精細(xì)農(nóng)業(yè)課件

緒論

一、農(nóng)業(yè)的主導(dǎo)技術(shù)21世紀(jì)初期，農(nóng)業(yè)主導(dǎo)技術(shù)將呈現(xiàn)出群體的形式：現(xiàn)代生物技術(shù)農(nóng)業(yè)工程技術(shù)農(nóng)業(yè)信息技術(shù)。現(xiàn)代生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)中的主導(dǎo)地位將更加突出

20世紀(jì)下半葉以來，隨著分子生物學(xué)的發(fā)展，基因標(biāo)記技術(shù)和基因工程技術(shù)的發(fā)展，各種動植物基因圖譜的建立以及基因重組技術(shù)的不斷完善，使得現(xiàn)代生物技術(shù)能夠定向地改變生物的某些性狀，動植物品種改良的周期將大大縮短，新品種培育的效率將迅速得到提高，對動植物整體單一層次的改良將發(fā)展到分子、細(xì)胞、組織和個體等多層次的改良，因而可能大幅度提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量與質(zhì)量和農(nóng)業(yè)資源的利用率。目前，國際上生物技術(shù)在動植物新品種的培育等方面不斷取得新進(jìn)展。我國已經(jīng)在與農(nóng)業(yè)有關(guān)的生物技術(shù)領(lǐng)域取得了重要的成就。

21世紀(jì)，現(xiàn)代生物技術(shù)將在動植物新品種塑造、作物遠(yuǎn)緣雜交優(yōu)勢利用、快速無性繁殖、高科技人工種子、種苗制造產(chǎn)業(yè)、生物固氮、生物反應(yīng)器、人體器官克隆、動物胚胎移植與胚胎分割、動植物病害基因工程診斷、單克隆抗體病害防治、生物農(nóng)藥等領(lǐng)域發(fā)揮巨大的作用。高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗逆的“超級豬”、“超級牛”、“超級羊”、“超級雞”、“超級魚”等動物新品種和抗病蟲、抗病毒、抗菌、抗化學(xué)制劑、抗旱、抗鹽堿、抗寒、抗高溫、高品質(zhì)等作物品種和超級樹木都將成為現(xiàn)實?？茖W(xué)家們推測，到2000年，運(yùn)用農(nóng)業(yè)生物技術(shù)及其相關(guān)增產(chǎn)措施生產(chǎn)的糧食將占世界增產(chǎn)量的5/6。農(nóng)業(yè)工程技術(shù)使農(nóng)業(yè)得到全新的武裝

由于材料科學(xué)技術(shù)、先進(jìn)的制造技術(shù)、工程技術(shù)、控制技術(shù)、生物技術(shù)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技的發(fā)展和綜合運(yùn)用，21世紀(jì)的工程技術(shù)將主導(dǎo)農(nóng)業(yè)科技進(jìn)入綜合集成的新時期，導(dǎo)致21世紀(jì)的農(nóng)業(yè)科技上一個全新的臺階。

(1)設(shè)施農(nóng)業(yè)技術(shù)迅速發(fā)展

傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)受土壤、氣候等自然環(huán)境的影響和制約。借助于農(nóng)業(yè)工程設(shè)施，自然的障礙得以克服。人工創(chuàng)造的技術(shù)高度密集的工廠化、智能化、自動化生產(chǎn)體系能夠為農(nóng)業(yè)減少甚至擺脫對于自然條件和人類勞動的依賴程度創(chuàng)造條件。許多過去無法種植農(nóng)作物的高寒地帶或者不毛之地能夠變成良好的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地。許多過去只能在大田一年一季種植的植物，現(xiàn)在可以一年四季在植物工廠中生產(chǎn)。目前，許多國家都建立了大量由電腦來控制的植物工廠。在21世紀(jì)，智能化的設(shè)施農(nóng)業(yè)將成為重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展方向，并且向更加寬廣的領(lǐng)域擴(kuò)展。

(2)農(nóng)業(yè)機(jī)械的發(fā)展將達(dá)到

前所未有的水平

21世紀(jì)，新型的農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)將使農(nóng)業(yè)勞動生產(chǎn)率進(jìn)一步得到提高。農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平目前在各國之間差異很大，但其發(fā)展將出現(xiàn)一些共同趨勢：農(nóng)業(yè)機(jī)械向智能化方向發(fā)展，高度智能化的農(nóng)用機(jī)器人的數(shù)量將迅速增加；農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的各種行業(yè)、各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的農(nóng)機(jī)具品種更加完善地系統(tǒng)配套；以節(jié)水、灌溉施肥、灌溉施藥為目的的滴灌、浸潤灌溉等智能化、自動化灌溉機(jī)械將得到飛速發(fā)展；農(nóng)業(yè)機(jī)械向功率大型化、運(yùn)作高速化、工作面寬幅化、作業(yè)聯(lián)合化、操作自動化方向發(fā)展。

農(nóng)業(yè)信息技術(shù)成為農(nóng)業(yè)主導(dǎo)技術(shù)之一

面向21世紀(jì)，信息技術(shù)正在迅速滲透到農(nóng)業(yè)的各個領(lǐng)域，將對整個農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)、農(nóng)業(yè)科研、農(nóng)業(yè)教育以及農(nóng)村發(fā)展和農(nóng)村文化生活產(chǎn)生無法估量的積極影響。

(1)加速傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的信息化改造和農(nóng)業(yè)管理自動化

信息技術(shù)可以應(yīng)用于農(nóng)業(yè)環(huán)境與控制、動植物生產(chǎn)、改進(jìn)動物育種、農(nóng)業(yè)機(jī)械、防災(zāi)減災(zāi)、農(nóng)產(chǎn)品加工、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)管理等各個方面，使經(jīng)驗型和分散型的農(nóng)業(yè)技術(shù)趨于定量化、規(guī)范化和集成化，改變農(nóng)業(yè)科技和生產(chǎn)管理的經(jīng)驗性強(qiáng)、科學(xué)性與精確性不夠的缺陷。例如，正在興起的“精密農(nóng)業(yè)”就是一種利用信息技術(shù)從多種來源獲取數(shù)據(jù)以支持作物生產(chǎn)決策的管理策略，其根本目的就是要改善資源利用、增加利潤，減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的負(fù)面影響。80年代中期以來，信息技術(shù)使農(nóng)產(chǎn)品市場的運(yùn)作也發(fā)生著革命性的變化。

(2)建立農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)庫

農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)庫是把農(nóng)業(yè)信息經(jīng)數(shù)據(jù)化處理后存儲在計算機(jī)中的一類信息存在形式。農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域?qū)拸V，有農(nóng)業(yè)資源、生產(chǎn)資料、技術(shù)、農(nóng)產(chǎn)品市場、政策、氣象等各種專題性或綜合性的數(shù)據(jù)庫。信息網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展為克服農(nóng)業(yè)分散性和區(qū)域性強(qiáng)的弱點而使信息資源得到有效利用成為可能，能夠快速方便地為不同地域的用戶提供服務(wù)。目前，許多國家、國際組織、地區(qū)甚至農(nóng)場都在建立各種層次的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)庫。其中，有許多數(shù)據(jù)庫已進(jìn)入全球信息資源網(wǎng)，實現(xiàn)了信息資源共享。

(3)信息技術(shù)為未來農(nóng)業(yè)科技研究提供重要手段

借助于信息技術(shù)手段，系統(tǒng)方法、信息方法和控制方法等將在農(nóng)業(yè)科研中發(fā)揮無法估量的巨大作用。信息技術(shù)為農(nóng)業(yè)科研開辟了全新的領(lǐng)域，農(nóng)業(yè)各行業(yè)均有待于開發(fā)出大量的應(yīng)用軟件。全球信息資源網(wǎng)將為農(nóng)業(yè)高新技術(shù)的跨國家、遠(yuǎn)距離的研究、交流和轉(zhuǎn)讓創(chuàng)造條件。緒論

二、農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化與21世紀(jì)精細(xì)農(nóng)業(yè)

精細(xì)農(nóng)業(yè)是美國等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家繼LISA(低投入可持續(xù)農(nóng)業(yè))后，為適應(yīng)信息化社會發(fā)展要求對農(nóng)業(yè)發(fā)展提出的一個新的課題。隨著信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人工智能技術(shù)在工業(yè)中的廣泛應(yīng)用并已發(fā)揮巨大的效能，在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)裝備上引入信息化、智能化技術(shù)是21世紀(jì)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的必然發(fā)展趨勢。而精細(xì)農(nóng)業(yè)的發(fā)展為實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械的自動化、智能化提供了技術(shù)基礎(chǔ)和根本保障。

21世紀(jì)的精細(xì)農(nóng)業(yè)

精細(xì)農(nóng)業(yè)又稱精細(xì)農(nóng)作或計算機(jī)輔助農(nóng)業(yè)。精細(xì)農(nóng)業(yè)一詞譯自國外近幾年來趨于共識的"PrecisionAgriculture"技術(shù)思想

。它是一種關(guān)于農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)的戰(zhàn)略思想，是信息科學(xué)技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的運(yùn)用；它又是一種以知識為基礎(chǔ)的農(nóng)業(yè)微觀管理(micro-management)系統(tǒng)。但農(nóng)業(yè)是一個涉及種植、養(yǎng)殖和加工等領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)，而國外"PrecisionAgriculture"技術(shù)體系的研究應(yīng)用目前主要仍局限于大田種植業(yè)的精細(xì)準(zhǔn)確的經(jīng)營管理。因此，我國很多農(nóng)業(yè)專家認(rèn)為把"精細(xì)農(nóng)業(yè)"譯作"精細(xì)農(nóng)作"更為科學(xué)準(zhǔn)確。(1)精細(xì)農(nóng)業(yè)的技術(shù)支持體系精細(xì)農(nóng)業(yè)的技術(shù)支持體系主要指"3S"技術(shù)，即地理信息系統(tǒng)(GIS)、遙感技術(shù)(RS)與全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)。全球定位系統(tǒng)(GPS)確定農(nóng)業(yè)作業(yè)者或農(nóng)業(yè)機(jī)器在田間的瞬時位置，通過傳感器及監(jiān)測系統(tǒng)隨時隨地采集田間數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)輸入地理信息系統(tǒng)(GIS)結(jié)合事先儲存在GIS中定期輸入的或持久性數(shù)據(jù)、專家系統(tǒng)及其他決策支持系統(tǒng)對信息進(jìn)行加工、處理，做出適當(dāng)?shù)霓r(nóng)業(yè)作業(yè)決策，再通過作業(yè)者或農(nóng)業(yè)機(jī)器攜帶的計算機(jī)控制器(computer／controller)控制變量執(zhí)行設(shè)備，實現(xiàn)對作物的變量投入或操作調(diào)整。

通過"3S"自動地監(jiān)看電腦衛(wèi)星圖像資料，利用全球定位系統(tǒng)，可按照田間每一操作單元(位點)的具體條件，精細(xì)準(zhǔn)確地調(diào)整各項土壤和作物管理措施，最大限度地優(yōu)化使用各項農(nóng)業(yè)投入，以獲取最高產(chǎn)量和最大的經(jīng)濟(jì)效益，同時能有效地保護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，保護(hù)耕地等農(nóng)業(yè)自然資源，把科學(xué)的精細(xì)性引進(jìn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的過程。"3S"技術(shù)不僅適用于種植業(yè)，也適用于畜牧業(yè)、園藝和林業(yè)。

(2)精細(xì)農(nóng)業(yè)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用領(lǐng)域

精細(xì)農(nóng)業(yè)已成為發(fā)達(dá)國家面向21世紀(jì)為合理利用農(nóng)業(yè)資源、提高農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)、降低生產(chǎn)成本、改善生態(tài)環(huán)境和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的最富有吸引力的前沿性農(nóng)業(yè)科學(xué)研究的熱點領(lǐng)域。1)在資源管理和環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用

精細(xì)農(nóng)業(yè)由于在管理空間數(shù)據(jù)方面的強(qiáng)大功能和處理資源與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展問題上的突出能力，被廣泛地應(yīng)用于各行各業(yè)中。瞥理方面主要包括內(nèi)然資源的分布狀況、資源合理開發(fā)利用、資源動態(tài)監(jiān)測等，尤其在土地資源管理方面能充分發(fā)揮其優(yōu)勢，來解決地籍調(diào)查和管理、土地利用規(guī)劃、土地潛力分析及人地關(guān)系狀況分析等問題；在環(huán)境保護(hù)方面，包括環(huán)境質(zhì)量專題制圖、現(xiàn)狀分析與動態(tài)模擬等。

2)在農(nóng)作物生產(chǎn)管理中的應(yīng)用

精細(xì)農(nóng)業(yè)是基于信息和知識的農(nóng)田作物生產(chǎn)經(jīng)營管理技術(shù)。它既需要利用先進(jìn)的田間信息采集技術(shù)，以獲得農(nóng)田小區(qū)作物產(chǎn)量和影響作物生長主要因素的空間分布信息，又需要對這些信息進(jìn)行處理，運(yùn)用農(nóng)業(yè)科學(xué)知識制定農(nóng)田與作物栽培管理決策。指導(dǎo)分布式定位處方農(nóng)作，以實現(xiàn)資源高效利用和可持續(xù)發(fā)展的優(yōu)化目標(biāo)。如GPS、GIS技術(shù)用于作物管理主要包括3方面功能：一是產(chǎn)量監(jiān)測；二是樣本采集；三是投入計劃。通過測試分析田間多種樣本得到相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，并以狀態(tài)分布圖的形式表示出存在的"空間差異"、采用"可變量施用"技術(shù)來滿足不同區(qū)域，甚至平方米范圍內(nèi)的作物生長的實際需要，從而實現(xiàn)合理投入、提高效益和保護(hù)環(huán)境的目標(biāo)。

3)在農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備上的應(yīng)用

微觀計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展使得田間數(shù)據(jù)的采集與高效處理成為可能，農(nóng)業(yè)機(jī)械上應(yīng)用的傳感器與控制技術(shù)也有了快速進(jìn)步，工業(yè)化國家的農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)入到以迅速融合電子技術(shù)向機(jī)電一體化方向發(fā)展的新時期。20世紀(jì)80年代后期，在農(nóng)業(yè)機(jī)械機(jī)電一體化發(fā)展中，又迅速跟蹤了電子信息科技的進(jìn)步，其監(jiān)控系統(tǒng)迅速趨向智能化，由單元控制發(fā)展到分布式控制；由單機(jī)作業(yè)系統(tǒng)向與管理決策系統(tǒng)集成的方向發(fā)展。電子學(xué)與信息技術(shù)府用于農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備中，代表著拖拉機(jī)和農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)發(fā)展新的里程碑。電子學(xué)的應(yīng)用使一些農(nóng)業(yè)裝備具有智能化特征和更易于相互通信，促進(jìn)了基于信息和知識的精細(xì)農(nóng)作應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械的研究與開發(fā)。

4)在農(nóng)業(yè)生態(tài)工程中的應(yīng)用

實現(xiàn)基于信息和知識的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)精細(xì)管理的技術(shù)思想，不應(yīng)僅限于農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，還應(yīng)該擴(kuò)展到種、養(yǎng)、加及產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后的整個過程。農(nóng)產(chǎn)品在產(chǎn)后儲藏、保鮮、加工以達(dá)到高品質(zhì)、高附加值的過程中，都已吸收電子信息科技前沿的成就。與信息技術(shù)、生物技術(shù)有機(jī)結(jié)合的高新生態(tài)技術(shù)(尤其應(yīng)用于設(shè)施園藝、集約養(yǎng)殖、農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)優(yōu)選、加工曾值產(chǎn)業(yè)中)首先付諸實踐與推廣。

三、新世紀(jì)我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化的發(fā)展

新世紀(jì)，我國要實現(xiàn)由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)變。而農(nóng)業(yè)機(jī)械化是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要組成部分，農(nóng)業(yè)機(jī)械化的實現(xiàn)過程在一定程度上就是推進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的過程。21世紀(jì)是知識經(jīng)濟(jì)時代，科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，這就為我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化的發(fā)展創(chuàng)造了良好的條件和機(jī)遇，同時也提出了新的目標(biāo)和更高的要求。

1.我國21世紀(jì)農(nóng)業(yè)機(jī)械的發(fā)展要求a農(nóng)業(yè)機(jī)械必須滿足農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的要求

農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，為農(nóng)業(yè)機(jī)械提供了新的發(fā)展空間，為農(nóng)業(yè)機(jī)械成為農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推動器提供了可能。農(nóng)業(yè)機(jī)械橫向可擴(kuò)展到林、牧、漁各業(yè)；縱向可延仲到產(chǎn)前、產(chǎn)后，向農(nóng)副產(chǎn)品的貯藏、加工、運(yùn)輸以及立體農(nóng)業(yè)、節(jié)水農(nóng)業(yè)、精細(xì)農(nóng)業(yè)方向發(fā)展。在不遠(yuǎn)的將來、農(nóng)田基本建設(shè)機(jī)械和設(shè)施農(nóng)業(yè)機(jī)械均會有量的飛躍。畜牧業(yè)的牧草生產(chǎn)、加工以及飼養(yǎng)、養(yǎng)殖、廢物處理機(jī)械也將迅速發(fā)展，農(nóng)業(yè)機(jī)械的類型、功能將不斷變化，且應(yīng)用領(lǐng)域逐年擴(kuò)大。

b農(nóng)業(yè)機(jī)械必須適應(yīng)先進(jìn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的需要

大面積推廣應(yīng)用先進(jìn)的農(nóng)業(yè)技術(shù)是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的前提條件，而農(nóng)業(yè)機(jī)械是大面積實施先進(jìn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的主要載體。農(nóng)業(yè)只有和農(nóng)機(jī)結(jié)合，實現(xiàn)二者統(tǒng)一，先進(jìn)的農(nóng)業(yè)技術(shù)才能得到應(yīng)用和推廣。因此，實施先進(jìn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的紐帶和橋梁是農(nóng)業(yè)機(jī)械化。如大田作物的種植和收獲等高強(qiáng)度勞動更對相關(guān)的農(nóng)機(jī)具需求迫切，如水稻育秧設(shè)備、插秧設(shè)備、擺拋秧機(jī)具和直播機(jī)具都有很大需求。c農(nóng)業(yè)機(jī)械必須與智能化自動化技術(shù)相結(jié)合

電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展以及先進(jìn)的制造技術(shù)、新材料的涌現(xiàn)，推動了農(nóng)業(yè)機(jī)械向智能化、自動化方向發(fā)展，致使原來傳統(tǒng)機(jī)械無法作業(yè)的項目逐漸實現(xiàn)了機(jī)械化。農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)、自動化技術(shù)和智能化技術(shù)將互相補(bǔ)充、相互促進(jìn)，與生物技術(shù)一起把農(nóng)業(yè)這一基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)帶入一個全新的階段。2.新世紀(jì)農(nóng)業(yè)機(jī)械化的發(fā)展趨勢1）農(nóng)機(jī)技術(shù)的創(chuàng)新，為先進(jìn)的農(nóng)業(yè)技術(shù)提供保證

農(nóng)業(yè)裝備是先進(jìn)農(nóng)業(yè)技術(shù)大面積實施的載體，農(nóng)業(yè)機(jī)械化適用技術(shù)推廣面積的擴(kuò)大實質(zhì)上就是普及農(nóng)業(yè)和農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)技術(shù)、推進(jìn)科技興農(nóng)的過程。今后應(yīng)繼續(xù)啟動"水稻生產(chǎn)機(jī)械化"、"機(jī)械化旱作農(nóng)業(yè)"等示范工程項目，并實施"機(jī)械化旱作蓄水保墑技術(shù)"、"小麥覆蓋種植機(jī)械化技術(shù)"等"豐收計劃"農(nóng)機(jī)化項目。2)重視農(nóng)業(yè)資源高效利用

和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展所用的機(jī)械

應(yīng)著力發(fā)展高效低毒農(nóng)藥和防擴(kuò)散污染施藥機(jī)械、化肥深施機(jī)械、精少量播種機(jī)械、節(jié)水灌溉(噴、滴灌)設(shè)備、低污染動力機(jī)械、節(jié)省能源和減少對土壤破壞的聯(lián)合作業(yè)機(jī)械等。近幾年來，美國、加拿大保護(hù)性耕作發(fā)展所用機(jī)械有了較快發(fā)展，各國對保護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境、減少污染方面均較重視，在一些國家開始出現(xiàn)高度機(jī)械化的生態(tài)農(nóng)業(yè)農(nóng)場，以確保農(nóng)業(yè)實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效益的可持續(xù)發(fā)展。第三階段為實用組網(wǎng)階段。1989年2月4日第一顆GPS工作衛(wèi)星發(fā)射成功，宣告了GPS系統(tǒng)進(jìn)入工程建設(shè)階段。這種工作衛(wèi)星稱為

BlockⅡ和BlockⅡA衛(wèi)星。這兩組衛(wèi)星的差別是：BlockⅡA衛(wèi)星增強(qiáng)了軍事應(yīng)用功能，擴(kuò)大了數(shù)據(jù)存儲容量；BlockⅡ衛(wèi)星只能存儲供14天用的導(dǎo)航電文(每天更新三次)；而BlockⅡA衛(wèi)星能存儲供180天用的導(dǎo)航電文，確保在特殊情況下使用GPS衛(wèi)星。實用型的GPS網(wǎng)即（21+3）GPS星座已經(jīng)建成，今后將根據(jù)計劃更換失效的衛(wèi)星。

（2）其它獨立的衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)

GLONASS衛(wèi)星星座歐洲EGNOS系統(tǒng)伽利略系統(tǒng)日本MSAS系統(tǒng)

衛(wèi)星定位系統(tǒng)種類星座衛(wèi)星數(shù)目（顆）衛(wèi)星平均高度（km）衛(wèi)星運(yùn)行周期（min）載波頻率（MHz）L1L2GPS(美國)21+3202007181565～15861217～1238GLONASS(前蘇聯(lián))21+3191006751603～16161246～1256NAVSAT(歐洲空間局)12+6201787201561～15691224～1232伽利略系統(tǒng)3024000／／／

（3）GPS定位系統(tǒng)的特點

GPS相對于其它導(dǎo)航與定位系統(tǒng)的特點

（1）全球地面連續(xù)覆蓋。GPS有24顆衛(wèi)星，且分布合理，所以在地球上和近地空間上任何一點，均可以連續(xù)同步地觀測4顆以上衛(wèi)星、實現(xiàn)全球、全天候連續(xù)導(dǎo)航定位。（2）功能多，精度高。GPS可為各類用戶連續(xù)地提供動態(tài)目標(biāo)的三維位置，三維速度和時間信息。一般來說，目前其單點實時定位精度可達(dá)5m～10m，靜態(tài)相對定位精度可達(dá)1~0.01ppm，測速精度為0.1m/s，而測時精度約為數(shù)十納秒。隨著GPS測量技術(shù)和數(shù)據(jù)處理技術(shù)的發(fā)展，其定位、測速和測時的精度將進(jìn)一步提高。

（3）實時定位速度快。利用全球定位系統(tǒng)一次定位和測速工作在一秒至數(shù)秒鐘內(nèi)便可完成(NNSS約需8—10分鐘)，這對高動態(tài)用戶來說尤為重要。（4）被動式全天候?qū)Ш蕉ㄎ?。這種導(dǎo)航定位不僅隱蔽性好，而且可以容納無數(shù)多用戶。（5）抗干擾性能好，保密性強(qiáng)。由于GPS采用了數(shù)字通訊的特殊編碼技術(shù)，即偽隨機(jī)噪聲碼技術(shù)，因而GPS衛(wèi)星所發(fā)送的信號，具有良好的抗干擾性和保密性。

GPS應(yīng)用于測量的特點

相對于經(jīng)典的測量學(xué)來說，這一新技術(shù)的主要特點如下：（1）觀測站之間無需通視。

（2）定位精度高。在小于50km的基線上，其相對定位精度可達(dá)1～2×10-6，而在100km～500km的基線上可達(dá)10-6～10-7。隨著觀測技術(shù)與數(shù)據(jù)處理方法的改善，可望在大于1000km的距離上，相對定位精度達(dá)到或優(yōu)于10-8。（3）觀測時間短。

（4）提供三維坐標(biāo)。（5）操作簡便。

（6）全天候作業(yè)。

2全球定位系統(tǒng)GPS的組成概況

全球定位系統(tǒng)（GPS）主要由三部分組成，即由GPS衛(wèi)星組成的空間部分、由若干地面站組成的控制部分和以接收機(jī)為主體的廣大用戶部分.

1空間部分

（1）

GPS空間衛(wèi)星星座的構(gòu)成

全球定位系統(tǒng)的空間衛(wèi)星星座，由24顆衛(wèi)星組成，其中包括3顆備用衛(wèi)星。衛(wèi)星分布在6個軌道面內(nèi)，每個軌道面上分布有4顆衛(wèi)星。衛(wèi)星軌道面相對地球赤道面的傾角約為55o，各軌道平面升交點（與赤道交點）之間的角距為60o。相鄰軌道之間的衛(wèi)星還要彼此叉開40o。軌道平均高度約為20200km，衛(wèi)星運(yùn)行周期為11小時58分。因此，同一觀測站上，每天出現(xiàn)的衛(wèi)星分布圖形相同，只是每天提前約4分鐘。每顆衛(wèi)星每天約有5個小時在地平線以上，同時位于地平線以上的衛(wèi)星數(shù)目，隨時間和地點而異，最少為4顆，最多可達(dá)11顆。GPS衛(wèi)星及其功能

GPS衛(wèi)星的主體呈圓柱形，直徑約為1.5m，重約774kg(包括310kg燃料)，兩側(cè)設(shè)有兩塊雙葉太陽能板，能自動對日定向，以保證衛(wèi)星正常工作用電。每顆衛(wèi)星裝有4臺高精度原子鐘(2臺銣鐘和2臺銫鐘)，這是衛(wèi)星的核心設(shè)備。它將發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)頻率信號，為GPS定位提供高精度的時間標(biāo)準(zhǔn)。地面監(jiān)控部分

GPS的地面監(jiān)控部分，目前主要由分布在全球的5個地面站所組成，其中包括衛(wèi)星監(jiān)測站、主控站和信息注入站。

GPS地面監(jiān)控部的分布地面監(jiān)控系統(tǒng)圖(1)監(jiān)測站

監(jiān)測站，是在主控站直接控制下的數(shù)據(jù)自動采集中心。站內(nèi)設(shè)有雙頻GPS接收機(jī)、高精度原子鐘、計算機(jī)各一臺和若干臺環(huán)境數(shù)據(jù)傳感器。接收機(jī)對GPS衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)觀測，以采集數(shù)據(jù)和監(jiān)測衛(wèi)星的工作狀況。原子鐘提供時間標(biāo)準(zhǔn)，而環(huán)境傳感器收集有關(guān)當(dāng)?shù)氐臍庀髷?shù)據(jù)。所有觀測資料由計算機(jī)進(jìn)行初步處理，并存儲和傳送到主控站，用以確定衛(wèi)星的軌道。(2)主控站

主控站一個，設(shè)在科羅拉多·斯平土(ColoradoSprings)的聯(lián)合空間執(zhí)行中心。主控站除協(xié)調(diào)和管理地面監(jiān)控系統(tǒng)的工作外，其主要任務(wù)是:●根據(jù)本站和其它監(jiān)測站的所有觀測資料，推算編制各衛(wèi)星的星歷、衛(wèi)星鐘差和大氣層的修正參數(shù)等，并把這些數(shù)據(jù)傳送到注入站。●提供全球定位系統(tǒng)的時間基準(zhǔn)。各監(jiān)測站和GPS衛(wèi)星的原于鐘，均應(yīng)與主控站的原子鐘同步，或測出其間的鐘差，并把這些鐘差信息編入導(dǎo)航電文，送到注入站?！裾{(diào)整偏離軌道的衛(wèi)星，使之沿預(yù)定的軌道運(yùn)行。●啟用備用衛(wèi)星以代替失效的工作衛(wèi)星。

注入站現(xiàn)有3個，分別設(shè)在印度洋的迭哥加西亞(DiegoGarcia)；南大西洋的阿松森島(Ascencion)和南太平洋的卡瓦加蘭(Kwajalein)。注入站的主要設(shè)備包括二臺直徑為3.6m的天線、一臺C波段發(fā)射機(jī)和一臺計算機(jī)。其主要任務(wù)是在主控站的控制下，將主控站推算和編制的衛(wèi)星星歷、鐘差、導(dǎo)航電文和其它控制指令等，注入到相應(yīng)衛(wèi)星的存儲系統(tǒng)，并監(jiān)測注入信息的正確性。

(3)注入站

用戶設(shè)備部分

全球定位系統(tǒng)的空間部分和地面監(jiān)控部分，是用戶應(yīng)用該系統(tǒng)進(jìn)行定位的基礎(chǔ)，而用戶只有通過用戶設(shè)備，才能實現(xiàn)應(yīng)用GPS定位的目的。用戶設(shè)備的主要任務(wù)是，接收GPS衛(wèi)星發(fā)射的無線電信號，以獲得必要的定位信息及觀測量，并經(jīng)數(shù)據(jù)處理而完成定位工作。

用戶設(shè)備，主要由GPS接收機(jī)硬件和數(shù)據(jù)處理軟件，以及微處理機(jī)及其終端設(shè)備組成，而GPS接收機(jī)的硬件，一般包括主機(jī)、天線和電源。

GPS發(fā)展趨勢

①繼續(xù)向小型化、輕型化發(fā)展；②結(jié)構(gòu)模塊化，減少易損的接口；③控制器小型化，以便用戶操作，提高自動化程度；④降低功率消耗；⑤改善存儲器管理，增大存儲容量；⑥增加接收機(jī)的通道數(shù)，以便同時跟蹤全部GPS可見衛(wèi)星；⑦信號接收、跟蹤、量測與處理單元一體化，以減少信號損失；⑧改善接收機(jī)的耐用性，提高量測結(jié)果的可靠性和延長無故障工作時間；⑨改善接收機(jī)內(nèi)部的電路設(shè)計，減弱多路徑誤差的影響；⑩改善信號處理技術(shù)（如采用窄距相關(guān)技術(shù)），以提高信號的量測精度；

2GIS的特征及分類

GIS具有以下三個方面的特征：（1）具有采集、管理、分析和輸出多種地理空間信息的能力。（2）以地理模型方法為手段，具有空間分析、多要素綜合分析和動態(tài)預(yù)測的能力。（3）由計算機(jī)系統(tǒng)支持進(jìn)行空間地理數(shù)據(jù)管理，使其能夠快速、精確、綜合地對復(fù)雜的地理系統(tǒng)進(jìn)行空間定位和動態(tài)分析。GIS按其內(nèi)容可以分為三大類：(1)專題地理信息系統(tǒng)具有有限目標(biāo)和專業(yè)特點的地理信息系統(tǒng)。為特定的專門的目的服務(wù)，如水資源管理信息系統(tǒng)、礦產(chǎn)資源信息系統(tǒng)、農(nóng)作物估產(chǎn)信息系統(tǒng)、草場資源管理信息系統(tǒng)、水土流失信息系統(tǒng)、環(huán)境管理信息系統(tǒng)等。(2)區(qū)域地理信息系統(tǒng)：主要以區(qū)域綜合研究和全面信息服務(wù)為目標(biāo)。(3)地理信息系統(tǒng)工具3GIS的組成及功能

GIS硬件系統(tǒng)GIS軟件系統(tǒng)地理空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組織管理人員

l

GIS主控模塊l

GIS數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)l

空間數(shù)據(jù)處理l

空間數(shù)據(jù)分析l

專業(yè)應(yīng)用模型l

信息顯示與制圖輸出l

二次開發(fā)環(huán)境圖形編碼請求屬性編碼請求圖形數(shù)據(jù)采集與編碼屬性數(shù)據(jù)輸入與編碼掃描數(shù)字化跟蹤數(shù)字化DTM點線面窗口條件屬性條件打印機(jī)顯示器繪圖儀查詢功能制圖功能查詢請求輸出請求用戶接口地理信息系統(tǒng)的組成4GIS的基本功能

GIS就是通過對地學(xué)信息和有關(guān)社會經(jīng)濟(jì)信息進(jìn)行采集、編輯、數(shù)據(jù)管理、查詢、分析和輸出等工作，來實現(xiàn)對地學(xué)信息的計算機(jī)化管理過程。GIS作為一個空間信息系統(tǒng)要求至少具備五項基本功能，即數(shù)據(jù)輸入、圖形與文本編輯、數(shù)據(jù)存貯與管理、空間查詢與空間分析、數(shù)據(jù)輸出與表達(dá)。

2遙感技術(shù)的分類

按遙感平臺可分為：地面遙感-傳感器設(shè)置在地面平臺上航空遙感-傳感器設(shè)置于航空器上航天遙感-傳感器設(shè)置于環(huán)地球的航天器上航宇遙感-傳感器設(shè)置于星際飛船上

按傳感器的探測波段可分為：紫外遙感-探測波段在0.05～0.38um之間；可見光遙感-探測波段在0.38～0.76um之間；紅外遙感-探測波段在0.76～1000um之間；微波遙感-探測波段在1mm～10m之間；多波段遙感-指探測波段在可見光波段和紅外波段范圍內(nèi)，再分成若干窄波段來探測目標(biāo)。

按工作方式可分為：主動遙感-由探測器主動發(fā)射一定電磁波能量并接收目標(biāo)的后向反射信號；被動遙感的傳感器不向目標(biāo)發(fā)射電磁波，僅被動接收目標(biāo)物的自身發(fā)射和對自然輻射源的反射能量。傳感器接收的目標(biāo)電磁輻射信號可轉(zhuǎn)換成(數(shù)字或模擬)圖像稱成像遙感；傳感器接收的目標(biāo)電磁輻射信號不能形成圖像稱非成像遙感。

3航天遙感技術(shù)

（1）概況

（2）氣象衛(wèi)星

風(fēng)云一號氣象衛(wèi)星（3）海洋衛(wèi)星系列美國海洋資源衛(wèi)星

（4）陸地衛(wèi)星(Landsat)美國地球資源衛(wèi)星（5）斯波特衛(wèi)星(SPOT)浙江省湖州市SPOT遙感影像圖（部分）

（6）中國資源一號衛(wèi)星——中巴地球資源衛(wèi)星(CBERS)中巴資源衛(wèi)星

環(huán)境

行動

傳感器

決策過程

數(shù)據(jù)庫

分析/處理

精細(xì)農(nóng)業(yè)中決策生成的概念圖2專家系統(tǒng)及其農(nóng)業(yè)應(yīng)用（1）專家系統(tǒng)的定義及特點

專家系統(tǒng)是一個智能計算機(jī)程序系統(tǒng)，其內(nèi)部含有大量的某個領(lǐng)域?qū)＜宜降闹R與經(jīng)驗，它能應(yīng)用人工智能技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)，根據(jù)專家的知識和解決問題的方法進(jìn)行推理判斷，模擬人類專家在相應(yīng)領(lǐng)域的決策過程，并在很短的時間內(nèi)對問題得出高水平的解答。簡言之：“一個在某領(lǐng)域具有專家水平的解題能力的程序系統(tǒng)”。專家系統(tǒng)的基本特征具有專家水平的專門知識

符號處理

一般問題的求解能力

復(fù)雜度與難度

具有解釋功能

具有獲取知識的能力

知識與推理機(jī)構(gòu)相互獨立

綜上所述，一個專家系統(tǒng)應(yīng)具備以下三個顯著特征：①啟發(fā)性：不僅能使用邏輯知識，也能使用啟發(fā)性知識，它運(yùn)用規(guī)范的專門知識和直覺的評判知識進(jìn)行判斷、推理和聯(lián)想，實現(xiàn)問題求解。②透明性：它使用戶在對專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不了解的情況下，可以進(jìn)行相互交往，并了解知識的內(nèi)容和推理思路，系統(tǒng)還能回答用戶的一些有關(guān)系統(tǒng)自身行為的問題。③靈活性：由于專家系統(tǒng)的知識與推理機(jī)構(gòu)的分離，使系統(tǒng)不斷接納新知識，調(diào)整有關(guān)控制信息和結(jié)構(gòu)，確保推理機(jī)與知識庫的協(xié)調(diào)，同時便于系統(tǒng)的修改和擴(kuò)充。專家系統(tǒng)的分類按專家系統(tǒng)所求解問題的性質(zhì)可將專家系統(tǒng)分為以下幾類：(1)解釋（interpretation）專家系統(tǒng)(2)預(yù)測(prediction)專家系統(tǒng)(3)診斷(diagnosis)專家系統(tǒng)(4)設(shè)計(design)專家系統(tǒng)

(5)規(guī)劃(planning)專家系統(tǒng)

(6)監(jiān)視(monitoring)專家系統(tǒng)(7)控制(control)專家系統(tǒng)(8)調(diào)試(debugging)專家系統(tǒng)(9)咨詢與決策專家系統(tǒng)(10)教學(xué)(instruction)專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)按應(yīng)用領(lǐng)域的分類農(nóng)業(yè)領(lǐng)域：用于作物病害診斷、施肥控制、種植咨詢、關(guān)于飼養(yǎng)豬、牛、蝦、蠶等的咨詢等。化學(xué)領(lǐng)域：用于推導(dǎo)分子結(jié)構(gòu)、綜合有機(jī)分子和規(guī)劃分子生物學(xué)方面的實驗等。計算機(jī)系統(tǒng)類：用于錯誤診斷、計算機(jī)配置、生產(chǎn)控制等。電子學(xué)領(lǐng)域：用于研究和開發(fā)設(shè)備錯誤診斷和集成電路的設(shè)計、電氣檢錯等。工程學(xué)領(lǐng)域：用于錯誤診斷、教授復(fù)雜過程控制系統(tǒng)的運(yùn)行等。地質(zhì)領(lǐng)域：用于鉆井日志分析、與打井有關(guān)的故障診斷等。制造領(lǐng)域：用于制造和過程控制技術(shù)、設(shè)備和工廠安排計劃、工作計劃的建立等。醫(yī)學(xué)領(lǐng)域：用于醫(yī)療測試數(shù)據(jù)解釋、疾病診斷與治療、醫(yī)學(xué)教學(xué)等。氣象學(xué)領(lǐng)域：用于氣象數(shù)據(jù)解釋、氣象預(yù)測等。軍事科學(xué)領(lǐng)域：用于解釋感知數(shù)據(jù)、預(yù)測戰(zhàn)爭的發(fā)生及結(jié)果、制定襲擊計劃等。專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

專家系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)

專家系統(tǒng)的理想結(jié)構(gòu)專家系統(tǒng)的理想結(jié)構(gòu)

知識的表示

知識表示是知識的符號化和形式化過程。知識的表示在專家系統(tǒng)中是非常重要的，因為專家系統(tǒng)外殼是為某種類型的知識表示方法設(shè)計的，而且一個專家系統(tǒng)表達(dá)知識的方式影響著系統(tǒng)的開發(fā)、效率、速度和維護(hù)。(1)產(chǎn)生式表示法(2)框架表示法(3)謂詞邏輯表示法(4)語義網(wǎng)絡(luò)表示法(5)知識的過程表示法(6)面向?qū)ο蟮闹R表示法

知識的獲取

知識獲取就是把用于求解專門領(lǐng)域問題的知識從擁有這些知識的知識源中抽取出來，并轉(zhuǎn)換為一特定的計算機(jī)表示。

專家系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用及實例農(nóng)業(yè)系統(tǒng)是由生態(tài)系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、社會系統(tǒng)和技術(shù)系統(tǒng)在特定的時間和空間上組合而成的復(fù)雜大系統(tǒng)，它是一個多因素、多層次、多目標(biāo)，關(guān)系縱橫交叉的人工一自然復(fù)合系統(tǒng)。這一系統(tǒng)的復(fù)雜性、動態(tài)性、模糊性是其它系統(tǒng)無法比擬的。綜合國內(nèi)外近幾年開發(fā)的農(nóng)業(yè)ES，按其功能和結(jié)構(gòu)的主要特征，歸結(jié)為如下五類：

(l)啟發(fā)式專家系統(tǒng)(2)實時控制專家系統(tǒng)(3)基于模型的專家系統(tǒng)

(4)專家數(shù)據(jù)庫

(5)專家系統(tǒng)開發(fā)工具構(gòu)建農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的開發(fā)過程1.開發(fā)任務(wù)的確定2.領(lǐng)域間的相互滲透3.確定系統(tǒng)的設(shè)計思想和結(jié)構(gòu)4.知識獲取5.建造專家系統(tǒng)6.精煉

3作物模擬系統(tǒng)

（1）模型的概念

模型應(yīng)具備以下三個特點：1．

它是現(xiàn)實系統(tǒng)的部分模仿抽象；2．

它是由那些與分析問題有關(guān)的因素構(gòu)成；3．

它能反映系統(tǒng)有關(guān)側(cè)面的運(yùn)動過程。作物模似模型的概念、特征和分類八個特征:（1）

系統(tǒng)性（2）

動態(tài)性（3）

機(jī)理性（4）

預(yù)測性

(5)

通用性（6）

便用性（7）

靈活性（8）

研究性

類型：（1）經(jīng)驗性模型和機(jī)理性模型；（2）描述性模型和解釋性模型；（3）統(tǒng)計模型和過程模型；（4）應(yīng)用模型和研究模型。（2）作物模擬研究的作用、目的及意義作用

:一、

了解或解釋作物生長的過程或機(jī)理預(yù)測作用

調(diào)控或指導(dǎo)作用

目的

:

定量關(guān)系綜合知識檢驗假設(shè)進(jìn)行模擬支持決策支持教學(xué)連接其他模型

意義一、提供新的生長點，推動作物科學(xué)的發(fā)展

二、促進(jìn)多學(xué)科知識的融合

三、加深對作物生長發(fā)育過程的理解和認(rèn)識

四、提高作物科學(xué)研究的水平

五、部分代替田間實驗，大大節(jié)約人力、物力、財力通過診斷和決策，制定實施計劃，并在全球定位系統(tǒng)與地理信息系統(tǒng)集成系統(tǒng)支持下進(jìn)行田間作業(yè)。這是一種信息化的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)?！保ㄖ袊茖W(xué)院院士、中國工程院院士李德仁）（3）“精細(xì)農(nóng)業(yè)是基于知識和信息的大田作物、設(shè)施農(nóng)作、養(yǎng)殖業(yè)和加工業(yè)的精細(xì)管理與經(jīng)營的技術(shù)思想和體系的整體發(fā)展。精細(xì)農(nóng)業(yè)技術(shù)體系是農(nóng)學(xué)、農(nóng)業(yè)工程、電子與信息科技，管理科學(xué)等多種學(xué)科知識的組裝集成.....，目前國外關(guān)于精細(xì)農(nóng)業(yè)的研究，主要是集中于利用3S空間信息技術(shù)和作物生產(chǎn)管理決策支持技術(shù)（DSS）為基礎(chǔ)的面向大田作物生產(chǎn)的精確農(nóng)業(yè)技術(shù)，即基于信息和先進(jìn)技術(shù)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代農(nóng)田“精耕細(xì)作”技術(shù)?！保ㄖ袊こ淘涸菏客繇A）（4）“精細(xì)農(nóng)業(yè)”基于土壤精細(xì)管理的概念，是在田間按照具體小區(qū)的情況調(diào)整管理措施，以提高產(chǎn)量、減少環(huán)境危害的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。（5）“精細(xì)農(nóng)業(yè)”是通過使用產(chǎn)量圖和傳感器的感應(yīng)方法、有效的模擬模型方法，用來預(yù)測最優(yōu)的管理實踐的時間，從而調(diào)整和改善土地和農(nóng)業(yè)管理，以滿足異質(zhì)性田間植物的資源需求；以避免產(chǎn)量受到環(huán)境極限的限制。（6）“精細(xì)農(nóng)業(yè)”是基于不同尺度的環(huán)境及生物生長信息采集、傳遞、反饋，包括大尺度下的基于3S(GPS、GIS、RS)的信息和基于生物生產(chǎn)認(rèn)知水平的全過程精細(xì)判別以及基于智能化生產(chǎn)設(shè)備的準(zhǔn)確控制，實現(xiàn)高效率、高收益、低環(huán)境危害的可持續(xù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式。（7）“精細(xì)農(nóng)業(yè)”是利用3S空間信息技術(shù)和作物生產(chǎn)管理決策支持技術(shù)(DSS)為基礎(chǔ)的面向大田農(nóng)作物生產(chǎn)的農(nóng)作技術(shù)體系。（8）“精細(xì)農(nóng)業(yè)”是信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用，是一種以知識為基礎(chǔ)的農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)，是關(guān)于農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)的戰(zhàn)略思想。它的全部概念建筑在“空間差異”的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理上，核心是根據(jù)當(dāng)時當(dāng)?shù)刈魑飳嶋H需要確定對作物進(jìn)行化肥或農(nóng)藥等投入。

對精細(xì)農(nóng)業(yè)理解都包含以下幾個共同點。①精細(xì)探察差異，采取針對性調(diào)控措施，隨時隨地挖掘潛力，達(dá)到全局優(yōu)化；②以GPS、GIS、RS、DSS、先進(jìn)傳感技術(shù)、智能控制技術(shù)、計算機(jī)軟硬件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通訊技術(shù)等作為高新技術(shù)手段；③通過合理調(diào)控，提高效率來提升正面效果，抑制負(fù)面效應(yīng)，全面提高經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和環(huán)境效益。1.2精細(xì)農(nóng)業(yè)的技術(shù)思想

精細(xì)農(nóng)業(yè)與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)相比，主要有以下特點：

（1）合理施用化肥，降低生產(chǎn)成本，減少環(huán)境污染精細(xì)農(nóng)業(yè)采用因土、因作物、因時全面平衡施肥，徹底扭轉(zhuǎn)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中因經(jīng)驗施肥而造成的三多三少（化肥多，有機(jī)肥少；N肥多，P、K肥少；三要素肥多，微量元素少），N、P、K肥比例失調(diào)的狀況，因此有明顯的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。（2）減少和節(jié)約水資源目前傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)因大水漫灌和溝渠滲漏對灌溉水的利用率只有40％左右，精細(xì)農(nóng)業(yè)可由作物動態(tài)監(jiān)控技術(shù)定時定量供給水分，可通過滴灌微灌等一系列新型灌溉技術(shù)，使水的消耗量減少到最低程度，并能獲取盡可能高的產(chǎn)量。

（3）節(jié)本增效，省工省時，優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)精細(xì)農(nóng)業(yè)采取精細(xì)播種，精細(xì)收獲技術(shù)，并將精細(xì)種子工程與精細(xì)播種技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來，使農(nóng)業(yè)低耗、優(yōu)質(zhì)、高效成為現(xiàn)實。在一般情況下，精細(xì)播種比傳統(tǒng)播種增產(chǎn)18％~30％，省工2-3個。（4）農(nóng)作物的物質(zhì)營養(yǎng)得到合理利用，保證了農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量因為精細(xì)農(nóng)業(yè)通過采用先進(jìn)的現(xiàn)代化高新技術(shù)，對農(nóng)作物的生產(chǎn)過程進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測和控制，并根據(jù)其結(jié)果采取相應(yīng)的措施。1.3精細(xì)農(nóng)業(yè)的技術(shù)支撐

全球定位系統(tǒng)（GlobalPositioningSystem）

地理信息系統(tǒng)與地圖軟件(GeographicInformationSystemsandMappingSoftware)產(chǎn)量分布圖生成系統(tǒng)(YieldMappingSystems)變量控制技術(shù)（Variable-RateTechnologies）農(nóng)業(yè)生物信息采集技術(shù)（FarmingDataAcquiredTechnology）

遙感技術(shù)(RemoteSensing)作物生產(chǎn)模型（CropProductionModeling）決策支持系統(tǒng)(DecisionSupportSystems)智能化變量農(nóng)作機(jī)械（IntelligentFarmMachinery）

傳統(tǒng)田間測產(chǎn)方法：單產(chǎn)量=總產(chǎn)量/地塊畝數(shù)。精細(xì)農(nóng)業(yè)田間測產(chǎn)方法：單產(chǎn)量=（谷物質(zhì)量流量-水分含量+損失量）/（收割機(jī)行駛速度╳割幅寬度）。

結(jié)構(gòu)原理

1DGPS接受裝置

2GPS接受裝置

3谷物濕度測量

4谷物速度測量

5谷物體積流量測量

6谷物損失測量

7轉(zhuǎn)向角度測量

8距離/速度測量

9割幅測量

2谷物聯(lián)合收獲機(jī)產(chǎn)量傳感器和部件

（1）谷粒流量傳感器

（2）谷粒濕度傳感器（3）行駛速度傳感器（4）收割臺提升位置傳感器（5）電子監(jiān)控顯示器（6）GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)3產(chǎn)量圖的形成4支持精細(xì)農(nóng)作變量處方農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械IAM（IntelligenceAgriculturalMachine，或稱智能控制系統(tǒng)下的農(nóng)機(jī)具，ICS農(nóng)機(jī)，IntelligenceControlSystem）支持“精細(xì)農(nóng)業(yè)”的智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械：收獲機(jī)械產(chǎn)量監(jiān)示器與產(chǎn)量圖自動生成系統(tǒng)，如自動控制精度平地機(jī)自動控制實現(xiàn)精密播種精細(xì)施肥精細(xì)施藥精細(xì)灌溉精細(xì)變量施肥機(jī)

裝備有GPS的施肥機(jī)

精確變量干粉混合施肥機(jī)1微處理器

2田間地圖

3電液閥

4商品肥料斗

5計量輪

6輸送鏈

7混合攪輪8注入泵

9微肥斗

10水平攪輪11豎直攪輪12刮（漿）板

13分配頭

14輸送管

15文丘里管

16鼓風(fēng)機(jī)

17空氣多路歧管

18桿管

19噴嘴-反射管裝備有GPS的自動噴藥機(jī)械

流量及霧滴大小調(diào)節(jié)的變壓控制器基于區(qū)域傳感器的精確田間蟲害控制系統(tǒng)概念示意圖

流量及霧滴大小調(diào)節(jié)的變壓控制器噴桿與攝像機(jī)的安裝田間圖像與控制響應(yīng)實例圖中水平線以上是處理過的圖像部分，噴桿上12個噴嘴用標(biāo)有數(shù)字的LED表示，當(dāng)LED亮，相應(yīng)的噴嘴動作

變量播種機(jī)

精密播種機(jī)示意圖

精細(xì)灌溉設(shè)備

電子學(xué)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備的技術(shù)創(chuàng)新，可概括為如下5個基本領(lǐng)域：（1）提高機(jī)器作業(yè)的技術(shù)性能:過程監(jiān)視、控制、診斷和通信。（2）實現(xiàn)節(jié)本增效和利于改善生態(tài)環(huán)境的農(nóng)作:節(jié)約物資、能源消耗，降低作業(yè)成本以及減少對土壤、水體和動植物的污染。（3）過程的精確操作:及時獲取過程信息，精確執(zhí)行過程控制指令。（4）改善勞動者的操作條件:良好的人機(jī)接口，操作方便性。安全性和舒適性。（5）開發(fā)基于衛(wèi)星定位系統(tǒng)實施精細(xì)農(nóng)作的智能控制農(nóng)業(yè)機(jī)械，支持農(nóng)田作業(yè)的科學(xué)管理決策等。5國外農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化簡況

近幾年來，一些發(fā)達(dá)國家不斷將高新技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)機(jī)械上，使農(nóng)業(yè)機(jī)械向智能化方向發(fā)展。

（1）耕作機(jī)械智能化

美國東倫敦綜合技術(shù)學(xué)院土地管理系研制成功一種激光拖拉機(jī)。利用計算機(jī)系統(tǒng)導(dǎo)航裝置，不僅能夠準(zhǔn)確無誤地測定其所在位置及運(yùn)行方向，使誤差不超過25厘米，而且能夠根據(jù)送入農(nóng)場計算中心的電子圖表，查找出該處土地的濕度、化學(xué)成分、排水溝位置和其它一些特點：準(zhǔn)確計算出最佳種植方案要，所需種子、肥料和農(nóng)藥數(shù)量等。一人在室內(nèi)熒屏前可操縱多臺激光拖拉機(jī)進(jìn)行耕作，耕作速度快，且可減少種子、肥料和農(nóng)藥消耗，節(jié)約生產(chǎn)成本50%，提高作物產(chǎn)量20%。

（2）收獲機(jī)械智能化

美國農(nóng)場裝備制造商衛(wèi)西·弗格森，在聯(lián)合收割機(jī)上安裝了一種產(chǎn)量計量器，能在收割作物的同時，準(zhǔn)確收集有關(guān)產(chǎn)量的資料，并繪成各個田塊的產(chǎn)量分布圖。農(nóng)場主可以利用這種產(chǎn)量分布圖，來確定下一季的種植計劃以及種子、化肥和農(nóng)藥在不同田塊的使用量。

（3）灌溉機(jī)械智能化美國內(nèi)布拉斯加州的瓦爾蒙特工業(yè)股分有限公司和ARS公司開發(fā)出一種可實現(xiàn)農(nóng)田自動灌溉的紅外濕度計。該儀器被安裝在環(huán)繞著農(nóng)田的灌溉系統(tǒng)上后，可每6秒鐘讀取一次植物葉面濕度。當(dāng)植物需水時，它會通過計算機(jī)發(fā)出灌溉指令，及時向農(nóng)田灌水。

（4）施藥機(jī)械智能化

澳大利亞推出一種能識別莠草的噴霧器。它在田間移動時，能借助專門的電子傳感跑龍?zhí)祝瑏韰^(qū)分莊稼和雜草，而只有當(dāng)發(fā)現(xiàn)莠草時，才噴出除莠劑。這樣，花費的除莠劑只有常規(guī)除草的1/10，減輕了對環(huán)境的污染。

（5）挖土機(jī)械智能化

美國匹茲堡一家公司研制成功一種超聲波挖土機(jī)，在埋有電纜和管道的地方挖土?xí)r，可避免將電纜和管道挖壞。這種新型挖土機(jī)，使用超聲波噴氣流破碎土壤，然后用真空裝置將土吸走，不會對電纜和管道造成損害。

（6）放牧機(jī)械智能化

英國科學(xué)家設(shè)計出一種可代替人或犬放牧羊群的牧羊機(jī)器狗。它備有一架攝像機(jī)和一臺計算機(jī)，可對羊群移動的情況進(jìn)行分析。如果羊群顯得不安定的話，其隊形、速度和移動狀況就會