GPS技術(shù)在精確農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

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1、2001年11月農(nóng)機(jī)化研究第4期GPS技術(shù)在精確農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用臧榮春，歐陽斌林（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，黑龍江哈爾濱150030）[摘要]精確農(nóng)業(yè)所提供的技術(shù)體系及認(rèn)識(shí)思維模式對(duì)中國的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程有著深遠(yuǎn)的影響。GPS技術(shù)是精確農(nóng)業(yè)技術(shù)體系的關(guān)鍵技術(shù)之一。在此，對(duì)GPS系統(tǒng)的組成及工作過程進(jìn)行了簡要介紹，并舉出GPS在精確農(nóng)業(yè)中的兩個(gè)應(yīng)用實(shí)例。[關(guān)鍵詞]精確農(nóng)業(yè)；GPS；全球定位系統(tǒng)[中圖分類號(hào)]S126[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]1003─188X(2001)04─0086─03精確農(nóng)業(yè)又稱為精確種植（PrecisionAgricul-確的3維坐標(biāo)、導(dǎo)航與時(shí)間信息。美國國防部發(fā)射tural

2、orPrecisionFarming），是近年來國際上為和經(jīng)管的24顆衛(wèi)星提供世界范圍的地表定位。20合理利用資源，提高農(nóng)作物產(chǎn)量，降低成本，改善世紀(jì)90年代初，有18顆衛(wèi)星提供了附加的地表定生態(tài)環(huán)境而興起的農(nóng)業(yè)科學(xué)研究的熱點(diǎn)。其含義是位能力。目前，地球上空已有27顆衛(wèi)星在運(yùn)行（3按照田間每一操作單元的具體條件，精細(xì)準(zhǔn)確地調(diào)顆備用）。GPS系統(tǒng)這一全新的現(xiàn)代定位方法已全面整各項(xiàng)土壤和作物管理措施，最大限度地優(yōu)化使用取代常規(guī)光學(xué)和電子儀器，通過與現(xiàn)代通訊和計(jì)算各項(xiàng)農(nóng)業(yè)投入（如化肥、農(nóng)藥、水、種子和其它方機(jī)技術(shù)相結(jié)合，以同時(shí)測定3維坐標(biāo)的方法將測量面的投入量），以獲取最高產(chǎn)量和最大經(jīng)濟(jì)

3、效益，同定位技術(shù)擴(kuò)展到海洋和外層空間，同時(shí)從定點(diǎn)擴(kuò)展時(shí)減少化學(xué)物質(zhì)使用，保護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，保護(hù)土到區(qū)域，從靜態(tài)擴(kuò)展到動(dòng)態(tài)，精度達(dá)到mm級(jí)。地等農(nóng)業(yè)自然資源。精確農(nóng)業(yè)技術(shù)將現(xiàn)有的電子技1.2GPS系統(tǒng)組成術(shù)與信息技術(shù)及全球定位系統(tǒng)（GPS）結(jié)合起來，開（1）空間部分。在地球上空約21083km的上空，拓了一個(gè)新的科研領(lǐng)域，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)管理提供了一26顆導(dǎo)航衛(wèi)星分布在6個(gè)橢圓軌道上，運(yùn)行周期為個(gè)新的手段。12h。衛(wèi)星上的電子系統(tǒng)包括導(dǎo)航電文存儲(chǔ)器、高穩(wěn)精確農(nóng)業(yè)是以信息科學(xué)發(fā)展為基礎(chǔ)，結(jié)合地理定原子鐘和L波段雙頻發(fā)射機(jī)等。信息系統(tǒng)（GIS）、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）、遙感（2）地面站部分

4、。包括4個(gè)監(jiān)控站、1個(gè)上行技術(shù)（RS）、計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)、網(wǎng)格抽樣技術(shù)、注冊(cè)站和一個(gè)主控站。地面站都設(shè)置在美國本土，產(chǎn)量監(jiān)測器、作物模擬模型等核心技術(shù)，形成的一每顆衛(wèi)星每天至少經(jīng)過一個(gè)地面控制站上空。套農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)。前3S系統(tǒng)（GPS、GIS和RS）用（3）用戶設(shè)備。GPS接收機(jī)是最主要的設(shè)備。于及時(shí)采集田間信息，經(jīng)過信息處理形成田間狀態(tài)它是一種相關(guān)接收機(jī)，具有碼的補(bǔ)捉、碼的補(bǔ)定、圖，來反映田間肥、水、病、蟲和產(chǎn)量的不均勻分電文解調(diào)和位置計(jì)算等功能。它的主要功能是接收布；后3S（ES專家系統(tǒng)、SS模擬系統(tǒng)和DSS決策衛(wèi)星發(fā)來的信號(hào)，并利用本機(jī)產(chǎn)生的偽隨機(jī)編碼取支持系統(tǒng)）根據(jù)前3S

5、的信息，生成優(yōu)化決策。得距離觀測量和導(dǎo)航電文。根據(jù)導(dǎo)航電文提供的衛(wèi)1GPS系統(tǒng)介紹星位置和鐘差改正信息，計(jì)算接收機(jī)的位置。1.1GPS系統(tǒng)的現(xiàn)狀GPS系統(tǒng)的基本觀測是衛(wèi)星發(fā)射天線和接收機(jī)天線GPS全稱為全球定位系統(tǒng)（GlobalPosition間信號(hào)傳播時(shí)間，通過傳播時(shí)間來推算距離。為提System），硬件是由環(huán)球通訊衛(wèi)星和接收裝置組成，高抗干擾性，GPS系統(tǒng)采用了偽碼擴(kuò)頻調(diào)制方式，是基于衛(wèi)星的無線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)，為用戶提供精載波頻率有L1（1575.42Hz）和L2(1227.60Hz)兩種。衛(wèi)星播發(fā)的信號(hào)共包括P碼、C/A碼和D碼。[收稿日期]2001-04-23[作者簡介]臧

6、榮春（1974-），男，黑龍江哈爾濱人，東北農(nóng)業(yè)大學(xué)在讀碩士，研究方向?yàn)橹悄軝z測與自動(dòng)化控制。-86-2001年11月農(nóng)機(jī)化研究第4期C/A碼供一般用戶使用，P碼是供美國軍方及特許用4精確種植中的GPS戶使用的。用雙頻P碼提供的高水平的動(dòng)態(tài)定位稱精確種植作業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)之一就是確定作業(yè)為精密定位業(yè)務(wù)（PPS），水平精度約17m。C/A碼者或機(jī)器的瞬時(shí)位置，最合適的系統(tǒng)就是GPS。不單頻信號(hào)提供的動(dòng)態(tài)定位精度稱為標(biāo)準(zhǔn)定位業(yè)務(wù)同的農(nóng)田作業(yè)要求的位置精度不同，變量施肥要求（SPS），水平精度約100m。30m、變量施用除草劑要求1m、測產(chǎn)要求10m、行栽2差分GPS技術(shù)要求10m、構(gòu)筑種床

7、要求5cm、避免噴藥重疊要求GPS是美國為軍事目的而研制開發(fā)的。為了限10cm。差分全球定位系統(tǒng)DGPS(DifferentialGPS)制其他國家從GPS系統(tǒng)獲得信號(hào)的能力，美國政府的開發(fā)成功，使定位的精確度達(dá)到1m以內(nèi)或更高。對(duì)其精度進(jìn)行了人為限制：1991年7月1日，美國這個(gè)精確度對(duì)農(nóng)場機(jī)械速度的實(shí)時(shí)性來講是一巨大對(duì)GPS在軌衛(wèi)星全部實(shí)施了SA政策。美國開放的所成就，它適應(yīng)于田間作業(yè)機(jī)械的準(zhǔn)確定位。在旋耕謂的SA（selectiveavailability）政策