精确农业与GIS、GPS讲义课件.pptx
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精准农业与3S技术汇总
的空间数据进行综合处理、动态存储和集成管理。）
以GPS/RS为中心的集成方式（目的：同步数据处理。通过RS 和GPS提供的实时动态空间信息，结合GIS的数据库和分析功能， 为动态管理、实时决策提供在线空间信息支持服务。该模式要求 集成多种信息采集和信息处理平台，同时需要实时通信支持，实
现代价高。
1
术系统。 1、精准种子工程
精准种子工程通过加快种子产业化体系建设，增加种子本身 的科技含量。提高种子质量．为实现精准播种奠定基础。
精准是良种繁育、种子加工以适应精准农 业要求的物质保证，其科技贡献率约为5％～10％。
2、精准播种
预测预报和辅助决策的能力。 地理信息系统从外部来看它表现为计算机软硬件系统，而其内 涵是由计算机程序和地理数据组织而成的地理空间信息模型，是
一个逻辑缩小的，高度信息化的地理系统。
RS—遥感
1.定义：不直接接触物体，从远处通过探测仪器接收来自目 标地物的电磁波信息，经过对信息的处理，判别出目标地物
的属性。
精准农业概述
定义 “精准农业”：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，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，是农业可持续地发展下去。
精准农业要求实现3个精确：一是定位的精确，精确确定
施肥管理
理方式。根据土壤采样数据生成田间
土壤养分分布图，依此可以了解田间 土壤养分差异，并根据该差异进行变 量施肥决策和变量施肥作业。
RS在精准农业中的应用 作物长势遥感监测是利用遥感数 据对作物的实时苗情、环境动态和 1)作物长势监 分布状况进行宏观的估测，及时了
在精准农业中的应用PPT课件
第23页/共29页
4 、GPS与精准耕作
将GPS,GIS和精细农业、
旱作节水农业相结合，开发精细农业 和田间实时导航监控相结合的地理信 息管理系统，实现了田间车辆多目标 监控;
第24页/共29页
建立农业机械装备数据库和查询系统，可方便 地进行100多种农业机械装备数据的查询、添加、 删除、保存等操作;通过获取车辆的实时信息，调 取地图中的信息，将田间动态的车辆信息与农业 机械装备相结合实现了信息的可交互性、可扩展 性和通用性。
3精准农业精准农业是当今世界农业发展的新潮流是由信息技术支持的根据空间变异定位定时定量地实施一整套现代化农事操作技术与管理的系统其基本涵义是根据作物生长的土壤性状调节对作物的投入即一方面查清田块内部的土壤性状与生产力空间变异另一方面确定农作物的生产目标进行定位的系统诊断优化配方技术组装科学管理调动土壤生产力以最少的或最节省的投入达到同等收入或更高的收入并改善环境高效地利用各类农业资源取得经济效益和环境效益
第25页/共29页
第26页/共29页
精确种子工程和精确播种工程的有机结合，要求精确播种机具有播种均匀、精良播种、深浅一致， 这样精确播种技术既可节约大量种子，又能使作物在田间获得最佳分布，从而提高作物对营养和太阳能的 利用率。而利用精确收获机械不但可以做到颗粒归仓，同时也能根据一定标准，准确分级。
第14页/共29页
4、精准农业的技术体系
精准农业是现代信息技术、生物技术、工程技术等一系列高新技术最新成就的基础上发息系统、全球定位系统、遥感技术和计算机自动控制技 术。精准农业系统是一个综合性很强的复杂系统，是实现农业低耗、高效、优质、安全的重要途径。
第13页/共29页
3、精准农业
精准农业是当今世界农业发展的新潮流，是由信息技术 支持的根据空间变异，定位、定时、定量地实施一整套现代化 农事操作技术与管理的系统，其基本涵义是根据作物生长的土 壤性状，调节对作物的投入，即一方面查清田块内部的土壤性 状与生产力空间变异，另一方面确定农作物的生产目标，进行 定位的“系统诊断、优化配方、技术组装、科学管理”，调动 土壤生产力，以最少的或最节省的投入达到同等收入或更高的 收入，并改善环境，高效地利用各类农业资源，取得经济效益 和环境效益。
4 、GPS与精准耕作
将GPS,GIS和精细农业、
旱作节水农业相结合，开发精细农业 和田间实时导航监控相结合的地理信 息管理系统，实现了田间车辆多目标 监控;
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建立农业机械装备数据库和查询系统，可方便 地进行100多种农业机械装备数据的查询、添加、 删除、保存等操作;通过获取车辆的实时信息，调 取地图中的信息，将田间动态的车辆信息与农业 机械装备相结合实现了信息的可交互性、可扩展 性和通用性。
3精准农业精准农业是当今世界农业发展的新潮流是由信息技术支持的根据空间变异定位定时定量地实施一整套现代化农事操作技术与管理的系统其基本涵义是根据作物生长的土壤性状调节对作物的投入即一方面查清田块内部的土壤性状与生产力空间变异另一方面确定农作物的生产目标进行定位的系统诊断优化配方技术组装科学管理调动土壤生产力以最少的或最节省的投入达到同等收入或更高的收入并改善环境高效地利用各类农业资源取得经济效益和环境效益
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精确种子工程和精确播种工程的有机结合，要求精确播种机具有播种均匀、精良播种、深浅一致， 这样精确播种技术既可节约大量种子，又能使作物在田间获得最佳分布，从而提高作物对营养和太阳能的 利用率。而利用精确收获机械不但可以做到颗粒归仓，同时也能根据一定标准，准确分级。
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4、精准农业的技术体系
精准农业是现代信息技术、生物技术、工程技术等一系列高新技术最新成就的基础上发息系统、全球定位系统、遥感技术和计算机自动控制技 术。精准农业系统是一个综合性很强的复杂系统，是实现农业低耗、高效、优质、安全的重要途径。
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3、精准农业
精准农业是当今世界农业发展的新潮流，是由信息技术 支持的根据空间变异，定位、定时、定量地实施一整套现代化 农事操作技术与管理的系统，其基本涵义是根据作物生长的土 壤性状，调节对作物的投入，即一方面查清田块内部的土壤性 状与生产力空间变异，另一方面确定农作物的生产目标，进行 定位的“系统诊断、优化配方、技术组装、科学管理”，调动 土壤生产力，以最少的或最节省的投入达到同等收入或更高的 收入，并改善环境，高效地利用各类农业资源，取得经济效益 和环境效益。
第七章精确农业PPT课件
information Acquired Technology ） 产量分布图生成系统（Yield Mapping Systems ） 作物生产模型（Crop Production Modeling ） 决策支持系统（Decision Support Systems ） 智能化变量农作机械（Intelligent Farm Machinery） 变量控制技术（Variable-Rate Technologies）
information Acquired Technology ） 产量分布图生成系统（Yield Mapping Systems ） 作物生产模型（Crop Production Modeling ） 决策支持系统（Decision Support Systems ） 智能化变量农作机械（Intelligent Farm Machinery） 变量控制技术（Variable-Rate Technologies）
29
生命科学与技术学院
HHU 产量分布图生成系统（Yield Mapping Systems ）
30
生命科学与技术学院
HHU 1.3精确农业的技术体系及实施
2）精确种植技术体系技术细节 全球定位系统（Global Positioning Systems） 地理信息系统(Geographic Information Systems) 遥感技术(Remote Sensing) 农业生物信息采集技术（Farming biological
20
生命科学与技术学院
HHU 地理信息系统(Geographic Information Systems)
21
生命科学与技术学院
HHU 地理信息系统(Geographic Information Systems)
information Acquired Technology ） 产量分布图生成系统（Yield Mapping Systems ） 作物生产模型（Crop Production Modeling ） 决策支持系统（Decision Support Systems ） 智能化变量农作机械（Intelligent Farm Machinery） 变量控制技术（Variable-Rate Technologies）
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生命科学与技术学院
HHU 产量分布图生成系统（Yield Mapping Systems ）
30
生命科学与技术学院
HHU 1.3精确农业的技术体系及实施
2）精确种植技术体系技术细节 全球定位系统（Global Positioning Systems） 地理信息系统(Geographic Information Systems) 遥感技术(Remote Sensing) 农业生物信息采集技术（Farming biological
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生命科学与技术学院
HHU 地理信息系统(Geographic Information Systems)
21
生命科学与技术学院
HHU 地理信息系统(Geographic Information Systems)
精确农业
浅谈精确农业农机0801 李维维 0812204913一、精确农业的概念（一）“精确农业”（Precision Agriculture简记PA），指的是利用全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、连续数据采集传感器（CDS）、遥感（RS）、变率处理设备（VRT）和决策支持系统（DSS）等现代高新技术，获取农田小区作物产量和影响作物生长的环境因素（如土壤结构、地形、植物营养、含水量、病虫草害等）实际存在的空间及时间差异性信息，分析影响小区产量差异的原因，并采取技术上可行、经济上有效的调控措施，区域对待，按需实施定位调控的“处方农业”。
（二）精确农业有以下特点：基于作物及资源环境的时空差异特征；以最小投入、最大收益和最小环境危害为目标；以信息技术和智能化技术等为支撑技术。
（三）精准农业的发展历史海湾战争后GPS技术的民用化，使得它在许多国民经济领域的应用研究获得迅速发展，使得精准农业的技术体系广泛运用于生产实践成为可能。
1993-1994年，精准农业技术思想首先在美国明尼苏达州的两个农场进行试验。
结果用GPS指导施肥的产量比传统平衡施肥的产量提高30%左右，而且减少了化肥施用总量，经济效益大大提高。
精准农业的试验成功，使得其技术思想得到了广泛发展。
二、高新技术在精确农业中的应用（一）这里所说的高新技术是“3S”技术，主要包括：1、全球定位系统（GPS）全球定位系统（GPS）是美国第二代卫星导航系统，是在子午仪卫星导航系统的基础上发展起来的，具有在海陆空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。
经近10年我国测绘等部门的使用表明，GPS以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，赢得广大测绘工作者的信赖，并成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航和管制、地壳运动监测、工程变形监测、资助勘察、地球动力学等多种学科，从而给测绘领域带来一场深刻的技术革命。
2、地理信息系统（GIS）地理信息系统（GIS）是六十年代中期开始发展起来的新技术。
地理信息技术ppt课件
目前地理信息技术领域存在多种技术标准和规范，导致数据共享、 互操作性等方面存在障碍。
新型技术在地理信息科学中应用前景探讨
人工智能与机器学习
通过人工智能和机器学习技术，可以实现对地理信息数据的自动化 处理和智能化分析，提高数据处理效率和准确性。
大数据与云计算
利用大数据和云计算技术，可以实现海量地理信息数据的存储、处 理和分析，为决策提供更加全面和准确的数据支持。
发展历程
地理信息技术经历了从传统地图制作到数字化地图，再到地理信息系统的发展 历程。随着计算机技术和通信技术的不断发展，地理信息技术也在不断升级和 完善。
应用领域及意义
应用领域
地理信息技术广泛应用于城市规划、环境保护、资源管理、灾害监测、军事等领域。 例如，在城市规划中，可以利用地理信息技术进行城市空间分析和规划决策；在环 境保护中，可以利用地理信息技术进行环境监测和评估。
数据层
01
建立城市空间数据库，包括基础地理信息、规划成果数据、社
会经济统计数据等。
分析层
02
运用GIS的空间分析功能，对城市规划方案进行模拟、预测和评
估，为决策者提供科学依据。
应用层
03
开发城市规划辅助决策支持系统，实现数据可视化、方案比选、
动态监测等功能，提高城市规划的效率和科学性。
案例分析：某城市规划项目实践
通过卫星或航空器获取地表信息，经 过处理后可得到城市空间数据，包括 地形、地貌、建筑物等。
通过实地勘察、测量等手段，获取城 市规划所需的空间数据，如交通流量、 人口密度等。
地理信息系统
利用GIS技术，将各种来源的空间数 据进行整合、存储、管理，为城市规 划提供全面的数据支持。
基于GIS的城市规划辅助决策支持系统构建
新型技术在地理信息科学中应用前景探讨
人工智能与机器学习
通过人工智能和机器学习技术，可以实现对地理信息数据的自动化 处理和智能化分析，提高数据处理效率和准确性。
大数据与云计算
利用大数据和云计算技术，可以实现海量地理信息数据的存储、处 理和分析，为决策提供更加全面和准确的数据支持。
发展历程
地理信息技术经历了从传统地图制作到数字化地图，再到地理信息系统的发展 历程。随着计算机技术和通信技术的不断发展，地理信息技术也在不断升级和 完善。
应用领域及意义
应用领域
地理信息技术广泛应用于城市规划、环境保护、资源管理、灾害监测、军事等领域。 例如，在城市规划中，可以利用地理信息技术进行城市空间分析和规划决策；在环 境保护中，可以利用地理信息技术进行环境监测和评估。
数据层
01
建立城市空间数据库，包括基础地理信息、规划成果数据、社
会经济统计数据等。
分析层
02
运用GIS的空间分析功能，对城市规划方案进行模拟、预测和评
估，为决策者提供科学依据。
应用层
03
开发城市规划辅助决策支持系统，实现数据可视化、方案比选、
动态监测等功能，提高城市规划的效率和科学性。
案例分析：某城市规划项目实践
通过卫星或航空器获取地表信息，经 过处理后可得到城市空间数据，包括 地形、地貌、建筑物等。
通过实地勘察、测量等手段，获取城 市规划所需的空间数据，如交通流量、 人口密度等。
地理信息系统
利用GIS技术，将各种来源的空间数 据进行整合、存储、管理，为城市规 划提供全面的数据支持。
基于GIS的城市规划辅助决策支持系统构建
全球定位系统GPS与地理信息系统GIS(ppt 63页)
我国神舟号飞船
火箭发射
法国 SPOT-4卫星
国际空间站
1.2 地理信息技术在 区域地理环境研究中
的应用
1、遥感 RS （Remote Senting）
3S
２、全球定位系统 GPS
技
（Global Position System）
术
mation System )
立体鸟瞰景观图
立体景观图
4 应用
目前已成功地应用到了包括资源管理、自 动制图、设施管理、城市和区域的规划、人口 和商业管理、交通运输、石油和天然气、教育、 军事等九大类别的一百多个领域。在美国及发 达国家，地理信息系统的应用遍及环境保护、 资源保护、灾害预测、投资评价、城市规划建 设、政府管理等众多领域。
2 功能 数据采集编辑,数据库管理,
空间分析功能,制图等 3 程序
信息源-------数据处理------数据库
--------空间分析------- 表达
由不同图层构成的地理信息
社会因素 植物分布 工程地质 土地利用现状 基本情况
……构成全部状况的研究
数字高程模型(DEM)
富士山地区的三维数字地形图 泰山三维数字地形图
遥感－－人的视力的延伸
二．全球定位系统（ＧＰＳ）
1 概念 利用卫星在全球范围 内导航,定位的系统
2 组成 空间部分,地面控制部分,用户设备部分
二、全球定位系统 GPS
GPS组成
空间部分
地面监控部分
用户设备 －－ＧＰＳ信号机
用户设备
用户设备
手持式GPS定位仪
3 GPS特点
全能性,全球性, 全天候,连续性 和实时性特点
卫星遥感图片：b图红色表示淹没范围 (1998.8.28)
火箭发射
法国 SPOT-4卫星
国际空间站
1.2 地理信息技术在 区域地理环境研究中
的应用
1、遥感 RS （Remote Senting）
3S
２、全球定位系统 GPS
技
（Global Position System）
术
mation System )
立体鸟瞰景观图
立体景观图
4 应用
目前已成功地应用到了包括资源管理、自 动制图、设施管理、城市和区域的规划、人口 和商业管理、交通运输、石油和天然气、教育、 军事等九大类别的一百多个领域。在美国及发 达国家，地理信息系统的应用遍及环境保护、 资源保护、灾害预测、投资评价、城市规划建 设、政府管理等众多领域。
2 功能 数据采集编辑,数据库管理,
空间分析功能,制图等 3 程序
信息源-------数据处理------数据库
--------空间分析------- 表达
由不同图层构成的地理信息
社会因素 植物分布 工程地质 土地利用现状 基本情况
……构成全部状况的研究
数字高程模型(DEM)
富士山地区的三维数字地形图 泰山三维数字地形图
遥感－－人的视力的延伸
二．全球定位系统（ＧＰＳ）
1 概念 利用卫星在全球范围 内导航,定位的系统
2 组成 空间部分,地面控制部分,用户设备部分
二、全球定位系统 GPS
GPS组成
空间部分
地面监控部分
用户设备 －－ＧＰＳ信号机
用户设备
用户设备
手持式GPS定位仪
3 GPS特点
全能性,全球性, 全天候,连续性 和实时性特点
卫星遥感图片：b图红色表示淹没范围 (1998.8.28)
GPS 在农业中的应用ppt课件
22
23
3. 合理施肥，精确农业管理
依据农田土壤养分含量分布图，设置有GPS接收机的“受控 应用”的喷施器，在GPS的控制下， 依据土壤养分含量分布图， 能够精确地给田地的各点施肥，施用的化肥种类和数量由计算 机根据养分含量 分布图控制。
在作物生长期的管理中，利用遥感图象并结合GPS可绘出作 物色彩变化图。利用GPS定位采集一定数量 的土壤及作物样品 进行分析，可以绘制出作物生长的不同时期的土壤含量的系列 分布图。 这样可以做到精确地对作物生长进行管理。
14
其他卫星 定位系统
北斗卫星导航系统 ﹝BeiDou（COMPASS）
Navigation Satellite System﹞是中国正在实 施的自主发展、独立运 行的全球卫星导航系
统， 包括“北斗一号”和 “北斗二号”等2 代系
统， 可提供高质量的定位、
导航和授时服务。
15
二、GPS在农业中的应用
5
GPS的产生与发展——由TRANSIT到GPS
• 1957年10月第一颗人造地球卫星上天，天基电子导航应运 而生
• 利用多普勒频移原理1964年建成子午卫星导航定位系统 (TRANSIT)。
• 美国从1973年开始筹建全球定位系统，1994年投入使用。 经历20年，耗资300亿美元，是继阿波罗登月计划和航
26
27
土壤水分的测定
28
GPS节水灌溉控制系统
29
5.在无人驾驶拖拉机上的应用
无人驾驶拖拉机是由固定操作站控制的无人 驾驶农业机械，它在GPS卫星全球定位系统 或者在田问附近地面系统的导航下开展作业。 通过自动导航系统，拖拉机在无人驾驶的情 况下，能够沿着直线和不规则的曲线自动行 驶，这种技术目前在欧美国家正在得到快速 推广应用。前两年，中国科学技术协会在北 京宣布，我国首次研究成功无人驾驶拖拉机， 实现了拖拉机在田问作业条件下的自动导航 和地头转向控制，这项技术对我国现代农业 的发展具有重要现实意义。无人驾驶拖拉 机——更多更广泛的智能化农业机械，随着 GPS的广泛应用和各种新技术的集成，必将 走进农业生产一线。
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3. 合理施肥，精确农业管理
依据农田土壤养分含量分布图，设置有GPS接收机的“受控 应用”的喷施器，在GPS的控制下， 依据土壤养分含量分布图， 能够精确地给田地的各点施肥，施用的化肥种类和数量由计算 机根据养分含量 分布图控制。
在作物生长期的管理中，利用遥感图象并结合GPS可绘出作 物色彩变化图。利用GPS定位采集一定数量 的土壤及作物样品 进行分析，可以绘制出作物生长的不同时期的土壤含量的系列 分布图。 这样可以做到精确地对作物生长进行管理。
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其他卫星 定位系统
北斗卫星导航系统 ﹝BeiDou（COMPASS）
Navigation Satellite System﹞是中国正在实 施的自主发展、独立运 行的全球卫星导航系
统， 包括“北斗一号”和 “北斗二号”等2 代系
统， 可提供高质量的定位、
导航和授时服务。
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二、GPS在农业中的应用
5
GPS的产生与发展——由TRANSIT到GPS
• 1957年10月第一颗人造地球卫星上天，天基电子导航应运 而生
• 利用多普勒频移原理1964年建成子午卫星导航定位系统 (TRANSIT)。
• 美国从1973年开始筹建全球定位系统，1994年投入使用。 经历20年，耗资300亿美元，是继阿波罗登月计划和航
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土壤水分的测定
28
GPS节水灌溉控制系统
29
5.在无人驾驶拖拉机上的应用
无人驾驶拖拉机是由固定操作站控制的无人 驾驶农业机械，它在GPS卫星全球定位系统 或者在田问附近地面系统的导航下开展作业。 通过自动导航系统，拖拉机在无人驾驶的情 况下，能够沿着直线和不规则的曲线自动行 驶，这种技术目前在欧美国家正在得到快速 推广应用。前两年，中国科学技术协会在北 京宣布，我国首次研究成功无人驾驶拖拉机， 实现了拖拉机在田问作业条件下的自动导航 和地头转向控制，这项技术对我国现代农业 的发展具有重要现实意义。无人驾驶拖拉 机——更多更广泛的智能化农业机械，随着 GPS的广泛应用和各种新技术的集成，必将 走进农业生产一线。
精准农业
信息采集 决策支持系统 遥感技术与其它传感器技术用于信息采集： 执行—空间信息技术支持下的现代化农业机械 如土壤资料、水分、养分、病虫害、产量等。采 集精度根据作业的不同而不同，施肥控制在 m 级 上(如 10m～30m)。喷洒农药与除草剂要求 cm 级 的精度。 用于信息采集时定位。 用于管理 GPS GIS 地块资料，分析地块的变异性，如土壤水、肥、 产量的差异等。
由于农业活动涉及到农、林、牧，种、养、加， 改革开放以来，中国农业和农村经济取得了飞跃的进 海湾战争后 GPS 技术的民用化，使得它 在农业工程领域，自 70 年代中期微电 产、供、销等的广阔领域，随着科学技术的发展，人 步， 20 世纪后半期世界农业的高速发展， 但我国农业发展仍然面临着严峻的挑战。 走向新世纪， 基 在许多国民经济领域的应用研究获得迅速发 子技术迅速实用化而推动的农业机械装备 们对自然与生物资源的利用和调控环境的能力将日益 我国面对的“人多地少，资源短缺，环境恶化，人增地减” 本上是依靠生物遗传育种技术的进步，耕地 目前，国外关于 Precision Agriculture 精细化，从而将导致基于知识的传统农业经营技术思 展，也推动了“精准农业”技术体系的广泛 的机电一体化、智能化监控技术、农业信息 的趋势不可逆转。 保障 21 世纪我国 16 亿人口的食物安全， 的研究，基本上仍然是集中于利用全球卫星定 和灌溉面积的扩大，物质与化学产品投入的 想的革命。将“精准农业”的技术思想，扩展到精细 关键在于推动农业科学技术的进步。近几年来，在人们探 实践。 20 年来， 近 基于信息技术支持的作物 智能化采集与处理技术研究的发展，加上 位系统（GPS） 、地理信息系统（GIS） 、作物管 园艺、精细养殖、精细加工（产前、产后）等等更为 大量增加，机械动力与矿物能源大量投入的 索 21 世纪农业应用信息高新技术的发展中，关于“精准 科学、农艺学、土壤学、植保科学、资源环 80 年代后期各发达国家对农业经营中必需 农业”技术的应用前景尤其令人注目。这一技术的早期研 宽广的农业生产领域，建立基于现代科学技术基础上 理决策支持系统（DSS）基础上的作物生产管理 条件下获得的。由此而引起的农业水土流 境科学和智能化农业装备与自动监控技术、 兼顾农业生产力、资源、环境问题的广泛关 究与实践，在发达国家始于 80 年代初期从事作物栽培、 的“精准农业”技术体系将是必然的发展趋势。这方 技术，即基于知识和信息技术为基础的现代农 失、生态环境恶化、损失生物多样性、全球 土壤肥力、作物病虫草害管理的农学家在进行作物栽培模 系统优化决策支持技术等， GPS、 空间 在 GIS 切和有效利用农业投入、节约成本、提高农 面还有很长的路要走，特别是如何根据我国国情开展 田“精准农业”技术方面。 环境恶化问题，已经引起国际社会的严重关 拟模型，作物管理与植保专家系统应用研究与实践中进一 精准农业的实践研究，这也是我国农业工程师面向 21 信息科技支持下组装集成起来，形成和完善 业利润、 提高农产品市场竞争力和减少环境 步揭示的农田内以米为单位的小区作物产量和生长环境 切，并成为推动技术创新，实践农业可持续 世纪进行技术创新研究的良好机遇。精准农业将是 21 了一个新的“精准农业”技术体系和开展了 恶化后果的迫切需求， 为精准农业技术体系 条件的明显时空差异性，从而提出对作物栽培管理实施定 世纪农业技术的发展方向，精准农业技术体系将是 21 发展的重要驱动力。 位、按需变量投入，或称“处方农作”而发展起来的。 广泛试验实践。 的形成准备了条件。 世纪农业工程技术的研究重点。
遥感与地理信息系统在精确农业PPT课件
02
遥感技术在精确农业中的 应用
遥感数据的获取与处理
数据获取
利用卫星、飞机、无人机等平台搭载 的传感器，获取农田的反射、辐射等 电磁波数据，以及温度、湿度等物理 参数。
数据处理
对获取的原始数据进行预处理（如辐 射定标、大气校正等），提取有用的 信息，生成专题图、统计数据等。
遥感在作物监测与估产中的应用
病虫害预警
利用遥感技术监测作物生长状况，结合地 理信息系统进行空间分析和可视化，为精 准施肥、灌溉等提供决策支持。
通过分析遥感数据和地理信息数据，预测 病虫害发生的风险区域和时间，提前采取 防治措施。
产量估算
精准施肥与灌溉
结合遥感影像和地理信息系统数据，估算 农作物产量，为农业生产和市场分析提供 依据。
THANKS
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精确农业的发展方向与挑战
发展方向
精确农业将向智能化、精细化、可持续化方 向发展，实现农业生产的高效、环保和可持 续发展。
挑战
随着城市化进程的加速和土地资源的日益紧 张，如何在有限的土地上实现高效、环保的 农业生产成为精确农业面临的重要挑战。同 时，如何提高农民的科技素质和接受新技术 的能力也是精确农业发展中需要解决的问题。
数据整合
01
将遥感数据和地理信息系统数据整合到一个统一的平台，实现
数据共享和交互操作。
技术融合
02
将遥感技术和地理信息系统技术进行融合，实现数据采集、处
理、分析和可视化的一体化。
应用拓展
03
基于遥感和地理信息系统集成，拓展其在精确农业领域的应用
范围和深度。
集成系统在精确农业中的应用案例
作物长势监测
02
精确农业有助于提高农业生产效 率、降低生产成本、减少环境污 染，并提高农产品质量和安全性 。
精确农业与GIS、GPS讲义课件(ppt 65页)
2、精确农业内涵
利用3S空间信息技术和作物生产管理决策支持技术（DSS）为基 础，定位、定量、定时地面向大田作物生产的精确农作技术，即把智 能化农业装备与田间信息采集技术、系统地理信息系统（GIS）技术的支持下组装集成起来， 形成完善的精确农业技术体系。
二、精确农业的支持技术
1、3S技术
2、决策支持技术（DSS）
3、可变量投入系统
（1）计算机(控制器) 控制器包括计算机硬件和软件平台，是变量投入系统的核心部
分，它完成信息处理和信息图生成等工作。计算机中存储着信息图、 土壤、作物生长与产量、施用量的历史数据等，许多信息需及时更 新。 （2）GPS （3）传感器 （4）可变量投入设备
变量投入：分析影响小区产量差异的原因，采取技术上
可行、经济上有效的调控措施，区别对待，按需变量投 入，分为：人工投入、机械投入、自动控制
最大收益：指生产力、生态、社会效益
1、精确农业的雏型 在所有农业耕地中存在土壤差异和产量差异，通过
3S技术（GIS、RS、GPS）可以及时发现作物生长环境和 收获产量实际分布的差异性，获取农田小区作物产量和 影响作物生长的环境因素（如土壤结构、地形、植物营 养、含水量、病虫草害等）实际存在的空间和时间差异 性信息，分析影响小区产量差异的原因，并对这种差异 性给予及时调控，即采取技术上可行、经济上有效的调 控措施，区别对待，按需实施定位调控。
精确农业与GIS、GPS
精确农业的早期研究与实践在发达国家始于八十年代初期，根据农 田内小区作物产量和生长环境条件的显著时空差异性，提出对作物栽培 管理实施定位、按需变量投入，精确农业由此而发展起来。
七十年代中期微电子技术的迅速实用化，推动了农业机械装备机电 一体化和智能化监控技术、农田信息智能化采集与处理技术研究的发展。
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因素（如土壤结构、地形、植物营养、含水量、病
虫草害等）实际存在的空间和时间差异信息
➢ 变量投入：分析影响小区产量差异的原因，采取技术上
可行、经济上有效的调控措施，区别对待，按需变量投 入，分为：人工投入、机械投入、自动控制
➢ 最大收益：指生产力、生态、社会效益
1、精确农业的雏型 在所有农业耕地中存在土壤差异和产量差异，通过
3S技术（GIS、RS、GPS）可以及时发现作物生长环 境和收获产量实际分布的差异性，获取农田小区作物产 量和影响作物生长的环境因素（如土壤结构、地形、植 物营养、含水量、病虫草害等）实际存在的空间和时间 差异性信息，分析影响小区产量差异的原因，并对这种 差异性给予及时调控，即采取技术上可行、经济上有效 的调控措施，区别对待，按需实施定位调控。
精确农业与GIS、GPS
➢ 精确农业的早期研究与实践在发达国家始于八十年代初期，根据农田 内小区作物产量和生长环境条件的显著时空差异性，提出对作物栽培管 理实施定位、按需变量投入，精确农业由此而发展起来。
➢ 七十年代中期微电子技术的迅速实用化，推动了农业机械装备机电一 体化和智能化监控技术、农田信息智能化采集与处理技术研究的发展。
一、精确农业的概念与特征 （一）精确农业的概念
来源:Precision Agriculture（精确、精细、精准） 包括精确农作、精确养殖、精确加工等方面 Precision Farming(精确农作) Prescription Farming（处方农作） Site-specific Farming(定位农作）
在喷药机上安装病虫草害等信息采集传感器和控制器，视病虫草害程度变 量唤洒农药，不仅可以减少对环境的污染，同时可以减少对人畜的危害。 （6）在灌溉设备上安装传感器
பைடு நூலகம்
三、精确农业技术实施过程
精准农业的技术路线图
（一）数据采集
1．产量数据采集
2．土壤数据采集
土壤信息一般包括土壤含水量、土壤肥力、土壤有机质、 土壤PH值、土壤压实、耕作层深度等，详细的土壤信息是开 展精确农业工作的重要基础。
概念:借助3S技术，尽可能的精细地掌握农业生产的环境条 件，包括作物、土壤、气象等信息，用计算机管理决策系统 （包括模拟模型、农业专家系统、决策支持系统等）对其进
行处理分析，为制定农业生产管理措施提供定量决策建议并赋 予定位实施。
精确农作技术思想:
基于田区差异的变量投入和最大收益
➢ 田区差异：农田小区作物产量和影响作物生长的环境
包括可变量耕作设备、可变量施肥设备、可变量播种设备、可变 量喷雾设备、可变量灌溉设备等
4、智能机械装备技术
必须具备定位导航、实时监测、自动变量调节等功能。 （1）在联合收割机上安装传感器
在联合收割机上安装谷物产量、水分、温度、机器行走速度、工作幅宽等 传感器，再与全球卫星定位导航技术设备配合，实现谷物收割过程的空间位 置监测和数据采集、储存、计算、输出的结合。 （2）在拖拉机上安装传感器
2、精确农业内涵
利用3S空间信息技术和作物生产管理决策支持技术（DSS）为基础， 定位、定量、定时地面向大田作物生产的精确农作技术，即把智能化 农业装备与田间信息采集技术、系统优化决策支持技术，在全球定位 系统（GPS）和地理信息系统（GIS）技术的支持下组装集成起来， 形成完善的精确农业技术体系。
3、精确农业外延
精确农业技术思想，是信息技术和人工智能高新技术在大农业中的 运用，精确农业技术不仅适用于种植业，也适用于养殖业和加工业， 已扩展到设施园艺、集约养殖、产品加工及农业系统的精确经营管理 等方面，从而形成完整的精确农业技术体系。其全部概念建筑在“空 间差异”（Spatial Variability）的数据采集和处理上，其核心意图 是实时测知作物（畜禽）个体或小群体或小地块生长或防疫的实际需 要，从而及时确定对其针对性投入（肥、水、药、饲料等）的量、质 和时机，改变传统农业大群体、大面积平均投入的作法，以获得最佳 效果和最低代价。随着精确农业技术在不同农业产业领域的拓展，必 将产生更为显著的社会、经济和生态效益。
在拖拉机上装配速度传感器、监控器等，可以对农业机械进行控制和按需 自动的动态变量调节，实现变量投入。 （3）在播种机械上安装传感器
在播种机械采用土壤水分传感器使种子播在水分适宜的深度，利用土壤营 养传感器、肥料营养传感器、流量计及变量装置建立投入肥料管理系统。 （4）在耕地机械上安装传感器
耕地机械装配土壤养分含量实时测试系统传感器，在耕作时进行实时测试， 经过数据处理后，可以得到土壤养分含量分布图，根据具体情况进行土壤改 良。 （5）在喷药机上安装传感器
➢ 八十年代各发达国家对农业经营中必需兼顾“农业生产力、资源、环 境问题”的广泛关切和有效利用农业投入、节约成本、提高农业利润、 提高农产品市场竞争力、减少环境污染的迫切需求，为“精确农业”技 术体系的形成准备了条件。
➢ 九十年代，尤其是海湾战争后GPS技术的民用化，推动了精确农业技 术体系的广泛实践。使得近20年来，基于信息技术支持的农艺学、土壤 学、植保科学、资源环境科学和智能化农业装备与田间信息采集技术、 系统优化决策支持技术等，在GPS、GIS空间信息技术的支持下组装集 成起来，形成了一个新的精确农业技术体系。
二、精确农业的支持技术
1、3S技术
2、决策支持技术（DSS）
3、可变量投入系统
（1）计算机(控制器) 控制器包括计算机硬件和软件平台，是变量投入系统的核心部分，
它完成信息处理和信息图生成等工作。计算机中存储着信息图、土 壤、作物生长与产量、施用量的历史数据等，许多信息需及时更新。 （2）GPS （3）传感器 （4）可变量投入设备
（二）精确农业的特征 1、地域性 2．综合性 3．系统性 4．渐进性 （1）无任何现代装备、以传统农业技术为主的传统精确农业 （2）以管理信息系统、专家咨询和简单机械化为主要装备的现代精 确农业 （3）以高度自动化、信息化技术为装备的智能精确农业
此类精确农业全部采用变量投入(VRT)机械化设备、地理信息系统 (GIS)提供决策基础、决策支持系统(DSS)辅助决策、GPS／DGPS定 位、自动控制耕作或养殖等全过程。 5．可操作性
虫草害等）实际存在的空间和时间差异信息
➢ 变量投入：分析影响小区产量差异的原因，采取技术上
可行、经济上有效的调控措施，区别对待，按需变量投 入，分为：人工投入、机械投入、自动控制
➢ 最大收益：指生产力、生态、社会效益
1、精确农业的雏型 在所有农业耕地中存在土壤差异和产量差异，通过
3S技术（GIS、RS、GPS）可以及时发现作物生长环 境和收获产量实际分布的差异性，获取农田小区作物产 量和影响作物生长的环境因素（如土壤结构、地形、植 物营养、含水量、病虫草害等）实际存在的空间和时间 差异性信息，分析影响小区产量差异的原因，并对这种 差异性给予及时调控，即采取技术上可行、经济上有效 的调控措施，区别对待，按需实施定位调控。
精确农业与GIS、GPS
➢ 精确农业的早期研究与实践在发达国家始于八十年代初期，根据农田 内小区作物产量和生长环境条件的显著时空差异性，提出对作物栽培管 理实施定位、按需变量投入，精确农业由此而发展起来。
➢ 七十年代中期微电子技术的迅速实用化，推动了农业机械装备机电一 体化和智能化监控技术、农田信息智能化采集与处理技术研究的发展。
一、精确农业的概念与特征 （一）精确农业的概念
来源:Precision Agriculture（精确、精细、精准） 包括精确农作、精确养殖、精确加工等方面 Precision Farming(精确农作) Prescription Farming（处方农作） Site-specific Farming(定位农作）
在喷药机上安装病虫草害等信息采集传感器和控制器，视病虫草害程度变 量唤洒农药，不仅可以减少对环境的污染，同时可以减少对人畜的危害。 （6）在灌溉设备上安装传感器
பைடு நூலகம்
三、精确农业技术实施过程
精准农业的技术路线图
（一）数据采集
1．产量数据采集
2．土壤数据采集
土壤信息一般包括土壤含水量、土壤肥力、土壤有机质、 土壤PH值、土壤压实、耕作层深度等，详细的土壤信息是开 展精确农业工作的重要基础。
概念:借助3S技术，尽可能的精细地掌握农业生产的环境条 件，包括作物、土壤、气象等信息，用计算机管理决策系统 （包括模拟模型、农业专家系统、决策支持系统等）对其进
行处理分析，为制定农业生产管理措施提供定量决策建议并赋 予定位实施。
精确农作技术思想:
基于田区差异的变量投入和最大收益
➢ 田区差异：农田小区作物产量和影响作物生长的环境
包括可变量耕作设备、可变量施肥设备、可变量播种设备、可变 量喷雾设备、可变量灌溉设备等
4、智能机械装备技术
必须具备定位导航、实时监测、自动变量调节等功能。 （1）在联合收割机上安装传感器
在联合收割机上安装谷物产量、水分、温度、机器行走速度、工作幅宽等 传感器，再与全球卫星定位导航技术设备配合，实现谷物收割过程的空间位 置监测和数据采集、储存、计算、输出的结合。 （2）在拖拉机上安装传感器
2、精确农业内涵
利用3S空间信息技术和作物生产管理决策支持技术（DSS）为基础， 定位、定量、定时地面向大田作物生产的精确农作技术，即把智能化 农业装备与田间信息采集技术、系统优化决策支持技术，在全球定位 系统（GPS）和地理信息系统（GIS）技术的支持下组装集成起来， 形成完善的精确农业技术体系。
3、精确农业外延
精确农业技术思想，是信息技术和人工智能高新技术在大农业中的 运用，精确农业技术不仅适用于种植业，也适用于养殖业和加工业， 已扩展到设施园艺、集约养殖、产品加工及农业系统的精确经营管理 等方面，从而形成完整的精确农业技术体系。其全部概念建筑在“空 间差异”（Spatial Variability）的数据采集和处理上，其核心意图 是实时测知作物（畜禽）个体或小群体或小地块生长或防疫的实际需 要，从而及时确定对其针对性投入（肥、水、药、饲料等）的量、质 和时机，改变传统农业大群体、大面积平均投入的作法，以获得最佳 效果和最低代价。随着精确农业技术在不同农业产业领域的拓展，必 将产生更为显著的社会、经济和生态效益。
在拖拉机上装配速度传感器、监控器等，可以对农业机械进行控制和按需 自动的动态变量调节，实现变量投入。 （3）在播种机械上安装传感器
在播种机械采用土壤水分传感器使种子播在水分适宜的深度，利用土壤营 养传感器、肥料营养传感器、流量计及变量装置建立投入肥料管理系统。 （4）在耕地机械上安装传感器
耕地机械装配土壤养分含量实时测试系统传感器，在耕作时进行实时测试， 经过数据处理后，可以得到土壤养分含量分布图，根据具体情况进行土壤改 良。 （5）在喷药机上安装传感器
➢ 八十年代各发达国家对农业经营中必需兼顾“农业生产力、资源、环 境问题”的广泛关切和有效利用农业投入、节约成本、提高农业利润、 提高农产品市场竞争力、减少环境污染的迫切需求，为“精确农业”技 术体系的形成准备了条件。
➢ 九十年代，尤其是海湾战争后GPS技术的民用化，推动了精确农业技 术体系的广泛实践。使得近20年来，基于信息技术支持的农艺学、土壤 学、植保科学、资源环境科学和智能化农业装备与田间信息采集技术、 系统优化决策支持技术等，在GPS、GIS空间信息技术的支持下组装集 成起来，形成了一个新的精确农业技术体系。
二、精确农业的支持技术
1、3S技术
2、决策支持技术（DSS）
3、可变量投入系统
（1）计算机(控制器) 控制器包括计算机硬件和软件平台，是变量投入系统的核心部分，
它完成信息处理和信息图生成等工作。计算机中存储着信息图、土 壤、作物生长与产量、施用量的历史数据等，许多信息需及时更新。 （2）GPS （3）传感器 （4）可变量投入设备
（二）精确农业的特征 1、地域性 2．综合性 3．系统性 4．渐进性 （1）无任何现代装备、以传统农业技术为主的传统精确农业 （2）以管理信息系统、专家咨询和简单机械化为主要装备的现代精 确农业 （3）以高度自动化、信息化技术为装备的智能精确农业
此类精确农业全部采用变量投入(VRT)机械化设备、地理信息系统 (GIS)提供决策基础、决策支持系统(DSS)辅助决策、GPS／DGPS定 位、自动控制耕作或养殖等全过程。 5．可操作性