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精准农业中的卫星导航定位技术

来源:《卫星应用》 发布时间:2015-08-24

精准农业中的卫星导航定位技术主要包括农业机械控制、精准病虫防治和灌溉、农田资源的普查和规划等。

  1.农业机械控制

  卫星导航定位技术在农业机械控制中的应用主要包括变量施肥播种机、联合收割机、无人驾驶拖拉机等。

  (1)变量施肥播种机

  精细农业变量控制的出发点是把大田块细化为小田块,按小田块收集田间状态信息,根据其差异性做出作业决策,即依据当前土壤养分状况和作物生长状况等田间状态信息编制出田间施肥或播种变量作业处方信息。作业处方信息包括田间不同区域应有的施肥量或播种量、定位信息、步进电机步进值等农事变量作业信息,并有针对性地加以实施。但不同的农田,农田信息分布空间差异较大,导致单位网格作业面积的大小定义差距较大,这样就必须根据网格大小采用不同精度的GNSS或DGPS数据。

  (2)联合收割机

在联合收割机上安装全球定位系统接收机和地理信息系统,在农作物收货的时候,利用GNSS技术和产量传感器,由此获得农田作业区内不同区域、不同地块的农作物产量分布,把这些数据经过处理后可以制作产量分布图。之后,再将影响农作物生产的种种因素数据输进计算机,从而通过产量数据对比的方式,确定农作物产量分布不均匀的原因,并且制定相应有效的措施。由此,设计出农业机械的智能控制软件。在农田作业过程中,根据按需投入的原则,推进分布式投入,并综合分析某个农田、具体田块的总产量有没有提高或者减产,然后制定新的针对性更强的田间投入方式。相应的利用农作物的产量分布图,可以控制联合收割机的行驶速度、割幅,从而控制收割速度、脱粒喂入量,达到最佳的收割效果和最大的收割效率。

 

 

(3)无人驾驶拖拉机

  无人驾驶拖拉机是由固定操作站控制的无人驾驶农业机械,在卫星全球定位系统或在田间附近地面系统的导航下工作,具有很多优越性:可实现 24小时内连续精确作业;没有驾驶员,就没有必要安装驾驶室和操纵机构;可增加空间来安装农具,并减少机器重量,可提高机组工作效率。

  2.精准病虫防治和灌溉

  卫星导航定位技术在精准病虫防治和灌溉中的应用主要包括精准喷药、精准灌溉系统等。

  (1)精准喷药

精准喷药是运用GNSS监测病虫草害,是预测预报的新手段,通过GNSS系统连接高质量视频摄像系统拍摄分析图像,可以收集原始数据,监测大田作物,得出田间病虫草害分布大小位置,并可以通过逐次拍摄确认害虫的迁飞路线、种群数量和为害程度,以及病虫草害发展方向及流行趋势。如要对大面积农田集中进行喷药,则可选择装有差分GNSS(DGPS)的飞机。DGPS航空导航系统可以引导飞行员从机场直接前往作业区,在已设计的航线和高度飞行喷洒药物,若飞行员加满药物再次返回作业区时,系统还能让飞机到达上次药物喷洒停止时的准确地点,以确保既无重复喷洒又无遗漏区域。

(2)精准灌溉

  精确灌溉既能满足作物生长过程中对灌水时间、灌水量、灌水位置、灌水成分的精确要求,又能按照田间的每个操作单元的具体条件,精细准确地调整农业用水管理措施,最大限度地提高水的利用效率。在田间运用GNSS土地参数采样器采集植物生长的环境参数,如土壤湿度、地温等,通过GNSS中心控制基站,利用专家系统进行植物分析,可以调控植物生长环境,精确调控节水灌溉系统。

  3.农田资源的普查和规划

  在精准农业中,综合应用卫星导航技术、GIS和遥感技术,实现农田信息的数字化、可视化管理应用。技术人员利用GNSS手持机可以获得农田的地理位置信息。运用卫星定位测量技术,能够快速、高效、准确地量算出作业面积等参数。卫星导航接收机获得的农田定位信息通过GIS转化成相应的图形,同田间的各种信息结合,形成反映该信息的专题图和处方图,如肥力分布图、病虫害分布图等,用于农作物科学施肥、病虫害防治和估产等。

增加了卫星导航定位功能的土壤水分温度检测仪在测试土壤含水率的同时,可以测定测点的精确定位信息(经度、纬度),可随时显示采样点的位置信息,并可将位置和水分、组数等信息存储到主机内,也可通过计算机导出。因而,能够反映土壤水分的空间差异。不仅有利于实施节水灌溉,同时精确的供水也有利于提高作物的产量和品质。实现了含水率和三维位置信息的自动采样处理。通过卫星导航定位系统掌握土壤的水分(墒情)的分布状况,为差异化的节水灌概提供科学的依据,同时精确的供水也有利于提高作物的产量和品质。 

 

 (2)精准灌溉

精确灌溉既能满足作物生长过程中对灌水时间、灌水量、灌水位置、灌水成分的精确要求,又能按照田间的每个操作单元的具体条件,精细准确地调整农业用水管理措施,最大限度地提高水的利用效率。在田间运用GNSS土地参数采样器采集植物生长的环境参数,如土壤湿度、地温等,通过GNSS中心控制基站,利用专家系统进行植物分析,可以调控植物生长环境,精确调控节水灌溉系统。

3.农田资源的普查和规划

在精准农业中,综合应用卫星导航技术、GIS和遥感技术,实现农田信息的数字化、可视化管理应用。技术人员利用GNSS手持机可以获得农田的地理位置信息。运用卫星定位测量技术,能够快速、高效、准确地量算出作业面积等参数。卫星导航接收机获得的农田定位信息通过GIS转化成相应的图形,同田间的各种信息结合,形成反映该信息的专题图和处方图,如肥力分布图、病虫害分布图等,用于农作物科学施肥、病虫害防治和估产等。

增加了卫星导航定位功能的土壤水分温度检测仪在测试土壤含水率的同时,可以测定测点的精确定位信息(经度、纬度),可随时显示采样点的位置信息,并可将位置和水分、组数等信息存储到主机内,也可通过计算机导出。因而,能够反映土壤水分的空间差异。不仅有利于实施节水灌溉,同时精确的供水也有利于提高作物的产量和品质。实现了含水率和三维位置信息的自动采样处理。通过卫星导航定位系统掌握土壤的水分(墒情)的分布状况,为差异化的节水灌概提供科学的依据,同时精确的供水也有利于提高作物的产量和品质。

 

(来源:卫星应用 作者:贠敏 编辑:陈飚)

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