精細(xì)農(nóng)業(yè)與智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備

1、精精 細(xì)細(xì) 農(nóng)農(nóng) 業(yè)業(yè) 與與智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院 王繼先王繼先二零一零年四月十九日二零一零年四月十九日1 1. 1. 精細(xì)農(nóng)業(yè)的基本概念精細(xì)農(nóng)業(yè)的基本概念 2. 2. 精細(xì)農(nóng)業(yè)前精細(xì)農(nóng)業(yè)前3 3S S簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介 3. 3. 智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備 4. 4. 結(jié)束語(yǔ)結(jié)束語(yǔ)2 1.1 1.1 精細(xì)農(nóng)業(yè)概念的引入背景與演變精細(xì)農(nóng)業(yè)概念的引入背景與演變; ; 1995年，前國(guó)家農(nóng)業(yè)部部長(zhǎng)劉年，前國(guó)家農(nóng)業(yè)部部長(zhǎng)劉 江同志率中國(guó)農(nóng)業(yè)代江同志率中國(guó)農(nóng)業(yè)代表團(tuán)訪問(wèn)美國(guó)時(shí)，與前美國(guó)農(nóng)業(yè)部部長(zhǎng)會(huì)談曾提問(wèn)：表團(tuán)訪問(wèn)美國(guó)時(shí)，與前美國(guó)農(nóng)業(yè)部部長(zhǎng)會(huì)談曾提問(wèn)

2、：未來(lái)未來(lái)2121世紀(jì)引起全球農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域重大裝備技術(shù)變革世紀(jì)引起全球農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域重大裝備技術(shù)變革將是什么？當(dāng)時(shí)明確回答是將是什么？當(dāng)時(shí)明確回答是：“ “ Precision Agriculture ” ” , , 在美國(guó)還有一種說(shuō)法叫在美國(guó)還有一種說(shuō)法叫 “ Precision Farming ”。 代表團(tuán)代表團(tuán)回來(lái)后，我國(guó)回來(lái)后，我國(guó)的新聞媒介便開(kāi)始了的新聞媒介便開(kāi)始了“精確農(nóng)業(yè)精確農(nóng)業(yè)”、“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”的的宣傳。宣傳。 我國(guó)從事我國(guó)從事：“ Precision Agriculture ” 研究研究與與攻關(guān)的學(xué)科帶頭人是中國(guó)工程院院士、原國(guó)務(wù)院學(xué)位攻關(guān)的學(xué)科帶頭人是中國(guó)工程院院士、原

3、國(guó)務(wù)院學(xué)位委員會(huì)農(nóng)業(yè)工程學(xué)科評(píng)議組組長(zhǎng)、中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)委員會(huì)農(nóng)業(yè)工程學(xué)科評(píng)議組組長(zhǎng)、中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)3 械學(xué)會(huì)和中國(guó)農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(huì)名譽(yù)理事長(zhǎng)、世界械學(xué)會(huì)和中國(guó)農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(huì)名譽(yù)理事長(zhǎng)、世界糧農(nóng)組織農(nóng)業(yè)工程專家組專家、中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)糧農(nóng)組織農(nóng)業(yè)工程專家組專家、中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)教授汪懋華先生。多年來(lái)，他致力于該領(lǐng)域的教授汪懋華先生。多年來(lái)，他致力于該領(lǐng)域的宣傳、研究、攻關(guān)，每年多次出國(guó)專項(xiàng)考察，宣傳、研究、攻關(guān)，每年多次出國(guó)專項(xiàng)考察，指導(dǎo)培養(yǎng)碩士和博士研究生，倡導(dǎo)組建中國(guó)精指導(dǎo)培養(yǎng)碩士和博士研究生，倡導(dǎo)組建中國(guó)精細(xì)農(nóng)業(yè)工程示范研究基地。細(xì)農(nóng)業(yè)工程示范研究基地。 汪懋華先生認(rèn)為：結(jié)合我國(guó)勞動(dòng)人民千百年來(lái)汪懋華先生認(rèn)為：

4、結(jié)合我國(guó)勞動(dòng)人民千百年來(lái)精耕細(xì)作的優(yōu)良傳統(tǒng)，把精耕細(xì)作的優(yōu)良傳統(tǒng)，把：“ Precision Agriculture ” 翻譯翻譯成精細(xì)農(nóng)業(yè)更為合宜。所以本成精細(xì)農(nóng)業(yè)更為合宜。所以本次講座名稱為精細(xì)農(nóng)業(yè)與智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備。次講座名稱為精細(xì)農(nóng)業(yè)與智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備。4 1.2 1.2 精細(xì)農(nóng)業(yè)的重大意義精細(xì)農(nóng)業(yè)的重大意義; ; 20002000年前后在我國(guó)有無(wú)搞精細(xì)農(nóng)業(yè)的必年前后在我國(guó)有無(wú)搞精細(xì)農(nóng)業(yè)的必要，學(xué)術(shù)界還有一定的爭(zhēng)議。贊同者認(rèn)要，學(xué)術(shù)界還有一定的爭(zhēng)議。贊同者認(rèn)為：精細(xì)農(nóng)業(yè)集最先進(jìn)的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)為：精細(xì)農(nóng)業(yè)集最先進(jìn)的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)于一體，它的研究與推廣應(yīng)用不僅會(huì)引于一體，它的研究與推廣應(yīng)

5、用不僅會(huì)引起農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中重大革命，同時(shí)也會(huì)起農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中重大革命，同時(shí)也會(huì)促進(jìn)農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)的重大變革，必將促促進(jìn)農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)的重大變革，必將促進(jìn)我國(guó)的電子產(chǎn)業(yè)、計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)、信息進(jìn)我國(guó)的電子產(chǎn)業(yè)、計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)、信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)和機(jī)械裝備產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和技術(shù)產(chǎn)業(yè)和機(jī)械裝備產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展。智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械裝發(fā)展。智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械裝 備是實(shí)現(xiàn)精細(xì)農(nóng)業(yè)的載體，它是知識(shí)經(jīng)備是實(shí)現(xiàn)精細(xì)農(nóng)業(yè)的載體，它是知識(shí)經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)物，也是知識(shí)經(jīng)濟(jì)的具體體現(xiàn)。濟(jì)的產(chǎn)物，也是知識(shí)經(jīng)濟(jì)的具體體現(xiàn)。目前從國(guó)外引進(jìn)一臺(tái)智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械裝目前從國(guó)外引進(jìn)一臺(tái)智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備，少則幾萬(wàn)元、幾十萬(wàn)元，多則一百備，少則幾萬(wàn)元、幾十萬(wàn)元，多則一百

6、多萬(wàn)元。多萬(wàn)元。 持不同觀點(diǎn)的人們認(rèn)為：中國(guó)是一個(gè)發(fā)持不同觀點(diǎn)的人們認(rèn)為：中國(guó)是一個(gè)發(fā)展中的國(guó)家，耕地少，人口多，資金缺展中的國(guó)家，耕地少，人口多，資金缺乏，目前用乏，目前用7%7%的土地養(yǎng)活的土地養(yǎng)活22%22%的人口已是的人口已是了不起的成就。精細(xì)農(nóng)業(yè)投入太大，暫了不起的成就。精細(xì)農(nóng)業(yè)投入太大，暫時(shí)還不符合中國(guó)國(guó)情。時(shí)還不符合中國(guó)國(guó)情。 我的觀點(diǎn)屬前者。當(dāng)然搞精細(xì)農(nóng)業(yè)也不是我的觀點(diǎn)屬前者。當(dāng)然搞精細(xì)農(nóng)業(yè)也不是搞群眾運(yùn)動(dòng)，全面展開(kāi)。但是我們要投入搞群眾運(yùn)動(dòng)，全面展開(kāi)。但是我們要投入一定的精力予以關(guān)注、投入一定的財(cái)力予一定的精力予以關(guān)注、投入一定的財(cái)力予以支持研究，開(kāi)發(fā)具有我國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)并適以支

7、持研究，開(kāi)發(fā)具有我國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)并適合我國(guó)國(guó)情的精細(xì)農(nóng)業(yè)智能化機(jī)械裝備。合我國(guó)國(guó)情的精細(xì)農(nóng)業(yè)智能化機(jī)械裝備。因?yàn)樗厝淮砹讼冗M(jìn)生產(chǎn)力的方向，具因?yàn)樗厝淮砹讼冗M(jìn)生產(chǎn)力的方向，具有重大的戰(zhàn)略意義。有重大的戰(zhàn)略意義。 我認(rèn)為：持懷疑態(tài)度人的觀點(diǎn)也有其現(xiàn)實(shí)我認(rèn)為：持懷疑態(tài)度人的觀點(diǎn)也有其現(xiàn)實(shí)的道理，但是眼前看得太多，應(yīng)該看事物的道理，但是眼前看得太多，應(yīng)該看事物的發(fā)展規(guī)律與發(fā)展前景的發(fā)展規(guī)律與發(fā)展前景 縱觀世界農(nóng)業(yè)的發(fā)展史可見(jiàn)：縱觀世界農(nóng)業(yè)的發(fā)展史可見(jiàn)：2020世紀(jì)世紀(jì)5050年年代前，第一、第二世界國(guó)家要從第三世界代前，第一、第二世界國(guó)家要從第三世界國(guó)家進(jìn)口糧食和農(nóng)產(chǎn)品來(lái)維持他們國(guó)家人國(guó)家進(jìn)口糧食

8、和農(nóng)產(chǎn)品來(lái)維持他們國(guó)家人民的生活；但是民的生活；但是2020世紀(jì)世紀(jì)5050年代以后，情況年代以后，情況發(fā)生了逆轉(zhuǎn)，第一、第二世界國(guó)家要向第發(fā)生了逆轉(zhuǎn)，第一、第二世界國(guó)家要向第三世界國(guó)家出口大量的糧食和農(nóng)產(chǎn)品，當(dāng)三世界國(guó)家出口大量的糧食和農(nóng)產(chǎn)品，當(dāng)然這些國(guó)家人民的生活需要進(jìn)口。然這些國(guó)家人民的生活需要進(jìn)口。 然而，處于第一、第二世界的發(fā)達(dá)國(guó)家的然而，處于第一、第二世界的發(fā)達(dá)國(guó)家的耕地面積并無(wú)明顯增加，僅有耕地面積并無(wú)明顯增加，僅有35%35%的勞動(dòng)的勞動(dòng)力從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。也就是說(shuō)在農(nóng)業(yè)資源沒(méi)有力從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。也就是說(shuō)在農(nóng)業(yè)資源沒(méi)有增加、反而減少的情況下，為什么會(huì)出現(xiàn)增加、反而減少的情況下，為什么

9、會(huì)出現(xiàn)這樣的逆轉(zhuǎn)呢？他們主要是依靠科學(xué)技術(shù)，這樣的逆轉(zhuǎn)呢？他們主要是依靠科學(xué)技術(shù)，包括逐漸發(fā)展起來(lái)的精細(xì)農(nóng)業(yè)工程技術(shù)，包括逐漸發(fā)展起來(lái)的精細(xì)農(nóng)業(yè)工程技術(shù)，大大大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率和農(nóng)業(yè)資源的利用提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率和農(nóng)業(yè)資源的利用率、降低了生產(chǎn)成本、減少了化肥、農(nóng)藥、率、降低了生產(chǎn)成本、減少了化肥、農(nóng)藥、石油的投入，減輕了對(duì)環(huán)境的污染，達(dá)到石油的投入，減輕了對(duì)環(huán)境的污染，達(dá)到了經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益的同步了經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益的同步增長(zhǎng)與可持續(xù)發(fā)展增長(zhǎng)與可持續(xù)發(fā)展。 目前，我國(guó)化肥、農(nóng)藥有效利用率在目前，我國(guó)化肥、農(nóng)藥有效利用率在30%30%左右，天然降水的利用率不足左右，天然降水的

10、利用率不足35%35%，僅為，僅為發(fā)達(dá)國(guó)家水平的一半；而每公頃擁有的發(fā)達(dá)國(guó)家水平的一半；而每公頃擁有的農(nóng)業(yè)動(dòng)力約為農(nóng)業(yè)動(dòng)力約為1 1KWKW，相當(dāng)于美國(guó)水平的相當(dāng)于美國(guó)水平的2 2倍。我國(guó)的低產(chǎn)田占耕地總面積的倍。我國(guó)的低產(chǎn)田占耕地總面積的60%60%以以上，其單產(chǎn)僅為高產(chǎn)田的幾分之一；對(duì)上，其單產(chǎn)僅為高產(chǎn)田的幾分之一；對(duì)于中、高產(chǎn)田，或者即使是同一地塊里，于中、高產(chǎn)田，或者即使是同一地塊里，土壤的肥力、墑情、雜草、病蟲(chóng)害、產(chǎn)土壤的肥力、墑情、雜草、病蟲(chóng)害、產(chǎn)量等等在局部區(qū)域往往差異很大，并非量等等在局部區(qū)域往往差異很大，并非均勻一致均勻一致而傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備的設(shè)計(jì)參數(shù)與考而傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機(jī)械裝

11、備的設(shè)計(jì)參數(shù)與考核指標(biāo)是以均勻一致性為準(zhǔn)則的。耕深核指標(biāo)是以均勻一致性為準(zhǔn)則的。耕深要求均勻一致、肥料要求撒播均勻，播要求均勻一致、肥料要求撒播均勻，播種指標(biāo)（播量、播深等）要求一致，農(nóng)種指標(biāo)（播量、播深等）要求一致，農(nóng)藥、除草劑噴灑均勻，農(nóng)田灌溉均勻一藥、除草劑噴灑均勻，農(nóng)田灌溉均勻一致等等。以均勻一致的資源消耗投入到致等等。以均勻一致的資源消耗投入到實(shí)際差異懸殊的具體環(huán)境之中，要么造實(shí)際差異懸殊的具體環(huán)境之中，要么造成局部供應(yīng)不足，土地、日光、空氣等成局部供應(yīng)不足，土地、日光、空氣等資源不能充分發(fā)揮自身的最大功能；要資源不能充分發(fā)揮自身的最大功能；要么造成局部供應(yīng)過(guò)剩，么造成局部供應(yīng)過(guò)剩，

12、 最終造成資源的浪費(fèi)和環(huán)境的污染，不最終造成資源的浪費(fèi)和環(huán)境的污染，不能達(dá)到農(nóng)業(yè)作業(yè)最佳理想的目標(biāo)。能達(dá)到農(nóng)業(yè)作業(yè)最佳理想的目標(biāo)。 1.1.3 精細(xì)農(nóng)業(yè)的定義：精細(xì)農(nóng)業(yè)的定義： 精細(xì)農(nóng)業(yè)是一種戰(zhàn)略思想，是信息精細(xì)農(nóng)業(yè)是一種戰(zhàn)略思想，是信息和人工智能高新技術(shù)在大農(nóng)業(yè)中的和人工智能高新技術(shù)在大農(nóng)業(yè)中的微觀運(yùn)用。它的全部概念建立在空微觀運(yùn)用。它的全部概念建立在空間差異和時(shí)間差異的數(shù)據(jù)采集和處間差異和時(shí)間差異的數(shù)據(jù)采集和處理上，其核心意圖是實(shí)時(shí)測(cè)知作物理上，其核心意圖是實(shí)時(shí)測(cè)知作物（畜禽）（畜禽） 個(gè)體或小群體或小區(qū)地塊生長(zhǎng)和防疫個(gè)體或小群體或小區(qū)地塊生長(zhǎng)和防疫的實(shí)際需要，而及時(shí)確定針對(duì)性投入的實(shí)際需

13、要，而及時(shí)確定針對(duì)性投入（肥、水、藥飼料等）的量、質(zhì)和時(shí)（肥、水、藥飼料等）的量、質(zhì)和時(shí)機(jī)，一反傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大面積平均投入的機(jī)，一反傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大面積平均投入的作法，以求最佳效果和最低代價(jià)。作法，以求最佳效果和最低代價(jià)。 實(shí)行精細(xì)農(nóng)業(yè)可以在減少投入的情況實(shí)行精細(xì)農(nóng)業(yè)可以在減少投入的情況下增加（或維持）產(chǎn)量、提高品質(zhì)、下增加（或維持）產(chǎn)量、提高品質(zhì)、降低成本、節(jié)約資源、減少污染、保降低成本、節(jié)約資源、減少污染、保護(hù)生態(tài)。護(hù)生態(tài)。 1.4 1.4 精細(xì)農(nóng)業(yè)的技術(shù)體系精細(xì)農(nóng)業(yè)的技術(shù)體系: : 精細(xì)農(nóng)業(yè)的技術(shù)體系：主要由前精細(xì)農(nóng)業(yè)的技術(shù)體系：主要由前3S、后后3S和最后和最后1S組成。簡(jiǎn)稱精細(xì)農(nóng)業(yè)組成。簡(jiǎn)稱精

14、細(xì)農(nóng)業(yè)7S體系。體系。 前前3S：GPS全球定位系統(tǒng)全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System) GIS地理信息系統(tǒng)地理信息系統(tǒng) (Geographical Information System) RSS遙感系統(tǒng)遙感系統(tǒng) (Remote Sensing System)后后3 3S S：ESES專家系統(tǒng)專家系統(tǒng) (Expert System) SSSS模擬系統(tǒng)模擬系統(tǒng) (Simulation System) DSSDSS決策支持系統(tǒng)決策支持系統(tǒng) (Decision Support System) 最后最后1S： ICSICS智能控制系統(tǒng)智能控制系統(tǒng) (Intelligenc

15、e Control System) 前前3S3S的集成作用是及時(shí)采集田間信息，的集成作用是及時(shí)采集田間信息，經(jīng)過(guò)信息處理形成田間狀態(tài)圖，田間狀經(jīng)過(guò)信息處理形成田間狀態(tài)圖，田間狀態(tài)圖應(yīng)能田間狀態(tài)（肥、水、病、蟲(chóng)、態(tài)圖應(yīng)能田間狀態(tài)（肥、水、病、蟲(chóng)、產(chǎn)量）的斑塊狀不均勻分布。產(chǎn)量）的斑塊狀不均勻分布。 后后3S3S集成的作用是及時(shí)生成優(yōu)化的決策，集成的作用是及時(shí)生成優(yōu)化的決策，它的支持技術(shù)包括專家系統(tǒng)（知識(shí)模它的支持技術(shù)包括專家系統(tǒng)（知識(shí)模型）、模擬系統(tǒng)（數(shù)學(xué)模型）和決策支型）、模擬系統(tǒng)（數(shù)學(xué)模型）和決策支持系統(tǒng)（從多方案中優(yōu)化或綜合，作出持系統(tǒng)（從多方案中優(yōu)化或綜合，作出決策）。決策的表述形式可以

16、是田間對(duì)決策）。決策的表述形式可以是田間對(duì)策圖或指令策圖或指令I(lǐng)C 卡，卡，IC卡便于智能控制新型農(nóng)業(yè)裝備卡便于智能控制新型農(nóng)業(yè)裝備在田間作業(yè)時(shí)執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)按需變量投在田間作業(yè)時(shí)執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)按需變量投入的目的要求。入的目的要求。 最后最后1S ，ICS智能控制系統(tǒng)是智能化智能控制系統(tǒng)是智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備的控制指揮中心。由農(nóng)農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備的控制指揮中心。由農(nóng)機(jī)操作者下達(dá)指令，從機(jī)操作者下達(dá)指令，從DGPS接受位接受位置信息，從置信息，從GIS中的執(zhí)行電子地圖提中的執(zhí)行電子地圖提取決策信息，取決策信息，也可以接受實(shí)時(shí)傳感器的信息，并將也可以接受實(shí)時(shí)傳感器的信息，并將它們轉(zhuǎn)化為向執(zhí)行器發(fā)出的控制信號(hào)，它們

17、轉(zhuǎn)化為向執(zhí)行器發(fā)出的控制信號(hào)，執(zhí)行設(shè)備在接受執(zhí)行設(shè)備在接受信號(hào)后通過(guò)液動(dòng)、氣信號(hào)后通過(guò)液動(dòng)、氣動(dòng)或電動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)作物的變量投入動(dòng)或電動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)作物的變量投入或作業(yè)操作調(diào)整。它還可以接受自執(zhí)或作業(yè)操作調(diào)整。它還可以接受自執(zhí)行設(shè)備傳來(lái)的反饋信號(hào)，對(duì)作物投入行設(shè)備傳來(lái)的反饋信號(hào)，對(duì)作物投入量進(jìn)行微調(diào)并存檔備查。量進(jìn)行微調(diào)并存檔備查。2.1 2.1 全球定位系統(tǒng)全球定位系統(tǒng) GPS GPS ； GPS 是縮寫(xiě)詞是縮寫(xiě)詞NAVSTAR/GPS的簡(jiǎn)稱，其的簡(jiǎn)稱，其全部意義為：導(dǎo)航衛(wèi)星測(cè)時(shí)和測(cè)距全部意義為：導(dǎo)航衛(wèi)星測(cè)時(shí)和測(cè)距/全球定全球定位系統(tǒng)，即位系統(tǒng)，即 Navigation Satelite Tim

18、ing and Ranging / Global Positioning System. 2.1.1 2.1.1 導(dǎo)航衛(wèi)星：導(dǎo)航衛(wèi)星：24顆衛(wèi)星，分布在顆衛(wèi)星，分布在6個(gè)個(gè)軌道平面上，每個(gè)軌道上有軌道平面上，每個(gè)軌道上有4顆衛(wèi)星。在地顆衛(wèi)星。在地球上任意地方，至少同時(shí)可觀察到球上任意地方，至少同時(shí)可觀察到5顆衛(wèi)星。顆衛(wèi)星。其中至少有其中至少有4顆在地平線顆在地平線7.50以上。以上。 衛(wèi)星軌道高度約衛(wèi)星軌道高度約2108321083kmkm，運(yùn)行運(yùn)行周期接近周期接近1212h h ，精確精確地說(shuō)衛(wèi)星經(jīng)過(guò)地地說(shuō)衛(wèi)星經(jīng)過(guò)地面上同一點(diǎn)上空的時(shí)間，每天提前面上同一點(diǎn)上空的時(shí)間，每天提前4 4 minm

19、in，衛(wèi)星衛(wèi)星時(shí)鐘日穩(wěn)定度達(dá)時(shí)鐘日穩(wěn)定度達(dá)1010-14-14 / / 日。日。 衛(wèi)星上的導(dǎo)航發(fā)射機(jī)向用戶播發(fā)衛(wèi)星上的導(dǎo)航發(fā)射機(jī)向用戶播發(fā)信號(hào)，采用雙頻方式信號(hào)，采用雙頻方式, , 頻率頻率1575.421575.42MHZMHZ和和1227.601227.60MHZMHZ。發(fā)射雙頻是發(fā)射雙頻是為了校正電離層產(chǎn)生的附加延時(shí)。為了校正電離層產(chǎn)生的附加延時(shí)。 2.1.2 2.1.2 地面站組地面站組: : 地面站組亦稱地面控地面站組亦稱地面控制部分，包括制部分，包括 4 4 個(gè)監(jiān)控站，個(gè)監(jiān)控站，1 1 個(gè)注入個(gè)注入站和站和 1 1個(gè)主控站。出于軍事目的，這些站個(gè)主控站。出于軍事目的，這些站全部設(shè)在

20、美國(guó)本土的空軍基地內(nèi)，進(jìn)行導(dǎo)全部設(shè)在美國(guó)本土的空軍基地內(nèi)，進(jìn)行導(dǎo)航衛(wèi)星的監(jiān)視和運(yùn)行參數(shù)的修正控制。航衛(wèi)星的監(jiān)視和運(yùn)行參數(shù)的修正控制。 2.1.3 2.1.3 用戶設(shè)備用戶設(shè)備: : 用戶設(shè)備是用戶設(shè)備是GPSGPS接收接收機(jī)，它的主要功能是接收導(dǎo)航衛(wèi)星播發(fā)的機(jī)，它的主要功能是接收導(dǎo)航衛(wèi)星播發(fā)的信號(hào)并利用本機(jī)產(chǎn)生的隨機(jī)編碼取得距離信號(hào)并利用本機(jī)產(chǎn)生的隨機(jī)編碼取得距離測(cè)量和導(dǎo)航電文，根據(jù)導(dǎo)航電文提供的衛(wèi)測(cè)量和導(dǎo)航電文，根據(jù)導(dǎo)航電文提供的衛(wèi)星位置星位置 和鐘差修正信息，計(jì)算顯示接收機(jī)的位和鐘差修正信息，計(jì)算顯示接收機(jī)的位置，這就是定位。置，這就是定位。 衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)包括衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)包括 P P

21、碼碼 和和 C / AC / A碼碼。 P P 碼為精密導(dǎo)航定位，為保密碼碼為精密導(dǎo)航定位，為保密碼，專供，專供美國(guó)軍方和特許用戶使用，屬精密定位美國(guó)軍方和特許用戶使用，屬精密定位業(yè)務(wù)，又記作業(yè)務(wù)，又記作PPSPPS業(yè)務(wù)；業(yè)務(wù)； C / AC / A碼供一般用戶使用碼供一般用戶使用，稱作標(biāo)準(zhǔn)定，稱作標(biāo)準(zhǔn)定位業(yè)務(wù)，又記作位業(yè)務(wù)，又記作SPSSPS業(yè)務(wù)。業(yè)務(wù)。 2.1.3 2.1.3 GPSGPS定位原理定位原理: : GPS接收機(jī)接收的衛(wèi)星導(dǎo)航電文中接收機(jī)接收的衛(wèi)星導(dǎo)航電文中有衛(wèi)星的空間坐標(biāo)位置，兩兩衛(wèi)星間有衛(wèi)星的空間坐標(biāo)位置，兩兩衛(wèi)星間的距離；接收機(jī)通過(guò)衛(wèi)星播發(fā)的信號(hào)的距離；接收機(jī)通過(guò)衛(wèi)星播發(fā)

22、的信號(hào)傳輸時(shí)間可以計(jì)算出接收機(jī)與各個(gè)衛(wèi)傳輸時(shí)間可以計(jì)算出接收機(jī)與各個(gè)衛(wèi)星間的距離，這樣已知條件具備，即星間的距離，這樣已知條件具備，即可計(jì)算出接收機(jī)位置坐標(biāo)，以所處地可計(jì)算出接收機(jī)位置坐標(biāo)，以所處地理位置經(jīng)、緯度顯示。理位置經(jīng)、緯度顯示。 2.1.4 2.1.4 美國(guó)政府美國(guó)政府GPSGPS工作衛(wèi)星的工作衛(wèi)星的SASA政策政策: : 由于由于GPSGPS全球定位系統(tǒng)是美國(guó)國(guó)防部研制開(kāi)全球定位系統(tǒng)是美國(guó)國(guó)防部研制開(kāi)發(fā)為美國(guó)陸、海、空三軍使用的導(dǎo)航系統(tǒng)。發(fā)為美國(guó)陸、海、空三軍使用的導(dǎo)航系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有可以覆蓋全球的多維連續(xù)定位該系統(tǒng)具有可以覆蓋全球的多維連續(xù)定位能力，可以極大地提高軍隊(duì)的作戰(zhàn)能力。

23、能力，可以極大地提高軍隊(duì)的作戰(zhàn)能力。出于國(guó)家安全角度考慮，最關(guān)鍵的是信號(hào)出于國(guó)家安全角度考慮，最關(guān)鍵的是信號(hào)精度。精度。 P P碼（精碼）碼（精碼）目前可以提供目前可以提供1010m m的實(shí)時(shí)定位的實(shí)時(shí)定位精度，精度，C/AC/A碼（粗碼），碼（粗碼），可以提供幾十米可以提供幾十米 的實(shí)時(shí)定位精度。的實(shí)時(shí)定位精度。19831983年前年前C/AC/A碼水平定碼水平定位精度設(shè)在位精度設(shè)在500500m m，19831983年年6 6月宣布改為月宣布改為100100m m。一一旦美國(guó)軍隊(duì)遇到敵方使用的旦美國(guó)軍隊(duì)遇到敵方使用的GPSGPS輔助武器或戰(zhàn)術(shù)帶來(lái)明顯威脅，美國(guó)可輔助武器或戰(zhàn)術(shù)帶來(lái)明顯威脅，

24、美國(guó)可以提高引入的誤差，此時(shí)公開(kāi)使用的以提高引入的誤差，此時(shí)公開(kāi)使用的GPSGPS系統(tǒng)定位誤差可能大大超過(guò)和平時(shí)期標(biāo)系統(tǒng)定位誤差可能大大超過(guò)和平時(shí)期標(biāo)準(zhǔn)定位業(yè)務(wù)的水平。這就是美國(guó)政府準(zhǔn)定位業(yè)務(wù)的水平。這就是美國(guó)政府GPSGPS工作衛(wèi)星的工作衛(wèi)星的SASA政策，即政策，即“選擇可用性選擇可用性”政策（政策（Selective AvailabilitySelective Availability）。）。 2.1.5 2.1.5 差分差分GPSGPS（DGPSDifferential DGPSDifferential GPSGPS）: : 采用采用差分差分GPSGPS幾乎可以完全消除幾乎可以完全消除

25、“選擇可用選擇可用性性”帶來(lái)的誤差。此外差分技術(shù)不需要雙帶來(lái)的誤差。此外差分技術(shù)不需要雙頻卻能精確地作電離層補(bǔ)償，從而使定位頻卻能精確地作電離層補(bǔ)償，從而使定位精度超過(guò)單獨(dú)使用精密定位業(yè)務(wù)所得到的精度超過(guò)單獨(dú)使用精密定位業(yè)務(wù)所得到的精度。之所以能獲得這種效果，是因?yàn)榫?。之所以能獲得這種效果，是因?yàn)椤斑x擇可用性選擇可用性”和電離層帶來(lái)的誤差都是和電離層帶來(lái)的誤差都是緩慢變化的偏差，利用誤差在時(shí)間上和空緩慢變化的偏差，利用誤差在時(shí)間上和空間上的相關(guān)性就可以將它們校正掉。間上的相關(guān)性就可以將它們校正掉。 目前目前GPSGPS接收機(jī)多數(shù)具有接收機(jī)多數(shù)具有差分系統(tǒng)差分系統(tǒng)，除了接收衛(wèi)星信號(hào)外，它還接收

26、地面除了接收衛(wèi)星信號(hào)外，它還接收地面基準(zhǔn)站的信號(hào)，通過(guò)差分計(jì)算處理，基準(zhǔn)站的信號(hào)，通過(guò)差分計(jì)算處理，獲得高的定位精度。獲得高的定位精度。 美國(guó)政府允許這種差分工作的存在，美國(guó)政府允許這種差分工作的存在，因?yàn)榫植繀^(qū)域的差分不會(huì)得造成對(duì)美因?yàn)榫植繀^(qū)域的差分不會(huì)得造成對(duì)美國(guó)安全的威脅，再者美國(guó)軍方認(rèn)為在國(guó)安全的威脅，再者美國(guó)軍方認(rèn)為在必要時(shí)，它有能力摧毀差分系統(tǒng)的通必要時(shí)，它有能力摧毀差分系統(tǒng)的通訊能力。訊能力。 2.2.6 2.2.6 導(dǎo)航飛防導(dǎo)航飛防農(nóng)業(yè)農(nóng)業(yè)GPSGPS應(yīng)用實(shí)例：應(yīng)用實(shí)例： 利用飛機(jī)噴灑農(nóng)藥利用飛機(jī)噴灑農(nóng)藥, ,一般飛行高度為一般飛行高度為730730m m，航線間隔航線間隔50

27、50m m，藥藥效覆蓋寬度正負(fù)效覆蓋寬度正負(fù)4040m m，常常用用“運(yùn)五運(yùn)五”飛機(jī)，飛行速度為飛機(jī)，飛行速度為200200K Km/h , m/h , 對(duì)于對(duì)于1010K Km m航航線，飛機(jī)只需線，飛機(jī)只需5 5 minmin左右，左右，加上加上飛機(jī)轉(zhuǎn)彎，飛一條航線約需飛機(jī)轉(zhuǎn)彎，飛一條航線約需78 78 minmin。 用用人工地標(biāo)，地面工作人員需用人工地標(biāo)，地面工作人員需用5050人；采人；采用用GPSGPS導(dǎo)航定位系統(tǒng)，可大大節(jié)約地面工作導(dǎo)航定位系統(tǒng)，可大大節(jié)約地面工作人員的需求量、節(jié)約成本、保證作業(yè)質(zhì)量。人員的需求量、節(jié)約成本、保證作業(yè)質(zhì)量。 2.2 2.2 地理信息系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)

28、GISGIS： 19981998年，前美國(guó)副總統(tǒng)戈?duì)栐岢雒滥?，前美?guó)副總統(tǒng)戈?duì)栐岢雒绹?guó)大型科研計(jì)劃，建立數(shù)字化地球。這表國(guó)大型科研計(jì)劃，建立數(shù)字化地球。這表明美國(guó)的科研基礎(chǔ)已經(jīng)具備完成這一計(jì)劃明美國(guó)的科研基礎(chǔ)已經(jīng)具備完成這一計(jì)劃的能力。所謂數(shù)字化地球，就是將地球表的能力。所謂數(shù)字化地球，就是將地球表面、地表上方空間、地表以下的地理信息面、地表上方空間、地表以下的地理信息以數(shù)字的形式存貯于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之中，以以數(shù)字的形式存貯于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之中，以便今后決策和任務(wù)執(zhí)行中隨時(shí)調(diào)用。便今后決策和任務(wù)執(zhí)行中隨時(shí)調(diào)用。 地理信息是指表征地理諸要素的數(shù)量、質(zhì)地理信息是指表征地理諸要素的數(shù)量、質(zhì) 量分布特性、

29、相互聯(lián)系及其變化規(guī)律量分布特性、相互聯(lián)系及其變化規(guī)律的數(shù)字、文字、圖像與圖形特征的總的數(shù)字、文字、圖像與圖形特征的總稱。其信息屬于空間信息，具有區(qū)域稱。其信息屬于空間信息，具有區(qū)域性、多維結(jié)構(gòu)牲。例如：在一個(gè)地面性、多維結(jié)構(gòu)牲。例如：在一個(gè)地面點(diǎn)上，可取高度、土壤肥力、作物產(chǎn)點(diǎn)上，可取高度、土壤肥力、作物產(chǎn)量、噪聲、污染、交通、通訊、電力量、噪聲、污染、交通、通訊、電力線、輸油輸氣管網(wǎng)等多種信息。地理線、輸油輸氣管網(wǎng)等多種信息。地理信息有明顯的時(shí)序特征，即動(dòng)態(tài)變化信息有明顯的時(shí)序特征，即動(dòng)態(tài)變化特征。特征。 2.2.1 2.2.1 地理登信息系統(tǒng)的分類：地理登信息系統(tǒng)的分類： 地理信息系統(tǒng)按其

30、內(nèi)容可分為：地理信息系統(tǒng)按其內(nèi)容可分為： 2.2.1.1 2.2.1.1 專題地理地理信息系統(tǒng)專題地理地理信息系統(tǒng): : 如水如水資源管理信息系統(tǒng)、礦產(chǎn)資源信息系統(tǒng)、資源管理信息系統(tǒng)、礦產(chǎn)資源信息系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)估產(chǎn)信息系統(tǒng)、交通管理信息系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)估產(chǎn)信息系統(tǒng)、交通管理信息系統(tǒng)、環(huán)境管理信息系統(tǒng)、城市地下管網(wǎng)管理信環(huán)境管理信息系統(tǒng)、城市地下管網(wǎng)管理信息系統(tǒng)等。息系統(tǒng)等。 2.2.1.2 2.2.1.2 區(qū)域地理信息系統(tǒng)區(qū)域地理信息系統(tǒng): : 如加拿大如加拿大國(guó)家信息系統(tǒng)、中國(guó)京津唐區(qū)域開(kāi)發(fā)信息國(guó)家信息系統(tǒng)、中國(guó)京津唐區(qū)域開(kāi)發(fā)信息系統(tǒng)等。系統(tǒng)等。 2.2.1.3 2.2.1.3 地理信息系統(tǒng)工具（軟件

31、平地理信息系統(tǒng)工具（軟件平臺(tái)）：臺(tái)）：它是一種具有圖形、圖像數(shù)字化、它是一種具有圖形、圖像數(shù)字化、存貯管理、查詢檢索、分析處理和輸出功存貯管理、查詢檢索、分析處理和輸出功能的軟件包。能的軟件包。 2.2.2 2.2.2 地理信息系統(tǒng)的組成地理信息系統(tǒng)的組成: : 2.2.2.1 2.2.2.1 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)：計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)：（1 1）包括計(jì)）包括計(jì)算機(jī)主機(jī)，提供存貯空間，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編算機(jī)主機(jī)，提供存貯空間，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯處理。（輯處理。（2 2）數(shù)字化儀可將地圖或遙感）數(shù)字化儀可將地圖或遙感圖像數(shù)字化后輸入計(jì)算機(jī)。圖像數(shù)字化后輸入計(jì)算機(jī)。3 3）繪圖儀。）繪圖儀。 和其它設(shè)備和其它設(shè)備,用來(lái)

32、表示數(shù)據(jù)處理結(jié)果。用來(lái)表示數(shù)據(jù)處理結(jié)果。（4）磁帶（盤(pán)）機(jī)，用于存貯大型數(shù)）磁帶（盤(pán)）機(jī)，用于存貯大型數(shù)據(jù)庫(kù)和程序。（據(jù)庫(kù)和程序。（5）顯示器，用戶通過(guò)）顯示器，用戶通過(guò)顯示器和終端控制計(jì)算機(jī)和外圍設(shè)備。顯示器和終端控制計(jì)算機(jī)和外圍設(shè)備。 2.2.2.2 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)：計(jì)算機(jī)軟件系計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)：計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)通用程序、地理信息系統(tǒng)統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)通用程序、地理信息系統(tǒng)軟件包（平臺(tái)）和應(yīng)用分析軟件三部分軟件包（平臺(tái)）和應(yīng)用分析軟件三部分組成。（組成。（1）計(jì)算機(jī)通用程序是計(jì)算機(jī)）計(jì)算機(jī)通用程序是計(jì)算機(jī)廠家提供的使用計(jì)算機(jī)的程序系統(tǒng)，包廠家提供的使用計(jì)算機(jī)的程序系統(tǒng)，包括操作系統(tǒng)、括操作

33、系統(tǒng)、 匯編程序、論斷程序以用各種維護(hù)使匯編程序、論斷程序以用各種維護(hù)使用手冊(cè)。（用手冊(cè)。（2）地理信息系統(tǒng)軟件包）地理信息系統(tǒng)軟件包（平臺(tái)）一般包括五類基本模塊：即（平臺(tái)）一般包括五類基本模塊：即數(shù)據(jù)的輸入和校驗(yàn)、數(shù)據(jù)的存貯和管數(shù)據(jù)的輸入和校驗(yàn)、數(shù)據(jù)的存貯和管理、數(shù)據(jù)變換、數(shù)據(jù)的顯示和輸出、理、數(shù)據(jù)變換、數(shù)據(jù)的顯示和輸出、用戶接口等。（用戶接口等。（3）應(yīng)用分析軟件是）應(yīng)用分析軟件是系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員根據(jù)地理信息專題或區(qū)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員根據(jù)地理信息專題或區(qū)域分析模型編制的程序，是系統(tǒng)功能域分析模型編制的程序，是系統(tǒng)功能的擴(kuò)充和延伸。的擴(kuò)充和延伸。 2.2.3 地理信息系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)GIS軟件平臺(tái)：軟

34、件平臺(tái)： 目前世界上商用的目前世界上商用的GIS軟件已多達(dá)軟件已多達(dá)400多種。多種。它們大小不一，風(fēng)格各異，占領(lǐng)著不同它們大小不一，風(fēng)格各異，占領(lǐng)著不同應(yīng)用市場(chǎng)。應(yīng)用市場(chǎng)。 2.2.3.1 國(guó)外國(guó)外GIS軟件：（軟件：（1）ARC/INFO系系統(tǒng)：統(tǒng)：ARC/INFO是美國(guó)環(huán)境系統(tǒng)研究所研是美國(guó)環(huán)境系統(tǒng)研究所研制的地理信息系統(tǒng)軟件，它是世界上應(yīng)制的地理信息系統(tǒng)軟件，它是世界上應(yīng)用最廣泛的用最廣泛的GIS軟件之一。軟件之一。1991年，年， ARC/INFO系統(tǒng)進(jìn)行了漢化處理，從此大系統(tǒng)進(jìn)行了漢化處理，從此大量進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)。量進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)。 ARC/INFO 系統(tǒng)提供了用于地理數(shù)據(jù)的系統(tǒng)提供了

35、用于地理數(shù)據(jù)的自動(dòng)輸入、處理、分析和顯示的強(qiáng)大功自動(dòng)輸入、處理、分析和顯示的強(qiáng)大功能。目前已成功地應(yīng)用于包括自然資源、能。目前已成功地應(yīng)用于包括自然資源、農(nóng)業(yè)、自動(dòng)制圖、設(shè)施管理、城市和區(qū)農(nóng)業(yè)、自動(dòng)制圖、設(shè)施管理、城市和區(qū)域規(guī)劃、人口和商業(yè)管理、交通運(yùn)輸、域規(guī)劃、人口和商業(yè)管理、交通運(yùn)輸、石油和天然氣、教育、軍事等十大類別石油和天然氣、教育、軍事等十大類別的一百多個(gè)領(lǐng)域。（的一百多個(gè)領(lǐng)域。（2 2）澳大利亞的）澳大利亞的Genasys公司開(kāi)發(fā)的公司開(kāi)發(fā)的GISGIS軟件軟件GENAMAP。（3 3）美國(guó)）美國(guó)Mapinfo公司研制開(kāi)發(fā)的公司研制開(kāi)發(fā)的GISGIS軟件軟件Mapinfo。 2.2

36、.3.2 國(guó)內(nèi)國(guó)內(nèi)GIS平臺(tái)平臺(tái): （1 1）北京大學(xué)與陜西三秦企業(yè)集團(tuán)）北京大學(xué)與陜西三秦企業(yè)集團(tuán)聯(lián)合研制的地理信息系統(tǒng)城市之星聯(lián)合研制的地理信息系統(tǒng)城市之星Citystar。 （2 2）武漢測(cè)繪科技大學(xué)武漢測(cè)繪科技大學(xué)GISGIS研究中心研究中心研制的地理信息系統(tǒng)軟件吉奧之星研制的地理信息系統(tǒng)軟件吉奧之星Geostar。 （3 3）中國(guó)地質(zhì)大學(xué)計(jì)算中心華地圖中國(guó)地質(zhì)大學(xué)計(jì)算中心華地圖形數(shù)據(jù)公司開(kāi)發(fā)的地理信息系統(tǒng)軟件形數(shù)據(jù)公司開(kāi)發(fā)的地理信息系統(tǒng)軟件MAP/GIS。 2.3 遙感系統(tǒng)遙感系統(tǒng)RSS： 2.3.1 2.3.1 遙感的基本概念遙感的基本概念: : 遙感的基本定遙感的基本定義是義是:

37、 :從遙遠(yuǎn)的地方感覺(jué)一個(gè)物體的客觀存從遙遠(yuǎn)的地方感覺(jué)一個(gè)物體的客觀存在，它是在人類生活領(lǐng)域內(nèi)廣泛存在的現(xiàn)在，它是在人類生活領(lǐng)域內(nèi)廣泛存在的現(xiàn)象。象。 從現(xiàn)代的科學(xué)定義來(lái)說(shuō)，遙感就是在一定從現(xiàn)代的科學(xué)定義來(lái)說(shuō)，遙感就是在一定距離之外，不與目標(biāo)物體直接接觸，通過(guò)距離之外，不與目標(biāo)物體直接接觸，通過(guò)傳感器收集被測(cè)目標(biāo)所發(fā)射出來(lái)的電磁波傳感器收集被測(cè)目標(biāo)所發(fā)射出來(lái)的電磁波能量而加以記錄，并形成圖像，以供有關(guān)能量而加以記錄，并形成圖像，以供有關(guān)專業(yè)信息的識(shí)別、分類和分析的一種科學(xué)專業(yè)信息的識(shí)別、分類和分析的一種科學(xué)技術(shù)。技術(shù)。 2.3.2 遙感系統(tǒng)的組成：遙感系統(tǒng)的組成： 一個(gè)完整的遙感系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)由一個(gè)完

38、整的遙感系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)由三部分組成：三部分組成：（1 1）傳感器（）傳感器（sensorsensor） （2 2）載體（）載體（carriercarrier） （3 3）指揮系統(tǒng)（）指揮系統(tǒng)（command systemcommand system） 一個(gè)人就是一個(gè)天然、完整的遙感系統(tǒng)，一個(gè)人就是一個(gè)天然、完整的遙感系統(tǒng)，眼睛是一對(duì)天然的傳感器，人的身體即眼睛是一對(duì)天然的傳感器，人的身體即為載體，人的大腦即為指揮系統(tǒng)。為載體，人的大腦即為指揮系統(tǒng)。 傳感器：傳感器：是收集目標(biāo)物所反射或發(fā)射電是收集目標(biāo)物所反射或發(fā)射電磁波信息的裝置。有照相機(jī)、攝像機(jī)、磁波信息的裝置。有照相機(jī)、攝像機(jī)、多波段光譜掃描儀

39、多波段光譜掃描儀（MSS）、紅外光譜儀紅外光譜儀等。等。 載體：載體：也稱平臺(tái)也稱平臺(tái)（plan form），它是負(fù)它是負(fù)載傳感器的工具。有支架、車(chē)輛、氣球、載傳感器的工具。有支架、車(chē)輛、氣球、飛機(jī)、衛(wèi)星等。飛機(jī)、衛(wèi)星等。 指揮系統(tǒng)指揮系統(tǒng)，就是指揮和控制傳感器與平就是指揮和控制傳感器與平臺(tái)并接收信息的指揮部，現(xiàn)代遙感指揮臺(tái)并接收信息的指揮部，現(xiàn)代遙感指揮系統(tǒng)一般均為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。系統(tǒng)一般均為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 2.3.3 透射特性（大氣窗口）：透射特性（大氣窗口）：遙感遙感信息，主要是利用傳感器，通過(guò)有關(guān)大信息，主要是利用傳感器，通過(guò)有關(guān)大氣窗口，在空中來(lái)獲取地球表面的地物氣窗口，在空中來(lái)獲取地球表

40、面的地物反射和發(fā)射的光譜信息。大氣窗口就是反射和發(fā)射的光譜信息。大氣窗口就是電磁波在通過(guò)大氣層的過(guò)程中，被吸收電磁波在通過(guò)大氣層的過(guò)程中，被吸收和散射的比例較小而透過(guò)率很高的波段，和散射的比例較小而透過(guò)率很高的波段，也就是電磁波在大氣中傳輸損耗率很小也就是電磁波在大氣中傳輸損耗率很小的波段。的波段。 目前使用七個(gè)窗口：遠(yuǎn)紫外窗口目前使用七個(gè)窗口：遠(yuǎn)紫外窗口0.150.20.150.2微米、可見(jiàn)光窗口微米、可見(jiàn)光窗口0.31.30.31.3微米、微米、近紅外窗口近紅外窗口 1.41.91.41.9微米、近紅外窗口微米、近紅外窗口2.053.02.053.0微米、微米、中紅外窗口中紅外窗口3.55

41、.53.55.5微米、遠(yuǎn)紅外窗口微米、遠(yuǎn)紅外窗口814814微米、微波窗口微米、微波窗口 1.5 1.5cmcm。 2.3.4 遙感圖像識(shí)別基礎(chǔ)遙感圖像識(shí)別基礎(chǔ): （1 1）地物識(shí)別：）地物識(shí)別： （2 2）作物種類識(shí)別：）作物種類識(shí)別： （3 3）作物長(zhǎng)勢(shì)識(shí)別：）作物長(zhǎng)勢(shì)識(shí)別： 2.3.5 遙感技術(shù)的應(yīng)用遙感技術(shù)的應(yīng)用: 應(yīng)用領(lǐng)域；農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利、地質(zhì)、應(yīng)用領(lǐng)域；農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利、地質(zhì)、礦產(chǎn)等資源的普查、研究，結(jié)合礦產(chǎn)等資源的普查、研究，結(jié)合GPS和和GIS的應(yīng)用，可大大地提高普查效的應(yīng)用，可大大地提高普查效率和精度。率和精度。 具體應(yīng)用：土壤普查（類別、肥力、具體應(yīng)用：土壤普查（類別、肥

42、力、含水量）、作物估產(chǎn)、自然災(zāi)害的監(jiān)含水量）、作物估產(chǎn)、自然災(zāi)害的監(jiān)測(cè)等。測(cè)等。3.智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備 智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備是智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備是GPSGPS、GISGIS、RSSRSS、ESES、SSSS、DSS 6S DSS 6S 系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備上的綜合應(yīng)系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備上的綜合應(yīng)用。用。 3.1 3.1 DGPS DGPS 農(nóng)機(jī)的定位與導(dǎo)航農(nóng)機(jī)的定位與導(dǎo)航: : 農(nóng)業(yè)機(jī)械在田地中作業(yè)，不同的作業(yè)項(xiàng)目需求農(nóng)業(yè)機(jī)械在田地中作業(yè)，不同的作業(yè)項(xiàng)目需求的定位分辨力也不相同。變量施肥時(shí)的定位分辨力也不相同。變量施肥時(shí)3030m m，變變量施用除草劑量施用除草劑1 1 m m，測(cè)

43、測(cè)產(chǎn)產(chǎn)1010m m，筑筑埂埂5 5cmcm、噴噴灑灑農(nóng)藥重疊農(nóng)藥重疊1010cmcm。 當(dāng)前當(dāng)前DGPSDGPS系統(tǒng)可達(dá)精度如圖所示。系統(tǒng)可達(dá)精度如圖所示。 3.2 作物產(chǎn)量分布圖的生成：作物產(chǎn)量分布圖的生成： 2020世紀(jì)世紀(jì)9090年代后期，國(guó)際上先進(jìn)的各種作年代后期，國(guó)際上先進(jìn)的各種作物聯(lián)合收獲機(jī)，大多數(shù)都具有產(chǎn)量分布圖物聯(lián)合收獲機(jī)，大多數(shù)都具有產(chǎn)量分布圖自動(dòng)生成功能。谷物聯(lián)合收獲機(jī)、棉花收自動(dòng)生成功能。谷物聯(lián)合收獲機(jī)、棉花收獲機(jī)、馬鈴薯收獲機(jī)、花生收獲機(jī)等都裝獲機(jī)、馬鈴薯收獲機(jī)、花生收獲機(jī)等都裝備產(chǎn)量數(shù)字化自動(dòng)生成系統(tǒng)。備產(chǎn)量數(shù)字化自動(dòng)生成系統(tǒng)。 谷物聯(lián)合收獲機(jī)上的產(chǎn)量分布圖自動(dòng)生成

44、谷物聯(lián)合收獲機(jī)上的產(chǎn)量分布圖自動(dòng)生成系統(tǒng)研究相對(duì)較早，技術(shù)比較成熟。其測(cè)系統(tǒng)研究相對(duì)較早，技術(shù)比較成熟。其測(cè)產(chǎn)系統(tǒng)傳感器布置及定位系統(tǒng)如圖所示。產(chǎn)系統(tǒng)傳感器布置及定位系統(tǒng)如圖所示。 數(shù)字化產(chǎn)量分布圖是精細(xì)農(nóng)業(yè)的重要基數(shù)字化產(chǎn)量分布圖是精細(xì)農(nóng)業(yè)的重要基礎(chǔ)信息。產(chǎn)量分布圖綜合了田間空間參礎(chǔ)信息。產(chǎn)量分布圖綜合了田間空間參數(shù)變化的信息，諸如土壤類型、土壤濕數(shù)變化的信息，諸如土壤類型、土壤濕度、養(yǎng)分含量、及坡度等，故可用以確度、養(yǎng)分含量、及坡度等，故可用以確定田間地段作物均勻生長(zhǎng)的條件并可分定田間地段作物均勻生長(zhǎng)的條件并可分別確定各田塊各自所需的農(nóng)事操作。在別確定各田塊各自所需的農(nóng)事操作。在下一次收獲

45、時(shí)所得新的產(chǎn)量分布圖則可下一次收獲時(shí)所得新的產(chǎn)量分布圖則可顯示精細(xì)農(nóng)作的實(shí)際效果。顯示精細(xì)農(nóng)作的實(shí)際效果。 谷物聯(lián)合收獲機(jī)瞬時(shí)單產(chǎn)谷物聯(lián)合收獲機(jī)瞬時(shí)單產(chǎn)YG（t）的的測(cè)定：測(cè)定： YG(t)= =mG(t).（ 1 UG(t)）/（V(t)）.W(t)） YG(t)瞬時(shí)瞬時(shí)t t所測(cè)得單產(chǎn)；所測(cè)得單產(chǎn)； mG(t)瞬時(shí)瞬時(shí)t t所測(cè)得谷物質(zhì)量流量；所測(cè)得谷物質(zhì)量流量； UG(t)瞬時(shí)瞬時(shí)t t谷物含水量（相對(duì)濕度）；谷物含水量（相對(duì)濕度）； V(t)瞬時(shí)瞬時(shí)t t收獲機(jī)行駛速度；收獲機(jī)行駛速度； W(t)瞬時(shí)瞬時(shí)t t割幅寬度。割幅寬度。 割幅寬度割幅寬度W(t)W(t)的測(cè)量：利用超聲波測(cè)距

46、傳的測(cè)量：利用超聲波測(cè)距傳感器，割幅感器，割幅1.51.5m m時(shí)，分辨力為時(shí)，分辨力為1 1mmmm。 瞬時(shí)瞬時(shí)t t谷物質(zhì)量流量谷物質(zhì)量流量mG(t)可用谷物流可用谷物流量計(jì)測(cè)量。量計(jì)測(cè)量。 谷物含水量谷物含水量UG(t)可用谷物濕度計(jì)測(cè)可用谷物濕度計(jì)測(cè)得。得。 聯(lián)合收獲機(jī)收獲作業(yè)時(shí)，同步測(cè)得谷聯(lián)合收獲機(jī)收獲作業(yè)時(shí)，同步測(cè)得谷物的瞬時(shí)流量、含水量、聯(lián)合收獲機(jī)物的瞬時(shí)流量、含水量、聯(lián)合收獲機(jī)的瞬時(shí)速度和割幅，通過(guò)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的瞬時(shí)速度和割幅，通過(guò)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)綜合處理，即可計(jì)算出田塊的瞬時(shí)產(chǎn)綜合處理，即可計(jì)算出田塊的瞬時(shí)產(chǎn)量。量。 3.3 作物處方圖的生成及智能型變量作物處方圖的生成及智能型變量控制農(nóng)業(yè)機(jī)械控制農(nóng)業(yè)機(jī)械: 3.3.1 精細(xì)種植的農(nóng)業(yè)機(jī)械體系精細(xì)種植的農(nóng)業(yè)機(jī)械體系: 每當(dāng)收獲機(jī)繪制出產(chǎn)量分布圖，就顯示每當(dāng)收獲機(jī)繪制出產(chǎn)量分布圖，就顯示了田間各局部單產(chǎn)的差異，下一步工作了田間各局部單產(chǎn)的差異，