七章精確農(nóng)業(yè)課件

1、1Precision Agriculture精確農(nóng)業(yè)1112產(chǎn)生的背景1、環(huán)境保護(hù)及節(jié)約能源要求 國(guó)際農(nóng)業(yè)的發(fā)展經(jīng)歷了原始農(nóng)業(yè)(游耕、游牧等)、傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)個(gè)主要發(fā)展階段。 本世紀(jì)以來(lái),石油農(nóng)業(yè)的發(fā)展在取得成就的同時(shí),帶來(lái)了嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。對(duì)此,人們提出了一系列的替代農(nóng)業(yè)對(duì)策,如回歸型農(nóng)業(yè)、生態(tài)農(nóng)業(yè)、有機(jī)農(nóng)業(yè)、集約農(nóng)業(yè)、立體農(nóng)業(yè)、持續(xù)型農(nóng)業(yè)(持續(xù)農(nóng)業(yè)、低投入農(nóng)業(yè))、生態(tài)經(jīng)濟(jì)農(nóng)業(yè)、綜合農(nóng)業(yè)、精久農(nóng)業(yè)等農(nóng)業(yè)發(fā)展模式。 22產(chǎn)生的背景1、環(huán)境保護(hù)及節(jié)約能源要求23隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化的實(shí)現(xiàn)及大功率拖拉機(jī)的使用，“石油農(nóng)業(yè)等傳統(tǒng)作業(yè)方式給環(huán)境、土壤、水質(zhì)及植物本身造成了嚴(yán)重的危害，水源被污染，作物品質(zhì)

2、下降?；实膽?yīng)用引起了水土流失、土壤板結(jié)和酸堿性失衡，導(dǎo)致化肥與除草劑在土壤和地下水以及農(nóng)產(chǎn)品中富集，使環(huán)境受到污染，并帶來(lái)全球性環(huán)境惡化、資源日益短缺與生物多樣性損失等諸多問(wèn)題。傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理方式，已不再適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的要求。 要尋找一種新的農(nóng)業(yè)模式33隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化的實(shí)現(xiàn)及大功率拖拉機(jī)的使用，“石油農(nóng)業(yè)等傳統(tǒng)42、經(jīng)濟(jì)方面的問(wèn)題 最近幾年，西方一些國(guó)家的農(nóng)業(yè)土地面積開(kāi)墾量不斷增加，而農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格卻逐年下降。 原因：產(chǎn)品質(zhì)量下降所至。基于歐洲農(nóng)業(yè)交易市場(chǎng)的質(zhì)量要求，農(nóng)場(chǎng)經(jīng)營(yíng)者認(rèn)為農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量對(duì)毛利率的增加是非常重要的。 應(yīng)用精確農(nóng)業(yè)技術(shù)對(duì)作物的準(zhǔn)確投入、精確管理以及適時(shí)的檢測(cè)可有效地提高產(chǎn)

3、品的質(zhì)量，從而獲得較高的交易價(jià)格 442、經(jīng)濟(jì)方面的問(wèn)題453、用于精確農(nóng)業(yè)研究與應(yīng)用的條件日趨完善 GPS解密。GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)最初用于軍事、飛機(jī)及輪船導(dǎo)航，20世紀(jì)70年代后期開(kāi)始轉(zhuǎn)向民用。 定位技術(shù)及設(shè)備價(jià)格下降。由于用于GPS的衛(wèi)星數(shù)量不斷增加，定位技術(shù)及其設(shè)備租用價(jià)格大幅度下降，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用已不成問(wèn)題。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，其價(jià)格還會(huì)下降。 信息技術(shù)及其它電子技術(shù)的成熟(RS,GIS)。技術(shù)個(gè)人信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、機(jī)載電子技術(shù)(執(zhí)行元件的檢測(cè)技術(shù)、傳感器、變量控制等)的飛速發(fā)展以及集成塊存儲(chǔ)器存儲(chǔ)能力、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理能力的提高，均為精確農(nóng)業(yè)技術(shù)研究和應(yīng)用創(chuàng)造了必要的條件。

4、 553、用于精確農(nóng)業(yè)研究與應(yīng)用的條件日趨完善 56內(nèi)容提要1.精細(xì)農(nóng)業(yè)概述 2.全球定位系統(tǒng)GPS及其農(nóng)業(yè)應(yīng)用3.地理信息系統(tǒng)GIS及其農(nóng)業(yè)應(yīng)用 4.遙感RS及其農(nóng)業(yè)應(yīng)用 5.作物生產(chǎn)管理決策支持系統(tǒng)（DSS）（ES、SS） 6.農(nóng)業(yè)生物信息采集技術(shù) 7.智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備技術(shù) （ICS）8.農(nóng)業(yè)信息網(wǎng) 3S技術(shù)后3S技術(shù)66內(nèi)容提要1.精細(xì)農(nóng)業(yè)概述 3S技術(shù)后3S技術(shù)671.精細(xì)農(nóng)業(yè)概述 本講要點(diǎn):1.1 精細(xì)農(nóng)業(yè)的基本概念1.2 精細(xì)農(nóng)業(yè)的核心思想1.3 精確農(nóng)業(yè)的技術(shù)體系及實(shí)施1.4 精確農(nóng)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀771.精細(xì)農(nóng)業(yè)概述 本講要點(diǎn):781.1 精細(xì)農(nóng)業(yè)的基本概念（1）國(guó)際農(nóng)業(yè)的發(fā)展的

5、三個(gè)主要階段及特點(diǎn) 原始農(nóng)業(yè)、傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)； （2）精確農(nóng)業(yè)的提出；（3）精確農(nóng)業(yè)的概念。石油農(nóng)業(yè)、無(wú)機(jī)農(nóng)業(yè)、有機(jī)農(nóng)業(yè)、生態(tài)農(nóng)業(yè)等?？萍及l(fā)展和社會(huì)需求?；谛畔⒓夹g(shù)的差異化操作。思想、手段、結(jié)果。881.1 精細(xì)農(nóng)業(yè)的基本概念（1）國(guó)際農(nóng)業(yè)的發(fā)展的三個(gè)主要階91.1 精細(xì)農(nóng)業(yè)的基本概念精確農(nóng)業(yè)又叫精細(xì)農(nóng)業(yè)（precision agriculture / farming）,是一種農(nóng)業(yè)新戰(zhàn)略，是信息和人工智能技術(shù)在農(nóng)業(yè)宏觀特別是微觀運(yùn)用的產(chǎn)物，是利用遙感技術(shù)宏觀控制和測(cè)量，地理信息技術(shù)采集、存貯、分析和輸出地面或田塊所需的要素資料，以全球定位系統(tǒng)將地面精確測(cè)量和定位，再與地面的信息轉(zhuǎn)換和定時(shí)

6、控制系統(tǒng)相配合，產(chǎn)生決策，按區(qū)內(nèi)要素的空間變量數(shù)據(jù)精確設(shè)定和實(shí)施最佳播種、施肥、灌溉、用藥等多種農(nóng)事操作。實(shí)現(xiàn)在減少投入的情況下增加（或維持）產(chǎn)量、降低成本、減少環(huán)境污染、節(jié)約資源、保護(hù)生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。991.1 精細(xì)農(nóng)業(yè)的基本概念精確農(nóng)業(yè)又叫精細(xì)農(nóng)業(yè)（preci101.1 精細(xì)農(nóng)業(yè)的基本概念精確農(nóng)業(yè)又叫精細(xì)農(nóng)業(yè)（precision agriculture / farming）；Site-specific farming：特殊定位農(nóng)業(yè)；Prescription farming：處方農(nóng)業(yè)。 10101.1 精細(xì)農(nóng)業(yè)的基本概念精確農(nóng)業(yè)又叫精細(xì)農(nóng)業(yè)（prec111.2 精細(xì)農(nóng)業(yè)的核心

7、思想（1）精確農(nóng)業(yè)的核心思想： 獲取農(nóng)田小區(qū)作物產(chǎn)量和影響作物生長(zhǎng)的環(huán)境因素（如：土壤結(jié)構(gòu)、水分、營(yíng)養(yǎng)，病蟲(chóng)害等）實(shí)際存在的空間和時(shí)間差異信息，分析小區(qū)產(chǎn)量差異的原因，采取技術(shù)上可行經(jīng)濟(jì)上有效的調(diào)控措施，區(qū)別對(duì)待，按需實(shí)施定位調(diào)控的“處方農(nóng)業(yè)”。11111.2 精細(xì)農(nóng)業(yè)的核心思想（1）精確農(nóng)業(yè)的核心思想：1112（2）精確農(nóng)業(yè)的表現(xiàn)形式 1）PA體現(xiàn)了勞動(dòng)工具的高科技； 2）PA體現(xiàn)了生物技術(shù)的高科技； 3）PA體現(xiàn)了信息技術(shù)統(tǒng)帥農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。1212（2）精確農(nóng)業(yè)的表現(xiàn)形式12131.2 精細(xì)農(nóng)業(yè)的核心思想13131.2 精細(xì)農(nóng)業(yè)的核心思想13141.2 精細(xì)農(nóng)業(yè)的核心思想（3） 精確農(nóng)業(yè)與傳統(tǒng)

8、農(nóng)業(yè)的區(qū)別 1）目標(biāo)不同。減少投入、降低污染，提高產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展； 2）手段不同。區(qū)別對(duì)待、按需實(shí)施； 3）結(jié)果不同。經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益雙豐收。14141.2 精細(xì)農(nóng)業(yè)的核心思想（3） 精確農(nóng)業(yè)與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的區(qū)151.2 精細(xì)農(nóng)業(yè)的核心思想（4） 精確農(nóng)業(yè)的發(fā)展思路 1）以最節(jié)省的投入達(dá)到同等或更高的收入，并改善環(huán)境、高效利用各類農(nóng)業(yè)資源，以取得好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益； 2）他將農(nóng)業(yè)帶入了數(shù)字和信息時(shí)代，是21世紀(jì)農(nóng)業(yè)的重要發(fā)展方向； 3）需要多部門、多學(xué)科聯(lián)合作戰(zhàn)； 4）切實(shí)做好有關(guān)應(yīng)用技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)，力求走出適合中國(guó)國(guó)情的發(fā)展道路。15151.2 精細(xì)農(nóng)業(yè)的核心思想（4） 精

9、確農(nóng)業(yè)的發(fā)展思路15161.3精確農(nóng)業(yè)的技術(shù)體系及實(shí)施 1）精確種植技術(shù)體系 16161.3精確農(nóng)業(yè)的技術(shù)體系及實(shí)施 1）精確種植技術(shù)體系 1171.3精確農(nóng)業(yè)的技術(shù)體系及實(shí)施2）精確種植技術(shù)體系技術(shù)細(xì)節(jié)全球定位系統(tǒng)（Global Positioning Systems）地理信息系統(tǒng)(Geographic Information Systems) 遙感技術(shù)(Remote Sensing) 農(nóng)業(yè)生物信息采集技術(shù)（Farming biological information Acquired Technology ）產(chǎn)量分布圖生成系統(tǒng)（Yield Mapping Systems ）作物生產(chǎn)模型（C

10、rop Production Modeling ）決策支持系統(tǒng)（Decision Support Systems ）智能化變量農(nóng)作機(jī)械（Intelligent Farm Machinery）變量控制技術(shù)（Variable-Rate Technologies）17171.3精確農(nóng)業(yè)的技術(shù)體系及實(shí)施2）精確種植技術(shù)體系技術(shù)細(xì)18全球定位系統(tǒng)（Global Positioning Systems）1818全球定位系統(tǒng)（Global Positioning Sy19土壤采樣、苗情監(jiān)測(cè)、距離測(cè)量及采樣點(diǎn)導(dǎo)航 1919土壤采樣、苗情監(jiān)測(cè)、距離測(cè)量及采樣點(diǎn)導(dǎo)航 19201.3精確農(nóng)業(yè)的技術(shù)體系及實(shí)施2）精確

11、種植技術(shù)體系技術(shù)細(xì)節(jié)全球定位系統(tǒng)（Global Positioning Systems）地理信息系統(tǒng)(Geographic Information Systems) 遙感技術(shù)(Remote Sensing) 農(nóng)業(yè)生物信息采集技術(shù)（Farming biological information Acquired Technology ）產(chǎn)量分布圖生成系統(tǒng)（Yield Mapping Systems ）作物生產(chǎn)模型（Crop Production Modeling ）決策支持系統(tǒng)（Decision Support Systems ）智能化變量農(nóng)作機(jī)械（Intelligent Farm Machine

12、ry）變量控制技術(shù)（Variable-Rate Technologies）20201.3精確農(nóng)業(yè)的技術(shù)體系及實(shí)施2）精確種植技術(shù)體系技術(shù)細(xì)21地理信息系統(tǒng)(Geographic Information Systems)2121地理信息系統(tǒng)(Geographic Informatio22地理信息系統(tǒng)(Geographic Information Systems)2222地理信息系統(tǒng)(Geographic Informatio23土壤速效氮的空間分布圖 北京昌平精細(xì)農(nóng)業(yè)示范區(qū)土地利用現(xiàn)狀圖、土壤采樣布局圖和示范區(qū)土地利用規(guī)劃圖2323土壤速效氮的空間分布圖 23241.3精確農(nóng)業(yè)的技術(shù)體系及實(shí)施2

13、）精確種植技術(shù)體系技術(shù)細(xì)節(jié)全球定位系統(tǒng)（Global Positioning Systems）地理信息系統(tǒng)(Geographic Information Systems) 遙感技術(shù)(Remote Sensing) 農(nóng)業(yè)生物信息采集技術(shù)（Farming biological information Acquired Technology ）產(chǎn)量分布圖生成系統(tǒng)（Yield Mapping Systems ）作物生產(chǎn)模型（Crop Production Modeling ）決策支持系統(tǒng)（Decision Support Systems ）智能化變量農(nóng)作機(jī)械（Intelligent Farm Mach

14、inery）變量控制技術(shù)（Variable-Rate Technologies）24241.3精確農(nóng)業(yè)的技術(shù)體系及實(shí)施2）精確種植技術(shù)體系技術(shù)細(xì)25遙感技術(shù)(Remote Sensing)2525遙感技術(shù)(Remote Sensing)2526遙感技術(shù)(Remote Sensing)2626遙感技術(shù)(Remote Sensing)26271.3精確農(nóng)業(yè)的技術(shù)體系及實(shí)施2）精確種植技術(shù)體系技術(shù)細(xì)節(jié)全球定位系統(tǒng)（Global Positioning Systems）地理信息系統(tǒng)(Geographic Information Systems) 遙感技術(shù)(Remote Sensing) 農(nóng)業(yè)生物信息采

15、集技術(shù)（Farming biological information Acquired Technology ）產(chǎn)量分布圖生成系統(tǒng)（Yield Mapping Systems ）作物生產(chǎn)模型（Crop Production Modeling ）決策支持系統(tǒng)（Decision Support Systems ）智能化變量農(nóng)作機(jī)械（Intelligent Farm Machinery）變量控制技術(shù)（Variable-Rate Technologies）27271.3精確農(nóng)業(yè)的技術(shù)體系及實(shí)施2）精確種植技術(shù)體系技術(shù)細(xì)28農(nóng)業(yè)生物信息采集技術(shù)2828農(nóng)業(yè)生物信息采集技術(shù)28291.3精確農(nóng)業(yè)的技術(shù)體系

16、及實(shí)施2）精確種植技術(shù)體系技術(shù)細(xì)節(jié)全球定位系統(tǒng)（Global Positioning Systems）地理信息系統(tǒng)(Geographic Information Systems) 遙感技術(shù)(Remote Sensing) 農(nóng)業(yè)生物信息采集技術(shù)（Farming biological information Acquired Technology ）產(chǎn)量分布圖生成系統(tǒng)（Yield Mapping Systems ）作物生產(chǎn)模型（Crop Production Modeling ）決策支持系統(tǒng)（Decision Support Systems ）智能化變量農(nóng)作機(jī)械（Intelligent Farm

17、Machinery）變量控制技術(shù)（Variable-Rate Technologies）29291.3精確農(nóng)業(yè)的技術(shù)體系及實(shí)施2）精確種植技術(shù)體系技術(shù)細(xì)30產(chǎn)量分布圖生成系統(tǒng)（Yield Mapping Systems ）3030產(chǎn)量分布圖生成系統(tǒng)（Yield Mapping Syst311.3精確農(nóng)業(yè)的技術(shù)體系及實(shí)施2）精確種植技術(shù)體系技術(shù)細(xì)節(jié)全球定位系統(tǒng)（Global Positioning Systems）地理信息系統(tǒng)(Geographic Information Systems) 遙感技術(shù)(Remote Sensing) 農(nóng)業(yè)生物信息采集技術(shù)（Farming biological in

18、formation Acquired Technology ）產(chǎn)量分布圖生成系統(tǒng)（Yield Mapping Systems ）作物生產(chǎn)模型（Crop Production Modeling ）決策支持系統(tǒng)（Decision Support Systems ）智能化變量農(nóng)作機(jī)械（Intelligent Farm Machinery）變量控制技術(shù)（Variable-Rate Technologies）31311.3精確農(nóng)業(yè)的技術(shù)體系及實(shí)施2）精確種植技術(shù)體系技術(shù)細(xì)32作物生產(chǎn)模型（Crop Production Modeling） 作物生長(zhǎng)模型是對(duì)作物生育過(guò)程的基本規(guī)律和關(guān)系的量化表達(dá)。 模型是

19、現(xiàn)實(shí)的或待實(shí)現(xiàn)的真實(shí)系統(tǒng)的一種表示，是反映客觀真實(shí)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)過(guò)程若干有關(guān)側(cè)面的映像。 作物生產(chǎn)模型（Crop Production Modeling ）3232作物生產(chǎn)模型（Crop Production Model33 它是通過(guò)對(duì)作物生育和產(chǎn)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)加以理論概況和數(shù)據(jù)抽象，找出作物生育動(dòng)態(tài)及其與環(huán)境之間的關(guān)系的動(dòng)態(tài)模型，然后在計(jì)算機(jī)上模擬作物在給定環(huán)境下，整個(gè)生育期的生長(zhǎng)情況。如田區(qū)內(nèi)的蟲(chóng)害模型。 作物生產(chǎn)模型（Crop Production Modeling ）3333 它是通過(guò)對(duì)作物生育和產(chǎn)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)加以理論概況和數(shù)341.3精確農(nóng)業(yè)的技術(shù)體系及實(shí)施2）精確種植技術(shù)體系技術(shù)細(xì)節(jié)全球定

20、位系統(tǒng)（Global Positioning Systems）地理信息系統(tǒng)(Geographic Information Systems) 遙感技術(shù)(Remote Sensing) 農(nóng)業(yè)生物信息采集技術(shù)（Farming biological information Acquired Technology ）產(chǎn)量分布圖生成系統(tǒng)（Yield Mapping Systems ）作物生產(chǎn)模型（Crop Production Modeling ）決策支持系統(tǒng)（Decision Support Systems ）智能化變量農(nóng)作機(jī)械（Intelligent Farm Machinery）變量控制技術(shù)（Var

21、iable-Rate Technologies）34341.3精確農(nóng)業(yè)的技術(shù)體系及實(shí)施2）精確種植技術(shù)體系技術(shù)細(xì)35決策支持系統(tǒng)(Decision Support Systems) 決策支持系統(tǒng)包括模型庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)、知識(shí)庫(kù)、方法庫(kù)及其管理系統(tǒng)等，同時(shí)融合了良好的人機(jī)接口，使得模型運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、專家知識(shí)以及在決策者的參與下，建立起模型庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)與領(lǐng)域?qū)＜业挠袡C(jī)聯(lián)系。 3535決策支持系統(tǒng)(Decision Support Syst361.3精確農(nóng)業(yè)的技術(shù)體系及實(shí)施2）精確種植技術(shù)體系技術(shù)細(xì)節(jié)全球定位系統(tǒng)（Global Positioning Systems）地理信息系統(tǒng)(Geographic I

22、nformation Systems) 遙感技術(shù)(Remote Sensing) 農(nóng)業(yè)生物信息采集技術(shù)（Farming biological information Acquired Technology ）產(chǎn)量分布圖生成系統(tǒng)（Yield Mapping Systems ）作物生產(chǎn)模型（Crop Production Modeling ）決策支持系統(tǒng)（Decision Support Systems ）智能化變量農(nóng)作機(jī)械（Intelligent Farm Machinery）變量控制技術(shù)（Variable-Rate Technologies）36361.3精確農(nóng)業(yè)的技術(shù)體系及實(shí)施2）精確種植技

23、術(shù)體系技術(shù)細(xì)37變量控制技術(shù)VRT（VariableRate Technologies）世紀(jì)年代中期，由美國(guó)工業(yè)界提出的。 變量控制技術(shù)是指安裝有計(jì)算機(jī)、DGPS等先進(jìn)設(shè)備的農(nóng)機(jī)具（智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械）可以根據(jù)它所處的耕地位置自動(dòng)調(diào)節(jié)貨箱里某種農(nóng)業(yè)物料（如化肥、種子、農(nóng)藥等）投入速率的一種技術(shù)。3737變量控制技術(shù)VRT（VariableRate Tech38裝備DGPS系、谷物流量傳感器、田間信息管理系統(tǒng)、作業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)合收割機(jī)。3838裝備DGPS系、谷物流量傳感器、田間信息管理系統(tǒng)、作業(yè)監(jiān)3939393940變量噴藥機(jī) 根據(jù)處方圖和DGPS定位，調(diào)節(jié)藥量和霧滴大小。4040變量噴藥機(jī) 根據(jù)處方圖和DGPS定位，調(diào)節(jié)藥量和霧滴大4141414142精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)集成1、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)集成包括土壤信息和產(chǎn)量信息的空間定位、GIS與農(nóng)作物專家系統(tǒng)耦合生成空間定位農(nóng)作處方、以及土壤和產(chǎn)量信息的累積和農(nóng)作處方更新。2、智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械系統(tǒng)集成包括適合小麥、玉米的耕作、播種、噴藥、灌溉、收獲等