近日,中国发射了全球首颗量子卫星,世界的目光再次聚焦“卫星”——这个人类一手送入太空的亲密伙伴。卫星其实不仅在通信领域发挥着关键作用,在农业方面也担负着多项服务功能。
精准农业中的卫星导航定位技术主要包括农业机械控制、精准病虫防治和灌溉、农田资源的普查和规划等。
1.农业机械控制
卫星导航定位技术在农业机械控制中的应用主要包括变量施肥播种机、联合收割机、无人驾驶拖拉机等。
(1)变量施肥播种机
精细农业变量控制的出发点是把大田块细化为小田块,按小田块收集田间状态信息,根据其差异性做出作业决策,即依据当前土壤养分状况和作物生长状况等田间状态信息编制出田间施肥或播种变量作业处方信息。作业处方信息包括田间不同区域应有的施肥量或播种量、定位信息、步进电机步进值等农事变量作业信息,并有针对性地加以实施。
(2)联合收割机
在联合收割机上安装全球定位系统接收机和地理信息系统,在农作物收货的时候,利用GNSS技术和产量传感器,由此获得农田作业区内不同区域、不同地块的农作物产量分布,把这些数据经过处理后可以制作产量分布图。之后,再将影响农作物生产的种种因素数据输进计算机,从而通过产量数据对比的方式,确定农作物产量分布不均匀的原因,并且制定相应有效的措施。由此,设计出农业机械的智能控制软件,来控制收割速度、脱粒喂入量,达到最佳的收割效果和最大的收割效率。
(3)无人驾驶拖拉机
无人驾驶拖拉机是由固定操作站控制的无人驾驶农业机械,在卫星全球定位系统或在田间附近地面系统的导航下工作,具有很多优越性:可实现 24小时内连续精确作业;没有驾驶员,就没有必要安装驾驶室和操纵机构;可增加空间来安装农具,并减少机器重量,可提高机组工作效率。
2.精准病虫防治和灌溉
卫星导航定位技术在精准病虫防治和灌溉中的应用主要包括精准喷药、精准灌溉系统等。
(1)精准喷药
精准喷药是运用GNSS监测病虫草害,是预测预报的新手段,通过GNSS系统连接高质量视频摄像系统拍摄分析图像,可以收集原始数据,监测大田作物,得出田间病虫草害分布大小位置,并可以通过逐次拍摄确认害虫的迁飞路线、种群数量和为害程度,以及病虫草害发展方向及流行趋势。
(2)精准灌溉
精确灌溉既能满足作物生长过程中对灌水时间、灌水量、灌水位置、灌水成分的精确要求,又能按照田间的每个操作单元的具体条件,精细准确地调整农业用水管理措施,最大限度地提高水的利用效率。在田间运用GNSS土地参数采样器采集植物生长的环境参数,如土壤湿度、地温等,通过GNSS中心控制基站,利用专家系统进行植物分析,可以调控植物生长环境,精确调控节水灌溉系统。
3.农田资源的普查和规划
在精准农业中,综合应用卫星导航技术、GIS和遥感技术,实现农田信息的数字化、可视化管理应用。技术人员利用GNSS手持机可以获得农田的地理位置信息。卫星导航接收机获得的农田定位信息通过GIS转化成相应的图形,同田间的各种信息结合,形成反映该信息的专题图和处方图,如肥力分布图、病虫害分布图等,用于农作物科学施肥、病虫害防治和估产等。
来源:《卫星应用》(由北京空间科技信息研究所主办,为中国宇航学会卫星应用专业委员会会刊。)