【正文】 合收獲機每秒自動采集田間定位及小區(qū)平均產(chǎn)量數(shù)據(jù) → 通過計算機處理，生成作物產(chǎn)量分布圖 → 根據(jù)田間地形、地貌、土壤肥力、墑情等參數(shù)的空間數(shù)據(jù)分布圖，支持作物管理的數(shù)據(jù)庫與作物生長發(fā)育模擬模型，投入、產(chǎn)出模擬模型，作物管理專家知識庫等建立作物管理輔助決策支持系統(tǒng)，并在決策者的參與下生成作物管理處方圖 → 根據(jù)處方圖采用不同方法與手段或相應的處方農(nóng)業(yè)機械按小 圖119 “精細農(nóng)作”技術體系示意圖區(qū)實施目標投入和精細農(nóng)作管理。 為了測量衛(wèi)星發(fā)出的信號到達接收機的傳輸時間，GPS衛(wèi)星上裝置有精確可靠的原子銫鐘，接收機上的同步時鐘雖精度遠遠不如衛(wèi)星原子鐘的要求，但可以通過信號處理進行校正；l l美國提供的民用GPS接收機定位誤差可達100米，實用的精確測量定位系統(tǒng), 還需要在地面設置校正定位誤差的差分信號服務，使用差分式全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（DGPS）。 自建為局域范圍（約2030公里）服務的獨立DGPS系統(tǒng)。圖1111表示一個典型的GIS矢量格式農(nóng)田多層空間信息分布圖。它可以提供大量的田間時空變化信息。實際上，產(chǎn)量空間分布數(shù)據(jù)的處理是一個復雜的過程，但可以通過專用軟件快速完成。l l “精細農(nóng)作”空間信息采集與處理技術的進步，將是實踐這一作物管理技術思想的重要前題。有的研究已經(jīng)向以模擬模型研究為基礎，與建立專家知識庫系統(tǒng)、部分參數(shù)的實時采集處理系統(tǒng)和技術經(jīng)濟評估系統(tǒng)相結合，朝向能夠幫助用戶完成生產(chǎn)與經(jīng)營管理等半結構化決策任務提供友好的作物生產(chǎn)管理輔助決策支持系統(tǒng)方向發(fā)展，這應是進一步發(fā)展的主流方向。迄今“精細農(nóng)業(yè)”在發(fā)達國家也不過五、六年的應用試驗歷史，部分支持技術手段還不十分成熟，有待不斷研究完善，相關的應用基礎研究還比較薄弱。 逐步擴大研究試驗帶GPS接收機的智能化大型噴灌機械、植保機械和播種機械，盡快形成國產(chǎn)化的自主產(chǎn)品，為農(nóng)機社會化服務體系提供新一代技術裝備。尤其在發(fā)展設施園藝、集約化養(yǎng)殖、農(nóng)產(chǎn)品加工方面、可以獲得更高的經(jīng)濟效益和具備吸收先進技術改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的活力。這一領域的技術滯后尤其成為發(fā)展中國家農(nóng)業(yè)面臨的嚴峻挑戰(zhàn)。 John , Bill . Recent innovation and issues in tractors and field crop machinery in north America. Paper , ICAME 39。電子信息技術的迅速發(fā)展，為實施設施園藝環(huán)境參數(shù)和植物生長狀態(tài)精細檢測，調(diào)控和基于知識的過程管理決策提供了方便條件。作為工程師，要善于根據(jù)工程項目的整體目標，既能從具體技術角度去思考和研究問題，具有不斷突破現(xiàn)有解決實際問題的觀念與模式的創(chuàng)新意識；又能注意進行項目目標的整體評估，協(xié)調(diào)技術先進性與經(jīng)濟可行性的綜合優(yōu)化目標，提出推動技術進步的試驗實踐方案。 一個主要聯(lián)合收割機制造商宣稱，其1/3的新產(chǎn)品均已安裝有產(chǎn)量傳感器。對這一類半結構性的系統(tǒng)，兼容解析性模擬模型的研究成果及基于專家知識的智能化農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的結合，能為當?shù)厣a(chǎn)管理決策者提供參與決策制定的良好人機接口是十分必要的。利用LED加窄帶濾波片組成的窄帶多光譜農(nóng)田雜草識別檢測技術已在若干國家進行試驗研究。需要獲取和處理的主要信息包括如下幾方面：(1).農(nóng)田作物產(chǎn)量空間分布信息：圖1113 谷物流量傳感器工作原理示意圖 a. 沖擊式流量傳感器 b. γ射線式流量傳感器 c. 光電式容積流量傳感器獲取農(nóng)作物小區(qū)產(chǎn)量信息，建立小區(qū)產(chǎn)量空間分布圖，是實施“精細農(nóng)作”的起點，它是作物生長在眾多環(huán)境因素和農(nóng)田生產(chǎn)管理措施綜合影響下的結果，是實現(xiàn)作物生產(chǎn)過程中科學調(diào)控投入和制定管理決策措施的基礎。 鑒別被測變量與作物條件的相互影響關系；l l 完成RS數(shù)據(jù)的地面核實；l l 圖1112. GIS中的農(nóng)田信息數(shù)據(jù)層與RS圖層的迭加分析在精細農(nóng)作中應用RS與GIS結合進行農(nóng)田空間信息分析時，可按如下步驟：l l提供精細農(nóng)業(yè)技術產(chǎn)品的廠商也同時可提供在通用GIS平臺上開發(fā)的專用精細農(nóng)作GIS分析系統(tǒng)。GIS中的數(shù)據(jù)可以被訪問、變換、交互式處理。 通過政府在沿海或沿大型水道設置的導航信標臺獲得差分信號免費服務。理論上只要用戶能接收到4顆衛(wèi)星信號，即可解算出用戶所在的3維（x、y、z）位置信息。（一）.“精細農(nóng)業(yè)” 基于信息和知識的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)精細經(jīng)營技術 “精細農(nóng)業(yè)”，即國際上已趨于共識的“Precision Agriculture”或“Precision Farming”學術名詞的中譯。傳統(tǒng)駕駛室中的儀表盤正迅速由電子監(jiān)視儀表取代，并逐步由單一參數(shù)顯示方式向智能化信息顯示終端過渡，從而大大改善了人機交互界面。 最大傳輸距離40 m。為了使農(nóng)業(yè)機器上的電子系統(tǒng)具有通用性、兼容性，建立通用的總線通信設計標準是十分必要的。 圖113 農(nóng)業(yè)機械上采用的通用控制系統(tǒng)圖表111列出了歐州幾家主要農(nóng)機制造商至1996年3月在農(nóng)機產(chǎn)品上CAN總線的應用情況。、信息化的發(fā)展 世紀之交，世界農(nóng)業(yè)機械裝備技術的發(fā)展，正迅速地吸收和應用電子信息科技發(fā)展的成就。電子信息技術的發(fā)展，也明顯地影響著農(nóng)業(yè)機械化技術的創(chuàng)新過程，在農(nóng)、林、牧、副、漁機械化過程中迅速吸收著電子信息技術革命的成果。迄今，電子學用于農(nóng)業(yè)機械裝備的技術創(chuàng)新，可概括為如下五個基本領域：l l這些都需要機械、電子、信息管理等多種學科的集成支持。 廠 商 產(chǎn) 品 型號控制器數(shù)電纜類型田間使用的單元數(shù)它是德國BOSCH公司開發(fā)用于汽車的總線通信協(xié)議標準。圖117表示了這一農(nóng)業(yè)總線系統(tǒng)的典型消息框架。也可以將管理者的決策和操作指令通過智能卡傳送到拖拉機上的智能控制終端，自動控制農(nóng)機的操作。圖119 是AGCO MF公司提供的“精細農(nóng)作”技術體系示意圖。 差分式全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（DGPS）的建立原理，是在地面已經(jīng)標定的地理位置上設置一個帶有基站信號處理軟件和廣播誤差校正信號能力的GPS接收機，該接收機既直接接受衛(wèi)星定位信號確定自己帶有誤差的位置信息，又與其真實所在地理位置坐標相比較，計算出GPS接收機的X、Y、Z位置誤差校正信息，按時間序列存儲記錄下來或通過廣播天線實時發(fā)射出去, 為周圍的移動接收機接收，使移動接收機自動修正自己的定位信息。適合于尚缺乏公用差分信號服務的地區(qū)。它將納入作物栽培管理輔助決策支持系統(tǒng)，與作物生產(chǎn)管理與長勢預測模擬模型、投入產(chǎn)出分析模擬模型和智能化作物管理專家系統(tǒng)一起，并在決策者的參與下根據(jù)產(chǎn)量的空間差異性，分析原因、作出診斷、提出科學處方，落實到GIS支持下形成田間作物管理處方圖，分區(qū)指導對農(nóng)業(yè)機械或農(nóng)藝操作的科學調(diào)控。近30多年來，遙感技術在大面積農(nóng)業(yè)資源監(jiān)測、作物產(chǎn)量預測、農(nóng)情預報等方面作出了重要貢獻。例如，GPS接收機指示的天線位置動態(tài)數(shù)據(jù)與割臺收割作物的即時位置，按機器結構不同而有空間上的差異，而谷物流量傳感器通常是安裝在脫粒、分選、清糧過程后的凈糧輸出部件上，要反映作物田間對應位置的產(chǎn)量計量數(shù)據(jù)，需要考慮到收獲機的結構尺寸內(nèi)物流工藝設計，作業(yè)速度等多種因素，通過建立數(shù)學模型來作出估計。 時空變異性大的農(nóng)田土壤信息。 土壤含水量快速采集傳感器技術，90年代以來有了快速發(fā)展，可以預期在技術與經(jīng)濟上得到較為滿意的解決。目前仍有許多問題尚待科學技術的突破，需要電子信息硬件、軟件科學家和農(nóng)學家的密切合作，可望在跨入新世紀的初期獲得重要進展，同時也將對支持處方農(nóng)作的農(nóng)業(yè)裝備技術等產(chǎn)生深遠的影響。系統(tǒng)輸出結果，能夠提供對作物生產(chǎn)潛力，過程診斷，產(chǎn)量預測、經(jīng)濟評估、農(nóng)作管理的知識咨詢服務?！熬氜r(nóng)作”應用實踐可根據(jù)不同國家、不同地區(qū)的社會、經(jīng)濟條件，圍繞提高生產(chǎn)、節(jié)本增效、保護環(huán)境的目標，采用不同的技術組裝方式，逐步提高作物生產(chǎn)管理的科學化與精細化水平。 由于作物生產(chǎn)受到眾多因素的集合影響，當今作物生產(chǎn)的精細管理還是以對小區(qū)產(chǎn)量分布特征信息的分析為基礎來制定處方管理決策。因此，基于信息和知識經(jīng)營高產(chǎn)、優(yōu)質、高效和環(huán)境友好的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的技術思想應該擴展到大田作物生產(chǎn)以外的其他農(nóng)業(yè)領域、大力推動將先進的信息高新技術、智能化控制的農(nóng)業(yè)裝備技術和相關的先進農(nóng)藝技術的適度組裝集成，發(fā)展“精細園藝”、“精細養(yǎng)殖”“精細加工”、“精細經(jīng)營”有關的高新技術應用.實際上基于信息和知識有效地管理農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的早期實踐，在70年代后期已優(yōu)先在歐美發(fā)達國家的奶牛場管理信息系統(tǒng)中得到成功應用，眾所周知,基于奶牛編號自動識別器的個體產(chǎn)奶量定量配料和飼養(yǎng)管理系統(tǒng)，自80年代初已始在歐美各國農(nóng)場中推廣使用。電子信息與農(nóng)業(yè)裝備技術已在發(fā)達國家的農(nóng)產(chǎn)品加工中得到廣泛應用。96, , Seoul, Korea. 1996.2. 2.“設施園藝”是近幾年來迅速發(fā)展的農(nóng)業(yè)高新技術領域，它集成了園藝設施結構、材料、裝備、控制、農(nóng)藝、管理決策等多種先進科技于一體，實現(xiàn)高投入、高產(chǎn)出、高效益的優(yōu)化目標。我國科技工作者要研究這方面的進展，參與國際交流。1997年， 北美已有20,000臺谷物康拜因安裝有產(chǎn)量計量傳感器，其中約50%帶有GPS接收機可以自動生成產(chǎn)量分布圖。由于作物生產(chǎn)系統(tǒng)的復雜性，許多影響因素與作物生長過程的關系尚難于完全用解析方法進行過程的定量描述。例如，現(xiàn)有聯(lián)合收獲機上裝置的產(chǎn)量信息檢測系統(tǒng)，在駕駛室內(nèi)具有操作鍵，當進行收獲作業(yè)時，駕駛員可以觀察出雜草與成熟作物間的明顯區(qū)別，通過操作鍵可標出不同雜草空間分布的區(qū)域位置，并自動將雜草分布信息迭加到最后生成的產(chǎn)量圖上。這類信息，因其時空變異性，可分為兩大類：l l2. 田間信息采集與處理技術：“精細農(nóng)作”實踐中，需要在較精細的空間尺度上，獲取農(nóng)田作物生產(chǎn)有關的空間分布信息，包括利用不同的傳感技術采集數(shù)據(jù)，采用適當?shù)姆椒▽?shù)據(jù)進行處理，轉變?yōu)橐子诶斫夂屠玫目梢暬臻g分布圖形信息，這主要靠電子信息硬件與軟件技術的支持。同時尚需作些補充處理以使得圖層與其它數(shù)據(jù)層的地理位置相一致（圖1112）。 目前，已有一批成熟先進的GIS軟件在市場銷售，國外軟件大多也具有漢化功能，用戶需要根據(jù)自己的應用要求選擇合適的軟件和配置相應的計算機硬件系統(tǒng)，并進行必要的應用軟件開發(fā)以適應自己的應用要求。GIS是以帶有地理坐標特征的地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎的系統(tǒng)?？臻g衛(wèi)星的布局，可以保證在地球表面任何地方、任何時間和任何氣象條件下，接收機均可至少獲得其中4顆以上衛(wèi)星發(fā)出的定位定時信號。已經(jīng)積累起來的經(jīng)驗和應用技術發(fā)展趨勢，為實現(xiàn)基于信息和知識的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)精細經(jīng)營和作物生產(chǎn)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展提供了廣闊的前景，并被認為是21世紀農(nóng)業(yè)科技革命的一個重要方向。（三）. 人機接口技術 拖拉機和農(nóng)業(yè)機械作業(yè)中，都需要人來操縱和控制?？偩€信息交換速率為125 kbit/s。使得機組上各個相對獨立的電子控制單元(ECU)間均可與中央控制與顯示單元交換信息，接受控制指令，也可在各個農(nóng)機具或部件ECU之間傳輸和交換數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)拖拉機與農(nóng)業(yè)機器間、農(nóng)業(yè)機器相互間和拖拉機中央控制器與農(nóng)場計算機之間的串行通信。圖113是農(nóng)業(yè)機械上采用的通用控制系統(tǒng)示意圖。50年代后期開始，發(fā)達國家農(nóng)業(yè)機械化由單個作業(yè)環(huán)節(jié)機械的應用轉向圍繞農(nóng)業(yè)種、養(yǎng)、加過程實現(xiàn)優(yōu)質、高效、經(jīng)濟的目標，發(fā)展農(nóng)藝與農(nóng)機密切結合的綜合機械化技術體系研究，從而對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程的工藝系統(tǒng)設計與過程自動化提出了新要求。（