精準農業

jacklxy2008

精準農業(Precision Agriculture)是當今世界農業發展的新潮流，是由信息技術支持的根據空間變異，定位、定時、定量地實施一整套現代化農事操作技術與管理的系統，其基本涵義是根據作物生長的土壤性狀，調節對作物的投入，即一方面查清田塊內部的土壤性狀與生產力空間變異，另一方面確定農作物的生產目標，進行定位的“系統診斷、優化配方、技術組裝、科學管理”，調動土壤生產力，以最少的或最節省的投入達到同等收入或更高的收入，并改善環境，高效地利用各類農業資源，取得經濟效益和環境效益。精準農業由十個系統組成，即全球定位系統、農田信息采集系統、農田遙感監測系統、農田地理信息系統、農業專家系統、智能化農機具系統、環境監測系統、系統集成、網絡化管理系統和培訓系統。其核心是建立一個完善的農田地理信息系統（GIS），可以說是信息技術與農業生產全面結合的一種新型農業。精準農業并不過分強調高產，而主要強調效益。它將農業帶入數字和信息時代，是21世紀農業的重要發展方向。

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精準農業是當今世界農業發展的新潮流，是由信息技術支持的、根據空間變異定位、定時、定量地實施一整套現代化農事操作技術與管理的系統，其基本涵義是根據作物生長的土壤性狀，調節對作物的投入，即一方面查清田塊內部的土壤性狀與生產力空間變異，另一方面確定農作物的生產目標，進行定位的“系統診斷、優化配方、技術組裝、科學管理”，調動土壤生產力，以最少的或最節省的投入達到同等收入或更高的收入，并改善環境，高效地利用各類農業資源，取得經濟效益和環境效益。精準農業由十個系統組成，即全球定位系統、農田信息采集系統、農田遙感監測系統、農田地理信息系統、農業專家系統、智能化農機具系統、環境監測系統、系統集成、網絡化管理系統和培訓系統。其核心是建立一個完善的農田地理信息系統（GIS），可以說是信息技術與農業生產全面結合的一種新型農業。精準農業并不過分強調高產，而主要強調效益。它將農業帶入數字和信息時代，是21世紀農業的重要發展方向。 精準農業的發展歷史
) K  |  ]+ E( F　　海灣戰爭后GPS技術的民用化，使得它在許多國民經濟領域的應用研究獲得迅速發展，使得精準農業的技術體系廣泛運用于生產實踐成為可能。1993-1994年，精準農業技術思想首先在美國明尼蘇達州的兩個農場進行試驗。結果用GPS指導施肥的產量比傳統平衡施肥的產量提高30%左右，而且減少了化肥施用總量，經濟效益大大提高。精準農業的試驗成功，使得其技術思想得到了廣泛發展。
$ n, P) ]- p2 i# `+ W0 ^　　近五年來，世界上每年都舉辦相當規模的“國際精細農作學術研討會”和有關裝備技術產品展覽會，已有上千篇關于精細農作的專題學術報告和研究成果見諸于重要國際學術會議或專業刊物。在萬維網上設有多個專題網址，可及時檢索到有關精細農作研究的最新信息。美、英、澳、加、德等國的一些著名大學相繼設立了精細農作研究中心，開設了有關博士、碩士的培訓課程。在發達國家，精細農作技術體系已實驗應用于小麥、玉米、大豆、甜菜和土豆的生產管理上。1995年美國約有5%的作物面積不同程度的應用了精細農作技術，近年來又有了更為迅速的發展。在美、加、澳、歐等國，精準農業的實驗研究以涉及小麥、玉米、大豆、甜菜、土豆等作物生產。不僅發達國家對精細農作的技術實踐非常重視，巴西、馬來西亞等國亦已開始了試驗示范應用。
　　精準農業技術體系的實踐與發展，已經引起一些國家科技決策部門的高度重視。美國國家研究委員會（National ResearchCouncil）為此專門立項對有關發展戰略進行研究，經過由美國科學院、美國工程院院士組織評估，于1997年發表了一份“PrecisionAgriculture in the 21st Century---Geospatial and InformationTechnologies in CropManagement”研究報告，全面分析了美國農業面臨的壓力、信息技術為改善作物生產管理決策和改善經濟效益提供的巨大潛力，闡明了“精準農業”技術研究的發展現狀以及為信息產業和支持技術開發研究提供的機遇。精準農業在美國、英國等發達國家已經形成為一種高新技術與農業生產結合的產業，且已被廣泛承認是發展持續農業的重要途徑。
　　目前，適應精準農業技術體系應用的DGPS裝置，GIS適用平臺及農作物資源空間信息數據庫管理軟件，作物生產決策支持模擬模型，帶DGPS接收機小區產量傳感器和產量分布繪圖裝置的谷物聯合收割機，自動調控施藥、施肥機、播種機均已有商品化產品；支持農田信息實時采集的田間土壤水份、N、P、K含量、pH值、有機質含量、作物苗情、雜草分布等的傳感器技術，已有初步研究開發成果。可以預言，精準農業技術體系的裝備技術發展，到本世紀末將會日新月異，有關新興產業將得到快速發展。
　　我國精準農業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。如1992年北京順義區在1.5萬公頃的范圍內用GPS導航開展了防治蚜蟲的試驗示范。在遙感應用方面，我國已成為遙感大國，在農業監測、作物估產、資源規劃等方面已有廣泛的應用。在地理信息系統方面，應用更加廣泛，1997年遼寧省用GIS進行下遼河平原農業生態管理的應用研究，吉林省結合其省農業信息網開發“萬維網地理信息系統（GIS），北京密云縣完成以GIS技術建立的縣級農業資源管理信息系統。在智能技術方面，國家863計劃在全國20個省市開展了“智能化農業信息技術應用示范工程”。這些技術的廣泛應用，為我國今后精準農業的發展奠定了一定的技術基礎，但這些研究與應用大部分局限于GIS、GPS、RS、ES、MS單項技術領域與農業領域的結合，沒有形成精準農業完整的技術體系。盡管如此，隨著我國農業技術和相關信息產業、工程制造業的發展，智能控制技術的廣泛應用，精準農業的技術必將得到不斷發展完善，且將擴展到更為廣泛的設施農作、養殖業和加工業的精細管理與經營。
　　國際上精準農業的實踐表明，實施精準農業要求信息技術、生物技術、工程裝備技術和適應市場經濟環境的經營技術的集成組裝，綜合是其典型特征，技術集成是其核心，因此需要多部門、多學科聯合作戰。我國實施精準農業的近期目標，一方面是總結國外發展經驗，根據中國的國情找準自己的切入點，另一方面切實做好有關應用技術的研究開發，力求走出適合中國國情的精確農業的發展道路。
4 v' D( t1 I8 k- c& y: t精準農業系統體系結構
　　1、全球定位系統。精準農業廣泛采用了GPS系統用于信息獲取和實施的準確定位。為了提高精度廣泛采用了 DGPS（DifferentialGlobal PositioningSystem）技術，即所謂“差分校正全球衛星定位技術”。它的特點是定位精度高，根據不同的目的可自由選擇不同精度的GPS系統。
　　2、地理信息系統GIS。精準農業離不開 GIS（GeographicalInformation System）的技術支持，它是構成農作物精準管理空間信息數據庫的有力工具，田間信息通過GIS系統予以表達和處理，是精準農業實施的重要。
  S5 B2 r9 n$ ?0 I; t0 v( b　　3、遙感系統 RS。遙感技術（Remote Sensing）是精準農業田間信息獲取的關鍵技術，為精準農業提供農田小區內作物生長環境、生長狀況和空間變異信息的技術要求。
　　4、作物生產管理專家決策系統。它的核心內容是用于提供作物生長過程模擬、投入產出分析與模擬的模型庫；支持作物生產管理的數據資源的數據庫；作物生產管理知識、經驗的集合知識庫；基于數據、模型、知識庫的推理程序；人機交互界面程序等。
. ?8 |% o" _, N7 K8 K7 s　　5、田間肥力、墑情、苗情、雜草及病蟲害監測及信息采集處理技術設備。如田間信息適時采集傳感器與數據處理方法。 6、帶GPS系統的智能化農業機械裝備技術。如帶產量傳感器及小區產量生成圖的收獲機械；自動控制精密播種、施肥、灑藥機械等等。

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　�【珳兽r業，又稱為特定區域農作。它是依據特定區域的作物需求，運用知識系統和多種現代信息技術，精確決定投入的可變比率，如化肥、農藥、水、種子和其它方面的投入量，使作物達到最佳生長量，提高作物的生產潛力，同時減少化學物質使用，減少環境污染。
1 `: W1 E# o- T9 f, L　�【珳兽r業由許多要素組成，其主要內容包括：全球定位系統（GPS）；地理信息系統（GIS）；遙感；網絡抽樣技術；產量監測器；可變比率發生器(VRA)；作物模擬模型。
　�∫弧⑷�球定位系統（GPS）
　�∮擅绹鴩�防部發射和經管的24顆衛星提供世界范圍的地表定位。九十年代初，其中有18顆衛星提供了附加的地表定位能力。在GPS投入使用后不久，非軍事應用于開發進展較快，提供的定位精度小于100m。而差分全球定位系統（DGPS－DifferentialGPS）開發成功，使未知點定位的精確度達到1m以內或更高。這個精確度對農場機械速度的實時性來講是一巨大成就，它適用于田間產量監測、土壤抽樣數據定位，以及農業化學物質和剎蟲劑的使用等。這些數據和它們的GPS定位同時被輸入GPS的層圖中，用于長期生產管理戰略。
　�《�、地理信息系統（GIS）
　�￠L期以來，模擬圖像用來描述空間信息，過去的30年中，隨著計算機性能的不斷提高，導致用于捕捉、存儲、分析和顯示空間數據的特殊工具的發展，這些數字工具的集合形成一個GIS。
　��儲存于GIS的信息可分為兩類：一類是空間參考數據（如樣點、道路、地界）；另一類是提供空間數據的屬性數據（如土壤類型描述、土壤排水等級）。空間信息可參照一個地理坐標系統，通常以柵格（網格單元）或向量（弧段節點）格式存儲。屬性數據提供的信息用來描述一空間特征屬性。GIS的一個關鍵特征是利用坐標數據庫和空間特征數據庫進行地理分析。
& e9 V% h. B) R4 ]4 m7 n4 T- \　��GIS在精準農業中的作用是為決策和管理去組織并分析空間數據，再用于決策支持系統的各類模型中，對田間的不同管理區求解結果和制定計劃。管理計劃要考慮影響農場作業的特殊生物特性和環境特性的變化，如耕種、種植、施肥，以及草害、病害和蟲害的控制等。產量監測提供決定性的反饋信息，用以評價和調整下一作物生長周期的管理計劃。
8 c- N0 i# k  @  k! J% n* u　�∪�、遙感
　�∵b感是通過數據分析獲取有關某一目標、地域或現象信息的科學技術。用于農業生產的最基本能力是空中攝影，它允許生產者觀測一系列重要的作物產量參數（如土壤變化、植物密度等），以及相應的水、肥和化學物質的投入。數據的及時性是作物管理的關鍵，從數據獲取到傳遞給農場管理者的時間間隔是以小時計，而不是以月計。使用遙感信息的主要潛在經濟效益是用精確信息對作物進行直接的動態搜尋，以發現潛在的問題，這有助于幫助生產者制定管理決策，達到降耗增效的目的。
　�∷摹⒕W絡抽樣技術
　�【W格抽樣是田間采集土壤樣本的一種方法。一個網格是田間地圖上的一部分。網格大小可隨土壤變化、田塊大小、抽樣價格而變化。網格的樣本應盡可能最充分地表達田間的變化。衛星圖象、空中攝影、土壤地圖、田間記錄和模擬的應用能減少描述四門特性所需要的樣本數量。這些圖象特征變化不大，并被認為在某一季節是固定的數據。它還可用于描述或監測需要特別管理措施的環境區域。每一網格單元的樣本點由GPS定位，幾個樣本可以直線取樣，也可以圓形取樣，圓的半徑大約是3m。樣本要在實驗室里進行分析，測定土壤pH值、陽離子交換能力和土壤營養，其結果記錄存貯在GIS軟件和生成的土壤圖象中。
　�∥濉�產量監測器
/ q/ }. M# V% s; q$ l, O% T* J7 m3 S　�±L制產量圖經常是實施精準農業的第一步，產量圖像使農場管理者對田間產量變化可視化，當把土壤類型、土壤肥料、雜草分布和排水等制成圖像時，農場管理者就能夠識別影響產量變化的因素。產量圖像是由產量監測器采集的相關地理產量生成的。到目前為止，開發的大部分產量監測器主要用于監測籽粒作物產量，而極少用于地下根莖類產品如糖用甜菜和馬鈴薯等。
　�×�、可變比率發生器（VRA）
. f0 c/ X8 i  H% N+ L- p　��VRA涉及整個田間特定條件和變化比率所使用的農業投入（化肥、種子和殺蟲劑等）。其重要組成部分包括控制器、液體噴霧器、粒狀物發生器、空氣噴物機和撒播機，以及條播機和種植機。其中最重要的部分是控制器，這是一個微處理器或一臺PC機，它直接控制應用設備。可變應用比率基于從GIS獲取的信息和田間位置知識由控制器來指定，田間位置信息是通過實時差分GPS、地面速度或其他傳感器提供的。
! b! s. g% i0 P. d　��VRA技術大概是精準農業中開發最成功的部分，目前，VRA產品可提供給生產者和商人使用。
' }* K, N- o2 f% b" f0 W5 x& M　�∑摺⒆魑锬�擬模型
　�∽魑锬�擬模型對農場經營者來說，在生產季節預測作物產量和分析不同管理實踐的結果是非常重要的管理工具。利用這種決策工具，制定優化作物生長和產量的栽培實驗方法，也可用于實驗不同的管理方案，并為管理者提供信息，進一步認識氣候、土壤類型和栽培實踐對成熟期、最終產量和利潤的影響。在給出土壤特性的初始數據和農場操作輸入如耕作、種植、施肥、灌溉和實時天氣數據后，模擬器能預測作物生長季期間的生長發展狀況，結合一種經濟模塊、模型將計算不同管理方案下的利潤。
　�∧�擬模型用于精準農業，首先把一個田塊分割成若干個子地塊，然后，作物模型被用于田間的每一特定于地塊。由于作物模擬模型的許多輸入數據是參考地理繪圖信息，因此，利用GIS能改進數據準備的效率，模擬模型首先檢索這些數據，再進行模擬，然后把輸出結果送回GIS，以便顯示和制定決策。
　�【珳兽r業目前仍然處于初級階段，因此很少對其進行經濟分析。在1996年12月召開的第三屆精準農業國際會議上，專家指出，農場精準農業的利潤水平，對低價值作物（如玉米、小麥和大豆）的生產者來說仍是難以捉摸的，而對高價值產品就較容易獲取利潤，如甜菜、土豆種子作物、水果和菜類作物。
: i' T# M( W: e$ g+ k　�【珳兽r業的經濟可行性和對環境及農村發展的影響仍需要做進一步探討

klys

在哪 里抄的文章，不錯，不過可不要侵權。

sam_mm

介紹很全面啊。