农作学第十章农作制度调查与管理

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1、第十章第十章 农作制度调查农作制度调查与管理与管理幻影幻影(ZYL)2022-8-251农作制度调查与管理n农业资源与农作制度的调查与评价农业资源与农作制度的调查与评价n3S3S技术与精确农业以及在农业中的应用技术与精确农业以及在农业中的应用n农作制度优化与农作制度管理农作制度优化与农作制度管理2022-8-252农业资源与农作制度的调查与评价农业资源与农作制度的调查与评价一、农业资源调查与评价的意义、目标和原则 农业资源调查是对一个国家、一个地区各种农业资源条件的种类、特征、数量、质量、分布和潜力及其开发利用现状、存在问题进行全面和综合性的调查。2022-8-253农业资源与农作制度的调查与

2、评价农业资源与农作制度的调查与评价1、农业资源调查评价的目的和意义1）为农业结构调整和农业生产合理布局奠定基础2）为农业区域发展提供可靠的依据3）为农业资源的合理开发和农作制度改革提供科学依据 2022-8-254农业资源与农作制度的调查与评价农业资源与农作制度的调查与评价2、农业资源调查评价的目标和原则1)着眼长远，立足当前。长远与当前结合2)运用生态效益、经济效益和社会效益相结合的原 则3)分析主导因素，揭示限制因素，进行全面系统的评价4)依据农业地域分异规律和发挥地区优势原则2022-8-255农业资源与农作制度的调查与评价农业资源与农作制度的调查与评价3、农业资源评价与调查的内容（1）

3、农业自然资源调查土地资源气候资源生物资源水资源（2）农业社会经济资源调查农业生产规模化农业现代化水平社会经济条件科学技术水平2022-8-256农业资源与农作制度的调查与评价农业资源与农作制度的调查与评价（3）农业资源状况的分析与评价*对所调查的农业资源状况进行比较与分析*分析当地农业资源中的限制因素及克服的可能途径*从资源总体状况考虑，评价并提出被调查单位今后农业生产的发展方向4.农业资源调查与评价的方法1）农业资源调查的方法2022-8-257 农业资源与农作制度的调查与评价农业资源与农作制度的调查与评价n调查步骤 室内资料整理室内资料整理 调查的准备工作调查的准备工作 外业调查外业调查3

4、.1.2.编写调查任务书或制订调查计划，组织调查专业队伍，进行技术培训和试点，收集资料，准备仪器和工具等因调查任务不同采取不同调查方式资料的审查、计算和分析、航片转绘、面积量算、数据汇总、编制有关图件和说明书，写出调查报告等2022-8-258农业资源与农作制度的调查与评价农业资源与农作制度的调查与评价n农业资源调查通常采用的方法蹲点或解剖麻雀蹲点或解剖麻雀普查普查 重点调查重点调查 典型调查典型调查 抽样调查抽样调查 遥感调查遥感调查 人口普查、土壤普查、土地利用现状调查、全国人口普查、土壤普查、土地利用现状调查、全国森林资源清查、气候普查、耕地面积调查等森林资源清查、气候普查、耕地面积调查

5、等特点：一、专门组织的一次性调查；二、全面调特点：一、专门组织的一次性调查；二、全面调查查在所有调查对象的全部单位中选择一部分重点单在所有调查对象的全部单位中选择一部分重点单位进行调查，其比重较大位进行调查，其比重较大蹲点或解剖麻雀蹲点或解剖麻雀 人口普查、土壤普查、土地利用现状调查、全国人口普查、土壤普查、土地利用现状调查、全国森林资源清查、气候普查、耕地面积调查等森林资源清查、气候普查、耕地面积调查等特点：一、专门组织的一次性调查；二、全面调特点：一、专门组织的一次性调查；二、全面调查查在所有调查对象的全部单位中选择一部分重点单在所有调查对象的全部单位中选择一部分重点单位进行调查，其比重较

6、大位进行调查，其比重较大2022-8-259农业资源与农作制度的调查与评价农业资源与农作制度的调查与评价n2）农业资源评价的方法n区类评价区类评价法法 n步骤一步骤一n步骤二步骤二n资源利资源利用现状用现状分析分析n选定设选定设计评价指计评价指标系统标系统n进行工进行工作区的类作区的类型划分型划分n类型区类型区资源高效资源高效利用评价利用评价n步骤三步骤三n步骤四步骤四n步骤五步骤五确定应遵确定应遵循原则循原则类型评价法类型评价法区域评价法区域评价法n步骤一步骤一n步骤二步骤二n确定评确定评价价n 目标目标n选定典选定典型异质区型异质区n选取异选取异质样元质样元n评价结评价结果推算到果推算到典

7、型异质典型异质区区n步骤三步骤三n步骤四步骤四n步骤五步骤五划分若干划分若干相似异质区相似异质区2022-8-2510农业资源与农作制度的调查与评价农业资源与农作制度的调查与评价n模型评价法模型评价法明确建模目的明确建模目的进行对象分析进行对象分析构建概念模型构建概念模型建模条件设定建模条件设定指标参数确定指标参数确定建立定量评价模型建立定量评价模型黑黑箱箱方方法法2022-8-2511农业资源与农作制度的调查与评价农业资源与农作制度的调查与评价二、农作制度的调查与评价作物布局调查种植模式调查轮作方式调查农牧结合状况调查土壤耕作措施调查农田培肥制度调查农田灌溉制度调查农田防护制度调查农经经营制

8、度调查农作制度现状评价2022-8-25123S3S技术与精确农业以及在农的技术与精确农业以及在农的中的应用中的应用1.精确农业的基本概念精确农业的基本概念2.精确种植技术体系及实施精确种植技术体系及实施3.精确农业支撑技术精确农业支撑技术4.发展动态发展动态2022-8-2513 美国在美国在20世纪世纪80年代初提出精确农业的概念和设想：年代初提出精确农业的概念和设想：n精确农业精确农业(Precision Agriculture)（精细农业）（精细农业）n精细农作精细农作(Precision Farming)n计算机辅助农业计算机辅助农业(Computer Aided Farming)n

9、(空间变量作物管理空间变量作物管理)Spatially-Variable Crop Managementn(处方农业处方农业)Prescription Agriculture”n(处方农作处方农作)Prescription Farming1.1.精确农业的概念精确农业的概念2022-8-25141.1.精确农业的概念精确农业的概念 精确农业是源于对农场范围内，在空间上均匀地施用农精确农业是源于对农场范围内，在空间上均匀地施用农业技术措施的条件下农作物单位面积产量的空间业技术措施的条件下农作物单位面积产量的空间不均匀不均匀性性的认识，这种不均匀性的根源是土地状况的空间不均的认识，这种不均匀性的根

10、源是土地状况的空间不均匀性。提出了匀性。提出了按需变量投入按需变量投入的的“处方农作处方农作”。精确农业的。精确农业的初衷初衷是在尽量不减少产量的情况下降低农业生产成本，是在尽量不减少产量的情况下降低农业生产成本，避免过量施用化学产品，降低对环境的污染。避免过量施用化学产品，降低对环境的污染。“精确农精确农业业”是将现代信息高新技术与农学、农业工程集成应用是将现代信息高新技术与农学、农业工程集成应用于获取农田于获取农田“高产、优质、高效高产、优质、高效”生产的现代农业精耕细生产的现代农业精耕细作技术。作技术。2022-8-25151.1.精确农业的概念精确农业的概念有关论述：有关论述：（1）“

11、精细农业是使用信息技术，收集多种资源的精细农业是使用信息技术，收集多种资源的数据，产生相关的作物生产决策的经营管理策数据，产生相关的作物生产决策的经营管理策略。略。”（美国国家研究委员会，（美国国家研究委员会，1997）2022-8-25161.1.精确农业的概念精确农业的概念（2）“精细农业是将遥感、地理信息系统、全球定位系统、精细农业是将遥感、地理信息系统、全球定位系统、计算机技术、通讯和网络技术，自动化技术等高科技与计算机技术、通讯和网络技术，自动化技术等高科技与地理学、农业生态学、植物生理学、土壤学等基础学科地理学、农业生态学、植物生理学、土壤学等基础学科有机地结合起来，实现在农业生产

12、全过程中对农作物、有机地结合起来，实现在农业生产全过程中对农作物、土地、土壤从宏观到微观的实时监测，以实现对农作物土地、土壤从宏观到微观的实时监测，以实现对农作物生长、发育状况、病虫害、水肥状况以及相应的环境状生长、发育状况、病虫害、水肥状况以及相应的环境状况进行定期信息获取和动态分析，通过诊断和决策，制况进行定期信息获取和动态分析，通过诊断和决策，制定实施计划，并在全球定位系统与地理信息系统集成系定实施计划，并在全球定位系统与地理信息系统集成系统支持下进行田间作业。这是一种信息化的现代农业。统支持下进行田间作业。这是一种信息化的现代农业。”（中国科学院院士、中国工程院院士（中国科学院院士、中

13、国工程院院士 李德仁）李德仁）2022-8-25171.1.精确农业的概念精确农业的概念（3）“精细农业是基于知识和信息的大田作物、设施农作、精细农业是基于知识和信息的大田作物、设施农作、养殖业和加工业的精细管理与经营的技术思想和体系的养殖业和加工业的精细管理与经营的技术思想和体系的整体发展。精细农业技术体系是农学、农业工程、电子整体发展。精细农业技术体系是农学、农业工程、电子与信息科技，管理科学等多种学科知识的组装集成与信息科技，管理科学等多种学科知识的组装集成.，目前国外关于精细农业的研究，主要是集中于利用目前国外关于精细农业的研究，主要是集中于利用3S空空间信息技术和作物生产管理决策支持

14、技术（间信息技术和作物生产管理决策支持技术（DSS）为基）为基础的面向大田作物生产的精细农业技术，即基于信息和础的面向大田作物生产的精细农业技术，即基于信息和先进技术为基础的现代农田先进技术为基础的现代农田“精耕细作精耕细作”技术。技术。”（中国工（中国工程院院士程院院士 汪懋华）汪懋华）2022-8-25181.1.精确农业的概念精确农业的概念（4）“精细农业精细农业”基于土壤精细管理的概念，是在田间按照基于土壤精细管理的概念，是在田间按照具体小区的情况调整管理措施，以提高产量、减少环境具体小区的情况调整管理措施，以提高产量、减少环境危害的农业生产方式。危害的农业生产方式。（5）“精细农业精

15、细农业”是通过使用产量图和传感器的感应方法、是通过使用产量图和传感器的感应方法、有效的模拟模型方法，用来预测最优的管理实践的时间，有效的模拟模型方法，用来预测最优的管理实践的时间，从而调整和改善土地和农业管理，以满足异质性田间植从而调整和改善土地和农业管理，以满足异质性田间植物的资源需求；以避免产量受到环境极限的限制。物的资源需求；以避免产量受到环境极限的限制。2022-8-25191.1.精确农业的概念精确农业的概念（6）“精细农业精细农业”是基于不同尺度的环境及生物生长信息是基于不同尺度的环境及生物生长信息采集、传递、反馈，包括大尺度下的基于采集、传递、反馈，包括大尺度下的基于3S(GPS

16、、GIS、RS)的信息和基于生物生产认知水平的全过程精的信息和基于生物生产认知水平的全过程精细判别以及基于智能化生产设备的准确控制，实现高效细判别以及基于智能化生产设备的准确控制，实现高效率、高收益、低环境危害的可持续农业生产模式。率、高收益、低环境危害的可持续农业生产模式。（7）“精细农业精细农业”是利用是利用3S空间信息技术和作物生产管理空间信息技术和作物生产管理决策支持技术决策支持技术(DSS)为基础的面向大田农作物生产的农为基础的面向大田农作物生产的农作技术体系。作技术体系。2022-8-25201.1.精确农业的概念精确农业的概念（8）“精细农业精细农业”是信息技术在农业中的应用，是

17、一种以是信息技术在农业中的应用，是一种以知识为基础的农业管理系统，是关于农业管理系统的知识为基础的农业管理系统，是关于农业管理系统的战略思想。它的全部概念建筑在战略思想。它的全部概念建筑在“空间差异空间差异”的数据采的数据采集和数据处理上，核心是根据当时当地作物实际需要集和数据处理上，核心是根据当时当地作物实际需要确定对作物进行化肥或农药等投入。确定对作物进行化肥或农药等投入。2022-8-25211.1.精确农业的概念精确农业的概念n共同点：精细探察差异，采取针对性调控措施，随时随地挖掘精细探察差异，采取针对性调控措施，随时随地挖掘潜力，达到全局优化；潜力，达到全局优化；以以GPS、GIS、

18、RS、DSS、先进传感技术、智能控制、先进传感技术、智能控制技术、计算机软硬件技术、网络技术、通讯技术等作技术、计算机软硬件技术、网络技术、通讯技术等作为高新技术手段；为高新技术手段；通过合理调控，提高效率来提升正面效果，抑制负面通过合理调控，提高效率来提升正面效果，抑制负面效应，全面提高经济效益、社会效益和环境效益。效应，全面提高经济效益、社会效益和环境效益。2022-8-25221.1.精确农业的概念精确农业的概念技术思想技术思想 作物生长环境和收获产量实际分布存在着空间差异性作物生长环境和收获产量实际分布存在着空间差异性（田区内小区平均产量的最大差异可以超过（田区内小区平均产量的最大差异

19、可以超过100%）和）和时间差异性（同一小区内年际产量差异明显），以分时间差异性（同一小区内年际产量差异明显），以分布式投入调控这种差异便可以均衡和优化农田资源的布式投入调控这种差异便可以均衡和优化农田资源的利用，这就是利用，这就是精确农业的基本思想精确农业的基本思想。2022-8-25231.1.精确农业的概念精确农业的概念技术思想技术思想 事实上，我国广大农民正是这种事实上，我国广大农民正是这种“精耕细作技术精耕细作技术”的伟的伟大的实践者，几千年来，农民把土地划分为小田块来大的实践者，几千年来，农民把土地划分为小田块来耕作经营，经过劳动密集的投入，积累了丰富的生产耕作经营，经过劳动密集的

20、投入，积累了丰富的生产管理经验，也可以达到很好的经济产量。但是它没有管理经验，也可以达到很好的经济产量。但是它没有现代科学技术的现代科学技术的定量研究和现代工程手段的支持定量研究和现代工程手段的支持，难，难以形成大规模的生产力，与现代农业生产不相适应。以形成大规模的生产力，与现代农业生产不相适应。2022-8-2524精确农业基本思想经济要求经济要求法律要求法律要求环境要求环境要求减少投入减少投入车辆定位系统车辆定位系统地理信息系统地理信息系统农机控制与监视农机控制与监视优化控制系统优化控制系统精确农业系统精确农业系统管理信息系统管理信息系统地理信息系统地理信息系统决策支持系统决策支持系统作物

21、栽培模型作物栽培模型田间历史数据田间历史数据经营效率改善经营效率改善较少环境投入较少环境投入较少废弃物较少废弃物较高利润较高利润2022-8-25251.1.精确农业的概念精确农业的概念n 精确农业实际是一种战略思想，它不仅仅适用对农田精确农业实际是一种战略思想，它不仅仅适用对农田作物作物“空间差异空间差异”和和“时间差异时间差异”的数据采集和处理，并的数据采集和处理，并进行决策，而且还适用对养殖业和加工业精细管理和进行决策，而且还适用对养殖业和加工业精细管理和经营。经营。精确种植精确种植 精确养殖精确养殖 大农业大农业 精确加工精确加工2022-8-25262.2.大田精确种植技术体系大田精

22、确种植技术体系自动信息采集自动信息采集GPSGISRS传感技术传感技术前前 3S集集成成田田 间间状态图状态图人工人工采集采集ESSSDSS后后 3S集集成成决策生成决策生成指令生成指令生成决策实施决策实施农田对策农田对策图作业图作业指令集指令集 I C S 农农 机机明白纸明白纸常规农机常规农机2022-8-25272.2.大田精确种植技术体系大田精确种植技术体系nGIS:Geographical Information System,GIS:Geographical Information System,地理信息系统地理信息系统;nGPS:Global Positioning System

23、,GPS:Global Positioning System,全球定位系统全球定位系统;nRSS:Remote Sensing System,RSS:Remote Sensing System,遥感系统遥感系统;nSS:Simulation System,SS:Simulation System,模拟系统模拟系统;nES:Expert System,ES:Expert System,专家系统专家系统;nDSS:Decision Support System,DSS:Decision Support System,决策支持系统决策支持系统;nICS:Intelligence Control Sy

24、stem,ICS:Intelligence Control System,智能控制系统智能控制系统;2022-8-25282022-8-2529利用利用GPS 进行田间测绘进行田间测绘图纸数字化图纸数字化土地边界图土地边界图电子地图电子地图编辑校准编辑校准属性数据输入属性数据输入数据输入2022-8-2530 施肥处方图返青追肥处方图底肥施用处方图总施肥处方图目标产量分布图2022-8-25312022-8-25322022-8-25332022-8-2534数据卡记录田间作业数据2022-8-25352022-8-25362022-8-25372022-8-2538农田精确种植体系中农田精确

25、种植体系中ICSICS种类种类具有测产功能的谷物联合收获机精密变量播种机精确变量施肥机精确变量喷药机精确变量灌溉机2022-8-25392022-8-2540谷物联合收获机实时测量传感系统谷物联合收获机实时测量传感系统GPS接收装置DGPS接收装置谷物湿度测量谷物密度测量体积流量测量损失测量转向角度测量距离速度测量割幅测量2022-8-2541返回2022-8-2542返回2022-8-2543返回2022-8-25443.3.精确农业技术支撑精确农业技术支撑3.1 全球定位系统（全球定位系统（Global Positioning System）3.2 地理信息系统（地理信息系统（Geogra

26、phical Information System）3.3 传感、监测系统及遥感传感、监测系统及遥感3.4 计算机控制器（计算机控制器（Computer controller）变量执行设备（变量执行设备（variable application equipment）2022-8-25453.1 3.1 全球定位系统全球定位系统n进行以农田空间定位为基础的作物小区平均产量和影响作物生长进行以农田空间定位为基础的作物小区平均产量和影响作物生长主要环境信息的采集与处理，是实施精细农业的基础。主要环境信息的采集与处理，是实施精细农业的基础。n该系统由包括该系统由包括24颗地球卫星组成的颗地球卫星组成的

27、空间部分空间部分，由地面控制站和一，由地面控制站和一组地面监测站组成的组地面监测站组成的地面监控地面监控部分以及部分以及用户接收机用户接收机3个主要部分个主要部分组成。目前已建成投人运行的全球卫星定位系统有美国国防部建组成。目前已建成投人运行的全球卫星定位系统有美国国防部建设的设的GPS系统和俄罗斯建设的系统和俄罗斯建设的GLONASS系统，两者原理相同，系统，两者原理相同，但利用了不同的时间标准和大地坐标系，均可提供全球卫星定位但利用了不同的时间标准和大地坐标系，均可提供全球卫星定位信息的免费服务。对于用户来说，只需要根据不同用途的要求，信息的免费服务。对于用户来说，只需要根据不同用途的要求

28、，购置用户接收机，可享用不同方式的服务，用户具有必要的使用购置用户接收机，可享用不同方式的服务，用户具有必要的使用知识即可。知识即可。2022-8-25463.1 3.1 全球定位系统全球定位系统 GPS起初是美国国防部为军事目的而建立起来的，旨在彻底起初是美国国防部为军事目的而建立起来的，旨在彻底解决海上、空中和陆地运输的导航和定位问题。它的全称为解决海上、空中和陆地运输的导航和定位问题。它的全称为“导航导航卫星授时和测距全球定位系统卫星授时和测距全球定位系统”(Navigation Satellite Timing And Ranging/Global Positioning System

29、)，简称为，简称为GPS。n方案：总共方案：总共24颗卫星，分布在互成颗卫星，分布在互成120度的度的3个轨道平面上，每个个轨道平面上，每个轨道平面平均分布轨道平面平均分布8颗卫星。这样，对于地球上任何位置，均能同颗卫星。这样，对于地球上任何位置，均能同时观测到时观测到69颗卫星。预计粗码定位精度为颗卫星。预计粗码定位精度为100m左右，精码定位左右，精码定位精度为精度为10m左右。左右。2022-8-25473.1 3.1 全球定位系统全球定位系统GPSGPS星座的卫星分布星座的卫星分布 2022-8-25483.1 3.1 全球定位系统全球定位系统 由于由于GPSGPS定位的精度高得惊人，

30、美国政府在实施定位的精度高得惊人，美国政府在实施GPSGPS计划中制计划中制定了有关政策（即定了有关政策（即SASA政策），提供了两种导航定位服务：政策），提供了两种导航定位服务：n一种为标准定位服务一种为标准定位服务SPSSPS（Standard Positioning ServiceStandard Positioning Service），），采用采用SASA技术将定位精度人为降低（水平定位技术将定位精度人为降低（水平定位100m,100m,垂直定位垂直定位156m156m），该项服务向世界免费开放，提供给民间用户使用。），该项服务向世界免费开放，提供给民间用户使用。n另一种为精度定位服

31、务另一种为精度定位服务PPSPPS（Precision Positioning Precision Positioning ServiceService），利用精码（），利用精码（P P码）定位，精度达到码）定位，精度达到10m,10m,提供给美国盟提供给美国盟友和得到特许的民间用户使用。友和得到特许的民间用户使用。2022-8-25493.1 3.1 全球定位系统全球定位系统n所谓所谓SASA技术，即技术，即“选择可用性技术选择可用性技术”（Selective AvailabilitySelective Availability），），实质上是一种导致非特许用户实质上是一种导致非特许用户(U

32、nauthorized User)(Unauthorized User)不能获得高精度不能获得高精度实时定位的方法。它包括对实时定位的方法。它包括对GPSGPS卫星基准频率所采用的卫星基准频率所采用的技术，对导技术，对导航数所采用的航数所采用的s s技术，对技术，对P P码所采用的译密技术。自码所采用的译密技术。自19911991年年7 7月月1 1日开始，日开始，在轨在轨GPSGPS工作卫星全部实施工作卫星全部实施SA SA 技术。技术。n由于由于SASA技术要影响技术要影响GPSGPS在全球民用设施的发展，因此美国在保证自己在全球民用设施的发展，因此美国在保证自己军事利益的前提下，于军事利

33、益的前提下，于20002000年年7 7月宣布取消月宣布取消SASA政策，这使政策，这使GPSGPS技术在民技术在民用中得到了高速的发展，据有关人士估计，用中得到了高速的发展，据有关人士估计，20002000年的民用与军用的比年的民用与军用的比例已达到例已达到8 8：1 1。2022-8-25503.1 3.1 全球定位系统全球定位系统为了摆脱美国的控制，前苏为了摆脱美国的控制，前苏联建立的全球导航卫星系统联建立的全球导航卫星系统（Global Navigation Global Navigation Satellite System-Satellite System-GLONASSGLONA

34、SS），），GLONASSGLONASS计划包计划包括括2424颗卫星（包括颗卫星（包括3 3颗备用卫颗备用卫星），均匀分布在三个轨道星），均匀分布在三个轨道上）轨道面的倾角为上）轨道面的倾角为64.864.8度，度，运行周期为运行周期为1111小时小时1515分；卫分；卫星信号采用了两种载波，其星信号采用了两种载波，其频率分别为频率分别为1.6GHz1.6GHz和和1.2GHz1.2GHz。2022-8-25513.1 3.1 全球定位系统全球定位系统 GPSGPS的定位原理的定位原理 n绝对定位法绝对定位法 绝对定位，即利用GPS确定用户接收机天线在WGS84中的绝对位置，它广泛地应用于导

35、航和大地测量中的单点定位工作。绝对定位也叫单点定位，通常是指在协议地球坐标系中，直接确定观测站相对于坐标系原点(地球质心)绝对坐标的一种定位方法。2022-8-25523.1 3.1 全球定位系统全球定位系统 利用利用GPSGPS进行定位的基本原理，是以进行定位的基本原理，是以GPSGPS卫星和用户卫星和用户接收机天线之间距离接收机天线之间距离(或距离差或距离差)的观测量为基础，并根的观测量为基础，并根据已知的卫星瞬时坐标，来确定用户接收机天线所对应据已知的卫星瞬时坐标，来确定用户接收机天线所对应的点位，即观测站的位置。的点位，即观测站的位置。GPS GPS绝对定位方法的实质，即是空间距离后方

36、交会。绝对定位方法的实质，即是空间距离后方交会。为此，在为此，在1 1个观测站上，原则上有个观测站上，原则上有3 3个独立的距离观测量个独立的距离观测量便够了，这时观测站应位于以便够了，这时观测站应位于以3 3颗卫星为球心，相应距离颗卫星为球心，相应距离为半径的球与地面交线的交点。为半径的球与地面交线的交点。2022-8-25533.1 3.1 全球定位系统全球定位系统n在在1 1个观测站上为了个观测站上为了实时求解实时求解4 4个未知参个未知参数数(3(3个点位坐标分量个点位坐标分量和和1 1个钟差系数个钟差系数)，便，便至少需要至少需要4 4个同步伪个同步伪距观测值。也就是说，距观测值。也

37、就是说，至少必须同时观测至少必须同时观测4 4颗卫星。颗卫星。GPSGPS绝对定位（或单点定位）绝对定位（或单点定位）2022-8-25543.1 3.1 全球定位系统全球定位系统 GPS GPS的定位原理的定位原理 n相对定位法相对定位法 GPSGPS相对定位，是目前相对定位，是目前GPSGPS测量中精度最高的一种测量中精度最高的一种定位方法，它广泛地应用于大地测量，精密工程测量定位方法，它广泛地应用于大地测量，精密工程测量和地球动力学的研究。相对定位的最基本情况是用两和地球动力学的研究。相对定位的最基本情况是用两台接收机分别安置在基线的两端，并同步观测相同的台接收机分别安置在基线的两端，并

38、同步观测相同的GPSGPS卫星，以确定基线端点在协议地球坐标系中的相对卫星，以确定基线端点在协议地球坐标系中的相对位置或基线向量。位置或基线向量。2022-8-25553.1 3.1 全球定位系统全球定位系统GPSGPS相对定位示意相对定位示意 2022-8-25563.2 3.2 地理信息系统与地图软件地理信息系统与地图软件n(Geographic Information Systems and Mapping(Geographic Information Systems and Mapping Software)Software)n地理信息系统地理信息系统(GIS)(GIS)是一个应用软件

39、，是精细农业的大脑，是一个应用软件，是精细农业的大脑，是用于输入、存储、检索、分析、处理和表达地理空间是用于输入、存储、检索、分析、处理和表达地理空间数据的计算机软件平台。它以带有地理坐标特征的地理数据的计算机软件平台。它以带有地理坐标特征的地理空间数据库为基础，将同一坐标位置的数值相互联系在空间数据库为基础，将同一坐标位置的数值相互联系在一起。一起。2022-8-25573.2 3.2 地理信息系统与地图软件地理信息系统与地图软件n地理信息系统事先存入了专家系统等带决策性系统及地理信息系统事先存入了专家系统等带决策性系统及带持久性的数据，并接收来自各类传感器（变量耕地带持久性的数据，并接收来

40、自各类传感器（变量耕地时实传感器、变量施肥时实传感器、变量栽种时实传时实传感器、变量施肥时实传感器、变量栽种时实传感器、变量中耕时实传感器等）及监测系统（遥感、感器、变量中耕时实传感器等）及监测系统（遥感、飞机照相等）的信息，飞机照相等）的信息，GISGIS对这些数据进行组织、统计对这些数据进行组织、统计分析后，在一共同的坐标系统下显示这些数据，从而分析后，在一共同的坐标系统下显示这些数据，从而绘制信息电子地图，做出决策，绘制作业执行电子地绘制信息电子地图，做出决策，绘制作业执行电子地图，再通过计算机控制器控制变量执行设备，实现投图，再通过计算机控制器控制变量执行设备，实现投入量或作业量的调整

41、。入量或作业量的调整。2022-8-25583.3 3.3 产量分布图生成系统产量分布图生成系统n(Yield Mapping Systems)(Yield Mapping Systems)n产量分布图记录作物收获时产量的相对空间分布，收产量分布图记录作物收获时产量的相对空间分布，收集基于地理位置的作物产量数据及湿度含量等特性值。集基于地理位置的作物产量数据及湿度含量等特性值。它的结果可以明确地显示在自然生长过程或农业实践它的结果可以明确地显示在自然生长过程或农业实践过程中产量变化的区域。在大多数管理决策中，产量过程中产量变化的区域。在大多数管理决策中，产量是一个首要的因素，需要精确的产量图来

42、确定空间处是一个首要的因素，需要精确的产量图来确定空间处理方案。理方案。2022-8-25593.4 3.4 变量控制技术变量控制技术n（Variable-Rate TechnologiesVariable-Rate Technologies）n变量控制技术变量控制技术VRTVRT（Variable Rate TechnologiesVariable Rate Technologies）是指安装有计）是指安装有计算机、算机、DGPSDGPS等先进设备的农机具可以根据它所处的耕地位置自动调等先进设备的农机具可以根据它所处的耕地位置自动调节货箱里某种农业物料投人速率的一种技术。作为精细农业技术的节

43、货箱里某种农业物料投人速率的一种技术。作为精细农业技术的领头羊，美国最早开始从事变量控制技术的概念与实践研究。变量领头羊，美国最早开始从事变量控制技术的概念与实践研究。变量控制设备随着空间位置变化而改变诸如种子、化肥、农药等投入量。控制设备随着空间位置变化而改变诸如种子、化肥、农药等投入量。变量控制技术系统包括控制特定物质流速变化的仪器，或同步控制变量控制技术系统包括控制特定物质流速变化的仪器，或同步控制多种物质流速变化的仪器，使得处于行驶中的机械自动改变物质投多种物质流速变化的仪器，使得处于行驶中的机械自动改变物质投入量，以达到预期效果。变量控制系统根据施用的物质和确定局部入量，以达到预期效

44、果。变量控制系统根据施用的物质和确定局部施用量的信息来源有不同的设计方法。施用量的信息来源有不同的设计方法。2022-8-25603.5 3.5 农业生物信息采集技术农业生物信息采集技术n（Farming Data Acquired TechnologyFarming Data Acquired Technology）n田间信息采集技术利用传感器及监测系统来收集当时当地所需的田间信息采集技术利用传感器及监测系统来收集当时当地所需的各种数据，如土壤水分、土壤含各种数据，如土壤水分、土壤含N N量、量、pHpH值、压实、地表排水状值、压实、地表排水状况、地下排水状况、植冠温度、杂草、虫情、植物病情

45、、拖拉机况、地下排水状况、植冠温度、杂草、虫情、植物病情、拖拉机速度、降雨量、降雨强度等，再根据各因数在作物生长中的作用，速度、降雨量、降雨强度等，再根据各因数在作物生长中的作用，由由GISGIS系统迅速做出决策。实施地面传感系统，需要开展一些的系统迅速做出决策。实施地面传感系统，需要开展一些的勘测土壤和作物生长过程的基础性研究。在采样密度达到一定的勘测土壤和作物生长过程的基础性研究。在采样密度达到一定的要求时，基于手工定点采样与实验室分析相结合，耗资费时、难要求时，基于手工定点采样与实验室分析相结合，耗资费时、难于较精细地描述这些信息的空间变异性，传感器则能自动收集土于较精细地描述这些信息的

46、空间变异性，传感器则能自动收集土壤、作物、害虫数据，满足密度要求。壤、作物、害虫数据，满足密度要求。2022-8-25613.6 3.6 遥感技术遥感技术(Remote Sensing)(Remote Sensing)n从遥远的地方，如飞机或卫星上获得信息，是精细农从遥远的地方，如飞机或卫星上获得信息，是精细农业一个潜在的重要的信息来源。遥感技术利用高分辨业一个潜在的重要的信息来源。遥感技术利用高分辨率传感器，在不同的作物生长期，实施全面监测，根率传感器，在不同的作物生长期，实施全面监测，根据光谱信息，进行空间定性、定位分析，为定位处方据光谱信息，进行空间定性、定位分析，为定位处方农作提供大量

47、的田间时空变化信息。农作提供大量的田间时空变化信息。2022-8-25623.7 3.7 作物生产模型作物生产模型n（Crop Production Modeling Crop Production Modeling）n为评估精细农业方法的效果，并提供准确评价的依据为评估精细农业方法的效果，并提供准确评价的依据需要大范围的精确反应空间差异的作物响应模型。已需要大范围的精确反应空间差异的作物响应模型。已经有很多预测作物如何响应气候、养分、水、光和其经有很多预测作物如何响应气候、养分、水、光和其它条件的模型，而这些模型中的大多数只包括了精细它条件的模型，而这些模型中的大多数只包括了精细农业应用中的

48、一个空间变量。农业应用中的一个空间变量。GISGIS能提供在大区域用反能提供在大区域用反映连续变化条件的数据连续运行模型的方法。时间序映连续变化条件的数据连续运行模型的方法。时间序列和其它一些时间分析法能帮助确定最后的产量。列和其它一些时间分析法能帮助确定最后的产量。2022-8-25633.8 3.8 决策支持系统决策支持系统n(Decision Support Systems)(Decision Support Systems)n农业上决策支持系统（农业上决策支持系统（DSSDSS）用来提供战术的、战略的及方针目）用来提供战术的、战略的及方针目标的决策支持。标的决策支持。DSSDSS是在管

49、理信息系统和运筹学的基础上发展起是在管理信息系统和运筹学的基础上发展起来的计算机科学分支，实现了由计算机自动组织和协调多模型的来的计算机科学分支，实现了由计算机自动组织和协调多模型的运行、以及对数据库中数据的存取与处理，从而达到更高层次的运行、以及对数据库中数据的存取与处理，从而达到更高层次的辅助决策能力。决策支持系统包括模型库、数据库、知识库、方辅助决策能力。决策支持系统包括模型库、数据库、知识库、方法库及其管理系统等，同时融合了良好的人机接口，使得模型运法库及其管理系统等，同时融合了良好的人机接口，使得模型运算、数据处理、专家知识以及在决策者的参与下建立起模型库、算、数据处理、专家知识以及

50、在决策者的参与下建立起模型库、数据库与领域专家的有机联系。数据库与领域专家的有机联系。2022-8-25643.9 3.9 智能化变量农作机械智能化变量农作机械n（Intelligent Farm MachineryIntelligent Farm Machinery）n智能化变量农业机械是实践精细农业的标志。迄今国外智能化变量农业机械是实践精细农业的标志。迄今国外商品化的支持精细农业实践的若干种变量农业机械己在商品化的支持精细农业实践的若干种变量农业机械己在生产和使用，其中较成功和效益较好的有施肥、喷药、生产和使用，其中较成功和效益较好的有施肥、喷药、播种和灌溉等农业机械。变量施肥机可以根据

51、事先绘制播种和灌溉等农业机械。变量施肥机可以根据事先绘制的施肥处方图，对地块中的肥料撒施量进行定位定量控的施肥处方图，对地块中的肥料撒施量进行定位定量控制调整。变量处方灌溉设备利用调整喷灌机械的行驶速制调整。变量处方灌溉设备利用调整喷灌机械的行驶速度、喷口大小和喷水压力等进行喷水量的控制。度、喷口大小和喷水压力等进行喷水量的控制。2022-8-25654.4.精确农业技术的发展精确农业技术的发展 9090年代以来，随着年代以来，随着GPSGPS、GISGIS、RSSRSS信息技术信息技术和和ESES、SSSS、DSSDSS、ICSICS人工智能技术的发展，人工智能技术的发展，“精确农业精确农业”成为发达国家高新技术集成应用成为发达国家高新技术集成应用于农业可持续发展研究的热门领域。支持于农业可持续发展研究的热门领域。支持“精精确农业确农业”的示范应用基本技术手段已研究开发的示范应用基本技术手段已研究开发出来，并逐步趋于成熟，在示范应用中预示了出来，并逐步趋于成熟，在示范应用中预示了良好的前景，成为国际农学、农业工程的技术良好的前景，成为国际农学、农业工程的技术应用研究富有吸引力的领域之一。应用研究富有吸引力的领域之一。2022-8-2566欢迎老师们批评指正！谢 谢2022-8-2567