发布时间：2023-09-27 10:03:57
绪论：一篇引人入胜的精准农业技术，需要建立在充分的资料搜集和文献研究之上。搜杂志网为您汇编了三篇范文，供您参考和学习。
近7年，兵团精准农业技术体系经历了从核心技术的提出到试验、示范，从单项技术的开发到多项技术的集成创新，从小面积推广到大面积应用，最终形成了一个完整的体系。
兵团精准农业技术体系来源于3个方面。第一是继承和发展了兵团已经实施的种植业十大主体技术和棉花高密度高产栽培技术；第二是引进、吸收国内外的农业先进科学技术和装备；第三是兵团科技人员和干部职工自己创新的科学技术和装备。经过5年的试验、示范、培训、推广，到2004年，兵团总结形成了包含精准农业核心技术体系、精准农业技术指标体系、精准农业技术规程体系和精准农业技术装备体系的4个子系统构筑的比较完善的兵团精准农业技术体系，给新疆和兵团农业带来了巨大的经济、社会和生态效益。2004年，此项成果经农业部专家组鉴定，获得兵团科技进步一等奖。
精准农业技术体系的核心是精准农业六项技术，包括精准种子工程技术、精准播种技术、精准灌溉技术、精准施肥技术、精准收获技术、田间作物生长及环境动态监测技术。它以精准灌溉和精准施肥为核心，以精准监测为保证，以精准播种为接口，前接精准种子，后接精准收获，将六大精准农业技术组装成一个贯穿作物生产全过程的有机整体。
兵团精准农业技术体系由4个子系统构成，其中精准农业六项技术是体系的核心，提出干什么的问题；精准农业技术指标体系是考核精准农业六项技术是否“精准”的定量指标；精准农业技术规程体系用于规范精准农业六项技术实施过程中的技术操作，保证精准农业定量指标的实现；精准农业技术装备体系是支撑精准农业六项技术准确实施的关键装备。4个子系统相辅相成，互相促进，构成缺一不可的完整体系。
二、推广精准农业技术体系的主要经验和做法
l．开展农业“两高、一优、一低”丰产攻关活动，加大行政推动及技术服务力度。一是每年组织两次全兵团范围的农业新科学新技术推广应用现场会，现场观摩兵团精准农业技术的新进展和典型经验；二是每年于棉花生产的关键时期，组织有关专家赴基层开展3次技术咨询、指导服务活动、一次专项技术调研和一次高产田检查验收工作；三是组织石河子大学、塔里木大学、新疆农垦科学院的有关专家和技术人员到基层团场长期蹲点搞技术服务和培训。
2，产、学、研结合，积极鼓励创新，组织精准农业技术联合攻关。一是产、学、研相结合，积极发挥兵团两校一院和师农科所技术人才密集的优势，引导其与基层团场紧密合作，在精准农业六项技术的试验、示范到大面积推广的各个环节，展开联合技术攻关和技术创新活动，解决了一个又一个技术难题，形成了一批技术成果和具有自我知识产权的产品；二是注重及时总结提高基层职工和技术人员的创新实践。
3．积极引进国外先进技术和设备，并逐步消化、吸收，实现国产化。积极引进国外先进技术和先进装备，丰富了精准农业技术的内容，拓宽了思路。如为实现机械采棉，引进了美国迪尔公司和凯斯公司的采棉机240台，并积极与贵州航空工业集团公司合作，在石河子建厂进行采棉机国产化攻关。为了提高精准种子加工水平，积极引进美国、丹麦等国外先进的种子精选加工设备，对兵团17条种子加工生产线进行改造，使棉花种子田间发芽率达到92％以上，为精准播种技术的大面积推广打好了基础。
4．大力开展宣传和培训工作，使精准农业技术深入人心。一是兵团于每年年底召开一次精准农业技术研讨会，每年编印一本《兵团精准农业技术研讨会论文集》，及时总结当年兵团精准农业技术推广的经验；二是近几年陆续编印了《精准农业技术系列丛书》《精准农业技术职工读本》《兵团主要农作物精准栽培技术规程》等书籍，作为职工培训的教材，增强了培训的效果；三是充分利用电视、报纸、期刊等媒体大力宣传兵团精准农业技术，向全国宣传兵团精准农业技术的创新成果；四是利用冬春农闲季节，大力开展“科技之冬”“科技之春”活动，通过多层次、多方位的技术培训，使广大干部职工和技术人员掌握精准农业技术，运用精准农业技术，并不断提高技术到位率。
5．注重技术成果的转化，带动一批支农产业迅速发展。近年来，通过科研院校、生产单位与相关企业的合作，与精准农业相关联的一批支农产业孕育而生，并逐步发展壮大。如精准灌溉技术带动了兵团节水器材和滴灌自动化设备产业的发展，并形成了“新疆天业”等一批支农龙头企业；精准播种技术带动了精准播种机具的生产，生产出气吸式精准取种和鸭嘴式下种相结合的具有自主产权的棉花精量播种机械，壮大了一批机械制造企业；精准灌溉、精准施肥技术的推广带动了复合肥、滴灌专用肥产业的发展，催生了一批复合肥、专用肥生产企业，生产出一系列质量可靠、具有自主知识严权的滴灌专用肥品种，提高了农业社会化服务水平，推进了农业产业化的进程。
6．加大科技投入力度，加快精准农业技术研究和推广速度。自1999年以来，兵团投入大量资金用于精准农业的研究试验、示范和推广工作。机采棉推广之初，对试点单位给予资金补贴；在棉花膜下滴灌推广之初，出台了每亩地补贴100元的奖励政策；对院校及精准农业技术相关研发单位给予资金支持，加快技术创新速度。
三、兵团精准农业技术的应用对推进兵团农业现代化的作用
兵团精准农业技术体系的形成和大面积推广应用，提高了兵团农业科技装备水平和农业科技含量，提高了农业机械化、信息化、自动化水平，职均经营规模扩大，完成了从“经验农业”向精准农业的转变。同时，精准农业是应用现代化高新技术的综合系统工程，带动了相关支农产业的发展，促进了农业产业化水平的提高，推进了兵团农业现代化进程。
1．从种植业十大主体技术到精准农业六项技术的推广，表现出从定性技术到定位、定量、定时技术质变的特点，使兵团种植业技术跃上了新的平台，进一步提高了兵团农业的工业化水平。
2．密切结合国情和兵团农业发展实际，形成了具有中国特色、走出科学试验区和示范园区、能够大面积推广的精准农业技术体系，改造提升了集成型的精准农业技术装备。
3．精准农业技术与高密度栽培模式结合，形成了具有核心技术支撑、关键技术配套、技术含量高、可控性强、能在不同条件下满足作物生长发育水肥需求及调控作物生长，获取优质、高产、高效的标准化农业生产模式。
4．精准农业技术体系体现了可操作性、渐进性、系统性、开放性的实施特点，可不断吸纳和开发新技术、新装备，不断丰富内涵，不断完善提高。在实践中不断发展。
一、前言
“3S”技术是以遥感技术（RS）、地理信息系统（GlS）、全球定位系统（GPS）为基础,将RS、GlS、GPS三种独立技术领域中的有关部分与其它高技术领域（如网络技术、通讯技术等）有机地构成一个整体而形成的一项新的综合技术。它集信息获取、信息处理、信息应用于一身,突出表现在信息获取与处理的高速、实时与应用的高精度、可定量化方面。
在信息社会，精准农业代表着农业发展的方向，精准农业的诞生和发展受到3S单项技术的推动，目前国内外关于精准农业的研究，主要内容仍然集中在3S技术利用上。
近年来，随着电子计算机技术、无线电通讯技术、空间技术及地球科学的迅猛发展，3S技术已从各自独立发展进入相互融合、共同发展的阶段，并且在农业生命科学、交通网络、环境监测、资源调查、区域管理、城市规划等诸多领域里得到了迅速广泛的应用。3S技术的集成为精准农业的发展提供了科学而适用的技术方法和手段，它不仅可为精准农业工作提供及时、可靠的基础信息，而且还可对所获取的信息进行综合分析、处理，其应用前
景非常广阔。
二、3S技术及其集成
（一）遥感技术（RS）
遥感（Remote Sensing，RS）是指从远距离高空以及外层空间的各种平台上利用可见光、红外光、微波等电磁波探测仪器，通过摄影、扫描及信息感应、传输、处理，从而研究地面物体的形状、大小、位置及其环境的相互关系的现代科学技术。现代遥感技术将向集多种传感器、多级分辨率、多光谱段和多时相为一体的方向发展，并将与GPS、INS、CCD等技术结合，从而以更快的速度、更高的精度和更大的信息量来获取对地观测数据。
（二）全球定位系统（GPS）
全球定位系统（Global Positioning System，GPS）是美军自70年代初期开始研制的新一代卫星导航和定位系统。
其基本工作原理是通过GPS接收机接收GPS卫星发射的导航电文，获得必要的导航信息及观测量，再经数据处理，从而完成导航和定位工作。目前，GPS可满足高精度实时数据采集的精度要求。
（三）地理信息系统（GIS）
地理信息系统（Geographic Information System,GIS）是处理地理数据的输入、输出、管理、查询、分析和辅助决策的计算机系统。GIS有两个显著特征：一是它不仅可以像传统的数据库管理系统（DBMS）那样管理数字和文字信息（属性信息），而且可以管理空间信息（图形信息）；二是它可以利用各种空间分析的方法，对多种不同的信息进行综合分析，寻求空间实体间的相互关系，分析和处理在一定区域内分布的现象和过程。
目前，GIS正向多功能、高精度、现势性强的时态GIS（TemporalGIS，TGIS）方向发展。
（四）RS、GPS、GIS技术集成
GPS提供适时而准确的定位信息，对于空间数据的确定有特殊的意义；RS技术利用某些仪器设备在不与被研究对象直接接触的情况下收集数据，通过处理分析最后提取和应用有关对象信息，是一种高效的信息采集手段，具有极高的空间、时间分辨率；GIS是利用现代计算机图形和数据库技术来输入、存储、编辑、查询、分析、决策和输出空间图形及属性数据的计算机系统，即RS发现变化、GPS测量变化区域、GIS统一管理数据，形成“一个大脑，两只眼睛”的框架。
以GIS为核心的3S技术集成，构成了对空间数据适时进行采集、更新、处理、分析及为各种实际应用提供科学决策的强大技术体系。
三、精准农业及其产生背景和国内外发展现状
（一）精准农业的概念
“精准农业”也被称为因地制宜农业（Site Specific Farming）、处方农业（Prescription Farming）。精准农业的含义是按照田间每一操作单元的环境条件和作物产量的时空间差异性（Temporal and Spatial Variability），精细准确地调整各种农艺措施，最大限度地优化各种投入（水、肥、种子、农药等）的量、质和时机，以期获得最高产量和最大经济效益，同时保护农业生态环境，保护土地等农业自然资源。
精准农业要求实时获取地块中每个小区（每1m2到每10Om2）土壤、水、农作物、光、热等信息，诊断作物长势和产量在空间上差异的原因，并按每一个小区做出决策，精确地在每一个小区进行施肥、灌溉、杀虫、除草、播种、耕作、收获等。
精准农业要求实现三个精确：一是定位的精确，精确确定灌溉、施肥、杀虫等的地点；二是定量的精确，精确确定水、肥、药、种子等的施用量：三是定时的精确，精确确定各种农艺措施实施的时间。
（二）精准农业的产生背景和国内外发展现状
1、产生背景。传统农业把耕地看作是具有作物均匀生长条件的对象进行管理，采用统一的耕作、播种、灌溉、施肥、喷药等农艺措施。传统农业一直忽视作物和资源环境的时空差异性，实行大田均匀施肥、均匀灌溉、均匀喷药等统一的农艺措施。为了从根本上解决传统农业存在的问题，随着信息技术、人工智能化技术、计算机网络技术和自动化技术的发展和应用普及，美国农业工作者于20世纪90年代初倡导并实施了精准农业。
2、国内外发展现状。精准农业目前在发达国家发展十分迅速，美国国家研究委员会1997年已建议将PA的研究与发展纳入国家发展战略。日本政府专门启动了“2l世纪农业机械开发课题”，也将PA的相关技术研究列入计划。我国精准农业的研究和应用尚处在起步阶段，但已引起各方面的重视。2O02年国家科技部批准在北京农业科学院成立了“国家农业信息化工程技术研究中心”，中国农业大学成立了“精确农业研究中心”。“十五”期间，现代农业信息技术与精准农业列入了国家高技术研究计划（“863”计划）。
四、3S技术集成与精准农业
精准农业是基于作物和资源环境的时空差异性，以最小投入、最大收益和最小环境危害为目标，以管理信息系统（MIS）、计算机技术、多媒体技术和大规模存储技术为基础，以3S技术为核心，以宽带网络为纽带，运用海量农业信息对农业生产实行处方作业的一种全新农业发展模式。
（一）作为精准农业的核心技术的GIS在精准农业中的具体应用表现
1、对GPS和传感器采集的各种离散性空间数据进行空间差值运算，形成田间状态图，如土壤养分分布图、土壤水分分布图、作物产量分布图等。
2、对点、线、面不同类型的空间数据进行复合叠置，为决策者提供数字化和可视化分析依据。例如，不同作物由于其不同的生物特性对土壤类型、土壤养分、耕作层深度、水分条件、光热条件、有效积温等均有不同的要求，在进行作物种植规划和布局时，只需将上述各专题图层利用GIS的叠加功能，就可以快速、准确地确定出各种作物的最佳生物布局，如果再将市场、运输等社会经济条件专题图与最佳生物布局图叠加，就可进一步规划出作物的最佳经济布局。
3、利用GIS的缓冲区分析功能，能直观地显示分析灌排系统的控制范围、水肥的有效渗透区域、病虫害的扩散范围以及周围环境对作物生长的影响范围等。
4、利用GIS的路径分析功能，能够快捷地确定出农道、水系、机井等各种农业基础设施的最佳空间布局和机械喷施农药、化肥以及收获作物的最佳作业路线。
5、与专家系统和决策支持系统相结合，生成作物不同生育阶段生长状况“诊断图”（Diagnosis Maps）和播种、施肥、除草、中耕、灌溉、收获等管理措施的“实施计划”（Action Plan）。
6、利用GIS的数字高程模型（DEM），计算作业区的面积、周长、坡度、坡向、通视性等空间属性数值。
（二）精准农业的关键技术需要GPS
精准农业的关键技术之一是实时动态地确定作业对象和作业机械的空间位置，并将此信息转变为地理信息系统能够贮存、管理和分析的数据格式，这就需要采用GPS。
GPS在精准农业中的主要作用有：精确定位水、肥、土等作物生长环境的空间分布；精确定位作物长势和病、虫、草害的空间分布；精确绘制作物产量分布图；自动导航田间作业机械，实现变量施肥、灌溉、喷药等作业。为实现上述功能，需要将GPS接收机和田间变量信息采集仪器、传感器以及农业机械有机的结合起来。安装有GPS接收机的农田机械及田间变量信息采集仪器，除能够不问断地获取土壤含水量、土壤养分、土壤压实、耕作层深度和作物病、虫、草害以及苗情等属性信息，与此同时还同步记录了与这些变量相伴而生的空间位置信息，从而为进一步生成GIS图层和专家决策提供了基础数据。
（三）卫星遥感是精准农业农田信息采集的主要数据源
卫星遥感具有覆盖面大、周期性强、波谱范围广、空间分辨率高等优点，是精准农业农田信息采集的主要数据源。
遥感技术在精准农业中的作用主要表现在以下几个方面：
1、农作物长势监测和产量估算。作物在生长发育的不同阶段，其内部成分、结构和外部形态特征等都会存在一系列的变化。叶面积指数（LAI）是综合反映作物长势的个体特征与群体特征的综合指数。遥感具有周期性获取目标电磁波谱的特点，因此通过建立遥感植被指数（VI）和叶面积指数（LAI）的数学模型，就能够监测作物长势和估测作物产量。
2、土壤水分含量和分布监测。在植被条件和非植被条件下，热红外波段都对水分反映非常敏感，所以利用热红外波段遥感监测土壤和植被水分十分有效。
3、作物水分亏缺监测。干旱时，作物供水不足，一方面作物的生长受到影响，植被指数降低，另一方面由于缺水，没有足够的水分供给植物蒸腾蒸发，迫使叶片关闭部分气孔，导致植物冠层温度升高，因此通过遥感植被指数和作物冠层间数学模型的建立，能够监测作物水分的亏缺。
4、作物养分监测。作物养分供给的盈亏对叶片叶绿素含量有明显的影响，通过遥感植被指数与不同营养素（N、P、K、Ca、Mg等）数学模型的建立，能估测作物营养素供给状态。研究表明，遥感监测作物氮素营养水平的精度比监测其他营养素的精度高。
5、农作物病虫害监测。应用遥感手段能够探测病虫害对作物生长的影响，跟踪其发生演变状况，分析估算灾情损失，同时还能监测虫源的分布和活动习性。
（四）3S技术集成优势
GPS的优势是精确定位，GIS的优势是管理与分析，RS的优势是快速提供各种作物生长与农业生态环境在地表的分布信息，它们可以做到优势互补，促进精准农业的发展。如GPS和GIS结合提供了科学种田需要的定位和定量进行田间操作与田间管理的技术手段。RS与GIS结合提供了多种数据源，为建立农田基础数据库奠定了基础。
五、结论
3S技术集成为精准农业的发展提供了科学适用的技术方法和手段，其应用前景非常广阔。与此同时，3S技术集成在精准农业应用中也存在许多亟待解决的问题，需要通过深入开展遥感机理和农业遥感图像解译机理研究、进一步提高农田作业定位精度、加强农田基础数据库自动更新研究、更加重视新型农田机械与3S技术集成的整合等方法与途径来解决。
参考文献：
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随着社会经济的快速发展和农业地位的提高，现代信息技术在精准农业中得到广泛应用。现代信息技术与农业技术的有机结合一方面可以提高农作物质量，另一方面可以减少化肥对农作物的污染，从而在改变农业生产方式的同时弥补精准农业发展的不足。
1精准农业技术体系
现代通信技术作为现代农业体系的重要组成部分，其在精准农业中的应用主要表现在农业物联网中的应用[1]。农业物联网的最大特点是可以借助计算机联动报警，其外在表现形式是利用传感器数据采集系统将视频、温度、土壤有机物等的数据进行采集，以计算机网络信息平台绘制数据的最大值和最小值，并分别绘制最大值和最小值之间的频数分布直观平面图，观察频数分布状况，最终确定合适的数值和报警值，相关技术人员就可以根据事先确定好的数值和报警值在计算机中安装联动报警装置。比如，农作物的生长状况会随着时间的长短、温度的变化、天气以及土壤影响农作物的质量。因此，技术人员就可以利用棚内气候条件通过温度传感器向联动报警器传输信息参数，向管理电脑发送农作物的实际生长情况，如果温度过低或者温度过高就会导致农作物面临死亡的危机。一旦触发报警装置农作物技术人员就可以在计算机界面上调整棚内温度，无需工作人员在现象进行温度控制，不仅可以节约成本，还大大提升了工作效率。在这一过程中涉及的技术包括定位技术、传感技术、遥感遥测技术、数据库技术、无线通信技术等，这些技术组成了精准农业的技术体系。
2精准农业对无线通信技术的要求
现阶段无线传输标准和方式主要包括：IrDA、WiFi、Bluetooth、Zig-Bee等短距离无线通信技术及GPS、卫星遥感等远距离无线通信技术。由于精准农业自身的特点，其对通信技术有一定的要求。主要归纳为以下几点：其一，实时性。可以在规定时间内接受到需要的信息和数据资料，但是这些信息和数据资料并不是连续不间断地传输，而是非连续性。其二，相互性。所谓相互性是指节点之间可相互交换数据。其三，可使用语音业务。其四，集成节点。无论是采集数据资料还是实时监控，都可以在无线通信领域中得以实现。其五，拓扑结构。采用树桩网络，增加采集点。综合以上技术和要求，可以在无线通信领域全方位、多角度地分析精准农业的优点和缺点。
3无线通信技术在精准农业中的应用
3.1短距离无线通信技术
1）所谓IrDA通信技术是指借助红外线在计算机系统中展开点与点的数据传输活动。这种无线通信技术具有成本低、安全指数高等特点，但是IrDA是一种视距传输，如果在数据传输过程中没有校对设备或者通信设备没有对准的话，就会数据传输的安全性。另外，这种技术具有局限性，即只能在相互通信的两台设备之间展开数据传输活动，不利于在大型农业中的推广与运用。
2）WiFi）无线通信技术。这种技术是以太网的一种无线扩展，能以最高约11Mbps的速度接入WEB。该技术具有覆盖范围广、速度快等特点，但是其安装过程较为复杂、成本较高。3）蓝牙通信技术。该技术的数据传输频段为全球通用的2.4GHzISM频段。能够在规定的传输时间内提高传输速度，实现双赢。但是这种技术与WiFi无线通信技术一样，其运输成本较高，且在数据传输过程中容易被其他信号干扰。4）ZigBee无线通信技术。该技术的传输频率为2.4GHzISM频段，数据速率为20～250Kbit/s，最大传输距离为75m[2]。这种技术具有成本低、性能高和低功耗等特点，但是其数据传输速度较低。
3.2远距离无线通信技术
远距离无线通信技术主要把包括GPRS网络系统和卫星遥感技术。
1）GPRS技术属于移动通信技术领域的重要组成部分之一，无论是在数据传输方面还是在技术处理方面，都具有明显的优势[3]。①随着社会经济的快速发展以及现代信息技术发展脚步的加快，目前，GPRS技术是现有GSM网络系统（3G）向移动通信（4G）演变，并在不断调整和优化网络结构中加快了信号覆盖速度和数据运行速度。其网络覆盖信号基本不存在“盲区”这一说。②理论数据传输速率可高达171Kbps。如果将GSM技术进行综合改造，可以为社会提供384Kbps带宽的广域数据通信服务。③登录时间短。由于GSM技术具有速度快、传输效率高、等待接入时间短等优势，在精准农业中得到广泛推广与应用。根据实践表明，在接入网络到登录成功所花费的时间不超过两秒。除此之外，该技术还具有实时提供在线功能。用户可以在第一次登陆之后通过记住登陆密码功能节约下一次登陆时间，且长期在线，不会被迫下线。这样不仅可以为用户提供便利，还可以促使网络管理更加简单、快捷。该技术的运行模式主要是根据流量计费为主，无论是用户接受资料或者发送数据包，都是根据数据包的数量和占用资源的流量计费。根据实践表明，GPRS的上述优点特点一般适用于间歇性、突发性、频率性、小流量的数据传输。与此同时，改技术也使用与大流量的数据传输，尤其适用于现代精准农业领域。全球导航卫星体系是我国农业生产中应用最为普遍的一个系统，我国现代化农场中大部分安装了GPS系统的联合收割机。联合收割机作为作业机械中的一种，不仅可以促使GPS精准定位的实现，还可以帮助农业生产者快速有效地计算出农作物的产量数据，农场主根据有效完整的产量数据利用计算机加工、分析、整理数据信息，从而在计算机中呈现出一幅彩色的图形，为构建农业信息化技术提供理论基础，最终达到农业生产的自动化、信息化的目的[4]。
2）卫星遥感技术。该技术主要是通过卫星的传感器测得目标物体的信息数据，再通过处理系统对所获得的目标信息数据进行分析、判读，识别改目标的通信技术。换而言之，遥感技术主要依托于超高的分辨率传感器对目标实现探测的目的。利用遥感技术对不同的农作物生长期实行全方位、多角度的监控，目的是为了避免农作物“被虫吃”的现象。传感器、指挥体系、载体是组成遥感技术的三大成分，指挥体系、传感器、载体与GPS系统的组合可以提升农机技术水平，不仅可以确保遥感技术数据的精确度，还可以降低农作物遭受自然灾害破坏的影响[5]。该技术覆盖的信息量较大、处理信息数据的速度快、分辨率高，因此将其引入精准农业领域，可以提高收集相关信息数据的速度以及数据信息的精确性和完整性。
4结束语
精准农业的发展需要科学技术作为支撑，促使精准农业向现代高科技农业方向发展。纵观我国的农机技术水平还不够成熟，还需要国家加大对信息化农业技术的投入力度，相关技术要利用远程技术加强对农作物的有效检测，为促进农机新技术的发展提供技术和理论基础，最终实现信息技术在精准农业中的推广。
作者:肖维 张阔 单位:西北民族大学
参考文献：
[1]李晋，楚栓成.浅谈几种短距离无线通信技术在精确农业中的应用前景[J].电子世界，2013(11)：78-79.
[2]姜立明，庄卫东.ZigBee/GPRS技术在精准农业中的应用研究[J].农机化研究，2014，36(4)：179-182.
