新疆兵團(tuán)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展與北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用

　　摘要：精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合的一種精細(xì)農(nóng)業(yè)。新疆兵團(tuán)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)采用規(guī)?；a(chǎn)，具備良好的機(jī)械化和信息化條件，在選種、播種、施肥、灌溉、田間檢測(cè)、收獲環(huán)節(jié)持續(xù)推廣精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)。在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)主要應(yīng)用于智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械控制、精準(zhǔn)病蟲防治和灌溉、農(nóng)田資源的普查和規(guī)劃。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)已在新疆兵團(tuán)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中得到應(yīng)用，依托北斗衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)平臺(tái)、地基增強(qiáng)系統(tǒng)，為基層農(nóng)機(jī)管理部門、采棉機(jī)公司和農(nóng)機(jī)合作組織提供作業(yè)農(nóng)機(jī)實(shí)時(shí)信息服務(wù)，具有定位精度高、作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)高、適應(yīng)能力強(qiáng)的特點(diǎn)。拖拉機(jī)自動(dòng)駕駛技術(shù)在新疆兵團(tuán)廣泛應(yīng)用于播種、噴施除草劑、苗期化控和植保、噴施脫葉催熟劑、受災(zāi)棉田重新播種、中耕施肥作業(yè)、殘膜回收、分層施肥、棉花測(cè)產(chǎn)、采棉機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控等農(nóng)業(yè)過(guò)程，生產(chǎn)實(shí)踐證明具有良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益。對(duì)比試驗(yàn)的結(jié)果表明，在棉花生育期的主要階段，采用精準(zhǔn)對(duì)行分層施肥技術(shù)棉田的主要指標(biāo)具有一定優(yōu)勢(shì)。新疆兵團(tuán)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的方面應(yīng)注意兩點(diǎn)：一是用信息化技術(shù)提升精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)裝備的設(shè)計(jì)和制造水平;二是用信息化技術(shù)提高農(nóng)業(yè)機(jī)械化的管理水平。提出建議如下：加強(qiáng)政策引導(dǎo)，加快人才培養(yǎng)步伐，加大科研力度，建立完善的用戶服務(wù)體系，拓寬應(yīng)用領(lǐng)域，強(qiáng)化新疆兵團(tuán)的輻射帶動(dòng)作用。

　　關(guān)鍵詞：北斗;精準(zhǔn)農(nóng)業(yè);衛(wèi)星導(dǎo)航;拖拉機(jī)自動(dòng)駕駛;應(yīng)用

　　精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全面結(jié)合的一種精細(xì)農(nóng)業(yè)，是以實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效為目的的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式和技術(shù)體系，是以信息技術(shù)為支撐，根據(jù)空間變異，定位、定時(shí)、定量的實(shí)施一整套現(xiàn)代化農(nóng)事操作與管理的系統(tǒng)[1]。一般由以下10個(gè)系統(tǒng)組成：全球定位系統(tǒng)、農(nóng)田信息采集系統(tǒng)、農(nóng)田遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、農(nóng)田地理信息系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)、智能化農(nóng)機(jī)具系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、系統(tǒng)集成、網(wǎng)絡(luò)化管理系統(tǒng)和培訓(xùn)系統(tǒng)[2]。我國(guó)新疆于20世紀(jì)末開始進(jìn)行精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)試驗(yàn)示范[3]，目前部分成果如水肥一體化管理技術(shù)、GIS支持下的精耕細(xì)作技術(shù)已在新疆兵團(tuán)較大面積應(yīng)用[4]。

　　1新疆兵團(tuán)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

　　新疆兵團(tuán)創(chuàng)立之初就為全面實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化提供了良好的生產(chǎn)條件，農(nóng)田土地平整、集中連片、設(shè)施完備、農(nóng)電配套、抗災(zāi)能力強(qiáng)，通過(guò)近20年的發(fā)展，目前實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)方式的相結(jié)合，生產(chǎn)的農(nóng)牧產(chǎn)品產(chǎn)量高、質(zhì)量好、商品率高[5]，同時(shí)，農(nóng)機(jī)作業(yè)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化管理，達(dá)到了高效率、高標(biāo)準(zhǔn)要求，正逐步向自動(dòng)化、智能化、服務(wù)一體化方向發(fā)展[6]。新疆兵團(tuán)為穩(wěn)步推進(jìn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展，以農(nóng)業(yè)機(jī)械化和節(jié)水灌溉為突破口，加快農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)，已全面實(shí)現(xiàn)糧食、油料主要作物的機(jī)械化，并建成全國(guó)最大的節(jié)水灌溉基地和商品棉基地。2014年，新疆兵團(tuán)農(nóng)業(yè)綜合機(jī)械化率達(dá)到93%，棉花耕、種機(jī)械化率達(dá)到95%以上，機(jī)械化收獲面積超過(guò)43.3萬(wàn)hm2，農(nóng)機(jī)管理標(biāo)準(zhǔn)化團(tuán)場(chǎng)達(dá)到85%。高新節(jié)水灌溉面積達(dá)到65.3萬(wàn)hm2，成為全國(guó)最大的節(jié)水農(nóng)業(yè)灌溉區(qū)[7]。

　　2精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)

　　衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)是20世紀(jì)70-80年開始發(fā)展起來(lái)的，主要作用是用于定位、導(dǎo)航和授時(shí)[9]。該技術(shù)以導(dǎo)航衛(wèi)星為參照物，用戶使用接收機(jī)測(cè)量到三顆衛(wèi)星的距離，利用三球交匯原理，確定當(dāng)前位置和目標(biāo)位置，并參照地理、環(huán)境信息(測(cè)繪)，修正航線、方向和速度，達(dá)到預(yù)定目的[10]。目前較為成熟的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)主要包括美國(guó)GPS、俄羅斯GLONASS、中國(guó)北斗和歐盟Galileo。其中，GPS系統(tǒng)建設(shè)最早，于1973年起步，1995年維持全運(yùn)行能力;GLONASS系統(tǒng)與1975年起步，1996年建成;2005年恢復(fù)完善。歐洲2000年啟動(dòng)Galileo系統(tǒng)建設(shè)，計(jì)劃2020年建成。我國(guó)于1994年啟動(dòng)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)建設(shè)，2004年啟動(dòng)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)，計(jì)劃2020年形成全球無(wú)源服務(wù)能力[11]。

　　北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)在新疆兵團(tuán)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)已在新疆兵團(tuán)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中得到應(yīng)用，各師局先后建成了大型農(nóng)機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)，并投入運(yùn)行。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)平臺(tái)、地基增強(qiáng)系統(tǒng)能為各團(tuán)場(chǎng)農(nóng)機(jī)管理部門、采棉機(jī)公司和農(nóng)機(jī)合作組織提供作業(yè)農(nóng)機(jī)實(shí)時(shí)信息服務(wù)。通過(guò)該系統(tǒng)可以準(zhǔn)確獲取當(dāng)前作業(yè)機(jī)具的實(shí)時(shí)位置，跟蹤顯示當(dāng)前農(nóng)機(jī)的作業(yè)情況，準(zhǔn)確獲取作業(yè)面積、主油耗等相關(guān)數(shù)據(jù)，并能觀看農(nóng)機(jī)作業(yè)實(shí)時(shí)作業(yè)畫面，監(jiān)控作業(yè)質(zhì)量，提高農(nóng)機(jī)作業(yè)服務(wù)的效率，降低服務(wù)成本[29]，具有遠(yuǎn)程電視電話會(huì)議、遠(yuǎn)程農(nóng)機(jī)指揮調(diào)度、遠(yuǎn)程農(nóng)機(jī)作業(yè)質(zhì)量監(jiān)控等信息化服務(wù)功能[30]。

　　3.1北斗導(dǎo)航拖拉機(jī)自動(dòng)駕駛技術(shù)的主要特點(diǎn)

　　北斗導(dǎo)航拖拉機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)是利用北斗衛(wèi)星的定位信號(hào)來(lái)設(shè)計(jì)車輛的行駛軌跡，在車輛作業(yè)過(guò)程中綜合車輛的位置信息、姿態(tài)信息、航向角信息、傳感器信息，通過(guò)控制液壓系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)拖拉機(jī)的轉(zhuǎn)向按照設(shè)計(jì)路徑行駛。生產(chǎn)實(shí)踐表明，北斗導(dǎo)航自動(dòng)駕駛系統(tǒng)與人工作業(yè)相比具有以下明顯特點(diǎn)：(1)定位精度高。北斗導(dǎo)航可以為農(nóng)用機(jī)具提供實(shí)時(shí)的位置信息，保證有較高的行走精度。(2)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)高。北斗導(dǎo)航系統(tǒng)可以有效監(jiān)測(cè)農(nóng)作物產(chǎn)量分布、土壤成分和性質(zhì)分布，做到合理施肥、播種和噴灑農(nóng)藥，降低成本，增加產(chǎn)量，提高效益。

　　3.2北斗衛(wèi)星導(dǎo)航拖拉機(jī)自動(dòng)駕駛技術(shù)的應(yīng)用

　　(1)應(yīng)用在播種作業(yè)中，播行直、接行準(zhǔn)解決了采棉機(jī)采凈率的提高問(wèn)題。棉田連接行的準(zhǔn)確性是影響采棉機(jī)采凈率關(guān)鍵因素，結(jié)行誤差超過(guò)5cm，就會(huì)對(duì)采棉機(jī)的采凈率產(chǎn)生影響。該技術(shù)應(yīng)用在棉花播種作業(yè)中，能一次完成鋪膜、鋪管、播種作業(yè)，1000m播行垂直誤差2-3cm，有效解決了播種作業(yè)中出現(xiàn)的“播不直、接不上茬”的難題。(2)應(yīng)用在整地前噴灑除草劑作業(yè)中，可確保接行準(zhǔn)，不重不漏。在衛(wèi)星導(dǎo)航拖拉機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)出現(xiàn)前，少數(shù)認(rèn)真的單位，在整地前噴灑除草劑，要求機(jī)車組規(guī)劃作業(yè)區(qū)，保證打藥噴霧機(jī)行走位置準(zhǔn)確，作業(yè)機(jī)組要多配2個(gè)人，增加了作業(yè)成本。拖拉機(jī)安裝自動(dòng)駕駛系統(tǒng)后，路線可根據(jù)作業(yè)幅寬設(shè)定，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛，避免漏噴和重噴，作業(yè)效果大幅提升，減少農(nóng)藥投入，節(jié)約成本，降低污染。

　　4精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和示范推廣的建議

　　4.1技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

　　隨著新疆兵團(tuán)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)面積持續(xù)增加，針對(duì)棉花精量播種衛(wèi)星導(dǎo)航自動(dòng)駕駛的裝備、機(jī)具不斷涌現(xiàn)，但其他作物及后續(xù)田間作業(yè)的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的應(yīng)用仍然亟待示范與推廣應(yīng)用。新疆兵團(tuán)棉花播種面積近60萬(wàn)hm2，玉米、番茄、甜菜等中耕作物面積26.67余萬(wàn)hm2，每80hm2播種面積配一臺(tái)作業(yè)機(jī)組，衛(wèi)星導(dǎo)航自動(dòng)駕駛系統(tǒng)需求量超過(guò)10000套。新疆自治區(qū)中耕作物面積超過(guò)兵團(tuán)2倍，僅自動(dòng)駕駛系統(tǒng)一項(xiàng)總需求量至少30000套。滴灌節(jié)水技術(shù)在新疆兵團(tuán)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的全面應(yīng)用是重大創(chuàng)新。滴灌節(jié)水技術(shù)是從以色列引進(jìn)的，器材價(jià)格昂貴，在中國(guó)大田作物種植中無(wú)法大面積使用。新疆兵團(tuán)通過(guò)引進(jìn)、試驗(yàn)、再創(chuàng)新，攻克低成本器材和裝備的研究開發(fā)難題，形成服務(wù)體系，大面積應(yīng)用大田作物，應(yīng)用規(guī)模達(dá)到世界笫一。之后依托空間信息系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控條田間輪灌區(qū)土壤含水率數(shù)據(jù)，實(shí)施自動(dòng)化灌溉，逐步將滴灌節(jié)水技術(shù)向智能化、水肥一體化、遠(yuǎn)程操作控制方向發(fā)展，節(jié)水效果能明顯提高。新疆兵團(tuán)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展方面應(yīng)特別關(guān)注以下二個(gè)方面：一是用信息化技術(shù)提升精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)裝備的設(shè)計(jì)和制造水平;包括各種智能控制技術(shù)、農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航及自動(dòng)作業(yè)技術(shù)，提高農(nóng)業(yè)機(jī)械的作業(yè)性能和作業(yè)質(zhì)量;二是用信息化技術(shù)提高農(nóng)業(yè)機(jī)械化的管理水平，包括農(nóng)機(jī)作業(yè)的遠(yuǎn)程監(jiān)控與調(diào)度，提高農(nóng)業(yè)機(jī)械的利用效率和效益[36]。

　　4.2示范推廣的建議

　　4.2.1加強(qiáng)政策引導(dǎo)衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展需要國(guó)家強(qiáng)有力的支持，應(yīng)強(qiáng)化國(guó)家和地方政府補(bǔ)貼充分向衛(wèi)星自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)傾斜，而北斗導(dǎo)航系統(tǒng)是國(guó)家重點(diǎn)推廣項(xiàng)目，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)必須具備北斗衛(wèi)星導(dǎo)航功能。同時(shí)，新技術(shù)的推廣要逐步進(jìn)行，先進(jìn)行試驗(yàn)示范，再逐年鋪開[37-39]。

　　4.2.2加快人才培養(yǎng)步伐積極扶持教育和服務(wù)機(jī)構(gòu)發(fā)展，分層次進(jìn)行技術(shù)理論和實(shí)踐培訓(xùn)，先對(duì)農(nóng)機(jī)管理人員和專業(yè)技術(shù)人員，再在農(nóng)機(jī)化示范基地建設(shè)中進(jìn)行實(shí)際培訓(xùn)，逐步擴(kuò)大培訓(xùn)范圍，加快對(duì)機(jī)操作人員以及導(dǎo)航技術(shù)服務(wù)人員的培養(yǎng)，加強(qiáng)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的培訓(xùn)。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]汪懋華“.精細(xì)農(nóng)業(yè)”發(fā)展與工程技術(shù)創(chuàng)新[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，1999，15(1)：1-8.WangMH.DevelopmentofPrecisionAgricultureandInnovationofEngineeringTechnologies[J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE),1999，15(1)：1-8.

　　[2]張輝，張永江，楊易.美國(guó)、加拿大精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展實(shí)踐及啟示[J].世界農(nóng)業(yè)，2018(1)：175-178.ZhangH,ZhangYJ,YangY.ThepracticeandEnlightenmentofPrecisionAgricultureDevelopmentintheUnitedStatesandCanada[J].Worldagriculture,2018(1)：175-178.

　　[3]溫佳偉，黃金柏，徐樂(lè).日本精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J].中國(guó)農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào)，2014，35(2)：337-340.WenJW,HuangJB,XuL.ProspectsandcurrentstatusofprecisionagricultureinJapan[J].JournalofChineseAgriculturalMechanization,2014,35(2):337-340.

　　[4]林海，胡錫寧，肖光順，等.新疆精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展策略[J].新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，25(3)：83-86.LinH,HuXN,XiaoGS,etal.DevelopmentMeasureofPrecisionAgricultureinXinjiang[J].JournalofXinjiangAgriculturalUniversity,2002,25(3):83-86.

　　[5]陳學(xué)庚，趙巖.新疆兵團(tuán)農(nóng)業(yè)機(jī)械化現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].華東交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2015，32(2)：1-7.ChenXG,ZhaoY.CurrentSituationandDevelopmentTrendofAgriculturalMechanizationinXinjiangCorps.JournalofEastChinaJiaotongUniversity,2015，32(2)：1-7

《新疆兵團(tuán)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展與北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用》

上一篇：陜西省農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展水平綜合評(píng)價(jià)

下一篇：鄉(xiāng)村振興視域下農(nóng)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的主要方向及對(duì)策研究