精細(xì)農(nóng)業(yè)與智能化農(nóng)機(jī)裝備

精細(xì)農(nóng)業(yè)

與

智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備11.精細(xì)農(nóng)業(yè)的基本概念2.精細(xì)農(nóng)業(yè)前3S簡(jiǎn)介3.智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備4.結(jié)束語(yǔ)41.1精細(xì)農(nóng)業(yè)概念的引入背景與演變;1995年，前國(guó)家農(nóng)業(yè)部部長(zhǎng)劉江同志率中國(guó)農(nóng)業(yè)代表團(tuán)訪問(wèn)美國(guó)時(shí)，與前美國(guó)農(nóng)業(yè)部部長(zhǎng)會(huì)談曾提問(wèn)：未來(lái)21世紀(jì)引起全球農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域重大裝備技術(shù)變革將是什么？當(dāng)時(shí)明確回答是：“PrecisionAgriculture”,在美國(guó)還有一種說(shuō)法叫“PrecisionFarming

”。代表團(tuán)回來(lái)后，我國(guó)的新聞媒介便開(kāi)始了“精確農(nóng)業(yè)”、“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”的宣傳。我國(guó)從事：“PrecisionAgriculture”

研究與攻關(guān)的學(xué)科帶頭人是中國(guó)工程院院士、原國(guó)務(wù)院學(xué)位委員會(huì)農(nóng)業(yè)工程學(xué)科評(píng)議組組長(zhǎng)、中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)5械學(xué)會(huì)和中國(guó)農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(huì)名譽(yù)理事長(zhǎng)、世界糧農(nóng)組織農(nóng)業(yè)工程專家組專家、中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)教授汪懋華先生。多年來(lái)，他致力于該領(lǐng)域的宣傳、研究、攻關(guān)，每年多次出國(guó)專項(xiàng)考察，指導(dǎo)培養(yǎng)碩士和博士研究生，倡導(dǎo)組建中國(guó)精細(xì)農(nóng)業(yè)工程示范研究基地。汪懋華先生認(rèn)為：結(jié)合我國(guó)勞動(dòng)人民千百年來(lái)精耕細(xì)作的優(yōu)良傳統(tǒng)，把：“PrecisionAgriculture”

翻譯成精細(xì)農(nóng)業(yè)更為合宜。所以本次講座名稱為精細(xì)農(nóng)業(yè)與智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備。61.2精細(xì)農(nóng)業(yè)的重大意義;2000年前后在我國(guó)有無(wú)搞精細(xì)農(nóng)業(yè)的必要，學(xué)術(shù)界還有一定的爭(zhēng)議。贊同者認(rèn)為：精細(xì)農(nóng)業(yè)集最先進(jìn)的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)于一體，它的研究與推廣應(yīng)用不僅會(huì)引起農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中重大革命，同時(shí)也會(huì)促進(jìn)農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)的重大變革，必將促進(jìn)我國(guó)的電子產(chǎn)業(yè)、計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)、信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)和機(jī)械裝備產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展。智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備是實(shí)現(xiàn)精細(xì)農(nóng)業(yè)的載體，它是知識(shí)經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)物，也是知識(shí)經(jīng)濟(jì)的具體體現(xiàn)。目前從國(guó)外引進(jìn)一臺(tái)智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備，少則幾萬(wàn)元、幾十萬(wàn)元，多則一百多萬(wàn)元。持不同觀點(diǎn)的人們認(rèn)為：中國(guó)是一個(gè)發(fā)展中的國(guó)家，耕地少，人口多，資金缺乏，目前用7%的土地養(yǎng)活22%的人口已是了不起的成就。精細(xì)農(nóng)業(yè)投入太大，暫時(shí)還不符合中國(guó)國(guó)情。我的觀點(diǎn)屬前者。當(dāng)然搞精細(xì)農(nóng)業(yè)也不是搞群眾運(yùn)動(dòng)，全面展開(kāi)。但是我們要投入一定的精力予以關(guān)注、投入一定的財(cái)力予以支持研究，開(kāi)發(fā)具有我國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)并適合我國(guó)國(guó)情的精細(xì)農(nóng)業(yè)智能化機(jī)械裝備。因?yàn)樗厝淮砹讼冗M(jìn)生產(chǎn)力的方向，具有重大的戰(zhàn)略意義。我認(rèn)為：持懷疑態(tài)度人的觀點(diǎn)也有其現(xiàn)實(shí)的道理，但是眼前看得太多，應(yīng)該看事物的發(fā)展規(guī)律與發(fā)展前景縱觀世界農(nóng)業(yè)的發(fā)展史可見(jiàn)：20世紀(jì)50年代前，第一、第二世界國(guó)家要從第三世界國(guó)家進(jìn)口糧食和農(nóng)產(chǎn)品來(lái)維持他們國(guó)家人民的生活；但是20世紀(jì)50年代以后，情況發(fā)生了逆轉(zhuǎn)，第一、第二世界國(guó)家要向第三世界國(guó)家出口大量的糧食和農(nóng)產(chǎn)品，當(dāng)然這些國(guó)家人民的生活需要進(jìn)口。然而，處于第一、第二世界的發(fā)達(dá)國(guó)家的耕地面積并無(wú)明顯增加，僅有3~5%的勞動(dòng)力從事農(nóng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)。也就就是說(shuō)在在農(nóng)業(yè)資資源沒(méi)有有增加、、反而減減少的情情況下，，為什么么會(huì)出現(xiàn)現(xiàn)這樣的的逆轉(zhuǎn)呢呢？他們們主要是是依靠科科學(xué)技術(shù)術(shù)，包括括逐漸發(fā)發(fā)展起來(lái)來(lái)的精細(xì)細(xì)農(nóng)業(yè)工工程技術(shù)術(shù)，大大大提高了勞勞動(dòng)生產(chǎn)產(chǎn)率和農(nóng)農(nóng)業(yè)資源源的利用用率、降降低了生生產(chǎn)成本本、減少少了化肥肥、農(nóng)藥藥、石油油的投入入，減輕輕了對(duì)環(huán)環(huán)境的污污染，達(dá)達(dá)到了經(jīng)經(jīng)濟(jì)效益益、社會(huì)會(huì)效益和和生態(tài)效效益的同同步增長(zhǎng)長(zhǎng)與可持持續(xù)發(fā)展展。目前前，，我我國(guó)國(guó)化化肥肥、、農(nóng)農(nóng)藥藥有有效效利利用用率率在在30%左左右右，，天天然然降降水水的的利利用用率率不不足足35%，，僅僅為為發(fā)發(fā)達(dá)達(dá)國(guó)國(guó)家家水水平平的的一一半半；；而而每每公公頃頃擁?yè)碛杏械牡霓r(nóng)農(nóng)業(yè)業(yè)動(dòng)動(dòng)力力約約為為1KW，，相當(dāng)當(dāng)于于美美國(guó)國(guó)水水平平的的2倍倍。。我我國(guó)國(guó)的的低低產(chǎn)產(chǎn)田田占占耕耕地地總總面面積積的的60%以以上上，，其其單單產(chǎn)產(chǎn)僅僅為為高高產(chǎn)產(chǎn)田田的的幾幾分分之之一一；；對(duì)對(duì)于于中中、、高高產(chǎn)產(chǎn)田田，，或或者者即即使使是是同同一一地地塊塊里里，，土土壤壤的的肥肥力力、、墑墑情情、、雜雜草草、、病病蟲(chóng)蟲(chóng)害害、、產(chǎn)產(chǎn)量量等等等等在在局局部部區(qū)區(qū)域域往往往往差差異異很很大大，，并并非非均均勻勻一一致致而傳傳統(tǒng)統(tǒng)的的農(nóng)農(nóng)業(yè)業(yè)機(jī)機(jī)械械裝裝備備的的設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)參參數(shù)數(shù)與與考考核核指指標(biāo)標(biāo)是是以以均均勻勻一一致致性性為為準(zhǔn)準(zhǔn)則則的的。。耕耕深深要要求求均均勻勻一一致致、、肥肥料料要要求求撒撒播播均均勻勻，，播播種種指指標(biāo)標(biāo)（（播播量量、、播播深深等等））要要求求一一致致，，農(nóng)農(nóng)藥藥、、除除草草劑劑噴噴灑灑均均勻勻，，農(nóng)農(nóng)田田灌灌溉溉均均勻勻一一致致等等等等。。以以均均勻勻一一致致的的資資源源消消耗耗投投入入到到實(shí)實(shí)際際差差異異懸懸殊殊的的具具體體環(huán)環(huán)境境之之中中，，要要么么造造成成局局部部供供應(yīng)應(yīng)不不足足，，土土地地、、日日光光、、空空氣氣等等資資源源不不能能充充分分發(fā)發(fā)揮揮自自身身的的最最大大功功能能；；要要么么造造成成局局部部供供應(yīng)應(yīng)過(guò)過(guò)剩剩，，最終終造造成成資資源源的的浪浪費(fèi)費(fèi)和和環(huán)環(huán)境境的的污污染染，，不不能能達(dá)達(dá)到到農(nóng)農(nóng)業(yè)業(yè)作作業(yè)業(yè)最最佳佳理理想想的的目目標(biāo)標(biāo)。。1.1.3精精細(xì)細(xì)農(nóng)農(nóng)業(yè)業(yè)的的定定義義：：精細(xì)細(xì)農(nóng)農(nóng)業(yè)業(yè)是是一一種種戰(zhàn)戰(zhàn)略略思思想想，，是是信信息息和和人人工工智智能能高高新新技技術(shù)術(shù)在在大大農(nóng)農(nóng)業(yè)業(yè)中中的的微微觀觀運(yùn)運(yùn)用用。。它它的的全全部部概概念念建建立立在在空空間間差差異異和和時(shí)時(shí)間間差差異異的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)采采集集和和處處理理上上，，其其核核心心意意圖圖是是實(shí)實(shí)時(shí)時(shí)測(cè)測(cè)知知作作物物（（畜畜禽禽））個(gè)體體或或小小群群體體或或小小區(qū)區(qū)地地塊塊生生長(zhǎng)長(zhǎng)和和防防疫疫的的實(shí)實(shí)際際需需要要，，而而及及時(shí)時(shí)確確定定針針對(duì)對(duì)性性投投入入（（肥肥、、水水、、藥藥飼飼料料等等））的的量量、、質(zhì)質(zhì)和和時(shí)時(shí)機(jī)機(jī)，，一一反反傳傳統(tǒng)統(tǒng)農(nóng)農(nóng)業(yè)業(yè)大大面面積積平平均均投投入入的的作作法法，，以以求求最最佳佳效效果果和和最最低低代代價(jià)價(jià)。。實(shí)行行精精細(xì)細(xì)農(nóng)農(nóng)業(yè)業(yè)可可以以在在減減少少投投入入的的情情況況下下增增加加（（或或維維持持））產(chǎn)產(chǎn)量量、、提提高高品品質(zhì)質(zhì)、、降降低低成成本本、、節(jié)節(jié)約約資資源源、、減減少少污污染染、、保保護(hù)護(hù)生生態(tài)態(tài)。。1.4精精細(xì)細(xì)農(nóng)農(nóng)業(yè)業(yè)的的技技術(shù)術(shù)體體系系:精細(xì)細(xì)農(nóng)農(nóng)業(yè)業(yè)的的技技術(shù)術(shù)體體系系：：主主要要由由前前3S、、后3S和最最后后1S組成成。。簡(jiǎn)簡(jiǎn)稱稱精精細(xì)細(xì)農(nóng)農(nóng)業(yè)業(yè)7S體系系。。前3S：：GPS—全球球定定位位系系統(tǒng)統(tǒng)(GlobalPositioningSystem)GIS——地理理信信息息系系統(tǒng)統(tǒng)(GeographicalInformationSystem)RSS——遙感感系系統(tǒng)統(tǒng)(RemoteSensingSystem)后3S：：ES—專家家系系統(tǒng)統(tǒng)(ExpertSystem)SS—模擬擬系系統(tǒng)統(tǒng)(SimulationSystem)DSS—決策策支支持持系系統(tǒng)統(tǒng)(DecisionSupportSystem)最后后1S：：ICS—智能能控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)(IntelligenceControlSystem)前3S的的集集成成作作用用是是及及時(shí)時(shí)采采集集田田間間信信息息，，經(jīng)經(jīng)過(guò)過(guò)信信息息處處理理形形成成田田間間狀狀態(tài)態(tài)圖圖，，田田間間狀狀態(tài)態(tài)圖圖應(yīng)應(yīng)能能田田間間狀狀態(tài)態(tài)（（肥肥、、水水、、病病、、蟲(chóng)蟲(chóng)、、產(chǎn)產(chǎn)量量））的的斑斑塊塊狀狀不不均均勻勻分分布布。。后3S集集成成的的作作用用是是及及時(shí)時(shí)生生成成優(yōu)優(yōu)化化的的決決策策，，它它的的支支持持技技術(shù)術(shù)包包括括專專家家系系統(tǒng)統(tǒng)（（知知識(shí)識(shí)模模型型））、、模模擬擬系系統(tǒng)統(tǒng)（（數(shù)數(shù)學(xué)學(xué)模模型型））和和決決策策支支持持系系統(tǒng)統(tǒng)（（從從多多方方案案中中優(yōu)優(yōu)化化或或綜綜合合，，作作出出決決策策））。。決決策策的的表表述述形形式式可可以以是是田田間間對(duì)對(duì)策策圖圖或或指指令令I(lǐng)C卡，，IC卡卡便便于于智智能能控控制制新新型型農(nóng)農(nóng)業(yè)業(yè)裝裝備備在在田田間間作作業(yè)業(yè)時(shí)時(shí)執(zhí)執(zhí)行行，，實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)按按需需變變量量投投入入的的目目的的要要求求。。最后后1S，，ICS智智能能控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)是是智智能能化化農(nóng)農(nóng)業(yè)業(yè)機(jī)機(jī)械械裝裝備備的的控控制制指指揮揮中中心心。。由由農(nóng)農(nóng)機(jī)機(jī)操操作作者者下下達(dá)達(dá)指指令令，，從從DGPS接接受受位位置置信信息息，，從從GIS中中的的執(zhí)執(zhí)行行電電子子地地圖圖提提取取決決策策信信息息，，也可可以以接接受受實(shí)實(shí)時(shí)時(shí)傳傳感感器器的的信信息息，，并并將將它它們們轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化為為向向執(zhí)執(zhí)行行器器發(fā)發(fā)出出的的控控制制信信號(hào)號(hào)，，執(zhí)執(zhí)行行設(shè)設(shè)備備在在接接受受信號(hào)號(hào)后后通通過(guò)過(guò)液液動(dòng)動(dòng)、、氣氣動(dòng)動(dòng)或或電電動(dòng)動(dòng)系系統(tǒng)統(tǒng)實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)對(duì)對(duì)作作物物的的變變量量投投入入或或作作業(yè)業(yè)操操作作調(diào)調(diào)整整。。它它還還可可以以接接受受自自執(zhí)執(zhí)行行設(shè)設(shè)備備傳傳來(lái)來(lái)的的反反饋饋信信號(hào)號(hào)，，對(duì)對(duì)作作物物投投入入量量進(jìn)進(jìn)行行微微調(diào)調(diào)并并存存檔檔備備查查。。2.1全全球定位位系統(tǒng)GPS；；GPS是縮寫詞詞NAVSTAR/GPS的簡(jiǎn)稱，，其全部部意義為為：導(dǎo)航航衛(wèi)星測(cè)測(cè)時(shí)和測(cè)測(cè)距/全全球定位位系統(tǒng)，，即NavigationSateliteTimingandRanging/GlobalPositioningSystem.2.1.1導(dǎo)導(dǎo)航衛(wèi)衛(wèi)星：24顆衛(wèi)衛(wèi)星，分分布在6個(gè)軌道道平面上上，每個(gè)個(gè)軌道上上有4顆顆衛(wèi)星。。在地球球上任意意地方，，至少同同時(shí)可觀觀察到5顆衛(wèi)星星。其中中至少有有4顆在在地平線線7.50以上。衛(wèi)星軌道道高度約約21083km，運(yùn)行周期期接近12h，精確地說(shuō)衛(wèi)星星經(jīng)過(guò)地地面上同同一點(diǎn)上上空的時(shí)時(shí)間，每每天提前前4min，，衛(wèi)星時(shí)鐘日穩(wěn)穩(wěn)定度達(dá)達(dá)10-14/日。。衛(wèi)星上的的導(dǎo)航發(fā)發(fā)射機(jī)向向用戶播播發(fā)信號(hào)號(hào)，采用用雙頻方方式,頻率1575.42MHZ和1227.60MHZ。。發(fā)射雙頻頻是為了了校正電電離層產(chǎn)產(chǎn)生的附附加延時(shí)時(shí)。2.1.2地地面站站組:地面站組組亦稱地地面控制制部分，，包括4個(gè)個(gè)監(jiān)控控站，1個(gè)個(gè)注入站站和1個(gè)主控控站。出出于軍事事目的，，這些站站全部設(shè)設(shè)在美國(guó)國(guó)本土的的空軍基基地內(nèi)，，進(jìn)行導(dǎo)導(dǎo)航衛(wèi)星星的監(jiān)視視和運(yùn)行行參數(shù)的的修正控控制。2.1.3用用戶設(shè)設(shè)備:用戶設(shè)備備是GPS接收機(jī)，，它的主主要功能能是接收收導(dǎo)航衛(wèi)衛(wèi)星播發(fā)發(fā)的信號(hào)號(hào)并利用用本機(jī)產(chǎn)產(chǎn)生的隨隨機(jī)編碼碼取得距距離測(cè)量量和導(dǎo)航航電文，，根據(jù)導(dǎo)導(dǎo)航電文文提供的的衛(wèi)星位位置和鐘差修修正信息息，計(jì)算算顯示接接收機(jī)的的位置，，這就是是定位。。衛(wèi)星發(fā)射射的信號(hào)號(hào)包括P碼和C/A碼。P碼為精密密導(dǎo)航定定位，為為保密碼碼，專供美美國(guó)軍方方和特許許用戶使使用，屬屬精密定定位業(yè)務(wù)務(wù)，又記記作PPS業(yè)務(wù)；C/A碼供一般般用戶使使用，稱作標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)定位位業(yè)務(wù)，，又記作作SPS業(yè)務(wù)。2.1.3GPS定位原理理:GPS接收機(jī)接接收的衛(wèi)衛(wèi)星導(dǎo)航航電文中中有衛(wèi)星星的空間間坐標(biāo)位位置，兩兩兩衛(wèi)星星間的距距離；接接收機(jī)通通過(guò)衛(wèi)星星播發(fā)的的信號(hào)傳傳輸時(shí)間間可以計(jì)計(jì)算出接接收機(jī)與與各個(gè)衛(wèi)衛(wèi)星間的的距離，，這樣已已知條件件具備，，即可計(jì)計(jì)算出接接收機(jī)位位置坐標(biāo)標(biāo)，以所所處地理理位置經(jīng)經(jīng)、緯度度顯示。。2.1.4美美國(guó)政政府GPS工作衛(wèi)星星的SA政策:由于GPS全球定位位系統(tǒng)是是美國(guó)國(guó)國(guó)防部研研制開(kāi)發(fā)發(fā)為美國(guó)國(guó)陸、海海、空三三軍使用用的導(dǎo)航航系統(tǒng)。。該系統(tǒng)統(tǒng)具有可可以覆蓋蓋全球的的多維連連續(xù)定位位能力，，可以極極大地提提高軍隊(duì)隊(duì)的作戰(zhàn)戰(zhàn)能力。。出于國(guó)國(guó)家安全全角度考考慮，最最關(guān)鍵的的是信號(hào)號(hào)精度。。P碼（精碼碼）目前可以以提供10m的實(shí)時(shí)定定位精度度，C/A碼（粗碼碼），可以提供供幾十米米的實(shí)時(shí)定定位精度度。1983年年前C/A碼水平定定位精度度設(shè)在500m，1983年6月宣宣布改為為100m。一旦美國(guó)軍軍隊(duì)遇到到敵方使使用的GPS輔助武器器或戰(zhàn)術(shù)術(shù)帶來(lái)明明顯威脅脅，美國(guó)國(guó)可以提提高引入入的誤差差，此時(shí)時(shí)公開(kāi)使使用的GPS系統(tǒng)定位位誤差可可能大大大超過(guò)和和平時(shí)期期標(biāo)準(zhǔn)定定位業(yè)務(wù)務(wù)的水平平。這就就是美國(guó)國(guó)政府GPS工作衛(wèi)星星的SA政策，即即“選擇擇可用性性”政策策（SelectiveAvailability）。。2.1.5差差分GPS（（DGPS—DifferentialGPS）:采用差分GPS幾乎可以以完全消消除“選選擇可用用性”帶帶來(lái)的誤誤差。此此外差分分技術(shù)不不需要雙雙頻卻能能精確地地作電離離層補(bǔ)償償，從而而使定位位精度超超過(guò)單獨(dú)獨(dú)使用精精密定位位業(yè)務(wù)所所得到的的精度。。之所以以能獲得得這種效效果，是是因?yàn)椤啊斑x擇可可用性””和電離離層帶來(lái)來(lái)的誤差差都是緩緩慢變化化的偏差差，利用用誤差在在時(shí)間上上和空間間上的相相關(guān)性就就可以將將它們校校正掉。。目前GPS接收機(jī)多多數(shù)具有有差分系統(tǒng)統(tǒng)，除了接接收衛(wèi)星星信號(hào)外外，它還還接收地地面基準(zhǔn)準(zhǔn)站的信信號(hào)，通通過(guò)差分分計(jì)算處處理，獲獲得高的的定位精精度。美國(guó)政府府允許這這種差分分工作的的存在，，因?yàn)榫志植繀^(qū)域域的差分分不會(huì)得得造成對(duì)對(duì)美國(guó)安安全的威威脅，再再者美國(guó)國(guó)軍方認(rèn)認(rèn)為在必必要時(shí)，，它有能能力摧毀毀差分系系統(tǒng)的通通訊能力力。2.2.6導(dǎo)導(dǎo)航飛飛防—農(nóng)農(nóng)業(yè)GPS應(yīng)用實(shí)例例：利用飛機(jī)機(jī)噴灑農(nóng)農(nóng)藥,一一般飛行行高度為為7~30m，航線間隔隔50m，藥效覆蓋寬寬度正負(fù)負(fù)40m，常用“運(yùn)五五”飛機(jī)機(jī)，飛行行速度為為200Km/h,對(duì)于10Km航線，飛機(jī)機(jī)只需5min左右，加上飛機(jī)機(jī)轉(zhuǎn)彎，，飛一條條航線約約需7~8min。。用人工地標(biāo)標(biāo)，地面面工作人人員需用用50人人；采用用GPS導(dǎo)航定位位系統(tǒng)，，可大大大節(jié)約地地面工作作人員的的需求量量、節(jié)約約成本、、保證作作業(yè)質(zhì)量量。2.2地地理理信息系系統(tǒng)GIS：：1998年，前前美國(guó)副副總統(tǒng)戈戈?duì)栐崽岢雒绹?guó)國(guó)大型科科研計(jì)劃劃，建立立數(shù)字化化地球。。這表明明美國(guó)的的科研基基礎(chǔ)已經(jīng)經(jīng)具備完完成這一一計(jì)劃的的能力。。所謂數(shù)數(shù)字化地地球，就就是將地地球表面面、地表表上方空空間、地地表以下下的地理理信息以以數(shù)字的的形式存存貯于計(jì)計(jì)算機(jī)系系統(tǒng)之中中，以便便今后決決策和任任務(wù)執(zhí)行行中隨時(shí)時(shí)調(diào)用。。地理信息息是指表表征地理理諸要素素的數(shù)量量、質(zhì)量分布特特性、相相互聯(lián)系系及其變變化規(guī)律律的數(shù)字字、文字字、圖像像與圖形形特征的的總稱。。其信息息屬于空空間信息息，具有有區(qū)域性性、多維維結(jié)構(gòu)牲牲。例如如：在一一個(gè)地面面點(diǎn)上，，可取高高度、土土壤肥力力、作物物產(chǎn)量、、噪聲、、污染、、交通、、通訊、、電力線線、輸油油輸氣管管網(wǎng)等多多種信息息。地理理信息有有明顯的的時(shí)序特特征，即即動(dòng)態(tài)變變化特征征。2.2.1地地理登登信息系系統(tǒng)的分分類：地理信息息系統(tǒng)按按其內(nèi)容容可分為為：2.2.1.1專專題地理理地理信信息系統(tǒng)統(tǒng):如水資源源管理信信息系統(tǒng)統(tǒng)、礦產(chǎn)產(chǎn)資源信信息系統(tǒng)統(tǒng)、農(nóng)業(yè)業(yè)估產(chǎn)信信息系統(tǒng)統(tǒng)、交通通管理信信息系統(tǒng)統(tǒng)、環(huán)境境管理信信息系統(tǒng)統(tǒng)、城市市地下管管網(wǎng)管理理信息系系統(tǒng)等。。2.2.1.2區(qū)域域地理信息系系統(tǒng):如加拿大國(guó)家家信息系統(tǒng)、、中國(guó)京津唐唐區(qū)域開(kāi)發(fā)信信息系統(tǒng)等。。2.2.1.3地理理信息系統(tǒng)工工具（軟件平平臺(tái)）：它是一種具有有圖形、圖像像數(shù)字化、存存貯管理、查查詢檢索、分分析處理和輸輸出功能的軟軟件包。2.2.2地地理信信息系統(tǒng)的組組成:2.2.2.1計(jì)算機(jī)機(jī)硬件系統(tǒng)：：（1）包括計(jì)計(jì)算機(jī)主機(jī)，，提供存貯空空間，對(duì)數(shù)據(jù)據(jù)進(jìn)行編輯處處理。（2））數(shù)字化儀可可將地圖或遙遙感圖像數(shù)字字化后輸入計(jì)計(jì)算機(jī)。3））繪圖儀。和其它設(shè)備,用來(lái)表示數(shù)數(shù)據(jù)處理結(jié)果果。（4）磁磁帶（盤）機(jī)機(jī)，用于存貯貯大型數(shù)據(jù)庫(kù)庫(kù)和程序。（（5）顯示器器，用戶通過(guò)過(guò)顯示器和終終端控制計(jì)算算機(jī)和外圍設(shè)設(shè)備。2.2.2.2計(jì)算算機(jī)軟件系統(tǒng)統(tǒng)：計(jì)算機(jī)軟軟件系統(tǒng)包括括計(jì)算機(jī)通用用程序、地理理信息系統(tǒng)軟軟件包（平臺(tái)臺(tái)）和應(yīng)用分分析軟件三部部分組成。（（1）計(jì)算機(jī)機(jī)通用程序是是計(jì)算機(jī)廠家家提供的使用用計(jì)算機(jī)的程程序系統(tǒng)，包包括操作系統(tǒng)統(tǒng)、匯編程序、論論斷程序以用用各種維護(hù)使使用手冊(cè)。（（2）地理信信息系統(tǒng)軟件件包（平臺(tái)））一般包括五五類基本模塊塊：即數(shù)據(jù)的的輸入和校驗(yàn)驗(yàn)、數(shù)據(jù)的存存貯和管理、、數(shù)據(jù)變換、、數(shù)據(jù)的顯示示和輸出、用用戶接口等。。（3）應(yīng)用用分析軟件是是系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人人員根據(jù)地理理信息專題或或區(qū)域分析模模型編制的程程序，是系統(tǒng)統(tǒng)功能的擴(kuò)充充和延伸。2.2.3地地理信息息系統(tǒng)GIS軟件平臺(tái)：目前世界上商商用的GIS軟件已多達(dá)400多種。。它們大小不不一，風(fēng)格各各異，占領(lǐng)著著不同應(yīng)用市市場(chǎng)。2.2.3.1國(guó)外外GIS軟件：（1）ARC/INFO系統(tǒng)：ARC/INFO是美國(guó)環(huán)境系系統(tǒng)研究所研研制的地理信信息系統(tǒng)軟件件，它是世界界上應(yīng)用最廣廣泛的GIS軟件之一。1991年，，ARC/INFO系統(tǒng)進(jìn)行了漢漢化處理，從從此大量進(jìn)入入中國(guó)市場(chǎng)。。ARC/INFO系統(tǒng)提供了用用于地理數(shù)據(jù)據(jù)的自動(dòng)輸入入、處理、分分析和顯示的的強(qiáng)大功能。。目前已成功功地應(yīng)用于包包括自然資源源、農(nóng)業(yè)、自自動(dòng)制圖、設(shè)設(shè)施管理、城城市和區(qū)域規(guī)規(guī)劃、人口和和商業(yè)管理、、交通運(yùn)輸、、石油和天然然氣、教育、、軍事等十大大類別的一百百多個(gè)領(lǐng)域。。（2）澳大大利亞的Genasys公司開(kāi)發(fā)的GIS軟件GENAMAP。（3）美國(guó)國(guó)Mapinfo公司研制開(kāi)發(fā)發(fā)的GIS軟軟件Mapinfo。2.2.3.2國(guó)內(nèi)內(nèi)GIS平臺(tái):（1）北京大大學(xué)與陜西三三秦企業(yè)集團(tuán)團(tuán)聯(lián)合研制的的地理信息系系統(tǒng)城市之星星—Citystar。（2）武漢測(cè)繪科技技大學(xué)GIS研究中心研制制的地理信息息系統(tǒng)軟件吉吉奧之星Geostar。（3）中國(guó)地質(zhì)大學(xué)學(xué)計(jì)算中心華華地圖形數(shù)據(jù)據(jù)公司開(kāi)發(fā)的的地理信息系系統(tǒng)軟件MAP/GIS。2.3遙遙感系統(tǒng)統(tǒng)RSS：2.3.1遙感的基本概概念:遙感的基本定定義是:從遙遙遠(yuǎn)的地方感感覺(jué)一個(gè)物體體的客觀存在在，它是在人人類生活領(lǐng)域域內(nèi)廣泛存在在的現(xiàn)象。從現(xiàn)代的科學(xué)學(xué)定義來(lái)說(shuō)，，遙感就是在在一定距離之之外，不與目目標(biāo)物體直接接接觸，通過(guò)過(guò)傳感器收集集被測(cè)目標(biāo)所所發(fā)射出來(lái)的的電磁波能量量而加以記錄錄，并形成圖圖像，以供有有關(guān)專業(yè)信息息的識(shí)別、分分類和分析的的一種科學(xué)技技術(shù)。2.3.2遙遙感系統(tǒng)統(tǒng)的組成：一個(gè)完整的遙遙感系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)當(dāng)由三部分組成：：（1）傳感感器（sensor）（2）載體（（carrier）（3）指揮系系統(tǒng)（commandsystem））一個(gè)人就是一一個(gè)天然、完完整的遙感系系統(tǒng)，眼睛是是一對(duì)天然的的傳感器，人人的身體即為為載體，人的的大腦即為指指揮系統(tǒng)。傳感器：是收集目標(biāo)物物所反射或發(fā)發(fā)射電磁波信信息的裝置。。有照相機(jī)、、攝像機(jī)、多多波段光譜掃掃描儀（MSS）、紅外光譜儀等等。載體：也稱平臺(tái)（planform），它是負(fù)載傳感感器的工具。。有支架、車車輛、氣球、、飛機(jī)、衛(wèi)星星等。指揮系統(tǒng)，就是指揮和控控制傳感器與與平臺(tái)并接收收信息的指揮揮部，現(xiàn)代遙遙感指揮系統(tǒng)統(tǒng)一般均為計(jì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。。2.3.3透透射特性性（大氣窗口口）：遙感信息，主主要是利用傳傳感器，通過(guò)過(guò)有關(guān)大氣窗窗口，在空中中來(lái)獲取地球球表面的地物物反射和發(fā)射射的光譜信息息。大氣窗口口就是電磁波波在通過(guò)大氣氣層的過(guò)程中中，被吸收和和散射的比例例較小而透過(guò)過(guò)率很高的波波段，也就是是電磁波在大大氣中傳輸損損耗率很小的的波段。目前使用七個(gè)個(gè)窗口：遠(yuǎn)紫紫外窗口0.15~0.2微米、可可見(jiàn)光窗口0.3~1.3微米、近近紅外窗口1.4~1.9微米、近近紅外窗口2.05~3.0微米、、中紅外窗口口3.5~5.5微米、、遠(yuǎn)紅外窗口口8~14微微米、微波窗窗口>1.5cm。2.3.4遙感圖像識(shí)別別基礎(chǔ):（1）地物識(shí)識(shí)別：（2）作物種種類識(shí)別：（3）作物長(zhǎng)長(zhǎng)勢(shì)識(shí)別：2.3.5遙遙感技術(shù)術(shù)的應(yīng)用:應(yīng)用領(lǐng)域；農(nóng)農(nóng)業(yè)、林業(yè)、、水利、地質(zhì)質(zhì)、礦產(chǎn)等資資源的普查、、研究，結(jié)合合GPS和GIS的應(yīng)用，可大大大地提高普普查效率和精精度。具體應(yīng)用：土土壤普查（類類別、肥力、、含水量）、、作物估產(chǎn)、、自然災(zāi)害的的監(jiān)測(cè)等。3.智能化農(nóng)農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備備智能化農(nóng)業(yè)機(jī)機(jī)械裝備是GPS、GIS、RSS、ES、SS、DSS6S系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)機(jī)機(jī)械裝備上的的綜合應(yīng)用。。3.1DGPS農(nóng)機(jī)的定位位與導(dǎo)航:農(nóng)業(yè)機(jī)械在在田地中作作業(yè)，不同同的作業(yè)項(xiàng)項(xiàng)目需求的的定位分辨辨力也不相相同。變量量施肥時(shí)30m，變量施用除除草劑1m，測(cè)產(chǎn)10m，筑埂5cm、噴灑農(nóng)藥重疊疊10cm。當(dāng)前DGPS系統(tǒng)可達(dá)精精度如圖所所示。3.2作作物產(chǎn)量量分布圖的的生成：20世紀(jì)90年代后后期，國(guó)際際上先進(jìn)的的各種作物物聯(lián)合收獲獲機(jī)，大多多數(shù)都具有有產(chǎn)量分布布圖自動(dòng)生生成功能。。谷物聯(lián)合合收獲機(jī)、、棉花收獲獲機(jī)、馬鈴鈴薯收獲機(jī)機(jī)、花生收收獲機(jī)等都都裝備產(chǎn)量量數(shù)字化自自動(dòng)生成系系統(tǒng)。谷物聯(lián)合收收獲機(jī)上的的產(chǎn)量分布布圖自動(dòng)生生成系統(tǒng)研研究相對(duì)較較早，技術(shù)術(shù)比較成熟熟。其測(cè)產(chǎn)產(chǎn)系統(tǒng)傳感感器布置及及定位系統(tǒng)統(tǒng)如圖所示示。數(shù)字化產(chǎn)量量分布圖是是精細(xì)農(nóng)業(yè)業(yè)的重要基基礎(chǔ)信息。。產(chǎn)量分布布圖綜合了了田間空間間參數(shù)變化化的信息，，諸如土壤壤類型、土土壤濕度、、養(yǎng)分含量量、及坡度度等，故可可用以確定定田間地段段作物均勻勻生長(zhǎng)的條條件并可分分別確定各各田塊各自自所需的農(nóng)農(nóng)事操作。。在下一次次收獲時(shí)所所得新的產(chǎn)產(chǎn)量分布圖圖則可顯示示精細(xì)農(nóng)作作的實(shí)際效效果。谷物聯(lián)合收收獲機(jī)瞬時(shí)時(shí)單產(chǎn)YG（t））的測(cè)定：YG(t)=mG(t).（（1——UG(t)）/（V(t)）.W(t)））YG(t)—瞬時(shí)t所測(cè)得單產(chǎn)產(chǎn)；mG(t)—瞬時(shí)t所測(cè)得谷物物質(zhì)量流量量；UG(t)—瞬時(shí)t谷物含水量量（相對(duì)濕濕度）；V(t)——瞬時(shí)t收獲機(jī)行駛駛速度；W(t)——瞬時(shí)t割幅寬度。。割幅寬度W(t)的測(cè)量：利利用超聲波波測(cè)距傳感感器，割幅幅1.5m時(shí)，分辨力力為1mm。瞬時(shí)t谷物質(zhì)量流流量mG(t)可用谷物流流量計(jì)測(cè)量量。谷物含水量量UG(t)可用谷物濕濕度計(jì)測(cè)得得。聯(lián)合收獲機(jī)機(jī)收獲作業(yè)業(yè)時(shí)，同步步測(cè)得谷物物的瞬時(shí)流流量、含水水量、聯(lián)合合收獲機(jī)的的瞬時(shí)速度度和割幅，，通過(guò)計(jì)算算機(jī)數(shù)據(jù)綜綜合處理，，即可計(jì)算算出田塊的的瞬時(shí)產(chǎn)量量。3.3作作物處方方圖的生成成及智能型型變量控制制農(nóng)業(yè)機(jī)械械:3.3.1精細(xì)細(xì)種植的農(nóng)農(nóng)業(yè)機(jī)械體體系:每當(dāng)收獲機(jī)機(jī)繪制出產(chǎn)產(chǎn)量分布圖圖，就顯示示了田間各各局部單產(chǎn)產(chǎn)的差異，，下一步工工作就是要要進(jìn)行產(chǎn)量量診斷，找找出造成