GPS技術(shù)及其在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用ppt課件.ppt

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1、GPS技術(shù)及其在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用一、引言GPS是全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GlobalPositioningSystem，GPS)的英文縮寫(xiě)，意為利用衛(wèi)星導(dǎo)航進(jìn)行測(cè)時(shí)和測(cè)距,以構(gòu)成全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，能提供個(gè)人候的定位、授時(shí)、測(cè)速功能。為此本文將對(duì)GPS技術(shù)在從為農(nóng)業(yè)服務(wù)發(fā)展到直接參與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的全過(guò)程，推動(dòng)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的信息化的作用加以分析說(shuō)明。首先應(yīng)了解GPS的構(gòu)成及特點(diǎn)。二、GPS的構(gòu)成及特點(diǎn)GPS是一種精密的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。該系統(tǒng)由24顆繞地球旋轉(zhuǎn)的衛(wèi)星組成，衛(wèi)星連續(xù)不斷地發(fā)送位置和時(shí)間信息。這些衛(wèi)星均勻地分布在6個(gè)軌道上，每個(gè)軌道有4顆衛(wèi)星。地面GPS接收機(jī)可接收

2、5到12顆衛(wèi)星信號(hào)。為實(shí)現(xiàn)地面定位功能，GPS接收機(jī)至少需要接收4個(gè)衛(wèi)星信號(hào)，其中3個(gè)信號(hào)用來(lái)計(jì)算GPS接收機(jī)的緯度、經(jīng)度和海拔高度，第四個(gè)信號(hào)提供同步時(shí)間校準(zhǔn)。GPS系統(tǒng)主要分為三個(gè)部分：其一、衛(wèi)星，在天上提供定位信息；其二、控制系統(tǒng)，在地面維護(hù)衛(wèi)星的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，保證衛(wèi)星的健康狀態(tài)；其三、接收機(jī)，一般用戶(hù)所使用的部分。其定位原理是將地球分為12個(gè)橫切面，每個(gè)橫切面上有兩顆定位衛(wèi)星，互成180度的夾角，因而站在地球上的任一點(diǎn)，頭頂上總有十二顆定位衛(wèi)星。衛(wèi)星與衛(wèi)星之間的距離、坐標(biāo)和角度是已知的，衛(wèi)星和人之間的距離是可測(cè)量的，根據(jù)幾何原理，通常接收機(jī)只要接到三顆

3、衛(wèi)星的信息便可確定二維坐標(biāo)即經(jīng)緯度，接收到四顆衛(wèi)星的信息便可確定海拔高度。GPS的工作原理GPS的工作原理，簡(jiǎn)單地說(shuō)來(lái)，是利用我們熟知的幾何與物理上一些基本原理。首先我們假定衛(wèi)星的位置為已知，而我們又能準(zhǔn)確測(cè)定我們所在地點(diǎn)A至衛(wèi)星之間的距離，那么A點(diǎn)一定是位于以衛(wèi)星為中心、所測(cè)得距離為半徑的圓球上。進(jìn)一步，我們又測(cè)得點(diǎn)A至另一衛(wèi)星的距離，則A點(diǎn)一定處在前后兩個(gè)圓球相交的圓環(huán)上。我們還可測(cè)得與第三個(gè)衛(wèi)星的距離，就可以確定A點(diǎn)只能是在三個(gè)圓球相交的兩個(gè)點(diǎn)上。根據(jù)一些地理知識(shí)，可以很容易排除其中一個(gè)不合理的位置。當(dāng)然也可以再測(cè)量A點(diǎn)至另一個(gè)衛(wèi)星的距離，也能精確進(jìn)

4、行定位。以上所說(shuō)，要實(shí)現(xiàn)精確定位，要解決兩個(gè)問(wèn)題：一是要確知衛(wèi)星的準(zhǔn)確位置；其二是要準(zhǔn)確測(cè)定衛(wèi)星至地球上我們所在地點(diǎn)的距離。GPS在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用GPS在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中增加產(chǎn)量和提高效益是根本目的。要達(dá)到增產(chǎn)高效的目的，除了適時(shí)種植高產(chǎn)作物，加強(qiáng)田間管理等技術(shù)措施外，弄清土壤性質(zhì)，檢測(cè)農(nóng)作物產(chǎn)量、分布、合理施肥以及播種和噴撒農(nóng)藥等也是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中重要的管理技術(shù)。尤其是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)走向大農(nóng)業(yè)和機(jī)械化道路，大量采用飛機(jī)撒播和噴藥，為降低投資成本，如何引導(dǎo)飛機(jī)作業(yè)做到準(zhǔn)確投放，也是十分重要的。利用GPS技術(shù)，配合遙感技術(shù)（RS）和地理信息系統(tǒng)（GIS），能夠

5、做到監(jiān)測(cè)農(nóng)作物產(chǎn)量分布、土壤成分和性質(zhì)分布、做到合理施肥、播種和噴灑農(nóng)藥，節(jié)約費(fèi)用、降低成本、達(dá)到增加產(chǎn)量提高效益的目的。利用差分GPS技術(shù)可以做到：一、土壤養(yǎng)分分布調(diào)查在播種之前，可用一種適用于在農(nóng)田中運(yùn)行的采樣車(chē)輛按一定的要求在農(nóng)田中采集土壤樣品。車(chē)輛上配置有GPS接收機(jī)和計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)中配置地理信息系統(tǒng)軟件。采集樣品時(shí)，GPS接收機(jī)把樣品采集點(diǎn)的位置精確地測(cè)定出來(lái)，將其輸入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)依據(jù)地理信息系統(tǒng)將采樣點(diǎn)標(biāo)定，繪出一幅土壤樣品點(diǎn)位分布圖。二、監(jiān)測(cè)作物產(chǎn)量在聯(lián)合收割機(jī)上配置計(jì)算機(jī)、產(chǎn)量監(jiān)視器和GPS接收機(jī)，就構(gòu)成了作物產(chǎn)量監(jiān)視系統(tǒng)。對(duì)不同的農(nóng)作物

6、需配備不同的監(jiān)視器。例如監(jiān)視玉米產(chǎn)量的監(jiān)視器，當(dāng)收割玉米時(shí)，監(jiān)視器記錄下玉米所接穗數(shù)和產(chǎn)量，同時(shí)GPS接收機(jī)記錄下收割該株玉米所處位置，通過(guò)計(jì)算機(jī)最終繪制出一幅關(guān)于每塊土地產(chǎn)量的產(chǎn)量分布圖。通過(guò)和土壤養(yǎng)分含量分布圖的綜合分析，可以找出影響作物產(chǎn)量的相關(guān)因素，從而進(jìn)行具體的田間施肥等管理工作。三、合理施肥，精確農(nóng)業(yè)管理（一）依據(jù)農(nóng)田土壤養(yǎng)分含量分布圖，設(shè)置有GPS接收機(jī)的“受控應(yīng)用”的噴施器，在GPS的控制下，依據(jù)土壤養(yǎng)分含量分布圖，能夠精確地給田地的各點(diǎn)施肥，施用的化肥種類(lèi)和數(shù)量由計(jì)算機(jī)根據(jù)養(yǎng)分含量分布圖控制。在作物生長(zhǎng)期的管理中，利用遙感圖象并結(jié)合GPS

7、可繪出作物色彩變化圖。利用GPS定位采集一定數(shù)量的土壤及作物樣品進(jìn)行分析，可以繪制出作物生長(zhǎng)的不同時(shí)期的土壤含量的系列分布圖。這樣可以做到精確地對(duì)作物生長(zhǎng)進(jìn)行管理。利用飛機(jī)進(jìn)行播種、施肥、除草等工作，作業(yè)費(fèi)用昂貴。合理地布設(shè)航線(xiàn)和準(zhǔn)確地引導(dǎo)飛機(jī)，將大大節(jié)省飛機(jī)作業(yè)的費(fèi)用。據(jù)國(guó)外介紹，利用差分GPS對(duì)飛機(jī)精密導(dǎo)航，估計(jì)會(huì)使投資降低50%。具體應(yīng)用中，利用GPS差分定位技術(shù)可以使飛機(jī)在噴灑化肥和除草劑時(shí)減少橫向重疊，節(jié)省化肥和除草劑用量，避免過(guò)多的用量影響農(nóng)作物生長(zhǎng)。還可以減少轉(zhuǎn)彎重疊，避免浪費(fèi)，節(jié)省資源。對(duì)于在夜間噴施，更有其優(yōu)越性。因?yàn)橐归g蒸發(fā)和漂移損失小

8、，另外夜間植物氣孔是張開(kāi)的，更容易吸收除草劑和肥料，提高除草和施肥