精准农业
2003-9-15阅读次数:279次
传统农业的发展在很大程度上依赖于生物遗传育种技术，以及化肥、农药、矿物能源、机械动力等投入的大量增加而实现。由于化学物质的过量投入引起生态环境和农产品质量下降，高能耗的管理方式导致农业生产效益低下，资源日显短缺，在农产品国际市场竞争日趋激烈的时代，这种管理模式显然不能适应农业持续发展的需要。
信息技术和人工智能技术的高速发展促使一种新颖农业生产管理思想的诞生，从而产生了对农作物实施定位管理、根据实际需要进行变量投入等农业生产的精准管理思想，进而提出了精准农业的概念。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。它根据土壤肥力和作物生长状况的空间差异，调节对作物的投入，在对耕地和作物长势进行定量的实时诊断，充分了解大田生产力的空间变异的基础上，以平衡地力、提高产量为目标，实施定位、定量的精准田间管理，实现高效利用各类农业资源和改善环境这一可持续发展目标。显然，实施精准农业不但可以最大限度提高农业现实生产力，而且是实现优质、高产、低耗和环保的可持续发展农业的有效途径。因而精准农业技术被认为是21世纪农业科技发展的前沿，是科技含量最高、集成综合性最强的现代农业生产管理技术之一。可以预言，它的应用实践和快速发展；将使人类充分挖掘农田最大的生产潜力、合理利用水肥资源、减少环境污染、大幅度提高农产品产量和品质成为可能。实施精准农业也是解决我国农业由传统农业向现代农业发展过程中所面临的确保农产品总量、调整农业产业结构、改善农产品品质和质量、资源严重不足且利用率低、环境污染等问题的有效方式，将在世纪之交成为我国农业科技革命的重要内容。一般而言，基于知识和先进技术的现代农田“精耕细作”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、计算机及网络通讯技术等。
我国当前面临农业资源匮乏、农田环境污染严重，另外加入WTO农业市场竞争激烈，因此在我国实施精准农业示范和研究工作具有重要的战略意义。在由国家计委和北京市政府立项实施的小汤山（位于北京市昌平区小汤山现代科技示范园内）精准农业示范工程项目中，项目承当单位北京农业信息技术研究中心及合作单位率先开展了大规模、高水平的试验和探索。赞同
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农田地理信息系统是实现精准农业概念的核心系统，管理精准农业所有信息，进行农作物空间分析，给出准确可靠的农事操作方案。目前用于精准农业的地理信息系统在国内尚未见报道，除一般地理信息系统的功能外，要建立适合我国国情的、今后可以推广的精准农业地理信息系统，重点需要解决：（1）适合精准农业的数据库应用；（2）适合精准农业的空间分析系统；（3）与信息采集、遥感信息、农机控制等的接口。
农田GIS 数据库系统
数据库是精准农业农田地理信息系统的基础，数据来源于地理背景、本底调查、实时农田采集、以及经济的数据，主要的数据库有：
（1）地理背景数据库：试验示范地在北京的位置（行政区），试验示范地在小汤山镇的位置（行政区），1：1000地形图和全要素底图，农业设施，科学（气象站）、境界，地形，和土地利用（耕地、园地、林地、草地等）等；
（2）GPS数据库：GPS控制点，土壤、环境、水分等采样点的GPS点数据；
（3）土壤数据库：土壤类型、土壤剖面、土壤质地、耕作层与A层厚度、土壤养分淋洗等、土壤容重、土壤养分（土壤有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾）、土壤微量元素（硼、锰、铜、锌等）、土壤含水量、土壤渗透性、田间持水量数据等，与地理背景数据叠加可以形成土壤要素空间分布图，不同深度土壤图等；
（4）环境数据库：水（井水）、土壤、植物、空气等，分析铅、汞、镉、 砷、总氮、速效氮、总磷、速效磷、有机质、有机磷等项目；
（5）气象资料数据：经纬度、海拔、日照时数、日平均温度、日温度极值、空气相对湿度、风速、日降水量、水汽压等；
（6）作物数据库：作物种类、作物品种、生态适应性，生长发育，农艺形状，抗性，品质，作物营养需求（水分、养分等），病虫害等；
（7）农业生产条件数据库：化肥投入、灌溉条件、播种面积、种植制度、产量水平、农药使用量、价格等；
（8）化肥农药数据库：品名、价格、形状、作用等；
（9）影像数据库：航片、卫星数据等；
精准农业的空间分析系统
精准农业需要特别的程序进行空间分析，以决策施肥、灌溉、播种、除草、灭虫等农事操作，要开发适合我国国情的空间分析软件。这种空间分析有：
（1）作物产量空间分布；
（2）土壤养分的空间分布；
（3）土壤水分空间分布；
（4）土壤微量元素空间分析；
（5）作物需求空间分析；
（6）环境空间分析等。
以及综合分析。它是专家系统的信息源之一，也是专家系统决策结果的空间分布载体，系统必须达到准确可靠，便于农业机械执行。
"精准农业"最先应用于发达国家的大型农场，它最基础的技术路线和原则是在充分了解土地资源和作物群体的基础上，因地制宜地根据田间每一操作单元的具体情况，精细准确地调整各项管理措施和各项物资投入的量，获取最大的经济效益。因此，它也适用于以县、乡(镇)、村为单元的我国农业生产。由传统模式逐步向发达国家精准农业发展模式转变过程中，GIS有着巨大作用。 GIS可以被用于农田土地数据管理,查询土壤、自然条件、作物苗情、作物产量等数据，并能够方便地绘制各种农业专题地图，也能采集、编辑、统计分析不同类型的空间数据，在精准农业中GIS可以应用于绘制作物产量分布图和进行农业专题地图分析。通过GIS提供的覆合叠加功能将不同农业专题数据组合在一起，形成新的数据集。例如,将土壤类型、地形、作物覆盖数据采用覆合叠加,建立三者在空间上的联系，可以很容易分析出土壤类型、地形、作物覆盖之间的关系。
目前地理信息系统已经进入了新的发展阶段,成为一种包括硬件生产、软件研制、数据采集、空间分析及咨询服务的新兴信息产业。GIS技术的发展一方面是基于Client/Server结构,即客户机可在其终端上调用在服务器上的数据和程序。另一方面是通过互联网络发展InternetGIS或Web-GIS，可以实现远程寻找所需要的各种地理空间数据，包括图形和图像，而且可以进行各种地理空间分析。这种发展是通过现代通讯技术使GIS进一步与信息高速公路相接轨，而且借助于通讯技术，可以将遥感（RS）、全球定位系统（GPS）和地理信息系统（GIS）有机地集成起来，成为各行各业，包括农业发展和进步的有力技术手段。
地理信息系统与传统地图相比最大优点是能够很快地将各种专题要素地图组合在一起，产生出新的地图。将不同专题要素地图叠加在一起，可以分析出土地上各种限制因子对作物的相互作用与相互影响，从中可以发现它们之间的关系，如土壤pH值与产量的关系。利用已存贮的土壤背景数据库和农田灌溉、施肥、种子等数据库进行分析，作出判断,形成 "诊断图"，将这些结果与MIS等相结合进行综合分析，结合社会经济信息作出投入产出的估算，提出精准农业实施计划。在土壤普查原始数据及历年农业统计报表基础上，用数据库形式,以县、乡(镇)、村为单位,建立起以土壤、作物信息等数据为基础进行技术分析并提出最佳施肥方案的GIS施肥指导系统，实现精准施肥。
纵观人类历史,每一次人类生产力水平的飞跃都离不开创新, 创新思维 的培养有利于我国自主创新水平的提高,由中国制造向中国创造转变,从而提高我们的国际竞争力。下面是我为大家推荐的机械设计制造及其自动化 毕业 论文，供大家参考。
机械设计制造及其自动化毕业论文 范文 一：农业机械自动化建设
一、我国农业机械自动化的发展现状
农业机械自动化的定义：农业机械或者装备在自身运行期间或运作状态下不依靠人手操作或感官而独立的将其完成。农业机械自动化可以大幅度降低农副产品的生产本金、减少农民劳作带来的疲劳、提高农副产品的生产效率等，而且还可以整体提升农产品的质量与产量，因此，农业机械的改善应从降低生产本金、提升生产效率与质量出发，不断的进行设备的完善，以达到高尖精的目的。随着我国农业经济的逐渐繁荣，机械自动化技术也为现代化农业的发展起着一定的推动作用。农业机械自动化水平的提升，农业机械自动化的范围应该得到进一步发展与扩大，使农业机械化水平保持整体发展的良好趋势。农业机制水平的不断提高，增强了我国农业厂家的生产能力，随着农业机械能力的不断加强，其涉及的领域也在不断的拓展，主要的市场有农机销售、设备维护与田间作业等。随着农业机械自动化市场的不断扩宽，促进了国际间的技术沟通与合作，我国的一部分大型企业用市场交换技术的形式，来学习国外的先进技术与 企业管理 经验 ，从而提高国产农业机械的质量与生产效益。但由于多方面的因素，同发达国家相比较，我国的农业机械自动化仍有许多需要提高的地方，在农业机械自动化的进程当中也存在着一定的问题。
1.农业机械制造水平低
同发达国家相比我国的农业机械制造水平较低，有多种农业机械产品是仿造发达国家的机械产品。在农业机械自动化设备中，仅仅对农业机械做了部分改进或是增加设备来降低生产农业机械设备的成品，这在一定程度上限制了产品的应用与推广。所以，开发符合生产需要的农机设备应作为我国农业机械设备主要的发展方向[1]。
2.我国农业机械自动化发展不稳定
因为我国的农业自动化发展水平相对偏低，在相关农业机械科学技术方面未能得到应有的利用，例如：全球定位系统、检测监控系统与动态控制系统等有利于我国农业发展的软件技术水平较低，无法满足我国农业机械自动化水平的发展需要。我国相关农业管理部门对精准农业方面的研究管理强度还不够，导致我国农业发展不够成熟稳定。
二、我国农业机械自动化的发展模式
通过对当前我国农业机械自动化所面对的实际问题出发，想要改善我国农业机械自动化进程主要应从以下几个方面来分析：
1.政府加强对农业机械技术方面的引导与扶持
我国政府可以通过一系列政策来鼓励农民购买农业机械，对购买农业机械的农民进行补贴等政策，使农业机械的应用得到更大范围的推广。并通过科技创新等奖励政策来鼓励生产机械的企业与科研机构。政府应该结合我国各个地区的自然情况出台相应的政策，因地制宜才能更好的推进我国农业机械自动化发展，加强我国农业机械质量监督与管理工作，促进我国农业机械的科研成果得到实际的应用。相关农业机械企业同样需要加强科研技术的投入，并积极主动的参与到国内的农业机械产品方面的竞争[2]。
2.提高我国农业机械自动化控制水平
在我国农业机械自动化技术的研发与制造的发展过程当中，值得注意的是提高我国农业机械自动化水平的可靠性。想要提高我国农业机械自动化水平，首先要提高农机自动化控制技术。企业在生产农业机械产品的同时应该考虑的主要因素有：农民当前对农机产品的要求、农民的购买农机产品能力、采用的农业机械自动化技术、农业产品质量改善、农民保养农机产品的方便性[3]。
3.如何推动精准农业的发展进程
目前，我国精准农业的发展进程相对不够稳定，与一些成熟的发达国家相比，我国的农业机械自动化水平相对较低，进一步提升我国精准农业机械自动化的发展进程，不但能够促进我国农业机械自动化相关技术的发展与完善，更能够展示出我国农业科技水平的提升，从而提高我国在农业机械自动化技术在国际上的地位与话语权。近年来，国际上的精准农业发展着重点在节约用水与节肥等相关农业技术方面，节约用水与节约用肥可以通过精准农业技术来有效实现，从而达到节约资源的目的，这是我国实现可持续发展战略的具体表现。我国相关人员在学习国外先进技术的同时，更要集中科学研发知识，实现精准灌溉与精准施肥技术，从而推进我国精准农业机械自动化水平的发展。随着国际智能化发展与加强，农业机器人与智能化系统在一些发达国家已经得到很大程度的推广，由此可以看出，我国在农业机械方 面相 对于发达国家已有了很大距离。所以，我国应该抓住新时代的机会，坚持科学发展观与自主研发精神，大力发展我国农业自动化技术。
三、 总结
目前，我国农业排名世界第二，成为仅次于美国的农业大国，但是我国农业机械化设备的技术与其他农业大国差距较大。农业机械化扩散程度和农机设备使用率与美国等先进国家相比也相差较远，但是伴随着我国经济的快速发展，现代化农业的脚步也在不断加快。同时也要加快我国科技技术的创新与管理，按照市场走向来运作，把握好机会，实现农业机械化的跳跃式进步，为我国农业的整体实力提升做贡献。
机械设计制造及其自动化毕业论文范文二：农业机械数字化设计的研究
一、数字化设计技术在农业机械设计中的应用现状
传统的设计技术只是简单满足使用者的需求，数字化设计技术则是运用计算机技术来缩短产品的设计周期、降低产品的设计成本并进行后期的维护。对于农业机械的设计来说，它有着广阔的市场，而且可以设计的种类非常多，但是农业机械的设计一般都没有使用数字化设计技术，所以长期以来农业机械的设计水平相对较低。而运用数字化设计技术可以使农业机械设计有着更好的发展前景，使设计出来的农业机械更加完善。目前，农业机械的种类相对固定，功能没有太大的改变，而且没有过多的创新。比如，在播种机的设计中应该考虑根据不同的播种对象来进行相应的设计，即可以分为条形播种机和精密播种机，要根据不同的播种条件来进行相关的设计。另外还可以按照播种机工作原理的差异设计机械式和气力式播种机，数字化设计技术能够将这些种类进行区别设计。将数字化设计技术运用于农业机械的设计过程中将会使农业机械的种类更加丰富，使同一种类的产品有不同的功能区分，完善目前农业机械设计的不足之处，使农业机械能够得到更广泛、更有效的运用。
二、数字化设计技术应用于农业机械设计的前景
由于现今农业机械的设计水平相对落后，所以数字化设计技术必然在农业机械的设计过程中有更广阔的应用前景。比如，可以将虚拟技术运用于农业机械设计中、数字化设计技术与农业机械设计协同设计以及在农业机械的设计中注重增强创新意识，下面将对这些数字化设计技术在农业机械设计中的运用前景进行详述。
2.1将虚拟技术运用于农业机械设计中
虚拟技术是利用计算机技术来生成产品的三维图像设计，通过虚拟技术可以使设计人员更加清楚地了解产品的形状，另外虚拟技术可以对机械运动进行仿真模拟，即可以模拟所设计的产品的功能，这样就便于设计人员对产品进行改进，更大程度上保障了产品设计的可行性。通过虚拟技术还能够加快产品设计的速度，完善产品的质量。
2.2数字化设计技术与农业机械设计协同设计制造
在农业机械的制造过程中运用数字化设计技术能够最大程度提升产品的可靠性，降低产品设计过程中的成本费用和设计时间。利用这一技术能够使设计方案得到较快地更改，避免不够完善的计划造成生产成本浪费。
2.3农业机械数字化设计过程中更加注重创新设计
现今的农业机械种类和样式差异不大，没有较大的改良，所生产的农业机械不能完全满足农民的需要，而且作用较单一，如果能够对农业机械进行创新设计，那么将会使农业产品的种类更加完善，并且能够更大限度的提高农业生产率。数字化设计技术可以较快捷、可靠地帮助研发人员设计出不同的农业机械，这将是未来农业机械的设计的必然发展方向。
三、小结
我国是一个农业大国，农业机械对于我国农业的发展而言有着非常重要的作用。数字化设计技术的运用将使我国的农业机械发展更加完善，促进我国农业的快速发展。
①精准施肥技术：团场建立土壤养分地理信息系统。基于此，开发了测土平衡施肥决策系统，示范推广面积达13.33万公顷。为支撑该项技术的应用，建设了一批专用肥生产企业，研制开发了一批田间施肥机械和装备。（3分）②精准种子工程技术：筛选适宜品种，建设一批高标准良种繁育基地，规范良种繁育程序，配套完善种子加工设备，加强种子质量监管，使良种特别是棉种精选包衣及标牌统供率达到80％以上，种子发芽率提高到90％左右。（4分）③精准播种技术：自行研制开发与高密度宽窄行种植和机采棉带状种植方式相配套的精量、半精量点播机械，实现了播种技术由条播向点播技术的转变，精量、半精量播种达一定面积。同时引进、试验、示范了种子带播种技术，在棉花生产和良种扩繁方面显示了良好的技术经济效益。（4分）④精准灌溉技术：将滴灌技术与地膜植棉技术相结合，示范推行膜下滴灌，自行研制自压软管技术应用一定面积。引进试点示范深埋式滴灌技术，并将滴灌与随水施肥技术相结合形成了一套水肥高效利用技术，建立了滴灌等节水设备以及与其配套的滴灌专用肥和随水施肥设备生产开发体系，使农田节水达到40％－50％，肥料利用率提高10－20个百分点，节肥8％－10％，实现了“一方水，一斤皮棉”的指标。（2分）⑤精准收获技术：重点围绕解决棉花收获机械化，先后引进采棉机，建设机采棉生产线。机采面积达一定面积，使植棉机械化程度达到一定比率。（1分）⑥田间作物动态监测技术：建设一批田间小气候自动观测站点，采集农田气象信息，为农事决策提供依据；引进士壤水分自动监测仪器，指导滴灌条件下的精准灌溉；在测土的同时，利用反射仪开展植株营养诊断，使测土与植株营养诊断相结合，指导精准施肥；在采棉机上安装产量制图仪监测和采集田间产量信息，为来年田间精准作业提供依据；试点应用遥感技术进行棉田生长发育动态和灾情等监测；应用遥感卫星和空间定位技术，开展林业资源普查和勘察规划工作，初步取得了一批成果。（1分）
地理信息技术在精准农业中的应用回答如下：
精准农业归属于一项农业高科技，具有前瞻性，一方面代表着国际农业技术更新趋势，一方面是农业技术的指明灯。因此讨论精准农业地理信息技术内容，分析精准农业中运用地理信息技术具有重要意义。
地理信息系统(Geographic Information System，简称GIS)用于处理地理表面、空间、地理分布相关的数据，具有采集、管理和分析等功能。基本概念分为以下4种。
①在数据库基础上的概念。GIS数据除空间次序外，同时提供数据操作集合，能够完成数据库中的空间实体查询。②工具箱的概念。GIS集合了采集、查询、交换等多种工具；
③面向功能概念。完成地理空间数据的存储、检查和分析；④面向应用概念。将该技术应用于不同场景可成为多种应用系统，主要包括土地管理系统、农田管理系统和城市管理系统等。地理信息系统将传统科学和现代技术结合在一起，多种先进的技术和方法促进其发展。
农业生产过程中，自然灾害会在一定程度上影响农作物的质量和产量。日益变化的气候环境在各种因素的长时间影响下产生大量、多变的空间信息，GIS根实验区内自然灾害的历史发生规律、空间分布情况，建立针对分析模型，对历史情况进行模拟，并预测未来的气候环境。
如为农业灾害的预防提供农业灾害评估，对干旱、洪水、水土流失以及农作物病虫害等自然灾害进行预测，农民可提前做好预防，减小不必要的损失。建立保护检测体系，将时间、空间和气候环境进行优化配置，趋利避害以减轻气候灾害的损失，收获最大的效益，这些成果对农业信息化具有十分重要的意义。
