北斗卫星在农机秸秆还田上的关键技术以及应用

一、前言

北斗定位通过卫星信号接收机捕获、测量来自在轨卫星的广播信号，可以在全球范围提供高精度、全天候的连续定位能力。秸秆还田是当今社会上普遍重视的一项培肥地力的增产措施，在减少秸秆焚烧所造成的大气污染的同时还有增肥增产作用。秸秆还田能增加土壤有机质，改良土壤结构，使土壤疏松，孔隙度增加，容量减轻，促进微生物活力和作物根系的发育。智能农业是信息化时代农业的新的产业形态。为促进秸秆还田管理模式改革与创新、惠及民生、推动农业创新服务业发展、提高农田测量工作效率与生产安全等方面形成区域标志性成果，通过北斗卫星定位的秸秆还田信息化建设手段监测秸秆还田作业面积，辅助政府监管部门、农业合作社实现对农机作业的管理、调度和监控以及补贴政策的落实等。

二、北斗定位测算秸秆还田面积原理

北斗秸秆还田系统集成北斗卫星导航定位、物联网传感、地理信息系统、无线通讯、信息融合与数据处理等高新技术。通过空间网格剖分面积自动统计算法，通过对农机作业轨迹数据分析处理，能自动识别出作业地块区域和计算出作业地块面积。将农机定位终端装配于农机上，通过定位终端与北斗卫星系统建立连接，实时获取农机准确位置，实现农机实时定位跟踪。通过串联农机位置信息点形成历史轨迹，真实反映农机行驶和作业路线，准确掌握农机作业过程。

结合地理信息系统高清影像图，以地块方式统计作业面积，已完成作业地块涂色显示，不同作业类型采用不同颜色显示，作业完成区域一目了然。

三、农机作业质量核查

提供多维度多角度的统计分析方式，可按农机个体，农机合作组织，行政区划，作业类型，深度范围等方式进行农机作业统计，进度分析，对比分析和效率分析。提供地块级别的面积核查方式。系统自动识别出地块区域并在高清影像图上标记作业面积，核查人员可以非常方便的对农机作业地块进行逐一核查。核查人员可以调取对应地块上的农机作业现场影像图库，通过对影像图片和作业深度进行查看分析，辅以农机作业速度变化曲线，准确判断农机作业质量。根据作业的深度农机轨迹分成深色、浅色及红色三种等级，在满足作业要求的基础上，作业深度越深，轨迹颜色越深，作业质量越高。若作业深度不达标，则轨迹为红色。相对于传统的核查方式，通过平台系统进行作业核查可以最大限度的节省核查成本，提高核查效率，真正做到全量核查

四、北斗在农机作业上的应用成效

为顺应信息化、农机化发展趋势，在国内率先开展基于北斗的秸秆机械化还田作业信息化管理试验示范和试点工作，探索“互联网+”农机作业监管新路径。该项目，取得显著成效。

(1)实现了自动化监管提高工作效率。通过试点示范应用，实现了实时准确监控农机作业质量，整个过程无需人为干预，实现农机作业全天候、全覆盖的实时监控，提高了农机作业管理的信息化、精细化、科学化水平。核查人员无需深入田间地头，降低了劳动强度，提高了工作效率。

(2)优化了管理系统功能。结合各级农机管理部门、农机合作社、农机手等不同业务需求，初步实现了分机具、分行政区域统计作业面积，实现作业监控、作业审核、作业统计、报表分析、任务管理、终端控制等功能。准确的统计结果，可以作为还田补助面积测算的重要参考依据，为还田补助资金安全使用提供了技术保障。

五、前景

基于北斗的农机秸秆还田作业精准管理系统集成了物联网技术、信息融合与数据处理技术等先进技术，同时将具有我国自主知识产权的北斗地基增强系统和移动通信技术结合，应用到农机秸秆还田作业管理过程中，是北斗高精度定位导航技术在精准农业领域的创新性应用。系统实时采集机械位置信息和视频图像监控信息等方面的有效性和稳定性，在自动地块识别和面积测算方面的准确性，为系统各项业务功能发挥作用提供了有力支持。该系统的推广应用必将有力促进农机秸秆还田管理模式改革创新，极大提高农机秸秆还田管理工作效率和管理的精细化程度，为开拓适合于我国的精准农业之路提供有力支持。