歐盟積極發(fā)展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，并通過“地平線2020”計劃進行資助，其中APOLLO項目旨在利用對地觀測技術(shù)為小農(nóng)戶搭建服務(wù)平臺。
　　據(jù)預(yù)測，到2050年全球人口數(shù)量將達到91.5億，世界糧食需求也將比現(xiàn)有需求量增加70%，為應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，我們不僅要提高大農(nóng)場主的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，也要提高小農(nóng)戶的生產(chǎn)效率。
　　對地觀測技術(shù)主要包括衛(wèi)星通信、空間定位、遙感和地理信息系統(tǒng)等技術(shù)。歐盟資助的APOLLO項目利用對地觀測數(shù)據(jù)（比如哥白尼衛(wèi)星的觀測數(shù)據(jù)），運用計算機技術(shù)搭建服務(wù)平臺，促進精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展。該平臺專門為小農(nóng)戶提供服務(wù)，服務(wù)內(nèi)容包括監(jiān)測農(nóng)作物的生長狀況和病蟲害情況、土壤濕度、地表溫度和植物的光合作用情況，并計算出灌溉、耕種時間、預(yù)計產(chǎn)量等數(shù)據(jù)。從而減少種子、化肥和水資源的使用量，既可以降低生產(chǎn)成本，減少對環(huán)境造成的污染，還可以幫助小農(nóng)戶提高抵御市場風(fēng)險的能力。
　　歐盟資助的APOLLO項目由希臘牽頭，西班牙、奧地利、塞爾維亞和比利時等國家參與，歐盟資助170萬歐元，項目執(zhí)行期自2016年5月至2019年2月。

來源：科技部

延伸閱讀：

歐盟2017 年《GNSS 市場報告》之精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)應(yīng)用

2017 年5 月，歐洲全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)管理局(GSA)發(fā)布了《全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)市場報告》(第五版)(簡稱《報告》)?！秷蟾妗吩诟攀鋈騁NSS 市場新進展的同時，分別從位置服務(wù)、道路、航空、鐵路、航海、農(nóng)業(yè)、測繪和授時同步八大應(yīng)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(yù)測。本文梳理了報告中有關(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(yīng)用主要包括：

● 農(nóng)業(yè)拖拉機導(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。

●自動駕駛技術(shù)：使得操作者可以在開展核心農(nóng)業(yè)任務(wù)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)字地圖的信息相結(jié)合，用于分發(fā)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，從而可以實現(xiàn)優(yōu)化管理。GNSS 定位和應(yīng)用軟件可以識別送到實驗室土壤樣本的準(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)備跟蹤動物行為。

●森林管理：利用GNSS 定位開展不同的林業(yè)任務(wù)，如識別和繪制災(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監(jiān)管和新標(biāo)準(zhǔn)：

●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。

1. 主要市場趨勢

● 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)場綜合管理概念的關(guān)鍵因素。

●無人機在商業(yè)應(yīng)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(yīng)用面向的最大的用戶市場。

●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(fù)合增長率為20%。

2. 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)促進農(nóng)業(yè)綜合整治

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(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(yù)計在2020 年將達到30% ~40%。所有精準(zhǔn)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。

圖1 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)促進農(nóng)業(yè)綜合整治

3. 森林管理市場將擴大和移動化

由于森林管理是一種具有固有區(qū)位成分的活動，因此，GNSS 在林業(yè)活動的不同階段均有很大幫助。GNSS 的應(yīng)用如下：用于現(xiàn)場控制的手持設(shè)備、拖拉機導(dǎo)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(yīng)用越來越廣泛。

提高精準(zhǔn)定位的智能手機設(shè)備(通過藍(lán)牙)的銷售量將在未來幾年內(nèi)飆升。預(yù)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(dǎo)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(dǎo)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。

4. 無人機的使用將保持上升趨勢

無人機支持精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，涵蓋眾多應(yīng)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(yīng)用呈現(xiàn)最大程度增長的領(lǐng)域?qū)蔷珳?zhǔn)農(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(yù)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(zhǔn)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。

表1 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)應(yīng)用主要用戶需求評估表

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(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，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(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)民在決策過程中需要支持/ 指導(dǎo)，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(wù)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(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)。如果可以完全實現(xiàn)這一點，人類、技術(shù)和動物、土地的關(guān)系將得到大大改善。

四、最新進展

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)解決方案正在快速增長，如圖2 所示。

圖2 GNSS 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)設(shè)備出貨量(按應(yīng)用劃分)

拖拉機導(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70 萬套。

自動駕駛技術(shù)是年度第二的運輸應(yīng)用，其增長速度高于拖拉機導(dǎo)引，人們需要通過它來獲得更高的準(zhǔn)確性。農(nóng)民在運用這些系統(tǒng)時采用自動駕駛技術(shù)并取得了積極成果。

可變速率技術(shù)(VRTs)的應(yīng)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(yīng)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153000 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(dǎo)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(zhǔn)農(nóng)業(yè)設(shè)備出貨量預(yù)測如圖3 所示。

圖3 GNSS 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)設(shè)備出貨量預(yù)測(按區(qū)域類別劃分)

目前北美是技術(shù)最先進的地區(qū)，是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的中心地帶，擁有最多的安裝量，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(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)濟增長和糧食需求的迅速增長，都推動了精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

歐洲(歐盟28 國和非歐盟28 國其他地區(qū))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(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14000 臺增長到2025 年的239000 臺。

來源：《衛(wèi)星應(yīng)用》2017年第9期

孫聞陽 孫鵬 _譯

毛凌野 張曼倩_ 校