国家政策对基于GPS的精准农业变量施肥系统及研究进展
精准施肥技术研究现状和展望
精准施肥技术研究现状和展望随着农业技术的不断发展和升级，精准施肥技术已经成为了现代农业生产中不可或缺的重要一环。
因为科学合理的精准施肥技术不仅能够提高农作物产量，还能够有效降低农药、化肥的用量，保护环境，增加农民的收益。
目前，全球各主要农业国家均在研究和推广精准施肥技术，以下将对其研究现状和展望作一简要阐述。
一、精准施肥技术研究现状（1）土壤测试技术的进一步发展现代农业生产中使用的精准施肥技术，主要基于农田土壤的养分含量和各种条件。
土壤测试技术不但能够准确判断土壤的养分含量，还能够对土壤的PH值、氮磷钾含量、微量元素含量等进行测定。
目前，全球各主要农业国家的科学家们正在开展各种基于化学、物理、生物等原理的土壤测试技术研究。
（2）科技手段的广泛应用现代高科技手段的广泛应用也推动了精准施肥技术的发展。
随着大数据、人工智能、互联网、卫星遥感等新兴科技的进一步普及和应用，精准施肥技术的研究也得以在更高水平上进行。
现代科技手段可以精准识别农田作物类型、生长状态、发育阶段、土壤利用情况等要素，提高施肥技术的准确性和实效性。
（3）精准施肥装备的不断更新换代自动化、机器人化施肥设备也是农业发展的重要推动因素。
现代农业生产已经拥有了一系列完备的农业机械化装备，大幅提高了施肥效率、积累了施肥数据，为进一步改进精准施肥技术提供了有力的物质基础。
二、精准施肥技术的未来展望（1）进一步提高技术精准度未来的精准施肥技术将进一步精细化、智能化、精准化。
未来的科技手段将更多实现自动化、机器人化，应用新兴技术要素，如大数据分析、人工智能、区块链等。
（2）优化农业公共服务促进农业现代化是全球各个国家的共同目标，为了提高农业公共服务水平，各级官员负责的部门也需要更加重视农业信息化建设，推动农业科技进步。
未来，优化农业公共服务和加强和农户、科技部门的沟通联系，将成为精准施肥技术发展的推动力量。
（3）深化国际合作，推动共同发展未来，全球各主要农业国家应该加强跨国、跨区域的合作交流，共同推动精准施肥技术的发展。
农业机械化中的GPS导航系统与自动化控制方法
农业机械化中的GPS导航系统与自动化控制方法近年来，随着科技的发展，农业机械化正在迈入一个新的时代。
在这一过程中，GPS导航系统和自动化控制方法正逐渐成为农业机械化的重要组成部分。
本文将探讨GPS导航系统和自动化控制方法在农业机械化中的应用，以及对农业生产的影响。
GPS导航系统是一种利用全球定位系统技术来确定位置和时间的设备。
它可以通过卫星信号来精确定位农业机械设备的位置，从而实现自动导航和精确操作。
在农业领域，GPS导航系统可以广泛应用于种植、喷洒、收割等作业过程中。
首先，GPS导航系统可以提供精确的定位信息，将农田划分成小区进行管理。
利用GPS导航系统，农民可以在作物生长的过程中对不同地块进行差异化管理，根据不同地块的土壤条件、养分含量等因素，合理调整施肥、灌溉等农业生产活动。
这不仅可以提高农田利用率，减少资源浪费，还能够最大限度地提高农作物的产量和品质。
其次，GPS导航系统可以实现自动化控制，提高农机作业的效率。
传统的农机作业由人工操作，存在作业效率低、误差大等问题。
而在使用GPS导航系统的农机中，农民只需要设定作业路线和参数，农机就能够根据导航系统的指示进行自动导航和操作。
这大大减轻了农民的劳动强度，提高了作业效率，并减少了能源消耗。
此外，GPS导航系统还可以与其他农业智能设备相结合，实现全自动作业。
例如，可以将农机与无人机结合，利用GPS导航系统对农田进行巡航，实时监测农作物的生长情况，检测病虫害等，并及时采取相应的防治措施。
这不仅提高了农作物的防治能力，还能够降低人工巡视的成本，提高农业生产的效率和质量。
除了GPS导航系统，自动化控制方法也是农业机械化的重要组成部分。
自动化控制方法可以通过传感器、执行器、控制器等设备来实现对农机作业过程的自动控制。
它可以对作业质量进行实时监测和控制，提高农机作业的精确度和一致性。
例如，自动化控制方法可以应用于农机作业中的施肥过程。
利用传感器可以实时监测农田的土壤质量和作物的生长情况，根据监测结果调节施肥量和施肥方法，使施肥过程更加科学合理。
精准变量施肥技术研究与应用
ｆ 壤 中各 种 养 分 的盈 状 况 、 不 同肥 料 的增 产效 应 、 不 同作 物
的施肥模式 、 历年产 等卡 ¨ 信 息输 入计算机 ， 形成资料齐 全的 土壤 养分信息 化管理系统 ， 成 作物生长的变量处方 图 ， 这些 信 息输 入变量施肥机 的控制单兀 ， 根据处方 图信息在 田问不断改变 施肥 ， 完成施肥作、 ｌ 、 、 从阁内外 的研究来看 ， 按处方 图变量施肥 地块的产垣 比传统平衡施肥的产量将提高 ３ ０ ％左右 ， 而且减少了 化肥施用总垣 ， 经济效益大大提高。 要做到精准施肥 ， 就要求有科
方 图（ 如图 ２ ） ； 最后依据施肥 处方作业 图， 决定 肥料 的最 佳施用 最 。施肥处方 中既包含了每个 网问栅格的施肥量信息 ， 也包 含
基金 项 目 ： 项 目名 称 ： 北 方主 要 作 物 抗 旱 节 水 综 合 技 术研 究 与 区域 示 范 （ 项 目号 ： ２ ０ （ ） ９ ０ ３ ０ ０ ７ — １ ０ ）
学 合 理 的 施 肥方 式 和 县有 自动控 制 的变 量施 肥 机 械 。 １ ９ ９ ３ — １ ９ ９ ４年 ， 精 准 施 肥技 术 首 先在 美 困 明 尼 苏 达 州 的 两 个 农场 进 ｆ 验， １ ９ ９ ５年 美 闫 明 尼 苏 达 州 、 华 盛顿 州 开 发 了 变 量 施 肥 技 术（ Ｖ Ｒ Ｔ — Ｖ ａ ｒ ｉ ａ ｂ ｌ ｅ Ｒ ａ ｔ ｅ Ｆ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ） 应用设 备 ， 随 后 变 量 施 肥
图 ２ 处 方 图 信 息
图Ｉ 圆 盘 式 变量 施 肥机
GPS定位在智慧农业中的应用与研究
GPS定位在智慧农业中的应用与研究随着科技的不断演进，农业也迎来了革命性的变化。
智慧农业作为现代农业发展的重要方向，借助先进的技术手段提高生产效率、减少资源浪费，成为当今农业领域的热门话题。
而GPS定位技术的应用在智慧农业中起到了至关重要的作用。
本文将探讨GPS定位在智慧农业中的应用和研究进展。
随着GPS技术的成熟与普及，农业部门开始将其应用于农业生产中。
GPS定位技术通过卫星信号实现精准定位，为农民提供了精确的地理位置信息。
首先，GPS定位可以用于农田的精准测绘。
农田面积的准确测量对于农民和农业部门来说至关重要。
传统的农田测绘方法费时费力，而使用GPS定位技术可以在短时间内测绘出农田的精确面积和边界，提高测绘的准确性，帮助农户合理规划种植布局。
其次，GPS定位在农作物管理中，特别是作物的精准种植方面发挥了重要作用。
传统的种植方法往往仅依赖农民的经验和感觉，种植布局缺乏科学依据。
而GPS技术结合地理信息系统（GIS），可以实现农田的精确定位和地块划分，利用精确的定位信息，农民可以根据土壤肥力、坡度和水源等因素，科学合理地进行作物的种植，提高种植密度，提高产量。
此外，GPS定位还可以用于农田内的作物健康监测，通过航拍无人机获取的高分辨率图像结合GPS坐标，农民可以实时监测作物的健康状况并采取相应的养护措施。
另外，在农业机械化方面，GPS定位也起到了重要的作用。
农业机械的导航系统基于GPS技术，可以实现自动驾驶、精确播种、喷施、收割等操作。
自动驾驶技术不仅可以节省人力成本，还可以提高作业精度和效率。
通过GPS定位，农机可以精确识别农田边界和障碍物，自动绕行，并实现作业路径的规划和优化，从而最大化地利用土地资源，提高农机作业效益。
除了应用于农业生产，GPS定位在农业研究中也有着重要意义。
科学家可以利用GPS定位技术获取大量的农田和作物的位置坐标信息，结合气象数据和土壤采样分析结果，进行作物模型的构建和预测，从而实现农作物的生长预测和病虫害防控。
变量施肥技术体系的研究进展
据 与其 他 多层 数 据 （ 壤 理 化性 质 、 虫 草 害 、 候 等 土 病 气 信息 ） 的叠 加 分 析为 依 据 ， 以作 物 生 长 模 型 、 物 营养 作 专家 系 统 为 支 持 ， 以高 产 、 质 、 保 为 目的 的 因 土 、 优 环
因时 、 因， 实 现 我 国农 业 的 可 持 续 发 展 具 有 重 对
要意 义
收稿 日期 ：２０ ０ ９—１ —２ １ ３
理 、 量 施肥 决 策 分 析 、 量 施 肥 实 施 ５大 主 要 技 术 变 变
环 节 ， 面对 各 个 技术 环 节 的研 究 现状 进 行 分析 。 下
统 工 程 方 面发 展 ， 仅 针 对 土 壤 ， 包 括 水 文 、 物 、 不 还 作 微 气 候等 条 件 的 时 空 变 化 ， 作 业 管 理 中实 行 “ 需 在 按
投 入 ” 则 ， 均 匀 投 入 为 变 量 投 入 ， 化 作 业 操 原 变 优 作 ０ 。所 谓 变 量施 肥 ， 就是 以不 同 空 间 单元 的 产 量 数
资源 、 响 产 量 、 染 环 境 ¨ 。长 期 以 来 不 合 理 的施 影 污 Ｊ 肥 方 式 已造 成 土壤 板结 、 力 下 降 、 虫 害 增 多 、 业 地 病 农 环 境 污染 加 剧 、 产 品 品 质 下 降 ， 时 还 会 导 致 作 物 农 同
营 养失 去平 衡 ， 人 体 有 益 的物 质 维 生 素 和 水 溶 性 糖 对
作单 元 的具 体 情 况 ， 细 准 确 地 调 整 肥 料 的 投 入 量 ， 精 获取 最 大 的 经 济 效 益 和 环 境 效 益 Ｊ 变 量 施 肥 涉 及 。 到 农 田网格 划 分 、 田信 息 获 取 、 田信 息 管 理 与 处 农 农
变量施肥自动控制技术的研究现状与发展趋势
变量施肥自动控制技术的研究现状与发展趋势变量施肥自动控制技术是一种通过自动化技术实现精密施肥的技术。
它可以实现对不同区域、不同植株、不同生长阶段的植物进行精准施肥控制，优化施肥方案，避免施肥浪费，提高作物产量和品质。
此技术自问世以来，已得到广泛关注和应用，但该技术也面临着一些问题和挑战。
本文将分析变量施肥自动控制技术的研究现状、存在的问题以及未来发展趋势。
当前，变量施肥自动控制技术的研究重点主要集中在以下方面：1. 基于决策模型的精准施肥控制决策模型是变量施肥自动控制技术的核心。
通过建立决策模型，可以分析不同植株、不同区域、不同生长阶段的营养需求、吸收能力等因素，从而实现精准施肥。
目前决策模型主要采用神经网络、模糊理论、遗传算法等方法，但仍需要不断进行完善和优化。
2. 传感器技术的应用传感器技术是变量施肥自动控制技术的重要组成部分，通过传感器可以实时监测土壤、植株、环境等信息，准确掌握作物生长状况，从而实现实时调控和精准施肥。
目前，传感器技术已发展到多种类型和多个方面，如土壤温湿度传感器、光合作用传感器、气象站传感器等，但其价格、精度和可靠性等方面仍需要改进。
3. 自适应控制技术的应用自适应控制技术是指根据作物的生长状态、施肥需求和环境变化等情况，自动调整施肥量和施肥频率，以达到最优化的施肥效果。
目前，自适应控制技术已广泛应用于工业控制领域，但在农业领域的应用还需要进一步完善和推广。
变量施肥自动控制技术的研究和应用面临着许多问题和挑战，如：1. 传感器价格昂贵传感器是变量施肥自动控制技术的重要组成部分，同时也是成本较高的部分。
传感器价格昂贵，对普及该技术产生了一定的限制。
2. 决策模型不够精确决策模型是变量施肥自动控制技术的核心，但现有的决策模型对植物的生长环境、生长状态和营养需求等因素的考虑仍存在局限性，需要进一步完善和精确。
3. 应用难度较大变量施肥自动控制技术的应用需要很高的专业知识和技能，普通农民较难掌握。
全球定位系统在精确农业中的应用研究
全球定位系统在精确农业中的应用研究摘要：近年来，全球定位系统（GPS）技术在农业领域的应用得到了广泛关注。
精确农业是指利用GPS和地理信息系统（GIS）等技术，实现农田管理、土壤肥力评估、农作物监测等操作的精准化和智能化。
本文将介绍全球定位系统在精确农业中的应用，并探讨其优势、挑战以及未来发展方向。
1. 引言全球定位系统（GPS）作为一种基于卫星定位的技术，已经广泛应用于农业领域。
精确农业的概念在过去几十年中逐渐兴起，其目标是利用先进技术提高农业生产效率和可持续性发展。
全球定位系统为精确农业提供了重要支持和基础。
2. 全球定位系统在精确农业中的应用2.1 地块划分与管理通过GPS技术，农民可以精确划定地块的边界，并进行数字化管理。
这有助于优化土地利用，提高农田的产量和效益。
此外，通过地块的精确划分，可以更好地进行灌溉和施肥，从而减少资源浪费和环境污染。
2.2 土壤肥力评估利用全球定位系统和地理信息系统，可以实时记录土壤的营养状况和肥力分布，精准评估土壤的养分含量和pH值等指标。
这为农民提供了科学依据，避免了过量或不足施肥，提高了施肥的效果和经济效益。
2.3 农作物生长监测通过GPS技术结合遥感技术，农民可以实时监测农作物的生长发育情况。
精确农业的应用使农民可以及时发现并处理作物生长中的问题，比如虫害、病害和营养不足等。
这有助于减少作物的病虫害损失，并提高农作物的质量和产量。
3. 全球定位系统在精确农业中的优势3.1 提高生产效率利用全球定位系统进行农田管理和农作物监测，可以提高作业效率和农业生产能力。
精确的定位和导航信息使农民能够更好地掌握农田的情况，并实施精确操作。
3.2 减少资源浪费通过全球定位系统的应用，农民可以根据土壤肥力状况和农作物需求，在合适的位置和时间进行施肥和灌溉。
这有助于减少肥料和水资源的浪费，提高资源利用效率。
3.3 减少环境污染精确农业的应用有助于减少农药和化肥的使用，有效防止水体和土壤的污染。
浅谈GPS技术在精细农业中的应用
浅谈G P S技术在精细农业中的应用standalone； self-contained； independent； self-governed；autocephalous； indie； absolute； unattached； substantive浅谈G P S技术在精细农业中的应用本科的时候学过一些GPS的基本理论知识——包括GPS的产生、定义、发展前景，以及它的组成、信号结构等等，了解了GPS定位中的各种主要的误差来源，学会了怎样用手持GPS。
但是对于距离测量与GPS数据处理方面的原理，自己并不是很了解。
所以这次自己也没有看很多关于GPS计算原理方面的论文，而是看了些关于GPS应用的论文。
下面我着重谈一下GPS技术在精细农业中的应用。
一、精准农业概述世界农业的发展大致历经了三个阶段：原始农业、传统农业、现代农业。
信息化与现代农业的结合是未来农业的发展方向。
精准农业就是信息技术应用于农事管理的现代化农业技术，是当今农业发展的新潮流。
它的兴起引起了一场真正意义的农业技术上的革命。
随着科技的发展和农业生产市场化程度的提高,农业生产中降低成本、提高产出率、发展优质高效农业以及农业可持续发展等方面的要求,迫切呼唤新型农业的出现。
基于这种想法,美国率先提出了精准农业构想,以智能化监控技术以及农业专家系统共同构成了精准农业早期技术基础。
随后,美国将GPS(全球定位系统)技术应用到农业生产领域,标志着精准农业技术体系的初步形成,1992年4月在美国召开第1次精准农业学术研讨会,精准农业这一概念逐渐被人们所接受。
精准农业(Precision Agricultural)，也叫精细农业或精确农业，是20世纪80年代初国际农业领域发展起来的一门跨学科新兴综合的以获得农田高产、优质、高效的现代农业生产模式和技术体系[1]。
精准农业是指以信息技术支持现代化农业操作与管理,依据农作物生长的土壤性状以及温度、湿度、光照等影响因素,调节对作物的投入,并对耕地和作物长势进行定量、实时诊断,提高土壤生产力,实现农业的优质、高产、低耗和环保的可持续发展。
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2012年全国高考模拟参考部分
基于GPS的精准农业变量施肥系统及研究进展黑龙江八一农垦大学赵军王智敏王熙庄卫东
1、引言
精准农业是一套基于空间信息管理和变异分析的现代农业操作系统。
精准农业的核心思想就是根据土壤性状和作物生长状况的空间差异，调节对作物的投入，即一方面对耕地和作物进行定量的实时诊断，充分了了解大田生产能力的空间差异；另一方面则以平衡地力提高产量为前提，实施定位、定量的精确田间管理，从而实现高效利用各类农业资源和改善环境这一可持续发展目标。
精准农业的变量施肥是以不同空间单元的产量数据与其它多层数据（土壤理化性质、病虫草害、气候等）的综合分析为依据，以作物生长模型、作物营养专家系统为支持，以高产、优质、环保为目的的变量处方施肥理论和技术。
自动变量施肥技术可实现在每一操作单元上因土壤、因作物预计产量的差异而按需变量施肥。
这种按需施肥的方法大大提高了肥料的利用率，同时减少肥料浪费及多余肥料对环境的不良影响。
2、变量施肥系统的组成及作用
变量施肥系统系统由全球定位系统（GPS）、机器控制系统、变量施肥专家系统、以GIS为核心的农田信息管理系统、拖拉机——播种机施肥机等组成。
当拖拉机在田间行驶时，通过GPS获取准确位置信息，进行操作单元的识别，以操作单元名称访问施肥数据卡，读取当前操作单元施肥量，通过控制系统控制施肥量，从而实现自动变量施肥。
2．1 全球定位系统（GPS）
全球定位系统（GPS）在精准农业中能够实施施肥机械作业的动态定位，即根据管理信息系统发出的指令，实施田间的精确定位。
按照参考点的不同，GPS接收方式可分为单点定位和差分定位。
动态差分定位过程中，采用测码伪距观测量进行相对定位，卫星轨道偏差、卫星钟差、大气折射等误差有效减弱，加上载波相位平滑技术可以达到分米级
的定位精度，因此可作为农业应用的首选方案。
在差分定位中需要设定基站的基准点，该基准点应使用已知定位点的大地坐标，也可以利用基站GPS经过一定时间的定位数据采集与统计处理后确定的基站地理坐标作为参考点。
一般的GPS接收机都提供了向计算机串口发送NMEA格式数据的功能。
Trimble公司的AgGPS132型GPS接收机发送的是NMEA-0183格式。
这个版本的NMEA能提供18种不同的数据。
分析这些数据，就能获得农机作业所需的全部信息。
2．2 地理信息系统（GIS）
GIS用于生成农田电子地图、采样导航、施肥决策及管理土壤和产量信息。
变量施肥系统是基于GIS的应用型软件。
它是采用集成二次开发，以通用编程软件、面向对象的可视化编程工具（如VC、VB等）为开发平台，利用GIS工具软件实现GIS的基本功能。
既可以充分利用可视化软件开发工具的高效方便的编程功能，实现各种专用的复杂的的分析方法，又充分利用了GIS工具软件完备的空间数据可视化分析处理功能，大大提高了应用系统的开发效率，现已成为应用型GIS开发的主流。
2．3 变量施肥专家系统
变量施肥专家系统的建立，是对采样、测土获得的土壤有机质、N、P、K等进行施肥决策，获得每个操作单元的施肥量；是从实施精准农业自动变量施肥作业的实际需求出发，应首先建立关于田间土壤信息、施肥情况、作物产量等地理信息图层，然后进行专题分析与施肥决策。
变量施肥专家系统应具备以下功能：数据的录入功能、数据的维护和更新功能、数据的查询和检索功能及统计功能等。
3、国内外研究的进展
3．1 国外的研究进展
近年来，世界上许多发达国家已经开展了精准农业的示范研究。
在实现精准农业变量施肥技术研究方面，国外已取得部分研究成果。
C.Yang，J.H.Everitt和J.M.Bradford对变量施用液态N肥和P肥作了研究，得出应用变量施肥技术可以减少产量变化的差异，提高产量和增加回报。
C.R.Camp和E.J.Sadler等研究开发了一个数字控制计量装置，用于水的灌溉和化学药剂的喷洒作业。
D.K.Morris和D.R.Ess等研究开发了一个装备GPS的液态有机肥施用系统，该系统以开/关的形式控制肥料的使用，能够实现在水井、路障、河流等处控制不施肥，在耕作土地上控制施肥。
Bradley A.King和Richard W.Wall研究了一个移动式的变量喷药系统。
Mark D.Schrock和Darrel L.Oard等使用脉冲宽度来调节控制施用液
态氨肥流量。
已经商品化的有美国John Deere公司的变量撒肥机、Case 公司的Flexi Soil变量施肥播种机等。
3．2 国内的研究进展
中国在20世纪90年代后期开始了对精准农业的关注和适当引入。
近年来，我国在精准农业的示范研究方面发展速度较快，在引进、消化、吸收国外研究成果的基础上，研究和探讨适合我国国情的精准农业技术体系。
吉林大学的吴才聪等完成了精准农业农业田块网格的划分，为自动变量施肥的网格识别提供保证。
北京农业技术信息研究中心提出了基于多维空间变异分析的自适应农艺处方单元策略，对精准农业技术体系中自动确定最佳农艺处方单元大小提出了简便的解决方法；建立了精准农业智能决策支持平台，可以为用户播种、施肥等实现精确管理提供技术支持。
浙江大学的何勇等建立了精准农业研究和开发的信息处理系统。
中科院东北地理与农业生态研究所与吉林大学，在吉林省德惠市国家农业高新技术示范区，利用吉林大学生物与农业工程学院研制的变量深施肥机，进行了手动控制和自动变量控制的两种试验，试验结果表明，该施肥机能够实现精准农业意义上的变量施肥操作。
黑龙江八一农垦大学精准农业研究中心在友谊农场的精准农业示范项目，已取得阶段性研究成果。
利用带有GPS接收信号的收获机，完成了友谊农场五分场二队二号地、三号地大豆收获、小麦收获产量图的绘制，得到了两个地块的产量图。
利用Ag132GPS型GPS接收机完成了二号地的土壤采样和样品分析报告。
把土壤肥力作为信息提取目标，使用二次样条插值法等地学统计方法，可生成土壤养分肥力分布图，并以此图作为推荐施肥的基础，来解决同一地块不同区域中不同用量、不同配方的肥料施用问题。
变量施肥机驱动及控制装置的研制工作已经完成，试验方案已经确定，目前研究工作正深入地进行。
4、结束语
精准农业是农业现代化发展的必然结果，是信息农业、数字农业的重要组成部分，是多学科技术系统集成的具体化，需加强各集成系统的研究（GIS与RS、GIS与GPS等），继续实施“引进、消化、开发和推广”的精准农业示范工程，研究推广我国适用的精准农业技术体系和运用体系。