2017年5月，歐洲全球衛星導航系統管理局（GSA）發布了《全球衛星導航系統（GNSS）市場報告》（第五版）（簡稱《報告》）。《報告》在概述全球 GNSS市場新進展的同時，分別從位置服務、道路、航空、鐵路、航海、農業、測繪和授時同步八大應用領域分析了GNSS市場發展現狀，并對2025年前的發展趨勢進行了預測。本文梳理了報告中有關精準農業應用領域的主要內容，供讀者參考。
一、GNSS在農業中的應用
精準農業是利用不同的技術和解決方案來管理各種農作物產品，目的是為了提高作物產量，減少對環境的影響。GNSS設備在農業方面的應用主要包括：
● 農業拖拉機導引：使用GNSS 定位及數字顯示輔助駕駛員沿最優路徑前行，減少路線重疊的風險。
● 自動駕駛技術：使操作者可以在開展核心農業任務時，完全實現農場設備的自動駕駛。
● 可變速率技術（VRTs）：將 GNSS定位與其他傳感器和數字地圖的信息結合，用于播散精確用量的農藥。
● 產量監測：使用產量傳感器與 GNSS定位得到的收割機輸出信息，可以定點監測產量。
● 生物監測：在農業領域，提供作物生長的最新信息，使得生物定點監測成為可能。
● 土壤條件監測：對土壤水分、肥力或疾病狀態進行更新，從而實現優化管理。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。土壤采樣數據可以用于VRTs應用地圖。
● 家畜跟蹤及虛擬圍欄技術：利用跟蹤和虛擬圍欄，使用支持GNSS的便攜式設備跟蹤動物行為。
● 森林管理：利用GNSS定位開展不同的林業任務，如識別和繪制災害區域，明確區域的位置和道路。
農業物流應用幫助農民提高效率并遵守多項監管和新標準：
● 農機監控和資產管理：使用實時GNSS信息監控農場設備的位置和機械狀態，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跟蹤器的轉發器，得到地理參考位置和地塊尺寸信息，來提高食品、動物和產品跟蹤的有效性。
● 地域邊界界定：是精確測量農田邊界和尺寸的有效技術。在歐盟共同農業政策（CAP）下，基于GNSS的操作設備使用EGNOS系統和Galileo系統，來支持面向農民的地區補貼制度。
二、主要趨勢
隨著新程序的運行，GNSS將會促進農場綜合管理的興起。
● GNSS應用被用于農業生命周期的所有階段，并成為推廣農場綜合管理概念的關鍵因素。
● 無人機在商業應用中受到越來越多的人歡迎，農業可能成為無人機技術應用最大的用戶市場。
● 由于易于安裝且價格合理，物聯網已經成為新興高效的生產方式。美國在該領域的發展全球領先，相關產業年復合增長率為 20％。
農場綜合管理是農場的整體管理方法。其目的是通過基于大數據范式的已知管理過程，根據可持續農業原則，提高現有資產以及自然資源和人為資源的利用效率，進而提高農業生產力。在空間系統（GNSS和地球觀測）以及地面技術產生的數據基礎上，軟件服務支持決策的制定。在這種情況下，精確農業完全符合農場綜合管理的概念。
目前，歐盟農場綜合管理的采用率約為10％，預計在2020年將達到30％ ~40％。所有精準農業的主要參與者目前均大力開發農場綜合管理解決方案，為農民提供更多的設備、資源和商機。
由于森林管理是一種具有固有區域作業的活動，因此，GNSS在林業活動的不同階段均有很大幫助。GNSS的應用如下：用于現場控制的手持設備、拖拉機導引和軟件。目前市場正處于快速變化之中，如果在實踐中實現更高精度（米級），將使得GNSS在森林領域中的應用越來越廣泛。
提高精準定位的智能手機設備（通過藍牙）的銷售量將在未來幾年內飆升。預計未來15年內，地圖軟件市場銷量將增長約30%。而其中，美國和歐洲地區的銷售額最高。拖拉機導引在市場上來說相對較新，它的使用將會跨地區增加，包括拖拉機導引、定位和附加地圖在內的新設備。目前的市場規模估計約為1350萬歐元。
無人機支持精準農業，涵蓋眾多應用，包括作物和現場分析、作物健康監測、種植、作物噴灑和牛群監測。
據估計，未來10年內無人機應用呈現最大程度增長的領域將會是精準農業，這是由于可以廉價、安全、快捷地獲取信息。國際無人機系統協會預測，農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省約11.8億歐元，這些無人機帶來的好處包括：
1）通過發現潛在的產量限制問題來提高產量；
2）在較短的時間內覆蓋整個領域，可以及時減少成本；
3）易于操作，即使在很難進入的區域也可以懸停；
4）通過捕獲人眼無法看到的數據，去除人為錯誤；
5）與航拍和衛星圖像相比，在多云等天氣情況下仍具備正常運行的能力。
三、用戶視角
對精準農業來說，互操作性和易用性是關鍵要求。表 1 描述了通過對用戶社區的持續監控，實現對關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。一些用戶因為農業設備、農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鍵解決方案。一直以來，該行業試圖解決這一難題，到目前為止已啟動了幾項舉措。其中，農業行業電子設備基金會（AEF）做出了努力，為農業電氣和電子系統引入 ISO 標準指導提供了必要的支持。
農民是主要決策者之一，這也成為重大挑戰。農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。從這一領域收集到的數據可以在這方面發揮雙重作用，有利于現場決策，從而支持業務需求，以及制定更具戰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，農民使用相關信息進行報告的能力。在這方面，數字化農場內的自動化數字文檔可以減輕農民的管理負擔，以證明他們遵守法律。
當前技術面臨的挑戰是將大數據轉化為易被農民接受并使用的智能數據。如果可以完全實現這一點，GNSS農業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年占所有設備出貨量的41%，安裝量超過70萬套。
自動駕駛技術是年度第二的GNSS農業應用，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。農民在運用這些系統時采用自動駕駛技術并取得了不錯的成果。
可變速率技術（VRTs）的應用一直在高速增長，2016年設備出貨量達到6.7萬套。該技術經常與其他技術結合使用，并在應用中不斷增長，證明農業正在成為跨領域發展最快的行業之一。
資產管理解決方案自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
按照區域類別劃分，GNSS 精準農業設備出貨量預測如下圖所示。
，其次是亞太地區。2015－2025年，北美的設備出貨量將增加兩倍以上，這表明精準農業在該地區的作用逐步突出，且行業致力于技術創新。
亞太地區將繼續擴大其安裝量，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業的主要采用者。人口的增加以及該地區的經濟增長和糧食需求的迅速增長，都推動了精準農業的發展。
歐洲將以一定速度持續增長，2025年出貨量將達到15.7萬臺。精準農業面臨的挑戰是農業結構的規模和多樣性。中東和非洲，以及南美洲和加勒比地區將會實現高水平的增長，部分原因是目前的水平較低，而且
最初在發達國家使用的技術正變得越來越容易使用。在非洲，廉價且智能的技術解決方案正在蓬勃發展，呈現出巨大潛力。其中，玉米和大米種植主要受益于先進技術。在中東和非洲地區，出貨量將從2015年的1.4萬臺增長到2025年的23.9臺。
來源：《衛星應用》2017年第9期
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