2017年5月，歐洲全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理局（GSA）發(fā)布了《全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GNSS）市場(chǎng)報(bào)告》（第五版）（簡(jiǎn)稱(chēng)《報(bào)告》）?！秷?bào)告》在概述全球 GNSS市場(chǎng)新進(jìn)展的同時(shí)，分別從位置服務(wù)、道路、航空、鐵路、航海、農(nóng)業(yè)、測(cè)繪和授時(shí)同步八大應(yīng)用領(lǐng)域分析了GNSS市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀，并對(duì)2025年前的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了預(yù)測(cè)。本文梳理了報(bào)告中有關(guān)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的主要內(nèi)容，供讀者參考。
一、GNSS在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用
精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是利用不同的技術(shù)和解決方案來(lái)管理各種農(nóng)作物產(chǎn)品，目的是為了提高作物產(chǎn)量，減少對(duì)環(huán)境的影響。GNSS設(shè)備在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用主要包括：
● 農(nóng)業(yè)拖拉機(jī)導(dǎo)引：使用GNSS 定位及數(shù)字顯示輔助駕駛員沿最優(yōu)路徑前行，減少路線重疊的風(fēng)險(xiǎn)。
● 自動(dòng)駕駛技術(shù)：使操作者可以在開(kāi)展核心農(nóng)業(yè)任務(wù)時(shí)，完全實(shí)現(xiàn)農(nóng)場(chǎng)設(shè)備的自動(dòng)駕駛。
● 可變速率技術(shù)（VRTs）：將 GNSS定位與其他傳感器和數(shù)字地圖的信息結(jié)合，用于播散精確用量的農(nóng)藥。
● 產(chǎn)量監(jiān)測(cè)：使用產(chǎn)量傳感器與 GNSS定位得到的收割機(jī)輸出信息，可以定點(diǎn)監(jiān)測(cè)產(chǎn)量。
● 生物監(jiān)測(cè)：在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，提供作物生長(zhǎng)的最新信息，使得生物定點(diǎn)監(jiān)測(cè)成為可能。
● 土壤條件監(jiān)測(cè)：對(duì)土壤水分、肥力或疾病狀態(tài)進(jìn)行更新，從而實(shí)現(xiàn)優(yōu)化管理。GNSS 定位和應(yīng)用軟件可以識(shí)別送到實(shí)驗(yàn)室土壤樣本的準(zhǔn)確位置。土壤采樣數(shù)據(jù)可以用于VRTs應(yīng)用地圖。
● 家畜跟蹤及虛擬圍欄技術(shù)：利用跟蹤和虛擬圍欄，使用支持GNSS的便攜式設(shè)備跟蹤動(dòng)物行為。
● 森林管理：利用GNSS定位開(kāi)展不同的林業(yè)任務(wù)，如識(shí)別和繪制災(zāi)害區(qū)域，明確區(qū)域的位置和道路。
農(nóng)業(yè)物流應(yīng)用幫助農(nóng)民提高效率并遵守多項(xiàng)監(jiān)管和新標(biāo)準(zhǔn)：
● 農(nóng)機(jī)監(jiān)控和資產(chǎn)管理：使用實(shí)時(shí)GNSS信息監(jiān)控農(nóng)場(chǎng)設(shè)備的位置和機(jī)械狀態(tài)，更有效地管理工作流程。
● 地理跟蹤：通過(guò)安裝在動(dòng)物和車(chē)輛上GNSS跟蹤器的轉(zhuǎn)發(fā)器，得到地理參考位置和地塊尺寸信息，來(lái)提高食品、動(dòng)物和產(chǎn)品跟蹤的有效性。
● 地域邊界界定：是精確測(cè)量農(nóng)田邊界和尺寸的有效技術(shù)。在歐盟共同農(nóng)業(yè)政策（CAP）下，基于GNSS的操作設(shè)備使用EGNOS系統(tǒng)和Galileo系統(tǒng)，來(lái)支持面向農(nóng)民的地區(qū)補(bǔ)貼制度。
二、主要趨勢(shì)
隨著新程序的運(yùn)行，GNSS將會(huì)促進(jìn)農(nóng)場(chǎng)綜合管理的興起。
● GNSS應(yīng)用被用于農(nóng)業(yè)生命周期的所有階段，并成為推廣農(nóng)場(chǎng)綜合管理概念的關(guān)鍵因素。
● 無(wú)人機(jī)在商業(yè)應(yīng)用中受到越來(lái)越多的人歡迎，農(nóng)業(yè)可能成為無(wú)人機(jī)技術(shù)應(yīng)用最大的用戶市場(chǎng)。
● 由于易于安裝且價(jià)格合理，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為新興高效的生產(chǎn)方式。美國(guó)在該領(lǐng)域的發(fā)展全球領(lǐng)先，相關(guān)產(chǎn)業(yè)年復(fù)合增長(zhǎng)率為 20％。
農(nóng)場(chǎng)綜合管理是農(nóng)場(chǎng)的整體管理方法。其目的是通過(guò)基于大數(shù)據(jù)范式的已知管理過(guò)程，根據(jù)可持續(xù)農(nóng)業(yè)原則，提高現(xiàn)有資產(chǎn)以及自然資源和人為資源的利用效率，進(jìn)而提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力。在空間系統(tǒng)（GNSS和地球觀測(cè)）以及地面技術(shù)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，軟件服務(wù)支持決策的制定。在這種情況下，精確農(nóng)業(yè)完全符合農(nóng)場(chǎng)綜合管理的概念。
目前，歐盟農(nóng)場(chǎng)綜合管理的采用率約為10％，預(yù)計(jì)在2020年將達(dá)到30％ ~40％。所有精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的主要參與者目前均大力開(kāi)發(fā)農(nóng)場(chǎng)綜合管理解決方案，為農(nóng)民提供更多的設(shè)備、資源和商機(jī)。
由于森林管理是一種具有固有區(qū)域作業(yè)的活動(dòng)，因此，GNSS在林業(yè)活動(dòng)的不同階段均有很大幫助。GNSS的應(yīng)用如下：用于現(xiàn)場(chǎng)控制的手持設(shè)備、拖拉機(jī)導(dǎo)引和軟件。目前市場(chǎng)正處于快速變化之中，如果在實(shí)踐中實(shí)現(xiàn)更高精度（米級(jí)），將使得GNSS在森林領(lǐng)域中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。
提高精準(zhǔn)定位的智能手機(jī)設(shè)備（通過(guò)藍(lán)牙）的銷(xiāo)售量將在未來(lái)幾年內(nèi)飆升。預(yù)計(jì)未來(lái)15年內(nèi)，地圖軟件市場(chǎng)銷(xiāo)量將增長(zhǎng)約30%。而其中，美國(guó)和歐洲地區(qū)的銷(xiāo)售額最高。拖拉機(jī)導(dǎo)引在市場(chǎng)上來(lái)說(shuō)相對(duì)較新，它的使用將會(huì)跨地區(qū)增加，包括拖拉機(jī)導(dǎo)引、定位和附加地圖在內(nèi)的新設(shè)備。目前的市場(chǎng)規(guī)模估計(jì)約為1350萬(wàn)歐元。
無(wú)人機(jī)支持精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，涵蓋眾多應(yīng)用，包括作物和現(xiàn)場(chǎng)分析、作物健康監(jiān)測(cè)、種植、作物噴灑和牛群監(jiān)測(cè)。
據(jù)估計(jì)，未來(lái)10年內(nèi)無(wú)人機(jī)應(yīng)用呈現(xiàn)最大程度增長(zhǎng)的領(lǐng)域?qū)?huì)是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，這是由于可以廉價(jià)、安全、快捷地獲取信息。國(guó)際無(wú)人機(jī)系統(tǒng)協(xié)會(huì)預(yù)測(cè)，農(nóng)場(chǎng)最終將占商用無(wú)人機(jī)市場(chǎng)80%份額。在美國(guó)，使用無(wú)人機(jī)種植玉米、大豆和小麥每年可以節(jié)省約11.8億歐元，這些無(wú)人機(jī)帶來(lái)的好處包括：
1）通過(guò)發(fā)現(xiàn)潛在的產(chǎn)量限制問(wèn)題來(lái)提高產(chǎn)量；
2）在較短的時(shí)間內(nèi)覆蓋整個(gè)領(lǐng)域，可以及時(shí)減少成本；
3）易于操作，即使在很難進(jìn)入的區(qū)域也可以懸停；
4）通過(guò)捕獲人眼無(wú)法看到的數(shù)據(jù)，去除人為錯(cuò)誤；
5）與航拍和衛(wèi)星圖像相比，在多云等天氣情況下仍具備正常運(yùn)行的能力。
三、用戶視角
對(duì)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)來(lái)說(shuō)，互操作性和易用性是關(guān)鍵要求。表 1 描述了通過(guò)對(duì)用戶社區(qū)的持續(xù)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)鍵用戶需求進(jìn)行評(píng)估。
然而，不兼容性為用戶帶來(lái)了一定困難。一些用戶因?yàn)檗r(nóng)業(yè)設(shè)備、農(nóng)場(chǎng)管理程序和軟件項(xiàng)目之間存在“語(yǔ)言問(wèn)題”，以及組件之間的不兼容性問(wèn)題，而遇到了困難。接口的標(biāo)準(zhǔn)化是將不同品牌的硬件和軟件之間的不兼容性最小化的關(guān)鍵解決方案。一直以來(lái)，該行業(yè)試圖解決這一難題，到目前為止已啟動(dòng)了幾項(xiàng)舉措。其中，農(nóng)業(yè)行業(yè)電子設(shè)備基金會(huì)（AEF）做出了努力，為農(nóng)業(yè)電氣和電子系統(tǒng)引入 ISO 標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)提供了必要的支持。
農(nóng)民是主要決策者之一，這也成為重大挑戰(zhàn)。農(nóng)民在決策過(guò)程中需要支持 / 指導(dǎo)，以便能夠提前計(jì)劃，另外還要在收獲周期中進(jìn)行計(jì)劃。從這一領(lǐng)域收集到的數(shù)據(jù)可以在這方面發(fā)揮雙重作用，有利于現(xiàn)場(chǎng)決策，從而支持業(yè)務(wù)需求，以及制定更具戰(zhàn)略性的解決方案和決策。
另一個(gè)突出的方面是在遵從法律約束的前提下，農(nóng)民使用相關(guān)信息進(jìn)行報(bào)告的能力。在這方面，數(shù)字化農(nóng)場(chǎng)內(nèi)的自動(dòng)化數(shù)字文檔可以減輕農(nóng)民的管理負(fù)擔(dān)，以證明他們遵守法律。
當(dāng)前技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)是將大數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為易被農(nóng)民接受并使用的智能數(shù)據(jù)。如果可以完全實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，GNSS農(nóng)業(yè)應(yīng)用將得到極大推廣。
四、最新進(jìn)展
拖拉機(jī)導(dǎo)引從2006年到2016年一直都是最廣泛的應(yīng)用，2016年占所有設(shè)備出貨量的41%，安裝量超過(guò)70萬(wàn)套。
自動(dòng)駕駛技術(shù)是年度第二的GNSS農(nóng)業(yè)應(yīng)用，其增長(zhǎng)速度高于拖拉機(jī)導(dǎo)引，人們需要通過(guò)它來(lái)獲得更高的準(zhǔn)確性。農(nóng)民在運(yùn)用這些系統(tǒng)時(shí)采用自動(dòng)駕駛技術(shù)并取得了不錯(cuò)的成果。
可變速率技術(shù)（VRTs）的應(yīng)用一直在高速增長(zhǎng)，2016年設(shè)備出貨量達(dá)到6.7萬(wàn)套。該技術(shù)經(jīng)常與其他技術(shù)結(jié)合使用，并在應(yīng)用中不斷增長(zhǎng)，證明農(nóng)業(yè)正在成為跨領(lǐng)域發(fā)展最快的行業(yè)之一。
資產(chǎn)管理解決方案自2006年以來(lái)每年都在增加，2016年的裝機(jī)量達(dá)15.3萬(wàn)臺(tái)。森林管理解決方案構(gòu)成了一個(gè)利基市場(chǎng)，包括拖拉機(jī)導(dǎo)引和樹(shù)木管理解決方案。
五、未來(lái)市場(chǎng)趨勢(shì)
按照區(qū)域類(lèi)別劃分，GNSS 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)設(shè)備出貨量預(yù)測(cè)如下圖所示。
，其次是亞太地區(qū)。2015－2025年，北美的設(shè)備出貨量將增加兩倍以上，這表明精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)在該地區(qū)的作用逐步突出，且行業(yè)致力于技術(shù)創(chuàng)新。
亞太地區(qū)將繼續(xù)擴(kuò)大其安裝量，雖然速度比2006－2015年慢，但到2025年也將達(dá)到33萬(wàn)臺(tái)。中國(guó)、印度、澳大利亞等國(guó)家是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的主要采用者。人口的增加以及該地區(qū)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和糧食需求的迅速增長(zhǎng)，都推動(dòng)了精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展。
歐洲將以一定速度持續(xù)增長(zhǎng)，2025年出貨量將達(dá)到15.7萬(wàn)臺(tái)。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)面臨的挑戰(zhàn)是農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的規(guī)模和多樣性。中東和非洲，以及南美洲和加勒比地區(qū)將會(huì)實(shí)現(xiàn)高水平的增長(zhǎng)，部分原因是目前的水平較低，而且
最初在發(fā)達(dá)國(guó)家使用的技術(shù)正變得越來(lái)越容易使用。在非洲，廉價(jià)且智能的技術(shù)解決方案正在蓬勃發(fā)展，呈現(xiàn)出巨大潛力。其中，玉米和大米種植主要受益于先進(jìn)技術(shù)。在中東和非洲地區(qū)，出貨量將從2015年的1.4萬(wàn)臺(tái)增長(zhǎng)到2025年的23.9臺(tái)。
來(lái)源：《衛(wèi)星應(yīng)用》2017年第9期
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