷史軌跡，真實反映農機行駛和作業路線，準確掌握農機作業過程。

結合地理信息系統高清影像圖，以地塊方式統計作業面積，已完成作業地塊涂色顯示，不同作業類型采用不同顏色顯示，作業完成區域一目了然。

三、農機作業質量核查

提供多維度多角度的統計分析方式，可按農機個體，農機合作組織，行政區劃，作業類型，深度范圍等方式進行農機作業統計，進度分析，對比分析和效率分析。提供地塊級別的面積核查方式。系統自動識別出地塊區域并在高清影像圖上標記作業面積，核查人員可以非常方便的對農機作業地塊進行逐一核查。核查人員可以調取對應地塊上的農機作業現場影像圖庫，通過對影像圖片和作業深度進行查看分析，輔以農機作業速度變化曲線，準確判斷農機作業質量。根據作業的深度農機軌跡分成深色、淺色及紅色三種等級，在滿足作業要求的基礎上，作業深度越深，軌跡顏色越深，作業質量越高。若作業深度不達標，則軌跡為紅色。相對于傳統的核查方式，通過平臺系統進行作業核查可以最大限度的節省核查成本，提高核查效率，真正做到全量核查

四、北斗在農機作業上的應用成效

為順應信息化、農機化發展趨勢，在國內率先開展基于北斗的秸稈機械化還田作業信息化管理試驗示范和試點工作，探索“互聯網+”農機作業監管新路徑。該項目，取得顯著成效。

（1）實現了自動化監管提高工作效率。通過試點示范應用，實現了實時準確監控農機作業質量，整個過程無需人為干預，實現農機作業全天候、全覆蓋的實時監控，提高了農機作業管理的信息化、精細化、科學化水平。核查人員無需深入田間地頭，降低了勞動強度，提高了工作效率。

（2）優化了管理系統功能。結合各級農機管理部門、農機合作社、農機手等不同業務需求，初步實現了分機具、分行政區域統計作業面積，實現作業監控、作業審核、作業統計、報表分析、任務管理、終端控制等功能。準確的統計結果，可以作為還田補助面積測算的重要參考依據，為還田補助資金安全使用提供了技術保障。

五、前景

基于北斗的農機秸稈還田作業精準管理系統集成了物聯網技術、信息融合與數據處理技術等先進技術，同時將具有我國自主知識產權的北斗地基增強系統和移動通信技術結合，應用到農機秸稈還田作業管理過程中，是北斗高精度定位導航技術在精準農業領域的創新性應用。系統實時采集機械位置信息和視頻圖像監控信息等方面的有效性和穩定性，在自動地塊識別和面積測算方面的準確性，為系統各項業務功能發揮作用提供了有力支持。該系統的推廣應用必將有力促進農機秸稈還田管理模式改革創新，極大提高農機秸稈還田管理工作效率和管理的精細化程度，為開拓適合于我國的精準農業之路提供有力支持。

參 考 文 獻

[1]楊元喜，李金龍，王愛兵，徐君毅，何海波，郭海榮，申俊飛，戴弦. 北斗區域衛星導航系統基本導航定位性能初步評估[J].中國科學：地球科學，2014，01：72-81.

[2]胡志剛. 北斗衛星導航系統性能評估理論與試驗驗證[D].武漢大學，2013.

[3]李豹，許江寧，曹可勁，朱銀兵. 北斗二代導航信號抗多徑性能分析與仿真[J]. 中國慣性技術學報，2012，03：339-342+347.

[4]劉永明，張云，袁國良. GPS/北斗-2組合定位性能的研究[J]. 電子設計工程，2013，14：121-123+126.

[5]賈超廣，肖海霞. 基于衛星信號模擬器的北斗接收機性能測試與分析[J]. 導航定位學報，2013，04：14-16+25.

[6] 姜霞；張宏彬；；秸稈機械化還田的實踐與思考[J]；中國農機化；2007年06期