美國(guó)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)應(yīng)用概況及北斗農(nóng)業(yè)應(yīng)用思考

● 文|中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué) 吳才聰

美國(guó)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)應(yīng)用概況及北斗農(nóng)業(yè)應(yīng)用思考

● 文|中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué) 吳才聰

衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的重要技術(shù)支撐，是發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在農(nóng)機(jī)作業(yè)管理調(diào)度、精密操控和農(nóng)場(chǎng)精細(xì)管理等方面，有著重要和廣泛的應(yīng)用。本文在分析美國(guó)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)社會(huì)發(fā)展現(xiàn)狀和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的急需，探索北斗農(nóng)業(yè)應(yīng)用模式，為促進(jìn)我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展和北斗導(dǎo)航技術(shù)與產(chǎn)品在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的規(guī)模化應(yīng)用提供借鑒與參考。

一、美國(guó)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展概況

美國(guó)普渡大學(xué)自2000年以來(lái)，通過(guò)發(fā)放調(diào)查問(wèn)卷，開(kāi)展“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)服務(wù)經(jīng)銷商調(diào)查”[1]，采用間接調(diào)查的方式，揭示美國(guó)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀。該調(diào)查2000—2009年間每年開(kāi)展一次，2009年后改為每?jī)赡觊_(kāi)展一次。2013 年2月，普渡大學(xué)將調(diào)查問(wèn)卷寄給Crop Life雜志遍布全美的2500位的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)服務(wù)零售經(jīng)銷商讀者，一共收回問(wèn)卷171份，有效反饋率為6.8%。以下分析即基于2013年的調(diào)查數(shù)據(jù)。

1.總體應(yīng)用情況

在2013年的調(diào)查中，如圖1，65.5%的經(jīng)銷商向客戶提供了GPS土壤采樣、GIS土地測(cè)繪（主要用于法律事務(wù)、收費(fèi)及保險(xiǎn)）等最流行的精準(zhǔn)農(nóng)事服務(wù)，該比例在2011年是59%。緊隨其后的是GPS導(dǎo)航結(jié)合人工控制/光靶或自動(dòng)控制/自動(dòng)駕駛應(yīng)用，分別達(dá)到64.9%和60.8%。GPS驅(qū)動(dòng)噴灑作業(yè)達(dá)到52.6%， GPS物流應(yīng)用達(dá)到20.5%。其中，增速最大的莫過(guò)于經(jīng)銷商提供的田間至辦公室的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)，從2011年的7%跳躍至2013年的15.2%。

圖1 2013年美國(guó)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)服務(wù)應(yīng)用情況

2.年際間應(yīng)用變化情況

如圖2，在過(guò)去的十年中，不同精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的應(yīng)用增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)不盡相同。2013年，經(jīng)銷商向客戶提供GPS導(dǎo)航結(jié)合人工控制/光靶技術(shù)的比例達(dá)到64.9%，繼2009年以來(lái)呈持續(xù)下降趨勢(shì)。而提供GPS導(dǎo)航結(jié)合自動(dòng)控制/自動(dòng)駕駛的經(jīng)銷商比例從2011年的63.3%降到2013年的60.8%，這是意料之外的，該技術(shù)在2011年以前實(shí)現(xiàn)了持續(xù)的快速增長(zhǎng)。顯然，自動(dòng)控制與自動(dòng)駕駛技術(shù)日益受歡迎，但其增長(zhǎng)也受到了美國(guó)近年經(jīng)濟(jì)整體不景氣的影響。

圖2 近10年美國(guó)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)應(yīng)用變化

在之前的調(diào)查中，經(jīng)銷商使用最多的是廣域增強(qiáng)系統(tǒng)（WAAS）。在2013年的調(diào)查中，70%的調(diào)查對(duì)象仍然使用WAAS，相比2011年的67%有小幅增長(zhǎng)，很重要的一個(gè)因素是因?yàn)閃AAS是美國(guó)聯(lián)邦航空管理局（FAA）提供的免費(fèi)差分服務(wù)。有22%的調(diào)查對(duì)象使用私人RTK基站，該數(shù)據(jù)與2011年的14%相比有所增加。購(gòu)買私人RTK基站是因?yàn)檫@種技術(shù)非常適合那些WAAS信號(hào)強(qiáng)度很弱的農(nóng)場(chǎng)。

在2011年的調(diào)查中，22%的經(jīng)銷商購(gòu)買了商業(yè)衛(wèi)星差分服務(wù)，而在2013年則有所下降，只有17%的調(diào)查對(duì)象使用OmniSTAR XP和StarFire2等商業(yè)衛(wèi)星差分服務(wù)。從迪爾、天寶等公司購(gòu)買RTK差分改正服務(wù)的比例，從2011年的25%降至2013年的6%。此外，有4%的調(diào)查對(duì)象購(gòu)買了實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)（RTN，采用虛擬參考站技術(shù)[2]），還有3%的調(diào)查對(duì)象使用連續(xù)運(yùn)行參考站（CORS）服務(wù)，與2011年的調(diào)查相比有小幅的增加。

5．農(nóng)場(chǎng)數(shù)據(jù)詳細(xì)分析

3．區(qū)域間發(fā)展比較

調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，在GPS導(dǎo)航結(jié)合人工控制、GPS導(dǎo)航結(jié)合自動(dòng)控制、精準(zhǔn)服務(wù)提供和GPS驅(qū)動(dòng)噴灑作業(yè)等四個(gè)方面，美國(guó)中西部均走在其他州的前面，前者提供這些服務(wù)的經(jīng)銷商平均比例比后者高出近23%。究其原因，應(yīng)與中西部地區(qū)的農(nóng)場(chǎng)規(guī)模較大和種植結(jié)構(gòu)以谷物和畜牧業(yè)為主有關(guān)。

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的應(yīng)用，可以增加農(nóng)場(chǎng)數(shù)據(jù)的收集，這使得經(jīng)銷商能夠通過(guò)信息分享和分析來(lái)提供增值服務(wù)，以輔助客戶決策。96%的調(diào)查對(duì)象為客戶提供農(nóng)場(chǎng)級(jí)的數(shù)據(jù)服務(wù)，而2011年該項(xiàng)調(diào)查的比例只有76%，可見(jiàn)其增長(zhǎng)異常迅猛。66%的受訪者給他們的客戶提供產(chǎn)量圖、電導(dǎo)率圖和土壤養(yǎng)分圖。

6．盈利狀況分析

4．差分改正服務(wù)來(lái)源

由于農(nóng)機(jī)自動(dòng)控制/自動(dòng)駕駛需求高精度的GPS改正信息，因此，對(duì)于使用GPS導(dǎo)航結(jié)合自動(dòng)控制技術(shù)的調(diào)查對(duì)象，他們會(huì)被深入詢問(wèn)使用何種GPS差分改正數(shù)據(jù)服務(wù)（圖3）。

經(jīng)銷商被問(wèn)及他們所提供的精準(zhǔn)技術(shù)產(chǎn)品與服務(wù)的盈利狀況。圖4的每個(gè)條幅顯示的是受訪者給出的特定服務(wù)所占的比例。報(bào)告表明，提供成套精準(zhǔn)技術(shù)時(shí)，超過(guò)一半（51%）的經(jīng)銷商可以盈利，24%的經(jīng)銷商處于保本狀態(tài)，9%的經(jīng)銷商僅能覆蓋可變成本，4%的經(jīng)銷商未能覆蓋成本，并有13%的經(jīng)銷商不清楚是否盈利。

圖3 美國(guó)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)差分改正服務(wù)來(lái)源

圖4 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)服務(wù)盈利情況

與2011年的調(diào)查相似，精準(zhǔn)服務(wù)中定制應(yīng)用的利潤(rùn)最大，超過(guò)60%的經(jīng)銷商在提供非精準(zhǔn)噴施服務(wù)時(shí)盈利。控制單個(gè)和多個(gè)營(yíng)養(yǎng)元素的精準(zhǔn)噴施服務(wù)會(huì)產(chǎn)生高額的利潤(rùn)，有60%和63%的經(jīng)銷商分別從這兩種服務(wù)中獲得了利潤(rùn)。自從2011年的調(diào)查后，這些數(shù)字一直在上升，當(dāng)時(shí)定制（非精準(zhǔn)）、單個(gè)營(yíng)養(yǎng)元素和多個(gè)營(yíng)養(yǎng)元素的噴施服務(wù)分別被58%、51%、57%的受訪者列為盈利項(xiàng)目。GPS土壤采樣是最高級(jí)別的非精準(zhǔn)服務(wù)，有44%的受訪者從這個(gè)服務(wù)中賺取利潤(rùn)。相應(yīng)地，只有1/4或者更少的受訪者表示產(chǎn)量監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)分析、衛(wèi)星和航空影像以及GPS變量播種可獲利。通常來(lái)說(shuō)，這些服務(wù)產(chǎn)品的利潤(rùn)從2011年的調(diào)查后有些許的上升，但是這些產(chǎn)品仍然不如精準(zhǔn)服務(wù)賺錢。

不同區(qū)域在土壤采樣、定制應(yīng)用（非精準(zhǔn)）、GPS單個(gè)和多個(gè)營(yíng)養(yǎng)元素噴灑和成套精準(zhǔn)服務(wù)方面的利潤(rùn)率存在很大的差異。

7．精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)服務(wù)發(fā)展預(yù)測(cè)

經(jīng)銷商均被問(wèn)及2013年秋天會(huì)提供哪項(xiàng)精準(zhǔn)服務(wù)項(xiàng)目。調(diào)查結(jié)果顯示，經(jīng)銷商們提供的最為廣泛的精準(zhǔn)服務(wù)是GPS土壤采樣。到2013年末，57%的經(jīng)銷商希望提供該項(xiàng)服務(wù)，而到2016年則有63%的經(jīng)銷商希望提供該項(xiàng)服務(wù)。與以往的調(diào)查類似，2013年的調(diào)查中，GIS土地測(cè)繪低于GPS土壤采樣，49%的經(jīng)銷商們希望2013年秋天提供該項(xiàng)服務(wù)，到2016年希望提供該項(xiàng)服務(wù)的比例則有56%。

與其他州比較，中西部比其他州應(yīng)用GPS土壤采樣、GIS土地測(cè)繪和產(chǎn)量監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)分析更為普遍。不過(guò)，從多個(gè)類型精準(zhǔn)技術(shù)服務(wù)來(lái)看，其他州正在縮小與中西部的差距。在2013年的調(diào)查中，中西部地區(qū)的調(diào)查對(duì)象中有63%提供GPS土壤采樣，其他州提供相同服務(wù)的比例從2011年的27%增長(zhǎng)到2013年的42%。同樣的，其他州除了土壤電導(dǎo)率測(cè)繪技術(shù)之外，其他的每種技術(shù)服務(wù)類型都在追趕中西部的水平。

二、我國(guó)北斗農(nóng)業(yè)應(yīng)用推廣思考

1．我國(guó)農(nóng)機(jī)社會(huì)化服務(wù)體系[3]

我國(guó)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，在黑龍江、新疆兵團(tuán)等少數(shù)省份具有規(guī)?；?jīng)營(yíng)的特點(diǎn)，而在更廣大的其他省市則是多種經(jīng)營(yíng)方式并存。我國(guó)正在大力促進(jìn)土地流轉(zhuǎn)和農(nóng)業(yè)規(guī)模化經(jīng)營(yíng)，并根據(jù)自身特點(diǎn)，大力促進(jìn)農(nóng)機(jī)社會(huì)化服務(wù)體系的構(gòu)建。農(nóng)機(jī)社會(huì)化服務(wù)是指農(nóng)機(jī)服務(wù)組織、農(nóng)機(jī)戶為其他農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者提供的機(jī)耕、機(jī)播、機(jī)收、排灌、植保等各類農(nóng)機(jī)作業(yè)服務(wù)，以及相關(guān)的農(nóng)機(jī)維修、供應(yīng)、中介、租賃等有償服務(wù)的總稱。

農(nóng)機(jī)社會(huì)化服務(wù)伴隨著農(nóng)村經(jīng)營(yíng)體制的改革而產(chǎn)生，并伴隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展而壯大。近年來(lái)，農(nóng)機(jī)社會(huì)化服務(wù)取得了明顯成效，主要表現(xiàn)為四個(gè)“持續(xù)”發(fā)展：

一是服務(wù)主體持續(xù)壯大。截至2012年底，全國(guó)擁有農(nóng)機(jī)化作業(yè)服務(wù)組織16.7萬(wàn)個(gè)，農(nóng)機(jī)戶4192.3萬(wàn)個(gè)，農(nóng)機(jī)化中介服務(wù)組織0.7萬(wàn)個(gè)，農(nóng)機(jī)維修廠及維修點(diǎn)21萬(wàn)個(gè)，農(nóng)機(jī)經(jīng)銷企業(yè)和經(jīng)銷點(diǎn)9.5萬(wàn)個(gè)，農(nóng)機(jī)供油站（點(diǎn)）1.8萬(wàn)個(gè)。其中，擁有原值50萬(wàn)元以上農(nóng)機(jī)的大戶、農(nóng)機(jī)服務(wù)組織達(dá)到7.8萬(wàn)個(gè)；以開(kāi)展農(nóng)機(jī)社會(huì)化服務(wù)為主的農(nóng)機(jī)專業(yè)戶、農(nóng)機(jī)合作社發(fā)展迅速，分別達(dá)到519.6萬(wàn)個(gè)、3.44萬(wàn)個(gè)，已成為當(dāng)前推動(dòng)農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展的中堅(jiān)力量。

三是服務(wù)形式持續(xù)創(chuàng)新。農(nóng)機(jī)跨區(qū)作業(yè)的范圍和規(guī)模不斷擴(kuò)大，已由小麥機(jī)收拓展到水稻、玉米機(jī)收等領(lǐng)域。農(nóng)機(jī)訂單作業(yè)、承包經(jīng)營(yíng)、全程托管等農(nóng)機(jī)服務(wù)形式日益完善，區(qū)域性農(nóng)機(jī)作業(yè)（維修）服務(wù)中心、中介信息服務(wù)、機(jī)具租賃、農(nóng)機(jī)連鎖經(jīng)營(yíng)等農(nóng)機(jī)經(jīng)營(yíng)模式不斷涌現(xiàn)，滿足了廣大農(nóng)民和農(nóng)機(jī)手的多樣化需求。以農(nóng)機(jī)跨區(qū)作業(yè)為代表的農(nóng)機(jī)社會(huì)化服務(wù)，解決了“有機(jī)戶閑、無(wú)機(jī)戶難”，“有機(jī)無(wú)田耕、有田無(wú)機(jī)耕”的矛盾，解決了千家萬(wàn)戶小規(guī)模經(jīng)營(yíng)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化的難題，同時(shí)還提高了農(nóng)機(jī)的利用率，提高了農(nóng)機(jī)戶的經(jīng)濟(jì)效益。

四是服務(wù)效益持續(xù)提高。2012年全國(guó)農(nóng)機(jī)化經(jīng)營(yíng)服務(wù)總收入達(dá)到4779億元，農(nóng)機(jī)經(jīng)營(yíng)服務(wù)總利潤(rùn)達(dá)到1858億元，其中農(nóng)機(jī)化作業(yè)收入達(dá)到4180億元，是2006年的1.7倍。農(nóng)機(jī)服務(wù)產(chǎn)業(yè)的興起和壯大，為促進(jìn)農(nóng)村勞動(dòng)力轉(zhuǎn)移、增加農(nóng)民收入作出了重要貢獻(xiàn)。

到2020年，全國(guó)農(nóng)機(jī)社會(huì)化服務(wù)的主要目標(biāo)是：服務(wù)主體進(jìn)一步壯大，全國(guó)擁有原值50萬(wàn)元以上的農(nóng)機(jī)大戶、農(nóng)機(jī)服務(wù)組織的總數(shù)超過(guò)11萬(wàn)個(gè)，比2010年翻一番。服務(wù)效益進(jìn)一步提高，全國(guó)農(nóng)機(jī)化經(jīng)營(yíng)總收入超過(guò)8000億元，比2010年翻一番。

2．精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用需求

（1）衛(wèi)星定位技術(shù)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的作用

衛(wèi)星定位系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用，極大地提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和作業(yè)的效率，具體地說(shuō)，主要有以下幾方面的作用[4]：

檔案數(shù)據(jù)獲取和整理是在大數(shù)據(jù)背景下必不可少的工作。其中，檔案數(shù)據(jù)獲取是整個(gè)檔案管理工作的根本，只有獲取有效的檔案數(shù)據(jù)才能對(duì)檔案內(nèi)容進(jìn)行分析和整理，并對(duì)檔案進(jìn)行管理及保護(hù)。目前，電子檔案在保護(hù)技術(shù)上存在缺陷，計(jì)算機(jī)在傳輸信息的過(guò)程中若出現(xiàn)了漏洞，就會(huì)導(dǎo)致檔案信息泄漏。

1）衛(wèi)星定位技術(shù)為農(nóng)用機(jī)具的運(yùn)行控制提供高精度實(shí)時(shí)位置信息，極大提升了作業(yè)的效率。作業(yè)幅寬較大的農(nóng)機(jī)具噴灑作業(yè)時(shí)，容易造成作業(yè)重疊和遺漏。在這類農(nóng)機(jī)具和飛機(jī)上安裝衛(wèi)星定位系統(tǒng)，可以顯著地提高作業(yè)精度，避免作業(yè)重疊和遺漏，減少不必要的浪費(fèi)。

2）衛(wèi)星定位技術(shù)為農(nóng)田狀態(tài)信息的獲取提供位置信息，為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)實(shí)施變量作業(yè)提供了必要條件。衛(wèi)星定位系統(tǒng)與農(nóng)田信息采集技術(shù)相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)采集和農(nóng)田狀態(tài)信息分析，如農(nóng)田中的肥、水、病、蟲(chóng)、草、害和產(chǎn)量的分布情況，生成農(nóng)田狀態(tài)分布圖。農(nóng)民進(jìn)而根據(jù)農(nóng)田狀態(tài)分布圖，做出相應(yīng)的決策并付諸實(shí)施。

3）衛(wèi)星定位技術(shù)為農(nóng)機(jī)具提供實(shí)時(shí)位置信息，使得農(nóng)機(jī)具可以調(diào)用處方圖信息，實(shí)現(xiàn)行進(jìn)間變量投入，從而實(shí)現(xiàn)按需投入水、種子、肥料和化學(xué)藥劑等生產(chǎn)要素，既保證了作物的需求，又可以節(jié)約投入和減輕環(huán)境污染。

4）使用衛(wèi)星定位系統(tǒng)導(dǎo)航，農(nóng)民可以不受時(shí)間和氣候的限制，不必日出而作、日落而息，為了搶農(nóng)時(shí)，在夜晚也可以作業(yè)。有了衛(wèi)星定位系統(tǒng)為拖拉機(jī)導(dǎo)航，駕駛員還可以加快行駛速度，提高作業(yè)效率。據(jù)陳學(xué)庚院士[5]統(tǒng)計(jì)，利用衛(wèi)星導(dǎo)航進(jìn)行自動(dòng)駕駛和播種，可節(jié)省聘請(qǐng)播種機(jī)手薪酬支出60%，增加機(jī)組經(jīng)濟(jì)收入20%～30%，每畝增加收入60～90元，土地利用率至少提高0.5%～1%，作物產(chǎn)量提高2%～3%。

（2）精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)對(duì)衛(wèi)星定位技術(shù)的應(yīng)用需求

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)的應(yīng)用需求，主要包括兩個(gè)方面，即單機(jī)自動(dòng)駕駛控制和機(jī)群管理調(diào)度與作業(yè)統(tǒng)計(jì)。不同的農(nóng)機(jī)作業(yè)，需要不同的定位精度。自動(dòng)駕駛、變量播種、土地整理等需要厘米級(jí)定位精度；信息采集、變量控制、產(chǎn)量監(jiān)控、作業(yè)統(tǒng)計(jì)等需要分米級(jí)定位精度；農(nóng)機(jī)監(jiān)管、調(diào)度導(dǎo)航、作業(yè)監(jiān)測(cè)等只需要米級(jí)定位精度。

3.我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)農(nóng)業(yè)應(yīng)用基本情況

（1）GPS自動(dòng)導(dǎo)航和駕駛系統(tǒng)應(yīng)用發(fā)展迅速

GPS自動(dòng)導(dǎo)航和駕駛系統(tǒng)全部是國(guó)外進(jìn)口產(chǎn)品，包括美國(guó)天寶、日本拓普康、加拿大半球、瑞士徠卡等，2012年黑龍江農(nóng)墾系統(tǒng)的批量采購(gòu)指導(dǎo)價(jià)為11.4萬(wàn)元。大部分與進(jìn)口大馬力拖拉機(jī)配合使用，2012年銷量1500多臺(tái)套，其中天寶公司800多套、拓普康公司200多套、半球公司150多套，位居前三位。近年來(lái)，自動(dòng)導(dǎo)航和駕駛系統(tǒng)已深入人心，其推廣應(yīng)用非常迅速。

（2）農(nóng)機(jī)監(jiān)管與調(diào)度導(dǎo)航服務(wù)日益普及

針對(duì)農(nóng)機(jī)補(bǔ)貼監(jiān)管和深松作業(yè)補(bǔ)貼監(jiān)管，黑龍江省、天津市、北京市、河北三河市等省市和地方農(nóng)機(jī)局已建立相應(yīng)的農(nóng)機(jī)監(jiān)管調(diào)度平臺(tái)，為國(guó)家補(bǔ)貼購(gòu)置的農(nóng)機(jī)具和作業(yè)拖拉機(jī)安裝GPS監(jiān)控終端，應(yīng)用規(guī)模約1萬(wàn)臺(tái)套。河南省、安徽省針對(duì)農(nóng)機(jī)跨區(qū)作業(yè)監(jiān)管與服務(wù)應(yīng)用需求，為拖拉機(jī)配置車載GPS和專用手機(jī)，建成后規(guī)模約5萬(wàn)余臺(tái)。新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)主要的采棉機(jī)公司均已安裝車載監(jiān)控GPS，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控與作業(yè)統(tǒng)計(jì)。隨著農(nóng)業(yè)部發(fā)布《全國(guó)農(nóng)機(jī)深松整地作業(yè)實(shí)施規(guī)劃（2011—2015）》[6]，我國(guó)適宜地區(qū)的7億畝耕地將全部進(jìn)行深松整地作業(yè)，并進(jìn)入“同一地塊三年深松一次”的作業(yè)周期，如何準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)農(nóng)機(jī)作業(yè)面積和發(fā)放農(nóng)機(jī)作業(yè)補(bǔ)貼，勢(shì)必需要衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)提供精確測(cè)量信息。

4.我國(guó)北斗農(nóng)業(yè)規(guī)模化應(yīng)用推廣初步思考

（1）北斗系統(tǒng)與精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的關(guān)系

縱觀國(guó)際GNSS的應(yīng)用發(fā)展，無(wú)不把精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)列為創(chuàng)新應(yīng)用和規(guī)模應(yīng)用的重要領(lǐng)域。歐洲全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)管理局2015年的《GNSS市場(chǎng)報(bào)告》（第四版）[7]指出，農(nóng)業(yè)是除了位置服務(wù)、道路和測(cè)繪外最為重要的行業(yè)應(yīng)用市場(chǎng)，其比重已高于航運(yùn)、航空、鐵路領(lǐng)域。

北斗系統(tǒng)與精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的關(guān)系，可以概括為相互需要和相互促進(jìn)。通過(guò)應(yīng)用北斗導(dǎo)航技術(shù)，不僅可以提高農(nóng)業(yè)機(jī)械的自動(dòng)化與精確化作業(yè)水平，提升農(nóng)業(yè)行業(yè)的整體生產(chǎn)效率，還可以有效保障我國(guó)糧食生產(chǎn)的安全。例如，以自動(dòng)駕駛為代表的農(nóng)機(jī)精密操控技術(shù)，將不可避免地、迅速地替代大量具備較高作業(yè)技能的農(nóng)機(jī)手。顯然，依賴于國(guó)外GNSS系統(tǒng)將在我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中埋下巨大的隱患，一旦其系統(tǒng)信號(hào)出現(xiàn)異常，將造成時(shí)效性和連貫性極強(qiáng)的大規(guī)模農(nóng)機(jī)作業(yè)陷入混亂甚至癱瘓。

（2）北斗農(nóng)業(yè)應(yīng)用的重點(diǎn)領(lǐng)域

1）統(tǒng)籌建設(shè)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)需要的北斗增強(qiáng)綜合服務(wù)系統(tǒng)。面向精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)應(yīng)用，需要綜合考慮北斗增強(qiáng)服務(wù)的精度、廣度和成本。首先，需要滿足精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)對(duì)厘米級(jí)和分米級(jí)的高精度定位需求。其次，增強(qiáng)信號(hào)要求覆蓋我國(guó)的廣大農(nóng)區(qū)，并且跨區(qū)農(nóng)機(jī)隨時(shí)、隨地獲得無(wú)縫、漫游式的增強(qiáng)服務(wù)。還有，由于農(nóng)機(jī)作業(yè)的低效益，切實(shí)降低增強(qiáng)數(shù)據(jù)成本和通信成本也是必須要考慮的因素。鑒于以上考慮，建議在建設(shè)北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)的同時(shí)，考慮發(fā)展高精度星基增強(qiáng)系統(tǒng)，結(jié)合農(nóng)場(chǎng)自建RTK，多管齊下地滿足農(nóng)業(yè)行業(yè)的共性需求。

2）建設(shè)國(guó)家級(jí)農(nóng)機(jī)導(dǎo)航與位置服務(wù)平臺(tái)。各級(jí)農(nóng)機(jī)主管部門建立的農(nóng)機(jī)監(jiān)管服務(wù)平臺(tái)，易形成信息孤島，難以適應(yīng)大數(shù)據(jù)和云計(jì)算時(shí)代的發(fā)展要求。擬充分結(jié)合我國(guó)農(nóng)機(jī)社會(huì)化服務(wù)體系的構(gòu)建，基于“云-端”架構(gòu)，構(gòu)建國(guó)家級(jí)農(nóng)機(jī)導(dǎo)航與位置服務(wù)平臺(tái)，建立大數(shù)據(jù)和云計(jì)算中心，保障基礎(chǔ)服務(wù)，發(fā)展增值服務(wù)，創(chuàng)新商業(yè)模式和盈利模式。

3）研制適用國(guó)產(chǎn)拖拉機(jī)的北斗自動(dòng)導(dǎo)航和駕駛系統(tǒng)產(chǎn)品。目前國(guó)內(nèi)外導(dǎo)航企業(yè)在我國(guó)銷售的自動(dòng)導(dǎo)航與駕駛系統(tǒng)，其應(yīng)用對(duì)象主要為進(jìn)口拖拉機(jī)。而國(guó)產(chǎn)大馬力拖拉機(jī)、播種機(jī)、收割機(jī)等卻無(wú)人問(wèn)津。自主研制高精度自動(dòng)導(dǎo)航和駕駛系統(tǒng)產(chǎn)品迫在眉睫。這需要農(nóng)機(jī)企業(yè)和導(dǎo)航企業(yè)的通力合作，其市場(chǎng)規(guī)模達(dá)數(shù)百萬(wàn)臺(tái)/套。

4）研制農(nóng)機(jī)作業(yè)“北斗度量衡”精確監(jiān)測(cè)終端。隨著農(nóng)機(jī)服務(wù)組織逐步走向精細(xì)化管理、政府主導(dǎo)的深松作業(yè)的持續(xù)開(kāi)展，缺乏適應(yīng)農(nóng)機(jī)作業(yè)工況與特點(diǎn)、實(shí)現(xiàn)作業(yè)面積精確測(cè)算、綜合監(jiān)測(cè)與調(diào)度功能的農(nóng)機(jī)作業(yè)專用終端問(wèn)題日益凸顯。由于需求各異、要求不同，這種類型的終端將具有多樣化的特點(diǎn)?！案叨说陀谩?、融合農(nóng)機(jī)工況信息、實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷等將是發(fā)展趨勢(shì)。其規(guī)模將達(dá)千萬(wàn)量級(jí)，北斗手機(jī)將占據(jù)一席之地。這也是“云-端”架構(gòu)中重要的“端”部分。

5）制定北斗農(nóng)業(yè)應(yīng)用的政策與標(biāo)準(zhǔn)體系。在中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院、北斗重大專項(xiàng)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化專家組和北斗重大專項(xiàng)政策法規(guī)專家組的推動(dòng)下，農(nóng)業(yè)部在2013年農(nóng)機(jī)購(gòu)置補(bǔ)貼機(jī)具種類范圍新增“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)設(shè)備”小類，包含農(nóng)業(yè)用北斗終端（含漁船用）和漁船用AIS船載終端兩個(gè)品目，這是繼交通運(yùn)輸部發(fā)布安裝北斗終端政策后，又一行業(yè)部門推進(jìn)北斗應(yīng)用的政策。針對(duì)北斗在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的規(guī)?；瘧?yīng)用推廣，還需研究國(guó)家層面和部級(jí)層面的應(yīng)用政策，推動(dòng)北斗農(nóng)業(yè)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的建立，制定規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)體系。

6）開(kāi)展重點(diǎn)農(nóng)區(qū)、重點(diǎn)業(yè)務(wù)的北斗農(nóng)業(yè)應(yīng)用綜合示范。通過(guò)示范工程建設(shè)，調(diào)動(dòng)各級(jí)政府、導(dǎo)航企業(yè)、農(nóng)機(jī)企業(yè)和最終用戶的積極性，初步建立北斗農(nóng)業(yè)應(yīng)用的完整產(chǎn)業(yè)鏈，形成北斗農(nóng)業(yè)應(yīng)用推廣的新產(chǎn)品、新平臺(tái)和新模式。

參考文獻(xiàn)

[1]Jacqueline K. Holland DBE，David A. Widmar. 2013 Precision Agricultral Services Dealership Survey Results[R]. Indiana; 2013.

[2]U.S.Department of the Interior.Real-Time Network(RTN)Surveying，2014.[EB/OL].（2015-01-12）http://water.usgs.gov/osw/gps/real-time_ network.html.

[3]宗錦耀.在全國(guó)農(nóng)機(jī)社會(huì)化服務(wù)現(xiàn)場(chǎng)會(huì)上的講話. 2013.[EB/OL].（2015-03-21）http://www.nongji360. com/list/20139/17354284539.shtml.

[4]承繼成.精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)與應(yīng)用[M].北京: 科學(xué)技術(shù)出版社; 2004.

[5]北斗網(wǎng).陳學(xué)庚：衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)在兵團(tuán)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用需求.2014.[EB/OL].（2015-04-11）http:// www.beidou.gov.cn/2014/05/21/2014052195c404b1 fe524e24b709cdb8f68e0a60.html.

[6]農(nóng)業(yè)部辦公廳.全國(guó)農(nóng)機(jī)深松整地作業(yè)實(shí)施規(guī)劃（2011-2015）.2011.

[7]European GNSS Agency.GNSS Market Report Issue 4，2015.