2017年5月，歐洲全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)管理局（GSA）發(fā)布了《全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)（GNSS）市場報告》（第五版）（簡稱《報告》）?！秷蟾妗吩诟攀鋈?GNSS市場新進展的同時，分別從位置服務、道路、航空、鐵路、航海、農(nóng)業(yè)、測繪和授時同步八大應用領(lǐng)域分析了GNSS市場發(fā)展現(xiàn)狀，并對2025年前的發(fā)展趨勢進行了預測。本文梳理了報告中有關(guān)精準農(nóng)業(yè)應用領(lǐng)域的主要內(nèi)容，供讀者參考。
一、GNSS在農(nóng)業(yè)中的應用
精準農(nóng)業(yè)是利用不同的技術(shù)和解決方案來管理各種農(nóng)作物產(chǎn)品，目的是為了提高作物產(chǎn)量，減少對環(huán)境的影響。GNSS設(shè)備在農(nóng)業(yè)方面的應用主要包括：
● 農(nóng)業(yè)拖拉機導引：使用GNSS 定位及數(shù)字顯示輔助駕駛員沿最優(yōu)路徑前行，減少路線重疊的風險。
● 自動駕駛技術(shù)：使操作者可以在開展核心農(nóng)業(yè)任務時，完全實現(xiàn)農(nóng)場設(shè)備的自動駕駛。
● 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：使用產(chǎn)量傳感器與 GNSS定位得到的收割機輸出信息，可以定點監(jiān)測產(chǎn)量。
● 生物監(jiān)測：在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，提供作物生長的最新信息，使得生物定點監(jiān)測成為可能。
● 土壤條件監(jiān)測：對土壤水分、肥力或疾病狀態(tài)進行更新，從而實現(xiàn)優(yōu)化管理。GNSS 定位和應用軟件可以識別送到實驗室土壤樣本的準確位置。土壤采樣數(shù)據(jù)可以用于VRTs應用地圖。
● 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)備跟蹤動物行為。
● 森林管理：利用GNSS定位開展不同的林業(yè)任務，如識別和繪制災害區(qū)域，明確區(qū)域的位置和道路。
農(nóng)業(yè)物流應用幫助農(nóng)民提高效率并遵守多項監(jiān)管和新標準：
● 農(nóng)機監(jiān)控和資產(chǎn)管理：使用實時GNSS信息監(jiān)控農(nóng)場設(shè)備的位置和機械狀態(tài)，更有效地管理工作流程。
● 地理跟蹤：通過安裝在動物和車輛上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，來提高食品、動物和產(chǎn)品跟蹤的有效性。
● 地域邊界界定：是精確測量農(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)，來支持面向農(nóng)民的地區(qū)補貼制度。
二、主要趨勢
隨著新程序的運行，GNSS將會促進農(nóng)場綜合管理的興起。
● GNSS應用被用于農(nóng)業(yè)生命周期的所有階段，并成為推廣農(nóng)場綜合管理概念的關(guān)鍵因素。
● 無人機在商業(yè)應用中受到越來越多的人歡迎，農(nóng)業(yè)可能成為無人機技術(shù)應用最大的用戶市場。
● 由于易于安裝且價格合理，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為新興高效的生產(chǎn)方式。美國在該領(lǐng)域的發(fā)展全球領(lǐng)先，相關(guān)產(chǎn)業(yè)年復合增長率為 20％。
農(nóng)場綜合管理是農(nóng)場的整體管理方法。其目的是通過基于大數(shù)據(jù)范式的已知管理過程，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，進而提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力。在空間系統(tǒng)（GNSS和地球觀測）以及地面技術(shù)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，軟件服務支持決策的制定。在這種情況下，精確農(nóng)業(yè)完全符合農(nóng)場綜合管理的概念。
目前，歐盟農(nóng)場綜合管理的采用率約為10％，預計在2020年將達到30％ ~40％。所有精準農(nóng)業(yè)的主要參與者目前均大力開發(fā)農(nóng)場綜合管理解決方案，為農(nóng)民提供更多的設(shè)備、資源和商機。
由于森林管理是一種具有固有區(qū)域作業(yè)的活動，因此，GNSS在林業(yè)活動的不同階段均有很大幫助。GNSS的應用如下：用于現(xiàn)場控制的手持設(shè)備、拖拉機導引和軟件。目前市場正處于快速變化之中，如果在實踐中實現(xiàn)更高精度（米級），將使得GNSS在森林領(lǐng)域中的應用越來越廣泛。
提高精準定位的智能手機設(shè)備（通過藍牙）的銷售量將在未來幾年內(nèi)飆升。預計未來15年內(nèi)，地圖軟件市場銷量將增長約30%。而其中，美國和歐洲地區(qū)的銷售額最高。拖拉機導引在市場上來說相對較新，它的使用將會跨地區(qū)增加，包括拖拉機導引、定位和附加地圖在內(nèi)的新設(shè)備。目前的市場規(guī)模估計約為1350萬歐元。
無人機支持精準農(nóng)業(yè)，涵蓋眾多應用，包括作物和現(xiàn)場分析、作物健康監(jiān)測、種植、作物噴灑和牛群監(jiān)測。
據(jù)估計，未來10年內(nèi)無人機應用呈現(xiàn)最大程度增長的領(lǐng)域?qū)蔷珳兽r(nóng)業(yè)，這是由于可以廉價、安全、快捷地獲取信息。國際無人機系統(tǒng)協(xié)會預測，農(nóng)場最終將占商用無人機市場80%份額。在美國，使用無人機種植玉米、大豆和小麥每年可以節(jié)省約11.8億歐元，這些無人機帶來的好處包括：
1）通過發(fā)現(xiàn)潛在的產(chǎn)量限制問題來提高產(chǎn)量；
2）在較短的時間內(nèi)覆蓋整個領(lǐng)域，可以及時減少成本；
3）易于操作，即使在很難進入的區(qū)域也可以懸停；
4）通過捕獲人眼無法看到的數(shù)據(jù)，去除人為錯誤；
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行的能力。
三、用戶視角
對精準農(nóng)業(yè)來說，互操作性和易用性是關(guān)鍵要求。表 1 描述了通過對用戶社區(qū)的持續(xù)監(jiān)控，實現(xiàn)對關(guān)鍵用戶需求進行評估。
然而，不兼容性為用戶帶來了一定困難。一些用戶因為農(nóng)業(yè)設(shè)備、農(nóng)場管理程序和軟件項目之間存在“語言問題”，以及組件之間的不兼容性問題，而遇到了困難。接口的標準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，該行業(yè)試圖解決這一難題，到目前為止已啟動了幾項舉措。其中，農(nóng)業(yè)行業(yè)電子設(shè)備基金會（AEF）做出了努力，為農(nóng)業(yè)電氣和電子系統(tǒng)引入 ISO 標準指導提供了必要的支持。
農(nóng)民是主要決策者之一，這也成為重大挑戰(zhàn)。農(nóng)民在決策過程中需要支持 / 指導，以便能夠提前計劃，另外還要在收獲周期中進行計劃。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)場決策，從而支持業(yè)務需求，以及制定更具戰(zhàn)略性的解決方案和決策。
另一個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)信息進行報告的能力。在這方面，數(shù)字化農(nóng)場內(nèi)的自動化數(shù)字文檔可以減輕農(nóng)民的管理負擔，以證明他們遵守法律。
當前技術(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)。如果可以完全實現(xiàn)這一點，GNSS農(nóng)業(yè)應用將得到極大推廣。
四、最新進展
拖拉機導引從2006年到2016年一直都是最廣泛的應用，2016年占所有設(shè)備出貨量的41%，安裝量超過70萬套。
自動駕駛技術(shù)是年度第二的GNSS農(nóng)業(yè)應用，其增長速度高于拖拉機導引，人們需要通過它來獲得更高的準確性。農(nóng)民在運用這些系統(tǒng)時采用自動駕駛技術(shù)并取得了不錯的成果。
可變速率技術(shù)（VRTs）的應用一直在高速增長，2016年設(shè)備出貨量達到6.7萬套。該技術(shù)經(jīng)常與其他技術(shù)結(jié)合使用，并在應用中不斷增長，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年以來每年都在增加，2016年的裝機量達15.3萬臺。森林管理解決方案構(gòu)成了一個利基市場，包括拖拉機導引和樹木管理解決方案。
五、未來市場趨勢
按照區(qū)域類別劃分，GNSS 精準農(nóng)業(yè)設(shè)備出貨量預測如下圖所示。
，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)擴大其安裝量，雖然速度比2006－2015年慢，但到2025年也將達到33萬臺。中國、印度、澳大利亞等國家是精準農(nóng)業(yè)的主要采用者。人口的增加以及該地區(qū)的經(jīng)濟增長和糧食需求的迅速增長，都推動了精準農(nóng)業(yè)的發(fā)展。
歐洲將以一定速度持續(xù)增長，2025年出貨量將達到15.7萬臺。精準農(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)將會實現(xiàn)高水平的增長，部分原因是目前的水平較低，而且
最初在發(fā)達國家使用的技術(shù)正變得越來越容易使用。在非洲，廉價且智能的技術(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技術(shù)。在中東和非洲地區(qū)，出貨量將從2015年的1.4萬臺增長到2025年的23.9臺。
來源：《衛(wèi)星應用》2017年第9期
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