精准农业发展分析篇（1）

2地理信息技术发展现状

以GPS/GLONASS,以及欧盟即将通过“伽利略”计划建立起的导航卫星系统为代表的全球卫星定位技术具有快速、方便地获取高精度位置信息的优势。目前,差分定位(DifferentialGPS,简称DGPS)系统的定位精度可达到亚米级水平,实时动态差分(RealTimeKine-matic,简称RTK)技术能够在野外实时得到厘米级的定位精度,特别是美国政府取消GPS数据精度选用政策(SA),GPS的民间用户将能够使定位精度提高10倍。因此,全球卫星定位技术将在很多领域逐渐取代常规的光学和电子测量定位仪器。卫星定位技术与现代通讯技术的结合,使空间定位技术发生巨大变革,为信息化农业获取高精度定位信息提供了技术保障。遥感技术蓬勃发展,能够获取多传感器、多时相、高分辨率(空间分辨率、时间分辨率、光谱分辨率)的直接或间接反映地球表层地物光谱特征的遥感数据。极高分辨率的卫星遥感影像(如0.61m分辨率QuickBird)民用化和商业化,能够满足大比例尺的农业、资源环境等领域的应用,将成为信息获取的重要数据源。高光谱遥感的发展,展现出遥感在农业中应用的蓬勃生机。在遥感影像处理方面,引入多源信息融合技术和智能专家系统使遥感信息提取迈上一个新的台阶[9]。地理信息系统正向网络化、组件化发展[10],GIS逐步融入IT主流,其应用正走向企业化和社会化。GIS传统功能日臻完善,如查询统计、空间分析、编辑、地理数据可视化、制图等;系统分析和设计全面采用面向对象技术(OOA&OOD),以及空间数据库技术的发展等都为GIS在农业中应用提供很强的理论和技术基础[11]。所有这些核心地理信息技术的发展为精准农业田间信息获取、分析、管理和决策,以及系统集成研究与实践提供了技术基础。

3精准农业技术思想

3.1精准农业的技术思想

上世纪80年代初期,根据农田内以米为单位的小区作物产量、生长环境条件等具有明显的时空差异性,国外学者产生了对农作物实施定位管理(Site-specificManagement)、根据实际需要进行变量投入(VariableRateTechnology)等农业生产的精准管理思想,进而提出了精准农业(PrecisionAgriculture)的概念。精准农业的思想实质就是通过各种技术手段来获取农田内不同单元小区的农作物具体生产环境信息,并根据这些信息确定各个小区内的最为经济和科学合理的农业生产投入,达到获得经济、环境等方面最高回报的目的,从而实现农业生产的精准管理[2,3]。

3.2精准农业技术体系

精准农业强调经济、生态和社会效益的统一,实现定位、定量、定时的最优化生产管理,由此可见,精准农业是一种基于空间信息管理和变异分析的现代农业管理策略和农业操作技术体系,以地理信息技术为主体的信息技术是精准农业的技术核心,基于知识和先进技术的现代农田精准农业技术体系至少包括以下方面:地理信息技术(GIS、RS、GPS)、生物技术、农业专家系统(ES)、决策支持系统(DSS)、工程装备技术等[13]。通常所说的精准农业的核心是强调减少种植管理过程中的农业投入,因此研究将精准农业分为田间信息获取、信息分析处理、决策分析、精准实施4个过程[12]。精准农业的目标不单是尽量减少投入,更重要的是要获得经济、环境等方面的最高回报,因此笔者认为整个精准农业种植循环过程应该经过产前规划、产中种植管理、产后分析、产后加工和产后销售等5个环节。其中产中种植管理是体现精准农业核心思想的重要环节,几乎涉及精准农业技术体系中的所有技术。目前,国内外研究的核心在于种植管理中的时空变异信息获取与提取(传感器、遥感软硬件研制)技术、信息处理与分析方法、决策分析集成系统,以及携带DGPS的智能农机系统,这些正是精准农业实施和推广必须解决的关键技术。

3.3精准农业发展现状

20世纪90年代以来,发达国家许多学者着力于研究运用高新技术提高农业劳动生产率和农资利用率,以达到经济效益、生态效益和社会效益的最大统一,最终实现农业生产可持续发展。他们的研究取得了令人瞩目的成果,并建立了若干支持精细农业技术的示范应用系统[1,4～7],如美国CaseIH公司的AFS(AdvancedFarm-ingSystem)、英国MasseyFerguson的FieldStar、美国JohnDeree公司的GreenStar等。在实践过程中,也已经获得较好的效果,精准农业在大农场生产中已得到较广泛的应用,并且许多成熟的技术已经形成。据统计,到1995年,美国约有5%的作物面积上不同程度地应用了精准农业技术[12],在西方发达国家,精准农业技术思想也逐渐被农场管理人员了解和接受,并且成立了许多以精准农业为基础的服务机构。近年来不仅西方发达国家对精准农业的技术实践引起重视,在日本、韩国、巴西、马来西亚等国亦已开始了试验示范研究[8]。在我国,从事农业研究的人员首先开始了精准农业研究,随后生物技术、信息技术、地理科学和生态学研究人员对此表示了浓厚的兴趣,并且先后开展了关于技术体系、发展策略等方面的研究[14～23]。但从总体上我国对精准农业的研究还处在引进和消化吸收阶段,还没有形成较为系统的学术思想和技术体系。目前已经在北京和上海建成两个精准农业示范区。

4地理信息技术在精准农业中应用

精准农业实施的前提是及时采集分析土壤肥力和作物生长状况的空间差异信息,生成田间管理处方,以实现精准的定位和定量的田间管理,因此,地理信息技术应在精准农业中扮演重要的角色。国外关于精准农业的研究基本上仍是集中于利用3S空间信息技术和作物生产管理决策支持技术(DSS)为基础的、面向大田作物生产的精准农作技术,而没有较全面地研究地理信息技术在整个精准农业体系中的应用。

4.1全球定位系统应用

GPS技术为土壤类型、土壤肥力特性、水分、作物生长发育状况、病虫草害及农作物产量等田间信息采样和决策方案的田间实施提供准确的空间位置信息。在精准农业中,GPS作用主要有三点:控制测量、农田信息采集定位(采样定位和遥感信息定位)和控制导航。目前,GPS应用研究主要在研制基于移动电脑或掌上电脑的农田信息采集系统和携带GPS接收机的智能农机系统两个方面。如美国FieldWorker公司的基于掌上电脑的信息采集软件FieldWorker能很好地满足精准农业农田信息采集的需要;美国Trimble公司的AgGPS160PortableComputer能实现田间成图、各种作物及其生长环境属性信息记录、获取来自各种田间环境传感器的信息。智能农业机械在田间进行农作生产时通过GPS获取的精确定位信息实施导航监控,同时能够实时获得农作物生长状态信息和与之相关的空间位置信息。目前智能农机应用研究最为成功的是带有GPS定位系统的能够获取田间作物产量信息的联合收割机[24]。变量施用机具是精准农业的田间实现,国内外的研究均很多,如变量施肥机、变量播种机、变量灌溉和喷药机等,其中变量施肥是精准农业变量施用技术的第一项内容,也是研究最多的项目,但无论如何,单纯用于农田信息采集的软件系统将随着遥感在农田信息获取应用的不断深入而被淘汰,取代它的将是集成GPS的遥感系统与智能农机系统。可以预见,集成GPS的遥感成像系统将在获取田间“空间差异”信息方面发挥巨大作用。

4.2遥感应用

田间时空变异信息获取方式有传统田间采样测试、GPS田间信息采集、智能农机系统作业采集和多平台遥感信息采集系统。然而遥感能够以“无损测试”方式方便、及时、准确地获取反映较大面积内的“面状”地物性质与状态信息。而其它方式获取的“点状”信息显然不足以了解全局,而且人工采样都会对作物造成不同程度上破坏。因此遥感将在实现大面积情况下作物长势与营养实时诊断中发挥不可替代的作用。目前遥感应用研究主要集中在对地面光谱测量数据和采样测试相关数据的分析,建立遥感数据与土壤状况或作物生物物理化学参数(如叶面积指数、叶绿素含量、土壤特性等)之间的相关关系,结合作物生态生理过程间接获取作物农学特性(作物冠层营养水平、籽粒与生物质产量、质量等信息)。在大面积农作物宏观长势监测、农作物宏观估产、农情宏观预报、农业资源调查等方面,遥感已经发挥其应有的作用,而且研制出了可行的技术路线[28,29],如东北玉米、华北小麦和南方水稻估产精度达到90%以上。高光谱遥感是遥感发展的一个重要趋势,光谱分辨率达到纳米级的高光谱遥感数据可以很好地描述作物的“红边”特性(红边位置、红边斜率、“红移”、“蓝移”),区分作物叶片生化成分、含量及其变化[27],还可以用来减弱土壤对作物光谱的影响,作物具有一些明显的、独特的吸收特征。作物生物物理和生物化学信息是研究理解植被生态系统过程和生理机制的重要参数,是诊断植物营养状况的重要依据,国内外许多学者已经涉足高光谱遥感在植被生物物理信息和生物化学信息提取方面的研究[25,26]。高光谱遥感以其高光谱分辨率特性所携带的丰富光谱信息为遥感应用带来了强大的活力,通过分析高光谱植被指数与农作物特征的关系,选择表征农作物特征的特定波段和光谱参量可以较好地反演作物生物物理和生物化学信息。在精准农业体系中,遥感(特别是高光谱遥感)将为精准农业实施提供大量的田间时空变化信息,遥感技术将成为监测土壤和作物养分变化、水分胁迫和病虫害等的主要数据源。由于航空、航天遥感成本较高,而且受信息获取的滞后性、信息分析处理方法等因素的限制,目前许多学者开始研制基于地物光谱特征,并用于田间低成本间接测定作物养分和生化参数的仪器和工具,如NDVI测量仪、LAI测量仪、谷物品质测量仪等,这在卫星和航空遥感技术进一步发展和成熟前,正在被发展为高密度获取农田信息的技术手段。

4.3地理信息系统应用

GIS在精准农业技术体系中的地位举足轻重,其作用不仅在于从田间信息采集、信息处理与管理、信息分析,到田间决策方案实施的整个种植管理过程,而且贯穿规划、种植管理、产后分析、产后加工及销售的整个种植循环过程。这要归功于精准农业实施对空间信息的依赖性。在精准农业体系中,GIS不再是一个孤立的系统,而是围绕精准农业核心思想而提供较全面的地理信息服务的平台,而且该平台与其它系统或用户之间通过信息交换而紧密联系。概括来说,这种地理信息服务主要包括信息管理服务、信息交换与更新服务、信息决策分析服务和信息服务等4项,如图2所示。

4.3.1农田信息管理

农田信息具有多源性,具体表现在存储格式多样性、多尺度性、获取方式多样性,另外还包括系统或数据库数据组织的复杂性。通过GIS平台,在融合多源数据的基础上建立农田管理系统,实现对多源、多时相农田信息的有序管理和分析,这是精准农业实施的基础,其作用表现在数据组织和集成管理、空间分析查询、空间数据更新与综合处理、可视化分析与表达。GIS为田间信息采集提供基础信息,也为田间变量实施决策分析提供信息源,因此农田地理信息系统是精准农业实施的信息管理员。目前GIS在国外精准农业应用中还处在农田边界图管理、土壤肥力管理、产量分布图管理分析和GIS制图阶段,并没有充分发挥GIS应有的作用,相应的管理软件也不成熟。虽然经过几十年的发展,国外许多GIS产商开发了诸如ArcGIS产品系列、MapInfo系列等通用GIS软件,但这些软件与农业生产有关的功能只是很小一部分,而且它们价格昂贵。然而,应用于精准农业的GIS应用系统应该是小型廉价且适用的农场信息系统FIS(FarmInformationSystem)。因此根据农业信息采集、存储和处理分析的特点,研发功能针对性强的FIS是农业GIS发展的一个方向。

4.3.2信息更新与交换

信息更新与交换服务是服务平台的重要组成部分。数据是系统的血液,平台的生命力在于信息的现势性及可更新性。信息更新一般分为两个层次:一是不定期的局部数据更新;二是周期性的全局数据更新。信息交换是信息进出服务平台的通道,解决服务平台与各种数据采集系统、应用系统之间的数据交换问题。遥感信息的特点决定了它必将成为农田信息获取的主要手段,然而从遥感获取的不是直接用于精准农业的信息,如土壤水分、作物冠层生化参数等,而需要通过分析建立遥感信息与土壤和作物生长状态相关的参数之间的关系,这是限制遥感信息应用与农业信息获取的“瓶颈”。GIS的参与将为遥感信息提取提供新的思路,提供背景数据和分析方法。遥感和地理信息集成研究,脱离庞大昂贵的遥感影像处理系统,开发服务于具体应用的遥感和GIS集成系统,是GIS应用于农业的又一个重要方向。

4.3.3决策分析

决策分析服务是整个地理信息服务平台的核心部分,利用已有的信息,根据不同应用目的,集成相应的知识和模型,分析生成供决策服务的知识,这是地理信息技术在精准农业应用中的首要目的。信息分析服务是一个知识挖掘的过程,其关键是GIS与专家系统、模型库系统集成,其集成程度决定分析效率和分析结果的可靠性。决策分析可以归纳为产前规划评价分析、产中监测与控制分析,以及产后分析与销售管理。规划评价主要利用区域自然要素、社会经济要素、产量历史数据、作物品种特性等进行农业区的规划、种植区划、作物种植适宜性评价和作物品质区划,这方面的GIS应用研究取得了一定的进展[32,33]。实现以高产、高效、优质和实时管理为目标,为农业生产提供一个合理、详细、完整的农田作业规划,它是精准农业实施的基础。如通过分析产量数据、肥力水平和作物生长的适宜性,选择合适的品种、肥料和农业机械设备,制定合理的耕作计划。监测与控制分析是信息分析决策服务的一个重要内容,是最能体现精准农业核心思想的内容。将GIS作为决策分析的平台为精准农业实施提供决策和控制的依据是其在精准农业中的另一个发展方向。通过GIS集成作物栽培管理辅助决策支持系统与作物生产管理与长势预测模拟模型、投入产出模拟模型和智能化农作专家系统,根据作物长势和其背景状况做出诊断,提出科学处方,调控操作。将不同类型的地理数据,如土壤、作物、气象和土地历史等,与水分运动、溶质运移、农药渗漏、作物生长、土壤侵蚀等各种模拟模型和专家知识和推理机整合,产生支持定位实施的“农作处方”,这一切都需要集成模拟模型和专家系统的GIS应用服务平台的支持。也正是GIS的这一功能才使得用于变量作业的农艺处方生成得以实现,同时也能够通过专家系统实现精准农业实施中的自动控制。国内有学者开始研究采用GIS进行施肥推荐处方生成[30,31]。

4.3.4产后分析与销售管理

从精准农业实施的经济效益和产业化角度考虑,GIS在精准农业中的应用并没有随着精准农业田间实施全过程的结束而终止,它还在后续工作中起着重要作用。利用产后产量分析为下一种植循环的规划提供决策信息,这是当前国外精准农业体系中注意得比较多的一项内容,但仅此而已,它们并没有从市场销售角度考虑GIS的应用。目前,作物生产已开始由单纯追求高产模式向优质、专用和高效的方向转变,利用品质监测信息可用于指导粮食分类加工,大幅度提高加工品质和附加值,这是产后基于GIS分析的又一个内容。市场分析是根据作物产量和品质,以及社会经济要素进行分析,用于指导粮食销售价格和销售方向,从而提高粮食生产的经济效益。销售管理主要对客户和粮食配送的管理,分为客户关系管理和物流管理,它是提高粮食销售管理效率的必要前提。因此研发为精准农业服务的产后市场分析和销售管理的应用软件是GIS应用于精准农业中的一个重要补充,具有较大应用前景。

4.3.5空间信息

利用GIS进行空间信息服务是精准农业体系中“空间变异信息”的重要消费者,它通过Internet或无线(有线)通讯向公众原始和分析结果信息。的空间信息可以包括农田作物长势监测信息、作物产量及品质监测和预测信息、产品供需分布信息等,空间信息将使地理信息技术在精准农业中的应用走向社会化,这是产业化发展的重要方向。

精准农业发展分析篇（2）

中图分类号 F320 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）07-0274-01

我国是农业大国，农业发展对于促进我国经济和社会的发展具有至关重要的作用。近年来，我国农业得到了快速的发展，但是我国的人口数量众多，且依然面临着环境恶化和资源紧缺的问题，只有促进农业的现代化发展才能满足社会发展的需求。在这种背景下，为了实现我国现代化农业的发展，就一定要大力发展精准农业。本文就精准农业的发展现状进行阐述。

随着我国科学技术的不断发展，精准农业成为了人们研究的热门课题。精准农业是一种在信息基础以及地学空间的基础上发展起来的信息化和集约化的农业技术，主要是将生物技术、信息技术和工程技术等高新技术和土壤学、生态学以及农学等有效融合在一起，充分利用现代化的科学技术指导农业生产，以促进农业发展。

1 精准农业概述

精准农业是指在农作物的生产过程中充分利用现代高新技术对其进行精耕细作，以现代农业的生产形式取代传统农业的生产形式，更加注重对农业生产的管理。精准农业通过建立生态学、地学以及农学等模型，采用地理信息系统、全球定位系统以及遥感技术等对农业生产过程中各项活动进行精准的定位，并进行精细管理，以实现农业生产的集约化和信息化。通过这项技术，可以对农作物的产量和投入进行细致分析，在实际生产过程中，对农作物的生长、土壤以及机械设备等进行实时监测，使各种农业资源得到优化配置，发挥农业资源的优势，以获得最大的产量，减少资源浪费，从而不断提高农作物的质量，提高农业生产的效益，促进我国农业进一步发展[1-3]。

2 精准农业发展现状

2.1 我国精准农业推广现状

现阶段，我国精准农业的发展已经取得了一定的成效，农业生产发生了巨大的改变。科技含量大大提升，很多高新技术都尝试着逐渐应用到农业生产中，但是我国农业的总体科技水平还有待提高；魍撑┮翟谥鸾ハ蛳执化农业转变，但仍处于初始阶段；由之前粗放经营的管理方式向精准农业的方向发展，但也仍处于初级阶段。在农业发展过程中，很多常规技术以及高新技术在不断推广，传统的粗放经营模式也已经得到了一定的改变。但是从整体上来说，我国农业总值的增长主要依靠投入生产要素，而科学技术的贡献率还比较低。国外发达国家科学技术在农业生产总值增长中的贡献率达到80%以上，但是我国只有35%左右，每年的农业科技成果推广率不到30%，处于一个比较低的水平。总体来看，精准农业的推广率比较低。

2.2 我国精准农业关键技术应用现状

精准农业的发展需要依赖很多高新技术，因而高新技术应用得越普遍，说明我国精准农业的发展情况越好[4-7]。精准农业发展过程中经常使用的技术主要包括地理信息系统、遥感技术以及全球定位系统。

2.2.1 地理信息系统。地理信息系统是一门将统计学、环境科学、信息学、管理学以及计算机科学等学科融合在一起的新兴学科，其通过使用各种先进的手段和技术来对特定的地区地理空间数据进行采集，并对地理信息进行分析和处理。地理信息系统在我国精准农业发展中的应用已经非常成熟，在实际运用过程中，针对特定地区的地理信息建立农田土地管理模型，然后对地区的自然条件、气候、土壤元素、农作物苗情以及病虫害的发生等进行准确的评估和分析，并针对这些因素的发展趋势制定精准的调控措施，为精准农业的管理提供可靠的数据依据。在实际使用过程中，还可以将其与农业管理辅助决策系统配合使用。

2.2.2 遥感技术。遥感技术是一种获取各种实地信息来源的技术，在精准农业技术体系中具有至关重要的作用，主要核心技术包括影像技术、农田多光谱图像信息分析系统等。遥感技术的一个重要优势就是其成本比较低，比航空摄影的成本减少1/2以上。在精准农业发展中，可以充分利用遥感技术获取田间时空变化信息，在规模化的农作物生产过程中，可以预测农作物的产量，同时预警宏观农情，以农作物和土壤为研究对象，可以建立农作物的条件模型和长势模型。遥感技术的应用也非常广泛，为农业精细管理提供重要的参考[8]。

2.2.3 全球定位系统。全球定位系统是精准农业空间管理的重要设施，其具有采集定位信息以及进行农田测量的作用。目前，在小区式农作物产量的定位计算、农田变量信息的采集中均得到了广泛的应用，将其应用到精准农业管理中，还可以实现机械自动化播种、灌溉和喷药，实现农业机械化变量作业定位。不仅如此，其在环境监测和土地测量等方面也具有良好的作用，是一项发展前景广阔的技术[9-10]。

3 结语

精准农业是农业发展的必然趋势，与传统农业的生产方式相比，精准农业借助于各种高新技术和现代化的管理手段对农业生产实施精细化管理，从而不断提高农业生产的产量和质量。

4 参考文献

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精准农业发展分析篇（3）

1发展概况

从1993要1994年美国首先提出精准农业思想以来，精准农业在应用中逐步取得了巨大的发展，到如今精准农业已经成为农业可持续发展的重要途径。中国自古以来就是世界农业大国，但同时又是一个农业水平相对落后的国家。因而我国在多个会议上就此问题进了探讨，为农业发展提供技术、资金、政策支持。2017年野两会冶关于农业热点问题有很多讨论院发展高效农业促精准扶贫、建议建立全国范围农业大数据平台、农业大数据捍卫舌尖上的安全等，可以看出国家对于农业态度的转变，更加注重互联网与农业的结合以及食品安全健康。我国在精准农业方面的发展目前主要关注于效率的提高，本文主要关注质量提升问题。果树农药喷洒是农业生产中较为重要的一个环节。通过无人机进行数据捕捉采集，再进行数字图像处理，并依靠后台数据库进行分析可以获得更精确、更全面的数据，从而获得更准确的喷洒方式，从而解决我国农业发展面临的环境资源问题，走可持续的农业发展道路。同时，更精准的农药喷洒量可以减少农药对人体健康的危害，实现绿色农业、绿色中国[1-3]。

2研究方法

2.1数据挖掘

利用统计软件R在济南超算中心平台下，对数据进行高效准确的挖掘。主要基于关于果树疾病研究的权威书籍、文献，挖掘患病果树树叶图像，治疗各种果树疾病的农药种类及用量等的相关记载。

2.2数据库构建

利用已经拥有的果树疾病研究的权威书籍、文献以及其他合作院校所提供的数据资料等有效研究资料建立数据库，包括各种患病果树的树叶图像，各种果树疾病治疗所需的农药种类及用量。根据这些参数，利用统计软件R在济南超算中心平台下，根据已经挖掘出地准确数据进行数据分析、计算得到最佳结果，实现农业的经济、绿色发展。当获得一张患病树叶图像时，可以根据图像数据分析，搜索到该树的患病种类、患病程度、所需喷洒的农药种类、所需农药喷洒量以及所需农药喷洒浓度等。数据库的建立工作是长期的，需要及时更新最新的农药种类，最大程度上地保证搜索得到的农药最适宜、对环境污染最小、对水果的质量影响最小，保证水果是绿色健康的。因此，要及时将最新数据导入数据库，详细搜集患病果树的树叶图像，各种果树疾病治疗所需的农药种类及用量，不断完善数据库，使分析结果更加准确。

2.3数据捕捉

采集利用无人机对目标果树或目标范围内的果树进行图像的采集，并将采集的数据传送至系统后台。

2.4数字图像处理

将无人机采集的图像进行数字图像处理，提取有用信息，利用数据库已有数据分析该树的患病种类、患病程度。

2.5结果

得出将数字图像处理得出的信息利用大数据分析，得出该树的患病种类、患病程度、需喷洒的各种农药种类选择、所需农药喷洒量以及最适宜喷洒浓度。

3研究过程精准

农业是当今世界农业发展新潮流。本项目是基于大数据与数字图像处理的精准农药的定量分析研究，致力于建造一个野因树而异冶精确农药喷洒量的绿色经济农业大数据分析系统。该系统研究过程主要包括利用无人机对图像进行捕捉传递；对传递回的信息进行数字图像处理分析；以济南超算为后端对完成数据挖掘、分析；得出最适宜的农药喷洒浓度和喷洒量渊图1冤。

4成效

4.1经济

因树而异，根据1株果树或1片区域内果树的患病程度不同，确定最适宜的农药种类排名，相应给出最适宜的农药喷洒量和喷洒浓度。这样更有利于果树的生长，降低了农药的使用量，减少了农民的投入成本，降低了农民的经济负担，提高了农民的收益[4]。

4.2绿色

农药使用量的不断增加，不仅有技术层面和从农人员的原因，也有农药质量参差不齐的原因，通过提高农药质量、控制农药喷洒量可以缓解日益严峻的农药过度使用问题。农药的过度使用，会污染大气、水环境，造成土壤板结，同时还会增强病菌、害虫对农药的抗药性。适宜喷洒农药会减少环境污染，营造更绿色的环境，使农业生产可持续化。利用大数据及信息科学技术改造和装备实现绿色农业产业科技化，进而实现经济与绿色健康的相互促进[5]。

4.3健康

在食品健康日益受到关注的今天，精准喷洒农药可减少因过度喷洒造成的农产品质量下降，严格控制农药喷洒量及喷洒浓度更有益于人类健康。过度使用农药不仅会危害人类健康，还会破坏生态平衡，造成野生生物和畜禽中毒等。因此，适宜的农药喷洒量与喷洒浓度会大大减小对人类和动物健康的威胁。

4.4高效

提高农业生产效率以缓解我国人口不断增多所带来的粮食生产压力，同时无人机的使用节约了人力资源，进一步实现了农业机械化、信息化。在我国农田集中处，研究、应用并推广适合的精准农业，实施恰当的农药喷洒技术，对提高农产品产量和质量具有重要意义。

精准农业发展分析篇（4）

[中图分类号] F323.8 [文献标识码] A [文章编号] 1003-1650（2017）03-0013-02

农业是我国的基础性产业，在新时期农业的发展受到高度重视。在科技创新方面，农业科技也得到大力的发展。在调查分析之后发现，在新时期的扶贫工作中，农业科技发挥着巨大的作用。从整体上看，农业科技创新驱动精准扶贫工作朝着健康稳定的方向发展，但是在具体的实践过程中仍然存在一些问题制约着新时期农业的发展。要在实践中不断解决问题，克服困难，推动扶贫工作的稳步进行，不断实现农业在新时期的新发展。

1 创新农业科技驱动精准扶贫工作的背景

在新时期创新农业科技驱动精准扶贫工作是多个方面因素综合作用的结果，在对其进行调查分析之后发现主要表现在以下几个方面：

1.1 科学发展观的引导

在新时期科学发展观成为经济发展，社会进步的指导思想，科学发展观要求统筹发展，农业在新时期发展受到工业、第三产业的冲击，在科学发展观的指引下，农业发展受到高度重视，在此背景下科技创新对于农业发展有着很大的作用。同时在扶贫工作中农业科技的发展扮演着不可替代的角色。因此可以说创新农业科技驱动精准扶贫工作是新时期科学发展观的内在要求。

1.2 农业发展自身的要求

新时期社会全面发展，农业作为社会发展的一部分，在新时期也是如此，其自身处于不断的变革与发展。在此过程中，针对农业精准扶贫工作问题，要求农业不断的向前发展，从而实现农业的进步。同时在整个发展的过程中，要求相关科技不断的进行创新，在不断创新的过程中推动扶贫工作的正常进行，从而实现农业的发展。由此可见，创新农业科技驱动精准扶贫是农业自身发展的要求。

2 新时期农业精准扶贫工作的发展现状

在新时期农业精准扶贫工作在新时期受到高度重视，科技创新为其发展提供了重要的动力。在调查分析的过程中发现其发展现状可谓是喜忧参半，具体的表现为以下几个方面：

2.1 农业精准扶贫工作朝着健康的方向发展

在新时期农业发展虽然说受到工业等第二产业和服务业等第三产业的冲击，但是就整体上来看，农业精准扶贫工作朝着健康的方向发展。农业科技的不断创新，是农业的发展模式发生了巨大的变化，同时使整个农业发展的质量和速度不断提高。对于农业扶贫工作来讲，工作的质量和效率也得到大幅度提高。在此过程中农业精准扶贫工作发展态势良好，前景十分光明。

2.2 农业精准扶贫工作仍然存在一些问题

农业精准扶贫工作在新时期虽然发展前景光明，但是在具体的发展过程中仍然存在一些问题，在充分调查分析之后发现主要表现在以下几个方面：

2.2.1 受传统思想理念的影响

在新时期农业发展的过程中，其发展理念和发展模式根深蒂固。在调查分析的过程中发现在扶贫工作中，不少人仍然受到传统理念的影响，在科技创新方面畏手畏脚，没有大的作为，导致在新时期农业扶贫工作仍然处于落后状态，长此以往制约了农业在新时期的发展。

2.2.2 缺乏创新的基础

农业是我国的第一产业，其发展历史悠久，而且与其他产业相比，农业比较落后，对于科技创新来件，无论是创新需要的人力、物力还是财力，就目前实际情况而言，农业仍然无法提供合适的条件，导致农业科技创新进程缓慢，对于扶贫工作来讲也受到一定的制约，限制了农业在新时期的健康发展，甚至在一定程度上拉大了农业与其他产业的差距。

2.2.3 缺乏人才支持

人才是新时期社会发展，科技进步必不可少的因素。在农业科技创新中也是如此，在实践的过程中，发现农业科技创新缺乏专业素质的人才，原因是多个方面的，一方面具备高素质的人才不愿意到农村工作，为农业发展服务，另一方面农业科技创新对于人才的吸引力不够，导致农业科技创新出现落后的现象。

3 创新农业科技驱动精准扶贫工作的具体措施

农业科技创新在新时期发展面临一定的问题，但是要在实践中不断的找到解决问题的措施。笔者认为可以从以下几个方面入手：

3.1 加大宣传力度，扫清思想障碍

在新时期农业科技创新相关部门要充分使用新时期的媒体设备，从思想入手，将科技创新与扶贫工作全面的进行宣传，从而使更多的人认识到科技创新的作用和重要性，同时使一些相关人才可以扫清思想障碍，从而积极投身农业科技创新之中，为农业发展服务，推动扶贫工作的深入开展，实现农业的长久发展。

3.2 提供政策倾斜，提高自身实力

在新时期政府相关部门要提供政策倾斜，在实践中不断的鼓励相关人员参与到科技创新之中，同时为农业科技创新提供坚实的人力、物力和财力支持，不断建立健全相关规章制度，为农业发展打下坚实基础。此外对于农业自身而言，要紧握时代潮流，把握时代脉搏，不断提高自身实力，提升吸引力，使更多的人才可以投身农业科技创新工作之中，促进扶贫工作的深度开展，促使农业实现在新时期的新辉煌。

小结

扶贫工作是科学发展观指导下的重要工作内容之一，关乎社会公平。在新时期农业发展的过程中，要创新农业科技驱动精准扶贫工作的顺利进行。同时在实践中要不断的发现问题，积极找到解决问题的措施。从实践出发，追求理论创新和技术创新，推动扶贫工作的健康运行，促进农业在新时期实现新的发展。

参考文献

[1]彭宇文；基于资金投入和资源配置的中国农业科技发展研究[D]；江南大学；2009年

[2]张静；我国农业科技创新能力与效率研究[D]；西北农林科技大学；2011年

[3]韩作生；农业科技人力资本对农业经济发展的作用及价值评价研究[D]；中国海洋大学；2011年

精准农业发展分析篇（5）

中图分类号：S-3 文献标识码： A DOI：10.11974/nyyjs.20170229022

我国是一个农业大国，拥有近8亿的农民，用占世界7%的耕地面积养活了世界22%的人口， 国际上近年来把精准农业作为农科学研究的热点领域，是农业生产与高新技术相结合的新型农业发展模式。它的特点是“精确”，它充分体现的是因地制宜，科学管理的思想观念，其核心技术是“3S”技术与计算机控制系统。

1 精准农业

1.1 精准农业（precision Agriculture）的核心思想

精准农业（precision Agriculture，简称PA）是农业实现低耗、高效、优质的重要途径，是由信息技术支持的根据空间变异，定位、定时、定量地实施一整套现代化农事操作技术与管理的系统[1]， 实时获取地块中每个小区内的土壤信息、农作物信息，诊断作物的长势和产量在空间上形成的差异是PA的内涵思想，并对每一个小区做出分析，决策，随后进行灌溉、施肥以及喷药，从而使水、肥以及杀虫剂的利用率被最大限度地利用，增加产量，减少环境污染，进而高效地利用各类农业资源，取得非常可观的经济效益和环境效益。

1.2 精准农业的技术核心

实现PA，它的核心是除了建立一个完善的地理信息系统（GIS），还有全球定位系统（GPS）、遥感（RS）、传感器以及检测系统等。前3项组成了 “3S”技术，若要对农作物抽样调查，获取作物生长的各种影响因素数据，那就离不开3S技术，同时可以实时采集时间、空间变化信息，绘制电子地图，并对其进行加工处理，还可对精准农业的效果、效益进行评估（图1）。

1.3 S技术在精准农业中的综合应用

1.3.1 GIS技术的应用

地理信息系统（GIS，Geographical Information System）作为农田空间数据库采集、分析、处理和显示地理空间信息的计算机软件平台。其在精准农业中的应用主要包括以下几个方面：

GIS能作为农田空间数据库的管理系统。它即管理农业空间数据库，也能实现对土壤性状、自然条件、农作物长势状况及产量等数据远程查询，也能参与分析，最终显示与输出分析的结果； GIS能绘制农作物产量分布图。在新型联合收割机上安装GPS，每隔几分钟，GPS就记录下它的位置， 而产量计量系统能自动称出农作物的重量，此时计量仪器能测出农作物流入Υ娌值乃俣群筒獬鲆丫流出的总量，所以一旦结果显示，就记录在农田空间数据库中； GIS可以分析农业专题图。GIS有空间叠置功能，能将不同类型农业专题数据叠置在一起，形成新的数据集，从而能分析出土壤中各种限制因子与作物的相互影响。

1.3.2 GPS技术的应用

GPS在精准农业中非常重要，它可以精准定位，精准施肥，精准灌溉，精准喷药以及精准耕作，GPS根据地区不同，土壤类型差别以及土壤中各种养分的盈亏状况，作物的差异和作物的需求状况，将微量元素与有机肥科学配方，做到精准施肥；同时，GPS利用土地参数采样器，采集植物的生态环境等参数，通过GPS中心控制基站，然后让专家系统进行植物分析，可以做到精准调控节水灌溉系统；GPS也能监测病虫草害，它能连接高质量的视频摄像系统，可以收集原始数据，分析图像，实时监测田间作物，从而能得出受灾范围与位置，还可跟踪虫害的迁飞路线、种群数量和受灾程度，病虫害发展方向及流行趋势，随后可选择装有差分GPS的飞机引导飞行员在特定的路线与高度进行喷洒；精确种子与播种工程有机结合，能让播种机均匀播种，深浅一致，这样可以使田间作物获得充足的营养，收获机械不但可以颗粒归仓，而且还能根据一定的标准准确分级，所以GPS能减少肥料和农药的消耗、精确灌溉、精准播种，而且还有助于提高作物产量。

1.3.3 RS在精准农业中的应用

遥感（RS）是不接触物体，对目标或自然现象远距离探测和感知的一种新型技术。RS不仅全面、准确、实时地提供作物生态环境，而且还可以提供作物生长的各种信息。所以RS是获取田间数据的重要来源，因此RS在作物产量预测，农情宏观预报等方面提供重要依据。

2 结语

目前，关于3S技术的运用仍然是精准农业发展的核心，精准农业是一种综合性很强的复杂系统，用GIS将土壤和作物数据进行存储、整理、分析，利用RS可以全面、准确及时的获取多光谱、大范围的田间遥感数据，利用GPS技术，配合RS和GIS，能够对农作物产量分布，土壤成分进行监测，做到合理施肥、精准灌溉、精准喷洒农药和精细耕作，从而实现了农业低耗、高效和优质，精准农业在3S技术支持下具有精准定位、技术性强，定量化的特点，其中，GPS与GIS的结合提供了精准位置；提供了定量的田间作业与管理的技术手段，RS与GIS的结合能提供建立农田基础数据库所需的多种数据源，因此可以优势互补 ， 从而促进精准农业的发展。

参考文献

[1]刘金铜.精准农业概论[M].气象出版社，2002.

[2]何勇.精细农业[M].杭州：浙江大学出版社，2000.

精准农业发展分析篇（6）

引言

最近，国务院批准颁布实施的《全国土地整治规划（2011～2015年）》明确了未来五年土地整治的指导原则和目标任务，到2015年，新建4亿亩旱涝保收高标准基本农田，经整治后耕地质量平均提高1个等级。为完成土地整理目标，可将土地整治与精细农业发展相结合，为现代化农业发展创造新的契机。

1.精细农业概述

1.1精细农业概念

精细农业就是一种现代化农业理念。所谓精细农业，是指基于变异的一种田间管理手段。农田里田间土壤、作物的特性都不是均一的，是随着时间、空间变化的。而在传统的、目前仍在采用的农田管理中，都认为是均一的，采用统一的施肥时间、施肥量。

1.2精细农业特点

精细农业与传统农业相比，主要有以下特点：

（1）精细农业能科学合理施用化肥，降低生产成本，减少环源污染。精细农业采用因土、因作物、因时全面平衡施肥，彻底扭转传统农业中因经验施肥而造成的三多三少（化肥多．有机肥少；N肥多，P、K肥少；三要素肥多，微量元素少），N、P、K肥比例失调的状况，因此有明显的经济和环境效益。

（2）减少和节约水资源。目前传统农业因大水漫灌和沟渠渗漏对灌溉水的利用率只有40%左右，精细农业可由作物动态监控技术定时定量供给水分，可通过滴灌微灌等一系列新型灌溉技术，使水的消耗量减少到最低程度，并能获取尽可能高的产量。

（3）精细农业采用精耕细作技术，可大大节本增效，省工省时，优质高产。

（4） 精细农业采用现代化先进的高新技术，对农作物的生产过程进行动态监测和控制，并根据其结果采取相应的措施，保证了农产品的产量和质量。

1.3精细农业发展条件

（1）农田大小。通过全面的经济分析，计算出适于区域精细农业发展的最小农田面积。

（2）农机化程度。精细农业必须以农业机械化为手段。如联合收割机、播种机、施肥机、喷药机、喷灌机等。另外，还需要GIS、GPS（DGPS）；信息采集、分析设备；随农业机械配备的定位系统、控制设备、监测设备等。

（3） 农田差异。农田差异包括土壤墒情、土壤肥力、病虫草害分布等差异。

2.我国精细农业现状

目前，我国仅在国营垦区农场和高校试验场建立精细农业试验工程。因为我国大部分农田规模较小，机械化水平比较落后，无法推行广域的精细农业，严重阻碍我国现代化农业发展。

3.土地整治促进精细农业发展

3.1土地整治是基础

土地整治系指改变土地利用的不利生态环境条件的综合措施。依据土地利用总体规划或城市规划所确定的目标和用途，采取行政的、经济的、法律的、工程技术的等手段，对土地利用现状进行调整、改造、综合治理，提高土地利用率和产出率，改善生产、生活条件和生态环境。

土地整治将大力推进农用地整治。大规模建设旱涝保收高标准基本农田，实施基本农田建设重大工程，切实加强耕地质量建设，科学合理开发宜农未利用地。加强500个高标准基本农田示范县建设，改造提高116个基本农田保护示范区，新建5000处万亩连片的旱涝保收高标准基本农田保护示范区。这为精细农业的发展奠定了基础，为精细农业的发展创造了难得的契机。

3.2精细农业大发展

抓住土地整治的契机大力发展精细农业，促进现代化农业大发展。

（1）了解差异，指导农业生产

在我国广大农村，实行联产承包责任制的情况下，个体农民主要是根据自己的知识和经验实施农业作业。虽然建立高标准基本农田保护示范区，但就整个示范区来说，其空间的差异性是显而易见的。所以，在高标准基本农田保护示范区内，建立以GIS为开发平台的田间地理信息系统，其目的是让农民了解田间的差异分布，为农民提供合理的管理支持。该系统可以生成以地块为单位、以相对坐标定位的作物产量（以户为单位）、作物长势、土壤肥力、作物病虫草害的分布图。

（2）发展精细农业了解区域差异，科学指导区域农业生产

在高标准基本农田保护示范区内，建立以GIS等为开发平台的田间地理信息系统，让农民及时了解田间差异分布等信息，帮助农民进行科学管理。该系统可以生成以地块为单位、以相对坐标定位的作物产量（以户为单位）、作物长势、土壤肥力、作物病虫草害等的分布图。

（3）发展精细农业，建立基于DGPS和GIS技术管理、辅助决策系统

在高标准基本农田保护示范区内，建立DGPS基准站：采集高标准基本农田保护示范区内的土壤墒情、土壤肥力、病虫草害分布等作物生长空间数据；收集有关高标准基本农田保护示范区内的地籍、土壤类型、耕作史、产量史、轮作史以及品种、肥料、农药、灌井分布等信息。在GIS软件开发平台中利用DGPS基准站采集的作物信息，建立生长模拟模型和空间决策分析模型，制定出科学合理的作业处方，以便进行农田资源合理利用和作物生产管理。

（4）建立精细农业示范工程

在高标准基本农田保护示范区，建立精细农业示范工程：利用带DGPS和产量测量的谷物联合收割机在田间定位和自动采集对应小区的平均产量数据，并利用计算机处理，生成作物产量分布图；定位采集土壤肥力、墒情、病虫草害分布、作物长势，并利用计算机处理，生成作物生长的空间差异分布图；利用GIS的空间决策分析和作物生长模拟模型，建立作物管理辅助决策支持系统，并在决策者的参与下生成作物管理处方图；实施按处方图控制农业机械进行田间作业，如带DGPS和处方图读入设备，可调节播量和播深的谷物精密播种机、可调节施肥量的定位施肥机和喷药机、可控制喷水量的定位喷灌机等。通过精细农业示范工程，不但能够带动相关产业发展，而且还能够因地制宜地推动应用规模和范围，逐步在较大面积和范围内实现农业高产、优质、低耗、高效生产。

4.结论

土地整治是一项惠民工程，是发展粮食生产的基础性保障。国务院颁布的《全国土地整治规划（2011～2015年）》，建设旱涝保收高标准基本农田4亿亩，整治的基本农田质量平均提高1个等级，为精细农业的发展奠定了基础，为精细农业的发展创造了难得的契机。精细农业是基于信息技术的一种新的管理理念，也许将来名字会有所改变，但是用信息技术来支撑农业、武装农业，实现现代化农业这个方向不会变。

参考文献

[1].National Research Council, Precision Agriculture in the 21st Century, Geospatial and Information Technologies in Crop Management, National Academic Press, Washington, D.C. 1997.

[2].汪懋华，“精细农作” 一 知识经济时代的农田精耕细作技术，"科技进步与学科发展"论文集上册, 周光召主编, 中国科学技术出版社出版, 1998.9。

精准农业发展分析篇（7）

大数据是IT行业的术语，也称为巨量资料，意思是资料量过于庞大，主流软件已经不能在合理的时间内进行有效的处理，用以帮助企业进行更好的经营决策。对于大数据概念的界定，至今还没有统一，研究机构Gartner将其定义为“需要新处理模式才能具有更强的决策力、洞察发现力和流程优化能力的海量、高增长率和多样化的信息资产”。而大数据时代最早由麦肯锡提出，认为数据已经渗透到每一个行业，甚至每一个业务职能，是当今重要的生产因素，人们对海量数据进行挖掘和运用，意味着大数据时代已经到来[1]。与传统的数据库相比，大数据的数据量更庞大，要进行查询和分析更加复杂。大数据的特点表现为四个：一是巨大的数据体量。大数据的体量已经不是停留在TB级别，而是属于PB级别[2]。二是处理效率高。在大数据系统中已经应用到了1秒定律，也就是在1秒的时间内可以从庞大的数据中获取具有价值含量的信息。三是数据类型多。大数据环境下的数据信息呈现多样化，这些信息不仅仅是文字、数字，还包括网络中的图片、日志、地理位置、视频等等，这些都承载着丰富的信息。四是具有高价值回报。大数据中数据量大，包含很多有价值的信息，只要懂得正确利用，并擅于分析，就可以带来高价值的回报。概而言之，可以将大数据的四个特点归纳为数据体量大、处理效率高、数据种类繁多、价值密度高。

二、大数据在农业发展中的运用现状

当下大数据已经贯穿了整个农业产业链，涉及到的数据多而复杂，如种子、土地、气象、环境、土壤、农药、化肥、农产品加工、物流、经营等，人们通过整合利用这些数据优化了农业产业链，进一步提升农业发展水平。现今大数据在农业中的运用已不局限于对农业数据的收集与传输，而是延伸到了运用大数据加速作物育种，以大数据作为驱动实现精准的农业操作，在大数据的支持下追溯农产品的来源，以及优化产业链等[3]。与其他行业相比，农业更为复杂，因为它会受到多种因素的影响，这些因素包括人类活动、气候、土壤、种子等。大数据的运用，可以促进农业生产规避这些因素带来的不利影响，减少损失，提高生产质量[4]。目前除了上游借用大数据提高生产质量之外，下游的农业也通过大数据实现经营管理的整合优化，提高农业在市场流通中的效益。从中可见，大数据已经在农业产业中的多个领域得到了应用，这会对农业的生产经营带来很大的改变。

三、大数据在农业发展中应用存在的问题

（一）农业信息化的基础设施还有待完善。比起其他行业，现代农业显然要落后许多，且区域化差异越来越明显。尽管当前涉农服务发展相当迅猛，然而，其在生产及销售方面却滞后许多。各部门与各行业齐头并进，有待进一步完善的农业信息化体系，导致各种不良现象频频发生。如不明确分工、建设重复及协调不力等等，从而存在严重的孤岛情况；未构建规范的投入体系，建设资金与运营资金较少，在总体农业投入中信息化农业的投入比例相对较少，从而阻滞了信息化农业发展。（二）对农业大数据的认识有待提高。政府部门无法正确认识到应用大数据的必要性及紧迫性，导致无法在有关的研究应用方面给予足够的资金支持；各从业主体如农民及涉农公司等并未意识到发展大数据的重要性，在学习及应用新技术方面消极应对；没有在全社会中营造一个发展与应用大数据的气氛。正是这些因素使分析与应用大数据受到一定的阻滞，远远落后于发达国家的农业发展水平，阻滞了我国的农业发展。（三）农业大数据中心和分析平台有待建设。大数据的特点是容量大且复杂性高，必须构建于先进技术及先进结构的新数据中心及研究平台之上。就技术层面来说，此平台根据一流的数据管理能力及数据仓库能力，使构建出来的商务智能项目有着高效、先进及开放等特点。就结构层面来说，此平台的可配置性相对较好，使资源变化及业务流程变化的需求得以满足。此外，在业务发展越来越快、业务量越来越多的情况下，平台的应用及性能也需要进一步扩大。（四）对农业大数据的开放共享有待开发。在如今小农经济一家一户的情况下，家庭承包生产的不够集中以及小规模经营，阻滞了构建标准化的价值性高的信息数据；收集的许多信息被分布于各部门、各研究中心及涉农网站中，因为制度及单位利益等诸多因素影响，导致这些信息数据未能互通互联；各信息数据没有形成规范的标准，致使各信息数据不是重复就是存在冲突，数据应用率相对较低，从而导致信息资源得不到有效利用。不同部门之间的信息共享存在阻滞和信息孤岛现象，使采集与开发农业大数据受到很大的限制。

四、大数据在农业发展中应用的模式创新

（一）精准农业模式。精准农业模式即是做到“精准匹配，知天而做”，降低不良因素的影响，提高生产效益。在精准农业模式下，可对作物的品种与土壤进行精准匹配，在作物生长过程中，可对各种环境因素和作物的长势进行监测，从而实现精准式的灌溉施肥，趋利避害，对整个生产环节实现精细化管理，提高生产力。精准农业模式以生产者的利益为中心，在大数据的支撑下，选择准确的渠道、合适的时间、地域，利用高效的方法为生产者提供匹配的耕种方案和服务[5]。在这个过程中，不管是渠道、时间、土壤、施肥、浇灌，都要实现精准匹配，不要盲目地进行耕种。精准农业模式是有针对性、目标性地开展，具有策略有效、农作物生长情况可衡量等特点，它追求的是低成本、高准确、可评估，可见精准农业模式是对传统农业生产的颠覆。在传统的环境中，生产者难以获得环境、作物长势的信息，在大数据环境下，生产者可以更容易获得气候、土壤、作物成熟度、空气质量、投入的成本、耕种设备等各种可靠的数据。在获得这些数据之后，生产者可作出前瞻性的决策，可精准地对每一个生产环节进行定位，做到心里有数，知天而作，减少损失，提高生产量。（二）自动化农业模式。自动化农业模式是建立在大数据的基础上，运用数据聚合技术将农业大而复杂的数据整合到农用机械内置的数据系统中，通过无线网络和计算机启动机械进行自动化的管理模式[6]。自动化农业模式适合大型农场采用，未来要投入较少的劳动力和成本实现大规模生产，就需要发展自动化管理模式。自动化模式需要农用机械的参与，生产者不需要亲力亲为，只要懂得在计算机上操作管理软件，即可调动农用机械工作，比如施肥、喷洒农药、除草等。在没有驾驶员的情况下，农用机械通过传感系统来感知道路的环境，对路线进行自动规划，管理软件设置好参数，操作人只要轻点鼠标，即可悠闲地一边喝茶一边等待劳作结果。因为机械内置系统中聚合了相关的农业信息，机械会精准地完成相应的任务，在喷洒农药、施肥方面比人工劳作更加精确。自动化模式适合大规模经营和产业化，如农业公司开辟一条产业链，从生产、物流、包装到市场上的推广销售。农业公司可经营自己的农场，而农场主不需要雇佣太多的劳动者，只需要熟悉农业机械的操作，就可轻松管理大规模的农场。农场的生产完全实现自动化，包括人工智能、自动控制、视觉计算等。在计算机科学、智能控制技术、模式识别高度发展的背景下，将农业数据整合到机械内置的计算机系统中，就可减少劳动力成本和时间成本，提高生产效益。（三）信息化模式。信息化模式建立在信息系统的基础上，农业信息系统是由人机组成的管理系统，具有收集信息、传递信息、加工信息、统计信息、分析信息、保存信息、查询信息、维护及使用信息的功能[7]。生产者可利用这个系统达到农业信息化管理的目的，掌控作物生长过程中的信息，从而实现全面的信息化管理目标。农业信息系统要实现的功能目标包括两方面：一是提供有效的农作物信息渠道，生产者只要登录系统，就可以通过自己权限的通道，参与到业务流程的对应角色中，反馈农作物信息、审核信息、统计信息、使用信息等，迅速精准地收集、查询到想要获得的信息；二是生产人员可通过系统对繁杂的农作物信息进行统计分析，从中挖掘有价值的信息，为生产决策提供依据。在信息化管理中，可以将农业信息系统划分为农作物信息采集与分析、过程管理、综合信息管理等四个功能，把农产品生产过程和农业信息系统联结起来。其中农作物信息采集与分析，就是对生产全过程中的信息进行采集、存储、传输和统计分析，建立农作物信息数据库，为生产者对农产品生长过程实施有效管理和监督提供依据。

总之，农业发展意义重大，它关系到人类的生存、社会的稳定和国家的发展。随着人口的不断增加，粮食的需求量越来越大，农业生产承担的压力也越来越大。提高产量，满足巨大的需求，是农业发展的一个重大课题。如何节约成本，提高产量，这需要顺应时代的发展，在大数据背景下不断对农业的发展模式进行创新，不断更新生产方式。因此，要借助大数据带来的新技术，发展精准农业、自动化农业、信息化农业；要以提高产量、降低成本、减少对环境影响为目标，大力推进大数据新技术在农业发展中的应用。

作者:刘水 单位:山东管理学院

参考文献：

[1]戴小文，漆雁斌，陈文宽.农业现代化背景下大数据分析在农业经济中的应用研究[J].四川师范大学学报，2015（3）:103-104.

[2]谭长国.大数据农业的发展现状、问题与对策[J].商业经济，2016，（12）:71.

[3]郭承坤，刘延忠，陈英义，孙敏，屠星月.发展农业大数据的主要问题及主要任务[J].安徽农业科学，2014，（9）:93-94.

[4]赵伟.大数据时代下农业发展模式的变革契机及路径选择[J].石家庄铁道大学学报，2016，（12）:56.

精准农业发展分析篇（8）

传统农业体系中，人工是农业生产的基础，但随着社会经济的发展，农业产品市场需求增加，人工生产模式已经无法满足现代农业的生产要求。在此背景下，农业机械化、自动化概念应运而生，转变了现代农业生产模式，在各类自动化农机设备的使用中，农业生产效率明显提升，为建设精准化现代农业生产模式提供较大可能性。

1农业机械自动化概述

农业机械自动化是基于现代互联网信息技术，将自动控制技术、计算机软件、大数据分析技术高度整合在农业机械生产研发中，使其能够在具体使用时，高效率地处理各类农业生产、管理事务。现代农业体系中，农业机械自动化趋势逐渐明朗，其在农业生产中的推广、应用价值愈发突出。在此背景下，农机设计中的自动化程度不断提高，自动化技术成为创新、完善农机功能的核心技术，可以帮助农业生产人员优化调整生产模式，智能、有效地管控农业机械设备，最大限度地改善农业生产条件[1]。随着现代农业体系的完善，农业机械自动化可以满足新时期农业高效、高质量生产的基本要求，并且对解决农村劳动力问题、转变农村传统劳作及生产模式有着不可忽视的作用。一方面，农业机械自动化能够进一步提升现代农业生产效率，节约农作物成长期间的劳作时间，同时有助于减少人力、财力成本，落实各种有利于农业生产的新兴技术。另一方面，基于农业机械自动化，农业生产模式改变，农业生产人员可借此构建信息化、自动化的农业生产管理系统，全方位地监控农产品生产链条，逐步地落实“精准农业”的理念。

2现代农业的发展现状分析

现阶段，农业机械自动化成为“现代农业建设”的基本内容，但在提升现代农业自动化程度时，仍存在较多问题，具体可体现在以下几方面。首先，农业机械设备先进性不足。机械设备的实际性能、机械自动化水平直接关系着现代农业生产创新的效果，但根据当前农村地区对农业机械的使用情况可知，多数农村区域，农民所使用的农机设备较为落后，缺乏先进性。设备功能、设备自动化程度均不符合现代农业的生产需求，制约着现代农业的生产效率、生产模式。导致现代农业在机械化、自动化发展中，农业体系中的生产观念、生产流程、区域农业发展均受到较多限制，使得农业机械自动化的推广、宣传范围难以持续扩大。对此，相关农业部门还应基于农作物生产的现状，加大对自动化农机的宣传力度、政策扶持力度，促进农业生产模式的转型与升级[2]。其次，农业生产中农机设计的科技水平低。目前，现代农业体系中，农业生产中的各类农机的自动化水平逐渐提升，但农业机械中的科技含量较低，其所包含的技术优势不明显，设备功能创新性较弱，使得我国农业机械化、自动化发展中，完善农产品生产模式的进程缓慢。所以相关研究人员还应及时借鉴国外成熟的农业机械研发技术，针对性分析农业机械化、自动化发展需求，逐步地融入各类先进技术，提高农机设备中的科技含量。最后，农业机械自动化区域发展不均衡。我国土地资源丰富，国土辽阔，农业种植区域大、分布广，但不同区域的农业经济增长速度、区域经济水平存在较大差异，继而使得农业机械自动化推广、应用受到较多影响，各个区域内农业机械自动化发展呈现出不均衡的特点。

3现代农业中农业机械自动化的具体应用

3.1生产监测自动化

现代农业生产中，农业机械自动化在具体应用时，能够实现农业生产监测的自动化。具体来说，在农机设备自动化设计后，计算机成为自动化控制农业生产设备的核心工具，在农业生产活动中，计算机可操控农机设备的运行与管理，将其投入农业生产活动中获取相关数据，而系统可自动化分析农业生产中的各项信息，对农机设备下达指令，使其自动调节农业生产设备功能[3]。例如，在现代农业中，农产品种植、栽培场所逐渐改变，对于生长在温室内的农产品，农业机械设备的自动化技术，可以利用功能完善的感应装置，监控农业生产区域内的含水量、温度，评估现有的温湿度是否符合农作物萌芽、抽芽、生长要求。与此同时，相关人员可基于计算机技术，自动化地分析处理温室内的各项数据，智能调节农业生产中的光照、温度，为农作物提供更为适宜的生长环境。比如，在农业机械自动化发展中，GPS技术被应用在现代农业生产中。该技术可自动收集农作物生长数据，改善农作物生长条件，并在与GIS技术联合应用的过程中，准确获取农作物土壤结构内的营养元素，使农业生产人员可以依据土壤数据，精准除草、施肥、浇水灌溉，夯实农作物生产基础。不仅如此，农业机械自动化在现代农业中的应用，同样可将“生产监测自动化”渗透在农作物的整个生命周期内，从农作物萌芽、生长、成熟、收割等各个环节进行自动化监控。部分农业机械设备可及时对农作物进行采摘、初步清理、存储，及时清空农作物生长区域，为后期种植做好准备，全面地提升农业生产效率。

3.2农业灌溉自动化

灌溉是农作物生产中的重要环节，在将农业机械自动化技术应用在现代农业时，部分农机设备可实现农业生产中排水灌溉的自动化。具体来说，在全球范围内，水资源短缺问题尤为突出，而农业生产中的水资源却属于不可缺少的生产要素。在农业灌溉中应用农业机械自动化技术，不仅是为了提升农业生产灌溉效率，更是为了通过精准地控制农业灌溉时的用水量，以节约农业生产中的水资源，将“节约用水”理念渗透到农业生产活动中[4-5]。在此背景下，现代农业体系中的灌溉设备功能逐步完善，正式灌溉农作物前，相关人员可根据农田面积、农田内农作物的密集度以及农作物生长需求，自动化分析每亩农田的需水量，继而通过现代农机设备的精密控制，科学地对农田进行灌溉，落实自动化的农业生产灌溉技术。在此期间，农业灌溉所用的农业机械设备包括农机传感设备、大数据监控分析平台、计算机系统，是自动化控制技术与现代农业相互融合的载体，对节约农业生产中的水资源、灌溉成本意义重大。农业生产人员可利用农业生产灌溉的自动化，进一步改善农作物生产条件，使其健康成长，保障农作物生产质量、生产效率。

3.3农产品装检机械化

现代农业体系不仅包括农作物生产，农产品产销、包装均属于现代农业的生产管理工作。所以农业机械自动化的应用不仅局限于农作物生产，同样可以应用在农产品包装、质量检测等方面。首先，农业机械自动化会促进现代农业生产结构的创新，优化农业生产管理流程，并根据市场对农产品的实际需求，改进农产品质量检测、农产品包装模式。在传统农业生产管理中，农业机械化、自动化技术水平低，人工是农产品包装与质检的主体。而随着农业机械自动化发展，相关人员研发出“自动检测包装设备”，该设备的核心技术是自动控制技术，可以自动检测农产品外观、大小，合理地对农产品进行分类包装。其次，在农产品装检机械化中，相关人员同样可借助自动化影像技术，实时监测农产品生长中的各项指标，全面监控农作物种植区域。然后，利用计算机软件，整理农作物生产数据、成长信息，构建可视化的三维立体模型，为农业收割、采集、包装、质量检验提供详细的参考数据，使相关人员在农业生产实践中制定出更为科学的管理方案[6]。最后，在农业机械自动化发展中，现代农产品的装检机械化趋势愈发明显，并且在现代农业创新发展中，农产品包装、质量检测等流程呈现出“集约型”的管理特点。各个农业生产区域中，农业机械自动化推广效应不断扩大，集约化的农产品分拣、包装会突破传统农业生产管理困境，使非生产环节的农业机械自动化水平不断提高，促进了现代农业结构、农业机械自动化技术的相互融合，进一步增强现代农业生产人员的专业能力、综合素质，为我国农业经济的发展创造有利条件。

3.4农业管理精准化

农业机械自动化应用于现代农业时，可促进农业管理精准化。首先，农业生产人员可基于计算机技术，开发农田管理软件，该软件在与UPS接收器连接后，能够绘制农田地图，记录各个区域中的农作物产量，汇总UPS卫星数据。之后，在农业生产管理中，农业生产人员可检测农田土壤样本，测定农田中的土壤成分，并根据农作物叶子颜色、植株颜色判断农作物生长情况。与此同时，在农作物生长过程中，该软件具有获取农田航拍图像的作用，可以按照农作物健康状况的检测结果，精准地确定各个区域农作物施肥需求量、农作物种植的合理密度[7-8]。其次，UPS接收器与自动化农业生产管理软件融合后，可监测农田内拖拉机、深耕设备、收割机等农用机具的位置，便于农业生产人员精准地管理农作物施肥、打药、收割、播种工作，精准地管控各环节的操作成本，有效地改善农作物周围的生态环境。另外，现代农业体系中，农业机械自动化能够更为准确地定位农机，甚至可以自动化控制农机操作过程。比如，在使用农业机械播种、施肥、打药时，UPS接收器与计算机管理软件可精准地将种子、农药或肥料投入对应的区域，实现高效收割、高效播种、高效施肥等精准化管理目标，突出农业机械自动化在现代农业中的应用优势。

4基于农业机械自动化的现代农业发展趋势

4.1农业生产模式智能化发展

随着农业机械自动化的推广与应用，农业生产模式的智能化发展趋势会更加明显。基于互联网信息技术的各类先进技术，将成为农业生产的技术支撑，所以在农作物播种、生产管理、收割、运输、销售等环节中，农业活动的智能化水平会逐步提高。在未来农业体系中，农业机器人会被广泛应用在现代农业生产中，用以监控、预测农业生产参数，获取完整、真实且准确的农业生产数据。而农业生产人员可利用智能化管理平台，远程记录、分析农业生产数据，提前做好病虫害、排水灌溉、施肥等工作，人工下田操作会逐渐减少，农业机械设备会代替人工，有序地完成农业生产任务[9-10]。不仅如此，在现代农业中，农业机械化、自动化水平会持续提高，农机生产、研发中可利用的先进技术增多。相关人员可进一步完善农机性能，使其具有智能操控、自动控制的基本能力，农业生产人员可利用升级后的农机设备，改善农业生产条件，构建智能化、自动化的农业生产管理系统，高效率、精细化地完成农业生产管理工作，满足现代农业的发展需求，促进农业经济增长。

4.2精准化农业生产模式逐渐完善

农业机械自动化发展中，农业生产流程、生产管理等操作更为“精准”，所以在未来“精准化生产模式”会更加完善，农业生产活动会在农业科技水平的提升中不断优化。农作物生长周期内，农业生产人员对浇水、施肥、除草、病虫害防治等工作的控制更为精准，可以有效提升未来农业生产管理质量，使农作物健康成长。另外，基于“精准化生产模式”，农业机械自动化会支持市场上农产品品质、品种的创新，从而带动农业经济发展，有利于夯实我国社会经济建设基础，增强我国农业在国际市场的竞争力。

5结语

综上所述，为在现代农业发展中有效地应用农业机械自动化技术，相关人员还应积极创新农业机械设计，将更多先进、新颖的自动化技术融入农业生产中，从而为农业发展构建完善的技术体系。与此同时，相关农业部门还应顺应时展趋势，强化农业机械自动化推广、宣传力度，在坚持因地制宜原则的基础上，扩大区域范围内的农业机械自动化应用范围，建设精准化的现代农业，助力我国农业经济可持续发展。

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精准农业发展分析篇（9）

 

图1 马常杰、陈守余提出的G-IDSS参考模型框架

3.结语

智能决策支持系统既发挥了专家系统以知识推理形式解决定性分析问题的特点，又充分利用了决策支持系统以模型计算为核心的解决定量分析问题的特点，将定性分析和定量分析有机的结合起来，使解决问题的能力得到进一步的提高。但是它不能直观、精确而灵活地描述组织对象的位置布置、空间分布等地理信息，也不能描述组织对象所处的自然环境和社会环境信息。精准农业实现的全过程均依赖于地理信息。论文参考网。论文参考网。因此，针对精准农业的特点，将GIS和IDSS结合起来，辅助决策分析是至关重要的。

地理信息是实现精准农业的核心系统，它管理所有的农业信息，并对空间信息进行分析，对精准农业实施给出精准的作业方案。论文参考网。我国基于计算机网络系统的GIS软件在城市建设、农田规划和土壤养分管理方面已广泛应用。目前研究的关键问题是开发出具有自主产权的用于精准农业的基于计算机网络农田管理决策系统。将GIS与IDSS相结合，发挥各自优势，使计算机技术在农业中的应用更加实用化、智能化，对于提高农业现代化的科学性和工作效益将有深远的意义。

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[15]陈文伟.决策支持系统及其开发.电子工业出版社,1998

精准农业发展分析篇（10）

一、引言

21世纪是人类经济和科学技术日新月异和更加迅猛发展的世纪，工业的全球扩散、市场经济的全球推进、科学技术的全球合作、信息化的全球影响势不可挡。但同时环境问题的全球化、生态危机的普遍化、自然资源争夺的白热化，人地矛盾的尖锐化，亦将更为突出。为了协调人口、资源、环境与发展的关系，化解危机，把握住人类未来发展的正确方向，实施可持续发展战略，成为21世纪人类发展的必然选择。

农业产业信息化建设是解决“三农”问题和建设新农村的重要手段和方式作为主要的农业生产率力，但也出现了大量的农业机械化信息网络及相关技术，机械化，农业信息化水平是能够上升，尽管如此，农业机械化生产中的应用软件相对较少，设计，应用软件开发，可以有效地提高了农业机械化技术应用水平和效果，提高农业生产的效益，增加农民收入，同时，促进了农村经济的发展，在同一时间可以有效地提高了农业信息化水平的机械化，

计算机生产管理系统的不断完善，使其最终成为专家系统。迄今世界上许多发达国家将计算机应用于作物的生产管理系统，特别是在精准农业的应用。精准农业技术是一种把客观、科学的精确引进农业生产的方式。其最基本的组成部分是全球定位卫星，这种定位技术用于农业生产主要是针对农业生产因土壤结构、肥力状况、作物生产情况等因素的差异。而对种子、化肥、除草剂和杀虫剂施用提出的不同要求（近年来美国、德国等国家已建立了大型的农业资源数据库、优化模拟模型、客观决策系统，已应用遥感技术对农作物进行病虫害预报、诊断和作物的估产）。

二、计算机在农业机械的应用

（一）农业资源信息管理。农业资源信息量大。建立各类数据库系统是过去十多年我国农业应用研究的主要内容。迄今已开发成功并投入运行的有：农业生产经济资料数据库、农业科技情报信息库、国家农作物种质资源数据库、畜禽种质资源数据库、海洋捕捞渔船数据库和淡水鱼类种质资源数据库等。

（二）农业规划与决策分析。无论在种植业还是养殖业生产管理业务中，计算机应用面不断拓宽。小麦、水稻、棉花、大豆和油菜等优化栽培技术推广了近千万亩。主要作物病虫害预报系统、饲料配方技术已成功地投入应用。以施肥咨询、栽培调控、良种选育、虫害预报以及农业气象灾害防御为目标的专家系统研究，也取得了一批有实用前景的成果，并进入试验推广阶段。由于数据库、模型和专家系统这样一些单项技术有了一定的基础，农业决策支持系统的研究正在着手进行。

（三）近红外光谱分析技术。现代近红外光谱分析是20世纪中叶从农业领域发展起来的一项高新技术。随着计算机数据处理技术及化学计量学理论和方法的不断进步，使得近红外光谱（nir）分析技术的准确性迅速提高，近红外光谱分析仪器应用日益普及，其非接触、自动与快速多组分测定的优点不断为人们所认识。根据我

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国现代农业领域“十二五”规划的科学发展观，农业生产将从资源消耗型和粗放管理型向节约型和优化精确控制型转化，土壤、作物、粮食和食品等养分与产品质量分析管理占据重要的地位。近红外分析技术将成为现代农业领域不同对象成分分析的重要技术手段之一。目前在现代农业领域农业生产、产品贸易和流通过程中，快速品质检测手段日益丰富，许多地区产品收购部门质量检测方法由人工感官手摸、鼻嗅、嘴咬、眼看等方式判定已转变为自动快速检测，不但可以检测产品各种内部品质参数，而且极大的改善了质量检测的客观误差，近红外分析技术在我国的市场已初步形成，应用前景乐观。

（四）农业科研。我国的计算机农业应用从这里起步。经过农业战线科研人员的不懈努力，计算机已普遍进入农业科学实验室，使用手摇计算机的时代基本结束。计算机已发展成为农学研究基础技术，相应的专业人材队伍已逾千人，分布在全国农业各条战线。同样在灌溉机械上安有自动灌溉的红外温度计，根据计算读取的有关数据处理，最终通过计算机发出灌溉指令。

三、存在问题