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紅興隆北雁現(xiàn)代化農(nóng)機(jī)

紅興隆農(nóng)墾農(nóng)業(yè)機(jī)械化、北大荒雁窩島集團(tuán)農(nóng)業(yè)機(jī)械化,向全國(guó)農(nóng)機(jī)行業(yè)的各位領(lǐng)導(dǎo)同仁致敬。

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精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)DGPS土壤取樣應(yīng)用研究收藏

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)DGPS土壤取樣應(yīng)用研究
莊衛(wèi)東
黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)研究中心
2002年11月
    現(xiàn)在測(cè)土施肥是通過(guò)在田間隨機(jī)多點(diǎn)取土樣,然后混合,作為整塊地的土樣,再進(jìn)行化驗(yàn)分析,決定肥料施用量,這樣使整塊地只能應(yīng)用一個(gè)施肥量。隨著精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展,利用DGPS技術(shù)、地理信息系統(tǒng)(GIS)、測(cè)試技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等,可在田間實(shí)時(shí)地改變施肥量,只在田間某一需要肥料的地方施用。通過(guò)DGPS在田間定點(diǎn)取樣,能夠做到監(jiān)測(cè)土壤成分和性質(zhì)分布,做到合理施肥,節(jié)約費(fèi)用、降低成本,達(dá)到增加產(chǎn)量、提高效益的目的。2002年10月底,利用DGPS定位,黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)研究中心在黑龍江省友誼農(nóng)場(chǎng)五分場(chǎng)二隊(duì)2號(hào)地進(jìn)行了土壤取樣工作。
1 DGPS系統(tǒng)簡(jiǎn)介
    GPS (Global Positioning System, 全球定位系統(tǒng))是美國(guó)的第二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。GPS的空間部分使用24顆衛(wèi)星組成衛(wèi)星星座,每天24小時(shí)為全球陸、海、空用戶全天侯提供三維位置、速度和時(shí)間。DGPS(Differential GPS)是差分GPS,DGPS是在正常的GPS外附加(差分)改正信號(hào),此改正信號(hào)改善了GPS的精度。GPS的定位誤差一般在15m,而DGPS的定位誤差是米級(jí)的,即定位誤差在1m以內(nèi),這種精度完全能保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的定位需求。采集視野內(nèi)所有GPS導(dǎo)航信號(hào),加上來(lái)自附近的差分GPS站的改正數(shù)。DGPS接收機(jī)由兩部分組成:有差分改正數(shù)輸入口的GPS接收機(jī)和無(wú)線電信號(hào)接收機(jī)。DGPS接收機(jī)可按用戶的需要顯示位置、速度和時(shí)間等。
    黑龍江省農(nóng)墾總局友誼農(nóng)場(chǎng)五分場(chǎng)二隊(duì)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)示范項(xiàng)目點(diǎn),采用地面差分糾偏站方式,這樣一次性投資建站,后期運(yùn)行成本比較低。地面GPS差分糾偏站設(shè)備包括MS750型雙頻接收機(jī),GPS天線、35瓦PCC數(shù)傳電臺(tái)等組成,實(shí)際測(cè)試結(jié)果,數(shù)傳電臺(tái)作用距離為30公里,完全可以滿足精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)試驗(yàn)需要。DGPS接收機(jī)為用于接收衛(wèi)星信號(hào)的手持式Ag132型GPS接收機(jī)和用于接收差分信號(hào)的PCC無(wú)線電信號(hào)接收機(jī),接收機(jī)端口設(shè)置為RTCM (Radio Technical Commission for Maritime Services,航海無(wú)線電技術(shù)委員會(huì))格式,即差分信號(hào)格式,波特率為9600。
2 DGPS取樣定位坐標(biāo)選擇與處理
    項(xiàng)目點(diǎn)的聯(lián)合收割機(jī)和變量播種機(jī)的GPS接收機(jī)與Ag132型GPS接收機(jī)接收的都是WGS-84(World Geodetic System-1984,1984年世界大地坐標(biāo)系)坐標(biāo),所以采樣定位坐標(biāo)采用WGS-84坐標(biāo)系統(tǒng),不需要進(jìn)行坐標(biāo)系統(tǒng)變換。定位方式是采用GPS絕對(duì)定位,利用一臺(tái)接收機(jī)觀測(cè)衛(wèi)星,獨(dú)立地確定出自身在WGS-84坐標(biāo)系的絕對(duì)位置,這一位置在WGS-84坐標(biāo)系中是****的,要實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)絕對(duì)定位必須同時(shí)能觀測(cè)到4個(gè)衛(wèi)星,這樣能確定3維坐標(biāo):緯度、經(jīng)度、高度。機(jī)器在田間作業(yè)時(shí)的定位坐標(biāo)可只應(yīng)用2維坐標(biāo):緯度/經(jīng)度(Lat/Long)。數(shù)據(jù)處理中經(jīng)緯度的表示方式為“ddd.dddddd*”(其中“*”代表“度”),Ag132型GPS接收機(jī)經(jīng)緯度的顯示方式為“ddd* mm.mmmmm’”(其中“’”代表“分”)。取樣找點(diǎn)前需要把坐標(biāo)值從“度”的形式轉(zhuǎn)為“度分”的形式。把度的小數(shù)部分乘60變?yōu)榉值男问?。如東經(jīng)131.867822度變?yōu)闁|經(jīng)131度52.06932分。這樣根據(jù)手持式GPS顯示的坐標(biāo)來(lái)確定取樣點(diǎn)。
3 取樣地塊的坐標(biāo)
    利用裝有DGPS接受機(jī)的機(jī)車,沿2號(hào)地的邊緣行走,在存儲(chǔ)卡中記錄下地塊的邊緣坐標(biāo),手工記錄下地塊的4個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo),以利于比較和計(jì)算使用。
                   C                 B
 
 
 

             D                  A
                圖1   2號(hào)地示意圖
A點(diǎn):
    北緯 Lat   46.700323
    東經(jīng) Long 131.867822
    高   Alt   80  m
B點(diǎn):
    北緯 Lat   46.712652
    東經(jīng) Long 131.880116
    高   Alt   78  m
C點(diǎn):
    北緯 Lat   46.713915
    東經(jīng) Long 131.868972
    高   Alt   77  m
D點(diǎn):
    北緯 Lat   46.701680
    東經(jīng) Long 131.856575
    高   Alt   79  m
 
A-B長(zhǎng):1668米  A-D長(zhǎng):875米   面積:130公頃
 
4 取樣點(diǎn)確定
    土壤取樣有格子取樣和土壤類型取樣兩種方法。由于格子取樣方便、容易操作,利于后續(xù)作業(yè)的進(jìn)行,所以采用格子取樣法。格子取樣是把田地分為多個(gè)方形或矩形的田塊,對(duì)每個(gè)格子進(jìn)行分別取樣。
4.1 格子面積的確定

    每個(gè)單元格的面積大小應(yīng)適宜。一方面,面積太大,使單元格的面積接近整個(gè)地塊的面積,會(huì)失去變量施肥的意義;另一方面,面積太小,使單元格的數(shù)量劇增,超出變量播種機(jī)的變量范圍,造成浪費(fèi)。應(yīng)根據(jù)地塊的大小、形狀,變量作業(yè)機(jī)組的作業(yè)速度、工作幅寬、變量響應(yīng)速度,每個(gè)變量處方圖單元格的容量等綜合因素考慮確定單元格的面積。一般一塊地的單元格數(shù)應(yīng)小于200個(gè),每個(gè)單元格的面積應(yīng)大于0.2 hm2。2號(hào)地的面積為130 hm2,為平行四邊形,擬采用大型變量播種機(jī)進(jìn)行作業(yè),作業(yè)速度為(7~10)km/h,工作幅寬為15m,確定每個(gè)單元格的面積為1.4 hm2。為了進(jìn)行更精細(xì)的變量應(yīng)用試驗(yàn)研究,把一些單元格分成了4個(gè)小格。根據(jù)地塊的坐標(biāo),利用美國(guó)凱斯公司的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)AFS (Advanced Farming Systems,先進(jìn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)),繪出取樣網(wǎng)格圖,見(jiàn)圖2。
圖2   2號(hào)地取樣網(wǎng)格圖
 
4.2 格子的編號(hào)                                    
    對(duì)要取樣的網(wǎng)格進(jìn)行編號(hào),用于記錄。編號(hào)的原則是要利于田間行走找點(diǎn)和取樣,格子的編號(hào)與格子的土壤土樣編號(hào)應(yīng)一致。
4.3 取樣格中心坐標(biāo)確定
    利用單元格對(duì)角的經(jīng)緯度坐標(biāo)確定其中心坐標(biāo),即分別求其單元格對(duì)角經(jīng)度和緯度的平均值,得到中心坐標(biāo)。相臨的單元格中心坐標(biāo)緯度相差0.0010797度,經(jīng)度相差0.0015253度,相距118.3m。把需取樣格中心坐標(biāo)按編號(hào)整理成表備用。
5 田間定點(diǎn)
    使用DGPS接收機(jī),按照編號(hào)及坐標(biāo),在田間逐一找到取樣格中心,在格子中心周圍(3~10)m范圍內(nèi)取10個(gè)土樣進(jìn)行混合作為此格的土樣,做好標(biāo)記,用于土壤化驗(yàn)分析。
    此次土壤取樣,共取了101個(gè)土樣,其中2號(hào)地取了99個(gè)土樣用于變量施肥,3號(hào)地取了2個(gè)土樣用于比較分析??傊?,利用DGPS進(jìn)行田間定點(diǎn)土壤取樣,進(jìn)行土壤養(yǎng)分分析是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的一個(gè)基礎(chǔ)環(huán)節(jié),需要認(rèn)真進(jìn)行。如使用土壤采樣車或掌上電腦,配合相關(guān)軟件,將會(huì)使定點(diǎn)取樣更易進(jìn)行。
 



發(fā)表于 @ 2008年06月25日 19:47:00 |點(diǎn)擊數(shù)(

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