《计算机在农业上的应用第六章计算机与精准农业》课件.ppt

计算机在农业上的应用 周美兰 湖南农业大学业学院 第六章 计算机技术与精准农业 第一节、精准农业概况 第二节、精准农业与 3S技术 第三节、精准农业研究的回顾与展望 精准农业 精准农业是基于作物和资源环境的时空差异性,以最小投入、最大收益和最小环境危害为目标,以管理信息系统(MIS)、计算机技术、多媒体技术和大规模存储技术为基础,以地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)、遥感技术(RS) (简称“3S”技术)为核心,以宽带网络为纽带,运用海量农业信息对农业生产实行处方作业的一种全新农业发展模式。 现代精准农业之路 美国天宝精准农业激光土地平整机 精准农业拖拉机 第一节、精准农业概况 一、精准农业的概念 二、精准农业的产生背景和由来 (一)产生背景 （二）精准农业的由来 （三）精准农业的技术体系 （四）精准农业的支持技术 三、精准农业的技术体系分类 (一)基于3S技术的精准农业 (二)基于传感器的精准农业 一、精准农业的概念 “精准农业”： 是国际上通用的“Precision Agriculture”或Precision Farming”技术名词的译名,也称为“精细农业”、“精确农业”和“精确农作”等. 精准农业的含义 是按照田间每一操作单元的环境条件和作物产量的时空间差异性(Temporal and Spatial Variability) ,精细准确地调整各种农艺措施 ,最大限度地优化各种投入(水、肥、种子、农药等 )的量、质和时机 ,以期获得最高产量和最大经济效益,同时保护农业生态环境,保护土地等农业自然资源。 通俗的说,精准农业就是“Farming by the inch”,即“寸土寸耕 ”、“处方作业 ”。 精准农业的要求 精准农业要求： 实时获取地块中每个小区(每1m2到每 100m2)土壤、水、农作物、光、热等信息,诊断作物长势和产量在空间上差异的原,并按每一个小区做出决策,精确地在每一个小区进行施肥、灌溉、杀虫、除草、播种、耕作、收获等。 精准农业要求实现3个精确 一是：定位的精确,精确确定灌溉、施肥、杀虫等的地点; 二是：定量的精确,精确确定水、肥、药、种子等的施用量; 三是：定时的精确,精确确定各种农艺措施实施的时间。 二、精准农业的产生背景和由来 (一)产生背景 传统农业把耕地看作是具有作物均匀生长条件的对象进行管理,采用统一的耕作、播种、灌溉、施肥、喷药等农艺措施。实际上,同一农田内存在着明显的时空差异性。 差异性体现在3个方面： 第一,田间条件和收获量的空间差异 ; 第二,年际间产量的时间差异; 第三,预测和实际产量的差异。 传统农业一直忽视作物和资源环境的时空差异性,实行大田均匀施肥、均匀灌溉、均匀喷药等统一的农艺措施。 大田均匀一致农艺措施存在的主要问题 1.浪费水、肥、土、药、光、热等农业资源 ,增加了农业生产成本; 2.作物生产潜力不能得到最大发挥,降低了作物产量和经济效益; 3.污染环境 ,尤其是超量使用化肥和农药造成了严重的土壤污染和水质污染。 （二）精准农业的由来 20世纪90年代，发展最快、技术最为成熟的是精准农业。 精准农业发展的需求源自田间不同部位的土壤生产潜力和实现最大生产潜力需要的投入存在着较大的差异，其核心技术是信息技术和计算机自动变量控制技术。 在农业机械化完成以前，农民可以通过手工的方式来改变农作管理方式，以克服田间的这种变异。比如，在有生产潜力但土壤养分供应缺乏的地方可以多施一些相应的肥料，在作物病虫为害严重的地方多喷洒杀虫剂等，这种操作完全由人通过眼睛识别，而后进行手动操作。 然而在大规模经营和高度机械化的条件下，按照田间每一操作单元的需求自动调整投入的实现则必须依赖信息和智能化技术。 （二）精准农业的由来 20世纪70年代以后，微电子技术迅速实用化而推动了农业机械装备的机电一体化、智能化监控技术、农田信息智能化采集与处理技术研究的发展，它为精准农业的提供了技术设备上的积累。 80 年代各发达国家农业经营中出现了农业生产力提高与资源紧缺和环境质量下降等一系列的矛盾，迫切要求更有效利用各项投入、节约成本、提高利润、提高农产品市场竞争力并减少环境污染等，这为精准农业的发展提供了社会需求。 1991年第一次海湾战争以后，GPS 技术开始民用化，这给农业精确定位管理（site-specific management）的提供了可能性。 （三）精准农业的技术体系 1、精准农业”的技术思想 ⑴ 认识农田作物生长环境条件和产量的差异性 作物生长环境和收获产量实际分布的空间差异性是“精准农业”技术研究发展的出发点和原动力,这些差异性显示了农业生产的巨大潜力,如:田间条件和收获量的空间差异性;年间产量的时间差异