基于北斗系统的大田智慧农业精准服务体系构建

计划在2020年前后，建成北斗全球系统，向全球提供服务。2035年前还将建设完善更加泛在、更加融合、更加智能的綜合时空体系[12-15]。

北斗系统由空间段、地面段和用户段三部分组成。空间段由若干地球静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和中圆地球轨道卫星三种轨道卫星组成混合导航星座。地面段包括主控站、时间同步/注入站和监测站等若干地面站。用户段包括北斗兼容其他卫星导航系统的芯片、模块、天线等基础产品，以及终端产品、应用系统与应用服务等。

随着北斗系统建设和服务能力的发展，相关产品已广泛应用于交通运输、海洋渔业、水文监测、气象预报、测绘地理信息、森林防火、通信时统、电力调度、救灾减灾、应急搜救等领域，逐步渗透到人类社会生产和人们生活的方方面面，为全球经济和社会发展注入新的活力。

2013年4月，在北斗二号系统建成并开始提供区域服务之际，为促进中国精准农业技术装备发展和北斗系统农业应用，财政部、农业农村部在国家农机购置补贴目录中，增加“精准农业设备”小类，对“农业用北斗终端（含渔船用）”进行财政补贴[4]。该补贴政策的实施，促进了一批卫星导航企业和农机主机企业研制北斗农机自动驾驶导航系统，形成了良好的技术和市场竞争格局。截止到2019年9月，据作者初步统计，北斗农机自动驾驶导航系统已累计推广近3万台（套）。

3 北斗系统农业应用概况

当前，北斗系统在中国农机化领域中的规模化应用主要体现在3个方面：农机精确导航、农机精准作业和农业生产精细管理。

3.1 农机精确导航应用

农机自动驾驶导航技术可以降低劳动力成本，缓解高技能劳动力的不足，同时可以提高作业质量（例如棉花播种作业对行精度优于±2.5cm）、提高土地利用率和延长作业时间[16-18]。在东北、西北和华北等种植区，该技术得到了规模化的应用推广（图1）。当前，由于安装、调试和维护更为简便，方向盘式自动驾驶导航系统的应用日益普遍。

（a） 播种作业现场

（b） 精确播种的棉花

3.2 农机精准作业应用

精准农业的核心思想是按需精确投入水、种、肥、药等生产资料，在实现节本增效的同时，尽可能地减轻环境污染，实现节能环保[19，20]。总的来说，中国尚未规模化地推广应用变量播种[21，22]、变量施肥[23]、变量施药等精准作业技术和装备。

近年来，无人机植保发展迅速，在众多化学防治病虫草害应用中，满足了对施药的效果、效率、安全和环保要求[24-26]。截至2018年底，中国已有登记3.15万架农用无人机投入农业生产，作业面积达2.67亿亩次[27]。植保作业对象几乎覆盖了全部粮食作物和各种经济作物。高精度GNSS差分导航定位技术的应用[28，29]，使得植保无人机的操纵更为简单，可以实现全自主飞行和作业，还可以根据地形和作物的具体情况，进行仿地飞行和定高飞行[27]。