精准农业技术体系分析与展望

精准农业技术体系分析与展望

苏敏

宁夏回族自治区固原市 西吉县扶贫开发办公室 宁夏固原 756299

摘要：近年来，农业得到了飞速的发展并逐渐趋向产业化，粮食安全与人类和环境的关系由于不同技术的应用而发生了翻天覆地的变化。在这方面，传统农业系统强调利用化石燃料的使用和投入来维持农业成果的产出，如化肥、农药、除草剂以及高能耗高污染的农业机械。尽管应用此类技术和手段在一定程度上明显提高了农业生产率，但它们破坏了延续农业系统所依赖的多种自然资源，随即也引发了诸多问题与挑战，如农作物减产、养分利用效率低下、水土流失、土壤板结、土壤生产力降低、水体富营养化、农药抗性、耕地面积缩小等。这些问题引起了国内外的广泛关注，也一直是农业研究的热门话题。本文主要分析精准农业技术体系分析与展望。

关键词：精准农业；地理信息系统；全球定位系统；精准决策；未来展望

引言

在全面建设小康社会的关键阶段，为了满足经济和人类发展的需要，必须促进农业的持续发展，精准农业技术的出现调和了矛盾。精准农业是3S技术和自动化技术的综合应用，结合最小田间单元的具体情况，优化耕地资源和劳动力资源配置，量化精确田间管理，以提高作物产量和质量，降低生产成本，减少环境污染等农业活动的不良影响。精准农业的实施，取代了我国农业发展的新台阶，它不仅大大提高了农业生产力，而且在自然资源、环境、农业生产、农业管理等方面具有重要的作用和意义。

1、概述

精准农业是现代意义上的精耕细作，它破坏了传统农业的生产模式和管理方法，在提高农产品质量和产量的同时，更好地保护了生态环境。现代信息技术是精准农业的主要技术系统之一，应用全球定位系统、地理信息系统、遥感(RS)的差异，精确到每块土地的厘米，甚至每平方厘米。《低空遥感技术及其在精准农业中的应用》一书中对现代农业遥感技术的发展进行了深入研究。通过学术方法、生动准确的专业科学学术语言，该书介绍了遥感技术在农业中的应用，为读者提供了一个有价值的研究知识体系。

2、精准农业技术体系分析

2.1农田信息采集与查询

首先，先进的无线通信技术大大加快了现场数据采集终端和后台数据库之间的数据交互，使现场终端设备无需再安装大容量存储设备，即可直接通过无线网络访问后台数据库，并将采集到的基本农田信息上传到服务器。在终端设计和实施过程中增强数据交互能力的同时，不仅可以减少内存容量，还可以将部分计算任务放置在后台处理器中，从而大大释放终端的工作空间，同时处理大量的任务进程。其次，激光测量技术的普及大大提高了农田基础信息的测量和采集工作，激光测量技术的使用实现了农业生产区长度、面积、标高等相关数据的实时测量，测量设备的小型化趋势也使其应用于更多的测量载体平台，如无人机、无人船、测绘车等，进一步提升了测绘的速度和精度。最后，传统的农田信息收集工作通常以纸质形式进行，既不利于信息的检索、获取，也不利于信息的存储，无法进行分析统计。利用GIS技术可以将农业生产信息与地理信息有机结合，从而为各类农业信息提供前所未有的时空特征。在GIS技术的应用过程中，不仅可以明确农业普查的区域界限，科学合理地规划现场调查路线，还可以有效地调节农业信息普查人员的工作效率。同时，利用GIS技术还可以实现各类纸质信息材料的图形化、可视化，从而弥补传统农田信息统计以表格和文本材料为主的不利局面。

3.2田间精准施肥

精确施肥和灌溉是那些可以帮助农业技术人员精确调整肥料、灌溉并获得最大回报的方法。例如，张秋阳等人将高分辨率遥感图像数据GeoEye-1与氮肥优化算法(NFOA)相结合，对冬小麦进行了氮肥推荐施用。基于GF-1高空间分辨率卫星数据，构建了一种新的高分辨率遥感方法，通过元尺度应用的光谱匹配法和OTSU自适应阈值算法的实施，对灌溉面积进行监测。

3.3农业灾害防治中的应用

GIS通过提取各个威胁因子实现对灾害区的孕灾条件信息量化，可以实现灾害预警、灾害程度和损失状况评估等应用，并在必要时减少对居民财产的损害。如杨志捷等利春小麦抽穗至成熟期间气象观测资料、春小麦品种试验的发育期观测资料以及春小麦播种面积、产量和产量等资料，利用GIS技术对内蒙古春小麦干热风进行精确分区和风险评估。GIS在病虫害中的主要作用包括研究病虫害的成因和规律，评估灾害发生时的适宜因素，预测灾害演变趋势，从而建立农业自然灾害科学数据库和农业自然灾害信息系统。我国已在棉蚜、松毛虫等害虫防治中成功应用GIS。运用地统计学方法GIS分析了桃树桃蚜和草间钻头蛛种群的空间结构，并模拟了其种群空间分布格局与建立的棉蚜虫害监测预警系统。

3、完善精准农业的对策与展望

基于当前我国农业机械化信息化发展的现状，以及农业主体经营的改变和农田用电率较低的问题，从我国精准农业市场的潜力和发展情况可以看到，精准农业的市场有着巨大的潜力。因此，应根据中国农业发展面临的实际问题，走上具有中国特色的精准农业发展道路，实现中国农业可持续发展。具体地说，我国精准农业技术与理论制需要进一步完善与发展，在理论指导、人才培养、技术发展和实践应用等方面还有待进一步提升。

（1）我国精准农业的研究起步晚，发展缓慢，尚缺乏系统成熟的理论体系。因此，应充分利用通过GNSS数据分析给定区域的变量的产量监测技术，例如作物产量和水分含量，从而对预期的农作物产量进行合理的评估，有利于政府部门积极地对市场进行调整和应对。（2）制约我国农业技术发展的因素众多，如地形复杂、基础建设落后、信息化程度不高。可变量技术可以控制对农作物的成本和能源的投入，但是它容易受到土壤类型，天气状况和地形特点等不利因素的影响。因此，未来的研究应该致力于开发出更加稳定、更加实用、可以应对各种情形的变量技术，使之应用于农业机械中，成为我国农业现代化的强劲的助推剂。（3）信息数字化是未来农业的发展趋势，如果农业数字化实现，那么科学家和农民可以更加方便地获得农作物、土壤状况、气候条件、植被状况等信息，模拟实际生产过程进而制定可持续发展对策。随着全球信息化的深化和GPS、GIS、RS技术日趋成熟，同时也在农业现代化的发展中展现出巨大的优势，多种技术联合使用是未来的一个发展趋势。

结束语

随着农业信息化的推进，传统农业也开始深入改革，同时，众多学者也致力于开发一种可以维持土地质量的、能够保持和扩大生产潜力的可持续发展农业方式，能够高效地利用有限的资源，节能减排和维持生态系统的服务，成为一种很好的选择，而精准农业是一种很好的选择。精准农业是实现农业低能耗、高效率、品质优良、环保安全的重要途径，也是全球农业科技革命的方向，更是我国实现农业现代化的有效途径。与传统农业方法相比，精准农业致力于技术研究生产粮食，以满足世界各地的粮食需要，减少环境对其不利的影响。

参考文献

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