北斗卫星导航技术在农业生产中的应用
摘要：近年来，随着我国科技水平的不断提高以及农业现代化的飞速发展，农业机械化、规模化、智慧化、科技化水平得到了显著的提高。同时，在人工智能、5G、物聯网等技术的应用背景下，导航技术逐渐应用于农业生产，尤其是农业机械应用中。基于此，文章对北斗卫星导航技术在农业生产中的应用进行了分析和阐述，以进一步提高北斗卫星导航技术在农业生产中的应用效果，进一步提高我国农业现代化水平。
我国农业正迅速朝向智能化、科技化、规模化、自动化、机械化的方向发展。同时，卫星导航技术随着科技的发展，已经逐渐成为人们生产生活中重要的基础性设施。当前，我国北斗卫星导航系统组网成功，能够为用户提供高精度位置的服务，且高精度位置服务也逐渐应用于交通运输、海洋渔业、水文监测、生态保护等诸多领域。在精准农业技术飞速发展的背景下，农业机械自动化、精细化作业对于位置精度的要求不断提高，高精度定位已经成为农业机械自动化、精细化作业应用中的必要条件。另外，针对农业生产，北斗卫星导航技术的应用能够为农业机械作业提供监管、农机操控、农场精细管理等多方面服务。
1 概述
北斗卫星导航系统由我国独立自主建造并运营，其建设与应用的目标在于满足国家安全以及社会经济发展需求，旨在为全球用户提供全天候、全天时的高精度定位、导航与授时服务，是我国重要的空间基础设施。20世纪末，我国开始探索适合国情的卫星导航系统，并逐渐形成了“三步走”的发展战略。具体而言，到2000年底，我国北斗一号卫星导航系统建成，能够为国内相关领域提供相应的服务;到2012年底，北斗二号卫星导航系统建成，为亚洲太平洋地区相关领域提供相应服务;在2020年前，建立北斗卫星全球体系，从而能够为全球提供服务。
随着我国北斗卫星导航系统的逐渐成熟与完善，现已成功建立北斗卫星全球体系，远景目标在2035年前建设并不断完善更加普及、更加智能的综合时空体系。北斗卫星导航系统包括空间段、地面段与用户段三个组成部分，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等组成;地面段由主控站、时间同步/注入站和监测站等若干地面站组成;用户段包括北斗兼容其他卫星导航系统的芯片、模块、天线、终端等产品。
在我国北斗卫星系统建设与服务能力不断发展与提高的背景下，北斗卫星系统的相关产品逐渐深入应用到社会生产生活的各个方面，为社会与经济的发展注入新的活力。近年来，我国对于北斗导航技术在农业机械中的应用给予了大力支持，具备北斗导航终端的农业机械能够获得不同程度的财政补贴支持，越来越多的农机企业开始生产制造具备北斗导航终端的相关农业机械设备产品，为我国精准农业的发展以及农业生产质量水平的提高创造了有利条件。
2北斗卫星导航技术在农业生产中的应用优势与方式
北斗卫星导航系统能够在多个行业领域中充分应用，极大地推动相关应用行业领域发展与进步。北斗卫星导航系统具有诸多优势优点，将其应用在农业生产活动中，也能够从多个方面推动我国农业生产水平提高，促进我国农业向智能化、科技化、机械化的方向发展。下文对北斗卫星导航技术在农业生产中的应用进行了分析和阐述。
2.1应用优势
北斗卫星导航技术在实际农业生产活动中应用，能够充分体现其诸多方面的功能，发挥优势作用。具体而言，北斗导航技术在农业中的应用首先能够节省农业生产劳动成本。北斗卫星导航系统与农业机械相结合，能够实现农业机械的无人驾驶，有效地代替人工操作，减少人力劳动强度，降低人力成本。在应用北斗卫星导航技术时，能够减少农业机械受到自然环境因素的影响，提高农业生产作业效率，并能够对农业机械进行适时地调整，保证农业作业质量与作业精度。
2.2应用方式
2.2.1土壤环境勘察
在实际的农业生产活动中，农作物在进行种植前需要对农田种植环境进行充分而全面的检测，对土壤环境进行技术勘察，并根据勘察所获得的相关参数信息，科学合理选择农作物的种植方案与种植计划。传统的人工土壤环境勘察作业效率较低，勘察结果准确性较差，导致农作物的种植方案科学性降低，不利于农业生产水平的提高。而将北斗卫星导航技术应用于土壤环境勘察中，能够准确地获取土壤采样位置信息，将化验后的土壤相关信息与采样位置信息进行结合，从而获得准确的土壤肥力分布图，实现对土壤环境的检测与分析，并能够全面地收集土壤中营养物质、水分以及化学结构信息，为农作物选择与种植提供数据保障与信息支持。
2.2.2作物成长监控
在农业生产过程中，农作物的生长周期较长，其生长情况受到多方面因素，如天气条件、土壤、水源、施肥量等影响，在农作物生长过程中，对农作物进行监控，强化农作物生长种植过程中的管理工作，有着重要的价值和意义。目前，在传统的农业生产工作模式下，农作物生长人工监测监控的方式存在诸多的不足与问题，如管理工作不到位、监视工作效率低等。而将北斗卫星导航系统应用于农作物生长监控中，能够利用北斗卫星定位技术，发现农作物目标，并利用传感器等装置将农作物生长状态、病虫害信息等进行传输、传递，从而有效地实现对农作物生长的监控，为农业生产管理工作决策提供参考与帮助。
2.2.3无人驾驶农机
北斗卫星导航技术还能够应用于农业机械的远程控制中，通过远程操控农业机械，做到农机现场无人驾驶。农业机械的无人驾驶的工作原理不同于人工智能控制，而是利用北斗卫星导航系统定位技术以及在农业机械上所安装的摄像机，实现农业机械运行信息参数的实时采集与上传，使控制中心的技术人员或是个体农业生产者能够实时掌握农业机械的工作运行状态，进行对应操作。通过安装在农业机械上的北斗导航终端，能够将农田数据信息与相应标准划分为不同区域，从而根据不同区域特点进行精确耕种，实现无人操作的精准农业作业。无人驾驶农机的应用极大地提高了农业生产耕作效率，并减少了农业劳动者的工作量，在保证高质量农业耕作作业的同时能够减少能源消耗与肥料的使用量。
2.2.4农业航空
北斗导航技术同样可以应用于农业生产航空中，主要应用的方式为无人机自动喷施作业。利用北斗导航技术，能够根据不同农田区域存在的差异与区别，适当地施用化肥或是农药。当农用喷施飞机到达指定农田作业区域时，利用北斗卫星导航技术会对该农田作业区域基本信息进行分析，并将相关信息传递至控制中心，并对区域进行精准定位与自动导航，能够对农田作业区域发出命令指令，使无人机对指定区域进行药物的喷洒。北斗导航技术与农业航空的深度融合，在很大程度上促进我国农业机械领域的发展。从实际应用效果角度进行分析，北斗卫星导航系统在农业航空中的应用，不仅节省了农业劳动力，减少了农业劳动时间，也减少了农药与化肥的浪费，降低了农业生产成本。
2.2.5收割机与播种机
当前，我国北斗卫星导航技术仍有发展应用的空间，将北斗卫星导航技术应用于收割机与播种机中，其原理是利用相关传感器，利用北斗卫星导航技术将农田区域进行数字化处理并进行分区，通过数据中心计算，获得整体农田农作物产量以及其他相关数据，获得产量分布图。在产量分布图数据信息的基础上，对收割机或播种机的运行参数进行调整，从而获得最佳的播种或收割方案，提高农作物播种或收割质量与效率的提升。在具体应用中，需要依照按需分配的方式合理配置机械設备，保证耕地科学性。
2.2.6农机管理
传统农业生产活动中，农机作业监控工作的效率较为低下，应用现代化科技能力不足，农田作业机械化发展水平受到很大限制。将北斗卫星导航技术应用到农业机械管理中，能够提升农田作业监控能力，在北斗卫星导航技术应用过程中，其有着多种应用方法，如将农业机械导航感知单元安装在农业机械耕深传感器中，可以实现对农田现场作业的质量监控，并能够通过后台算法实现对农业机械作业面积的统计与计算。同时，北斗卫星导航技术的应用，能够全面地掌握每一台机器的具体位置以及每一台农业机械当前工作状态，通过计算机整理、分析整体农业机械的应用情况，保证农业机械作业的可靠性，相关技术人员也能够第一时间获知农业机械出现的故障问题，以便迅速进行处理和解决。
3北斗卫星导航技术应用存在的问题
3.1地区差异大
我国幅员辽阔，耕地面积较大，不同地区之间农业生产用地的地形地貌存在着较大的差异，除了华北平原以及东北平原地区农耕地区大面积相连外，我国其余地区则存在着地形连接不平、地块面积小等问题，并不适合大规模农业机械作业。同时，受到土壤、气候、海拔等因素的影响和干扰，导致我国农业机械自动化程度难以提高，不利于北斗卫星导航技术推广应用。
3.2技术难度大且人才匮乏
北斗卫星导航定位技术属于高精尖技术，其涉及诸多领域，因此若要单独研发应用于农业生产作业的导航技术，则会面临较多的问题。由于当前我国相关人才较为匮乏，会进一步限制和影响农业机械北斗卫星导航技术的应用与发展。
3.3应用费用较高
当前，我国北斗卫星导航全球布网已经完成，但实际应用范围仍然相对较小，在农业生产以及农业机械上的应用仍处于起步阶段，且北斗卫星导航技术在实际应用中的安全成本与使用成本较高，许多农业生产者或是农村家庭难以负担高昂的应用费用，这也在一定程度上限制了北斗卫星导航技术的发展与应用。
3.4应用难度较大
北斗卫星导航技术的应用涉及诸多新兴科技，如物联网技术、人工智能技术、5G技术等，这些技术的良好应用一般情况下需要进行专业的培训与培养。农民若要学习和应用北斗卫星导航技术，具有一定的难度，难以处理和解决北斗卫星导航技术应用中出现的问题。而当前专业的北斗卫星导航技术服务工作人员数量较少，其专业服务水平参差不齐。除此之外，当前我国市场中能够应用于农业机械上的卫星定位产品存在诸多的不足和问题，如功能单一、质量不高、性能较低等，也会影响北斗卫星导航技术的实际应用。
4 未来发展趋势
从当前我国农业发展角度以及北斗卫星导航技术的发展来看，其未来发展趋势主要有两个方面：第一，向高适应能力方向发展。由于农业机械在实际应用中的工作环境较为恶劣，因此北斗卫星导航技术的应用需要具有较强的适应性，从而能够满足不同条件与情况下的农业机械操作。只有保证北斗卫星导航技术在农业机械中具有一定的适应性，才能够尽可能减少农业机械应用中受到各方面因素的影响，保证农业机械的工作和运行效率。第二，向实用方向发展。北斗卫星导航技术在农业生产中应用，必须向更加实用的方向发展，在北斗卫星导航系统定位与导航控制下，农业机械正朝着自动化、无人化、智能化运行方向发展。例如，在我国平原地区大面积的农田中，应用北斗卫星导航技术对农田状态进行绘图，并利用相关处理技术配合标准化农业，能够获得农田区域的整体信息情况，获取农田土壤的相关参数指标，如土壤湿度、温度、化学成分等。同时，北斗卫星导航技术在农业气象上也能够很好地进行应用，如利用北斗卫星导航技术进行天气预报等，从而更好地对农业生产进行指导。
5 结语
在农业生产领域中，北斗卫星导航技术的应用具有诸多优势，能够从多个方面推动我国农业现代化、智能化、科技化发展，对提升农业生产效率、作业质量有着重要的影响。本文对北斗卫星导航技术在农业生产中的应用进行了分析和阐述，从多方面进行研究和总结，希望能够进一步推动我国农业与北斗卫星导航技术的融合发展。
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