時間：2022-06-23 19:50:25
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（青海省地礦測繪院，西寧 810012）
（Qinghai Geology Mineral Surveying Institute，Xining 810012，China）
摘要： 無人機航空攝影以無人駕駛飛機作為空中作業(yè)平臺，集合高空拍攝、遙感以及航空攝影于一體，對農(nóng)村范圍內(nèi)的集體土地，包括屬于農(nóng)民集體所有的建設用地、農(nóng)用地和未利用地進行航空攝影，獲取準確的地形圖數(shù)據(jù)，以保證農(nóng)村集體土地登記確權發(fā)證工作有效進行。本文對無人機航空攝影技術在農(nóng)村土地承包經(jīng)營權確權登記發(fā)證工作進行簡單介紹。
Abstract： Unmanned aerial vehicle (UAV) aerophotography takes the pilotless aircraft as the aerial platform, integrating high altitude photography, RS and aerophotography. It takes airphoto of the rural collective land including construction land, farmland and unused land to get accurate topographic map data in order to ensure the rural collective land registration verification and certification work. This article briefly introduces the application of UAV aerophotography in rural land contract for the managerial right verification registration and certification.
關鍵詞 ： 無人機航空攝影測量技術；土地測繪；農(nóng)村土地承包經(jīng)營權確權登記發(fā)證工作
Key words： UAV aerophotography；topographic mapping；verification；registration and certification of rural land contract for the managerial right
中圖分類號：TP79 文獻標識碼：A
文章編號：1006-4311（2015）06-0233-02
農(nóng)村土地承包經(jīng)營權確權登記發(fā)證工作的主要任務是“查清承包地塊的面積和空間位置，建立健全土地承包經(jīng)營權登記簿，妥善解決承包地塊面積不準、四至不清、空間位置不明確、登記簿不健全等問題，把承包地塊、面積、合同、權屬證書全面落實到戶，依法賦予農(nóng)民更加充分而有保障的土地承包經(jīng)營權”，其中的關鍵步驟是以戶為基本單位，對現(xiàn)有人口、土地面積、地塊、承包現(xiàn)狀進行清理核實。傳統(tǒng)土地調(diào)查使用皮尺測繪法，使用皮尺丈量，畫張草圖就可以進行確權辦證?；灸軡M足面積和四至的相對準確，但是操作過程不夠規(guī)范，由于沒有坐標系等測繪最基本的要素，所以這種方法采集的成果根本就沒有空間位置。
然而，新型無人機遙感技術是利用先進的科學技術、通過遙感傳感器技術、遙測遙控技術等應用技術來實現(xiàn)的，這具有快速性、時效性及清晰度優(yōu)點。無人機能夠充分提高調(diào)查和監(jiān)測的水平和效率。遙感監(jiān)測信息不僅客觀性好、現(xiàn)勢性強、時效性高、無人為干擾因素，而且信息的定性、定位和定量精度高，避免了虛報瞞報的情況，并且由于地塊的方位、面積等在圖上得到了清晰的標示，政府部門可以做到“圖賬對應”，從而準確的掌握了地籍信息。
無人機航空攝影測量技術在農(nóng)村土地承包經(jīng)營權確權登記發(fā)證工作中起到了很大的作用，無人機航空攝影測量系統(tǒng)作為一項空間數(shù)據(jù)獲取的重要手段，具有快速高效、機動靈活、精細準確、作業(yè)成本低、適用范圍廣、影像實時傳輸、高危地區(qū)探測等重要特點，在小區(qū)域和常規(guī)飛行困難地區(qū)快速獲取高分辨率影像方面具有明顯優(yōu)勢?？梢岳脽o人機航空攝影測量系統(tǒng)獲取高分辨率航空影像，制作出高精度的正射影像圖。
確權登記工作的重點環(huán)節(jié)在于農(nóng)戶土地的外業(yè)測量。如果利用手持gps以傳統(tǒng)方式進行外業(yè)實測。對于工期和質(zhì)量都達不到要求，而青海又是世界上唯一一個高海拔地區(qū)，經(jīng)濟發(fā)展比較落后，有著世界上獨一無二的地形地貌特征，也有著世界上獨一無二的天氣及氣候變化。青藏高原號稱“世界屋脊”，是一個大面積強烈的年輕隆起區(qū)，平均海拔在4500m以上，是我國現(xiàn)代冰川和多年凍土最發(fā)育的地區(qū)，在海拔4500m以上，為大片連續(xù)的多年凍土地區(qū)，大都是微受切剖的開闊平坦地形，地表呈現(xiàn)單調(diào)。青藏高原海拔高、地形復雜，被譽為無人機的禁區(qū)。然而，我省新近完成的一項科研成果打破了禁區(qū)傳說，讓無人機自由翱翔在高原的天空。我省無人機科研項目開始于2012年5月，經(jīng)過短短一年的時間，青海省地礦測繪院科研人員成功探索出了一套適合在高海拔復雜地形、高寒缺氧等特殊環(huán)境下低空航空攝影測量的技術流程和操作方法。填補了我省在高原礦區(qū)無人機自主飛行獲取影像數(shù)據(jù)和應用無人機航測技術測繪1:2000大比例尺地形圖的空白，研究成果達到國際先進水平。
由于青海地區(qū)有一些地方會有戶均耕地面積小的情況，加之手持GPS由于精度有限，實測工作中發(fā)現(xiàn)測量結(jié)果誤差較大，造成群眾對測量結(jié)果不認可等的問題，使青海地區(qū)部分試點縣試點鄉(xiāng)鎮(zhèn)的土地確權工作一度被動。為順利完成試點任務，各試點縣農(nóng)牧局及項目承擔單位縣經(jīng)管站積極與上級業(yè)務主管部門和兄弟州縣交流探討，立即轉(zhuǎn)變舊思路、精心研究新方法，確定將無人機航測遙感技術應用于土地確權試點項目外業(yè)測量，經(jīng)與多個專業(yè)測繪單位聯(lián)系商談，最終與省地礦測繪院達成合作協(xié)議，并在試點鄉(xiāng)鎮(zhèn)建立了航測地面臨時指揮部。經(jīng)過各試點的航測，使無人機航測遙感正攝影技術在我省農(nóng)村土地承包工作中得到了廣泛的應用，相關技術應用水平也走在了全省前列。該技術不僅用更高精度的GPS對測量地區(qū)進行了測繪，還對地理地貌進行了全面航拍，精確穩(wěn)妥地完成了農(nóng)村土地實際面積、空間位置等重要外業(yè)測繪數(shù)據(jù)的采集，為高質(zhì)量完成土地確權登記工作打下了良好基礎，還能為今后該地區(qū)規(guī)劃提供科學精確的圖文數(shù)據(jù)。
能夠優(yōu)質(zhì)按時的做好這一工作,完成農(nóng)村集體土地登記確權發(fā)證任務。是青海省面臨的一個重要任務，如今，青海省地礦測繪院無人機航空攝影測量技術在農(nóng)村土地承包經(jīng)營權確權登記發(fā)證工作中起到了非常重要的作用，為青海省全面開展農(nóng)村土地承包經(jīng)營權確權登記發(fā)證工作打下了一個堅實的基礎。
在此以青海省湟中縣農(nóng)村土地承包經(jīng)營權確權登記發(fā)證試點航空攝影測量工作來說，農(nóng)村土地承包經(jīng)營權確權登記發(fā)證工作主要利用1:2000正射影像底圖，套合第二次土地調(diào)查后形成的最新土地利用現(xiàn)狀圖數(shù)據(jù)（縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政界線以及村權屬界線，圖斑線、地類），按1：2000比例尺出圖制作成權屬調(diào)查工作底圖，在此基礎上由外野進行實地地塊界線手工繪制、權利人，地塊號，地塊名稱等的調(diào)查，然后經(jīng)內(nèi)業(yè)采用CASS數(shù)字測圖系統(tǒng)進行上圖、編輯、編制成農(nóng)村集體土地所有權基礎數(shù)據(jù)，利用KQ系統(tǒng)軟件進行權屬資料建庫、分類面積統(tǒng)計和匯總等后續(xù)工作。比起傳統(tǒng)的GPS實地測量來看，工作效率有了一個質(zhì)的飛躍，傳統(tǒng)測量工期長效率低，而無人機航測運用在土地承包經(jīng)營權確權登記發(fā)證中，大大提高了工作效率，也節(jié)約了一定的成本。無人飛機體積小巧，機動靈活，不需專用跑道起降，受天氣和空域管制的影響很小，能夠在極短的時間內(nèi)快速獲取影像。這對于我們青海這個欠發(fā)達地區(qū)來說，是一個很好的方案。
參考文獻：
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關鍵詞：無人機航攝技術；土地綜合整治；動態(tài)監(jiān)測
1 引言
土地綜合整治是國土資源工作的重要組成部分，是確保我國糧食安全、提高糧食綜合生產(chǎn)能力的有力支撐，是一項涉及面廣、實施時間長、管理程序復雜的系統(tǒng)工程，對保證國民經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)耕地總量動態(tài)平衡，加速農(nóng)業(yè)、農(nóng)村現(xiàn)代化有著不可替代的作用。現(xiàn)階段，我國土地綜合整治事業(yè)正處于管理模式調(diào)整和管理水平提高的關鍵時期。如何建立一套科學的監(jiān)管體系，確保土地綜合整治專項資金發(fā)揮預期績效，全面完成國家補充耕地計劃和項目建設任務，讓項目長期發(fā)揮效益，促進社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展，已成為我國當前土地開發(fā)整理工作的一項首要任務。
2 無人機航攝系統(tǒng)簡介
2.1 無人機航攝系統(tǒng)組成
無人機航攝系統(tǒng)主要由飛行控制系統(tǒng)、地面站系統(tǒng)、航拍攝像系統(tǒng)和影像處理軟件四部分組成。
2.2 無人機航攝系統(tǒng)的特點
（1）低空飛行，空域申請便利。飛行系統(tǒng)升空準備時間短，操作簡單，運輸便利。
（2）系統(tǒng)可快速獲取超高分辨率數(shù)字影像和定位數(shù)據(jù)，可針對特殊監(jiān)測目標搭載全色波段、單波段、多波段等傳感器，并可進行多角度攝影。
（3）系統(tǒng)為多種小型遙感傳感器提供了良好的搭載平臺，如探地雷達、熱成像儀、氣象傳感器、合成孔徑雷達等，易于拓展監(jiān)測功能，以滿足多種快速監(jiān)測所需。
（4）系統(tǒng)的置建費用較低，運營成本、維護成本和操作手的成本遠遠低于載人機系統(tǒng)。
3 試驗方案
3.1 試驗區(qū)概況
本文選擇寧鄉(xiāng)縣大成橋鄉(xiāng)土地整理項目作為試驗。該項目位于寧鄉(xiāng)縣大成橋鄉(xiāng)東北角區(qū)域，屬丘陵地區(qū)。土地綜合整治面積4km?，分割成四小塊，如圖1所示。
3.2 試驗目的
采取航空攝影方式獲取不同時間階段的地面影像資料和數(shù)字線劃圖，通過數(shù)據(jù)變化分析對比對土地整治項目全過程實施動態(tài)監(jiān)控。
3.3 試驗方案流程
本次實驗方案主要分為“事前、事中和事后”三個階段，使其達到“事前預控、事中監(jiān)控和事后驗控”的效果。試驗方案流程如圖3所示。
由于實驗區(qū)域范圍不發(fā)生變化，因此在進行航線設計時只做一套方案，采取對項目區(qū)進行3次航飛，分別為規(guī)劃設計前航飛一次、施工過程中航飛一次、竣工后航飛一次。如圖2所示：
4 動態(tài)監(jiān)測
4.1 事前預控
主要是獲取項目區(qū)內(nèi)DOM、DLG產(chǎn)品，向設計部分提供設計依據(jù)。DLG數(shù)據(jù)疊加DOM數(shù)據(jù)可為設計人員提供更為直觀的設計效果，更能合理地進行道路、水渠及其附屬工程的設計，而DEM成果可作為土方量計算的依據(jù)。
在方便設計部分的同時也為土地監(jiān)管部門留下了歷史依據(jù)，為項目實施過程中是否存在夸大土方量，田間道路重復建設，橋梁維修虛報為橋梁新建，虛列拆遷補償費、青苗補償費及其他變更工程，整理田塊面積錯報，整理田塊數(shù)量漏報，整理結(jié)果、質(zhì)量瞞報等現(xiàn)象起到了防微杜漸、提前預防的效果。
4.2 事中監(jiān)控
在項目施工過程中，工程量大，土地監(jiān)管人員無法直觀地了解到項目區(qū)的施工情況。而事中階段能根據(jù)土地監(jiān)管部門的需要，采用無人機定期對項目區(qū)進行航飛，可飛一次或者多次，主要是獲取生產(chǎn)項目區(qū)的DOM數(shù)據(jù)，能直觀地反映出項目區(qū)施工進度及施工質(zhì)量，并能及時發(fā)現(xiàn)施工單位是否按照設計圖紙進行施工，是否存在工程質(zhì)量問題。對存在質(zhì)量問題的工程起到了實時監(jiān)控的作用。如圖4所示：左邊影像為項目施工前，右邊影像為項目施工中。
4.3 事后驗控
項目驗收是項目完成的最后一個關鍵環(huán)節(jié)。事后階段無人機航飛主要是為生產(chǎn)項目區(qū)的竣工驗收圖紙、竣工后DOM和DEM 數(shù)據(jù)。通過竣工后影像與施工前影像獲取對比，可直觀地檢查出其工程是否按照設計圖紙進行施工，是否存在偷工減料、瞞報工程量等現(xiàn)象。如圖5所示。
5 結(jié)語與展望
在大力發(fā)展RS技術運用于土地整理動態(tài)監(jiān)測的時代，無人機航攝技術的產(chǎn)生無疑又是一個新的轉(zhuǎn)折點。相對于傳統(tǒng)的RS技術，其高效、快捷、成本低的特性，促使土地監(jiān)管部門加強了土地監(jiān)管力度。無人機航攝技術能夠全面提高規(guī)劃設計和預算編制的科學性，為土地監(jiān)管打下了堅實的基礎，在今后的土地整理動態(tài)監(jiān)測項目中對提高土地整理項目竣工驗收質(zhì)量和進一步規(guī)范土地整理權屬管理工作等方面具有廣闊的應用前景。
參考文獻：
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關鍵詞：無人機航攝系統(tǒng)；煤田普查；1:2000地形圖測繪
中途分類號：P217參考文獻：A
一、引言
煤田普查即發(fā)現(xiàn)煤田和概略評價煤炭資源的地質(zhì)工作，一般是在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查或煤田預測的基礎上進行的煤田地質(zhì)工作。近年來，隨著國家能源戰(zhàn)略的加速推進，煤田地質(zhì)工程越來越呈現(xiàn)出范圍廣、地形復雜、工期緊的特點，對測繪也提出了更高的要求。
傳統(tǒng)的人工測量模式存在作業(yè)周期長、人力投入大、成本高等問題，甚至會出現(xiàn)困難地區(qū)無法施測，無法滿足高難度、快節(jié)奏測量生產(chǎn)的需要。因此，借助新技術、新工藝來滿足煤田普查項目任務重、時間短、質(zhì)量高的需要顯得極為迫切。
現(xiàn)有的衛(wèi)星遙感技術雖然能夠獲取大區(qū)域的空間地理信息，但受回歸周期、軌道高度、氣象等因素的影響，遙感數(shù)據(jù)分辨率和時相難以保證。常規(guī)航空攝影技術因受空域協(xié)調(diào)、起降場地選取、天氣等因素的影響較大，缺乏機動快速能力，同時成本較高，靈活及精細度不足，無法及時有效地滿足小范圍高分辨率數(shù)據(jù)快速獲取。而作為傳統(tǒng)航空攝影測量補充手段的低空無人機攝影技術，憑借其自身機動靈活、快速高效、困難地區(qū)探測的航片獲取技術，以及精準的后處理技術，大大降低了作業(yè)成本和生產(chǎn)周期[2-3]，在“短、平、快”的測繪項目中具有明顯優(yōu)勢。
論文依托甘肅煤田地質(zhì)局委托項目，甘肅煤田地質(zhì)局綜合普查隊于2012年對甘肅省景泰縣某煤礦測繪1：2000數(shù)字化地形圖，測區(qū)面積約30km2。
二、無人機系統(tǒng)簡介
低空無人(unmanned aerial vehicle，UAV)機航攝系統(tǒng)[4]是一種集無人駕駛飛行器、遙感及GPS導航定位等技術于一體建立起來的高機動性、低成本和小型化、專用化的遙感系統(tǒng)。
無人機航攝系統(tǒng)主要包括無人機飛行平臺、飛行控制系統(tǒng)和非量測型面陣CCD數(shù)碼相機，以及地面站、遠程無線裝置、地面數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等輔助設施。
無人機飛行平臺
無人機飛行平臺主要包含固定翼無人機、旋翼輕型無人機和無人飛艇。由于固定翼無人機具有低成本，可實現(xiàn)低速平穩(wěn)飛行等優(yōu)點，本研究采用固定翼無人機平臺，該平臺主要參數(shù)見表1。
表1 無人機飛行平臺主要參數(shù)
飛行控制系統(tǒng)
飛行控制系統(tǒng)用行控制及任務設備管理，自由駕駛儀、姿態(tài)陀螺、GPS定位裝置、無線遙控系統(tǒng)組成，可實現(xiàn)飛行姿態(tài)、航高、速度、航向的控制及各個參數(shù)的傳輸，以便地面人員實時掌控飛行情況。本研究中使用LT-150型無人機飛控導航系統(tǒng)。
攝影傳感器
本研究搭載傳感器為Cannon 5D MarkⅡ，檢校結(jié)果（像幅5616*3744像素，像素大?。?.41 um），主點X0 ，相機檢校參數(shù)見表2。
表2 相機檢校參數(shù)
地面控制系統(tǒng)
地面控制系統(tǒng)的功能包括：航攝前期主要有測區(qū)查詢、航線設計及參數(shù)設置；飛行階段實時顯示飛行參數(shù)，輔助飛控人員進行飛行；后期統(tǒng)計輸出導航文件、影像飛行質(zhì)量快速檢查等。
三、低空無人機航攝系統(tǒng)在煤田普查1:2000地形圖測繪中的應用
該煤田普查區(qū)地勢由西南向東北逐漸降低，海拔高程1620～1850m，相對高差230m；測區(qū)西北部地面坡度在6°～25°，地形類別為山地，其他大部分地面坡度在2°以下，地形類別為平地，根據(jù)測區(qū)自然地理、氣候和交通等情況，測區(qū)作業(yè)困難級別劃為Ⅱ級。因按設計要求，需40個工作日內(nèi)提供勘查區(qū)30km2的1:2000地形圖，為保證工期與質(zhì)量，決定采用無人機航攝技術，技術流程如圖2所示。
1.無人機航攝數(shù)據(jù)獲取
(1)測區(qū)相關資料收集
在飛行設計之前對測區(qū)概況進行了解收集相關資料，如測區(qū)GPS控制點坐標、交通路線圖等。
(2)飛行設計
根據(jù)工程項目的成圖要求及測區(qū)邊界情況，本次飛行共設計2架次，航高750米，第一架次11條航帶，共911張航片；第二架次9條航帶，共1037張航片；測區(qū)航線總長178km，航片總數(shù)1948張，余片為287張。航線敷設情況如下圖3所示。
圖2.無人機航測技術流程
圖3 航線敷設情況
(3)數(shù)據(jù)采集
將規(guī)劃好的航線載入飛行控制系統(tǒng)，地面控制子系統(tǒng)按照規(guī)劃航線控制無人機飛行，飛控系統(tǒng)則按預設的航線和拍攝方式控制相機進行拍攝。
本次飛行共獲取影像1948張，采用人工選取同名點的方法計算相鄰像片的重疊度和旋偏角，利用飛控數(shù)據(jù)和導航數(shù)據(jù)來檢查航線彎曲度、同一航線的航高差等參數(shù)，像片有效范圍在航向上超出成圖范圍的基線均在兩條以上，攝區(qū)旁向覆蓋超出攝區(qū)范圍邊界30%；航向重疊：一般在65%左右，最小為56%，最大為72%；旁向重疊：一般在30%左右，最小為25%，最大為43%；旋偏角：旋偏一般小于8°；航線彎曲度：所有的彎曲度均小于3%；航高保持：同一條航線上相鄰像片的航高差均小于20米。同一航線上最大最小航高之差一般小于30米，符合規(guī)范要求。
2.像控布設及實施
根據(jù)該煤田勘查區(qū)特點，全區(qū)采用平高區(qū)域網(wǎng)布點方案。全測區(qū)按飛行架次與地形條件劃分為四個網(wǎng)區(qū)。像片控制點采用了航線網(wǎng)布設，航向相鄰像控點基線跨度為5條基線，最長為7條基線，旁向跨度為兩條基線。全測區(qū)各區(qū)域網(wǎng)內(nèi)像控點布設如下圖4所示。
圖4區(qū)域網(wǎng)布設圖
3.影像處理
影像處理主要包括畸變差糾正、空中三角測量、3D產(chǎn)品制作及精度檢查等內(nèi)容。
(1)影像畸變差糾正
由于低空無人機的載重及體積原因，搭載傳感器為非量測型相機，感光單元的非正方形因子和非正交性，以及物鏡組的徑向和切向畸變差的存在使得獲取的數(shù)碼影像存在各種畸變差，不能直接用于測繪生產(chǎn)[5]。本次航飛前在專業(yè)檢校場對相機進行精檢校，獲取相機畸變差系數(shù)，借助PixelGrid畸變糾正模塊完成數(shù)據(jù)預處理。
(2)空中三角測量
本次空中三角測量加密使用適普自動空中三角測量軟件VirtuoZo AAT，該軟件除半自動量測控制點之外，其他所有作業(yè)（包括內(nèi)定向、選取加密點、加密點轉(zhuǎn)點、相對定向、模型連接和生成整個測區(qū)像點網(wǎng)）都可以自動完成。由于PATB光束法區(qū)域網(wǎng)平差程序具有高性能的粗差檢測功能和高精度的平差計算功能，因為本次航飛應用無人機進行低空攝影飛行，根據(jù)無人機的飛行質(zhì)量情況，測區(qū)內(nèi)所有加密點需要人工選取，內(nèi)業(yè)工作量較大。
測區(qū)西北部地面坡度在6°～25°，地形類別為山地，其他大部分地面坡度在2°以下，地形類別為平地。因此確定1:2000數(shù)字線劃圖等高距為1米。
區(qū)域網(wǎng)劃分：平高像控點采用區(qū)域網(wǎng)布點，全測區(qū)按飛行架次與地形條件劃分為四個網(wǎng)區(qū)。高程像控點采用了航線網(wǎng)布設，相鄰網(wǎng)區(qū)間使用多個公共像控點，減少了測區(qū)接邊誤差。
采用VirtuoZo AAT自動空中三角測量加密軟件與PATB平差軟件進行反復加密與平差，直至成果滿足精度要求。詳細空中三角測量作業(yè)方法如下：
建立測區(qū)：設置測區(qū)基本參數(shù)、建立相機文件、建立測區(qū)影像列表；
自動內(nèi)定向：建立框標模板，檢查自動內(nèi)定向結(jié)果；
確定航線間的偏移量，選取連接點、人工加密點；
調(diào)用PATB平差，挑出粗差點進行修測；
導入控制點文件，量測控制點；
調(diào)用PATB平差，編輯粗差較大的控制點、連接點，直至成果合格；
導出空中三角測量成果。
加密過程按軟件的功能遵循圖5流程進行。
圖5空中三角測量加密作業(yè)流程
空中三角測量是數(shù)據(jù)處理的核心，主要作業(yè)方法為根據(jù)POS數(shù)據(jù)自動建立航帶內(nèi)和航帶間的拓撲關系網(wǎng)進行全自動連接點提取，通過大量平差點和快速平差算法剔除粗差點，利用控制點做空中三角測量計算，獲取精確的外方位元素，生成加密點坐標。本項目空中三角測量加密成果精度見表3.
表3光束法整體平差精度報告
(3)DLG、DOM、DEM制作
在VZ站下導入空三成果恢復立體模型，生成核線影像文件，進行影像匹配、編輯，線劃圖采集。根據(jù)外業(yè)調(diào)繪片在CASS環(huán)境下進行屬性編輯、圖廓整飾。利用采集的三維DLG數(shù)據(jù)內(nèi)插生成DEM數(shù)據(jù)，從而進行DOM制作。將正射影像圖與線畫圖疊加分幅整飾最終完成1:2000地形圖制作。如圖6、圖7所示。
圖6測區(qū)局部DEM效果圖圖7 測區(qū)局部DLG和DOM疊加效果圖
(4)DLG成圖精度分析
精度評定包含地理精度和數(shù)學精度評定兩方面。地理精度評定采取外業(yè)巡視的方法對圖面地理要素的正確性及數(shù)據(jù)完整性、綜合取舍的合理性、接邊質(zhì)量等進行檢查；數(shù)學精度評定包括平面位置評定和高程評定，主要采用RTK實測地物點，并對比圖上坐標，計算較差，利用點位中誤差公式計算出各個檢查點的平面位置中誤差和高程中誤差。
在保證精度評定基礎上，全區(qū)選取19幅1:2000地形圖進行檢查。本次項目采取地理精度、數(shù)學精度同步檢查方式，在對地物特征點進行坐標數(shù)據(jù)采集的同時，根據(jù)現(xiàn)場地物實際情況檢查圖面信息，并保證19幅均勻抽取10檢測點以上。本次野外對19幅1:2000地形圖進行外業(yè)檢查。經(jīng)檢查，精度均優(yōu)于規(guī)范要求。檢查情況如下表4：
表 4 地形圖精度檢查情況
分析表4數(shù)據(jù)可知，無人機航攝技術測繪1:2000地形圖的高程、平面中誤差均滿足《1:500 1:1000 1:2000地形圖航空攝影測量外業(yè)規(guī)范》（GBT 7931-2008）要求，平面精度和高程精度指標大部分小于限差的1/3，符合設計與甲方要求；通過與實地地物特征現(xiàn)場對比、量測可知，圖面內(nèi)容表達清晰，地物地貌取舍合理，均符合《國家基本比例尺地圖圖式第1部分：1:5001:10001:2000地形圖圖式》（GB/T 20257.1-2007 ）規(guī)范要求。依據(jù)《測繪成果質(zhì)量檢查與驗收》核定該成果質(zhì)量為“優(yōu)”。
四、結(jié)束語
低空無人機具有輕便靈活、反應迅速、成本低廉等諸多優(yōu)點，本文將該技術應用于煤田普查1:2000地形圖測繪中，該技術在“短、平、快”的小范圍地形測量中優(yōu)勢明顯，可以高效、快速、保質(zhì)地完成測繪工作任務，極大的節(jié)省了人力，縮短了測量周期。
然而，必須明白低空無人機航攝系統(tǒng)自身仍存在諸多缺陷，如采用小幅面的非量測型相機，單幅影像覆蓋面積小，正射影像圖接縫工作量大；像對模型多，增加了模型切換和模型接邊工作量；飛行姿態(tài)不穩(wěn)定，受天氣影響大（特別是風力）；空中三角測量工作量大，區(qū)域網(wǎng)接邊誤差較大，影響地形圖精度。
總而言之，低空無人機雖然存在諸多缺陷，但是在作業(yè)工程中選擇正確的方式方法，認真扎實的做好每一步工作，可以有效的降低誤差，提高作業(yè)精度。在“短、平、快”小范圍的煤田普查項目中，低空無人機明顯具有其突出的優(yōu)勢。
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甚至造成人員傷亡；水上危險品運輸事故檢測，是危險品事故應急處理和應急預案制定的重要的環(huán)節(jié)，
采用先進的檢測技術可以迅速獲取運輸危險物質(zhì)種類和理化屬性，為應急救援提供決策信息，減少救援
人員的傷害，防止災害進一步擴大。 本論文研究并設計由無人遙控設備搭載無線攝像系統(tǒng)和針筒式氣
體采集器，進入?；肥鹿尸F(xiàn)場，該裝置能通過遙控系統(tǒng)，配合視頻圖像進行選擇性的采樣，從而避免
了采樣人員直接暴露在?；肥鹿虱h(huán)境的情況，減少了人員傷亡的風險。
關鍵詞: 無人控制機 氣體采樣 采集器 設計
引言
目前，在處理?；反笆鹿手袑κ鹿尸F(xiàn)場各氣體成分進行分析處理的主要方法是，消防人員攜帶氣體采樣儀進入現(xiàn)場采集氣體樣本，再送到檢測中心進行檢測。地面控制中心接到報警后，派消防人員前往失事船，消防人員要穿上厚重的防化服，攜帶笨重的氣體采集儀，行動十分緩慢。人員派出至到達失事船要花費大量的時間，導致錯過最佳救援時機。同時，登船的消防人員是極其危險的，生命安全沒有保障?，F(xiàn)在的氣體采集器以手持式為主，還沒有將氣體采集器搭載在無人機上的應用，來應對危險的事故現(xiàn)場，而控制飛機的無線遙感技術，和控制采集器的單片機技術都已十分成熟，利用吊艙將各裝置搭載在飛機上，通過對無人飛機的控制進入發(fā)生事故的現(xiàn)場能夠提高救援效率和降低損失。具有很好的可行性和應用前景。
氣體采樣裝置的設計
本文針對目前?；番F(xiàn)場的氣體采集過程中存在的問題，擬設計遙控式無人控制飛機進行氣體采樣，其設計思路為：遙控裝置進入?；肥鹿尸F(xiàn)場，工作人員根據(jù)傳來的視頻信息進行遙控操作，待遙控裝置到達指定區(qū)域時，工作人員發(fā)出指令給采集吊艙釋放裝置釋放采集吊艙，然后啟動卷揚機放下吊線使得針筒式氣體采集器到達采樣點，再控制針筒式氣體采集器采集氣體后卷揚機收起吊線，遙控裝置返回即可。
1、技術方案
遙控式無人控制飛機氣體采樣裝置包括遙控裝置和遙控手柄，遙控裝置上還安裝有攝像頭及其舵機、單片機和機械結(jié)構(gòu)；攝像頭及其舵機與單片機連接；單片機與遙控裝置的通訊模塊連接用于接收遙控手柄的指令以及發(fā)送攝像頭采集的視頻信息；單片機通過繼電器控制機械結(jié)構(gòu)。
圖1為氣體采樣示意圖。攝像頭固定安裝在飛機前部，采集吊艙安裝在飛機后部的固定艙內(nèi)，通過通訊模塊和控制模塊對攝像頭和采集器進行控制。
所述的機械結(jié)構(gòu)包括采集吊艙、針筒式氣體采集器、卷揚機和采集吊艙釋放裝置；針筒式氣體采集器設置在采集吊艙內(nèi)，針筒式氣體采集器和采集吊艙的上端與卷揚機的吊線連接；針筒式氣體采集器、卷揚機和采集吊艙釋放裝置由所述的單片機分別通過繼電器控制。
2、氣體采樣控制流程
發(fā)現(xiàn)情況后手動控制無線信號發(fā)射機，手動控制系統(tǒng)包括手柄控制和鈕柄控制，無線接收機通過gprs、cdma，zigbig等接收信號后，傳給嵌入式計算機，再由計算機分別控制電磁開關，卷揚機的收線與放線，采集裝置的氣體采集，攝像頭的圖像采集。圖2為無人控制飛機的氣體采樣控制流程圖。
3、采集器的設計
采集器由電磁線圈，卡口，活塞，彈簧，有推桿的密封套筒組成。推桿的一端和活塞連接，另一端固定在套筒內(nèi)測。在使用之前，彈簧處于壓縮狀態(tài)，活塞由卡口卡住，通過控制電磁線圈控制卡口。當卡口被電磁線圈吸引，彈簧釋放，推動活塞在套筒內(nèi)滑動，筒內(nèi)壓力迅速降低，空氣就會進入套筒內(nèi)。收集完之后，推動推桿，即可取出樣品。圖3為針筒式采集器工作原理圖。
危險品檢測直升機工作過程
為實時了解被救援船上的情況，在遙控直升飛機搭載無線攝像系統(tǒng)。無線攝像系統(tǒng)包括攝像頭、信號發(fā)射器、地面接收機。在執(zhí)行任務中，失事船上的具體情況能立即通過攝像頭傳回救援船只的電腦上看到。由于直升飛機可以具有360靶娜轎皇詠牽饈鐘欣諏私獯系氖導首純觥?
為了解被救援船只上各項化學指標，包括溫度，氧氣含量，爆炸濃度等數(shù)據(jù)。在飛機上搭載采集器，遙控飛機進入事故現(xiàn)場，利用攝像頭提供的圖像信息進行定位，釋放采集吊艙，進行氣體采集，然后返回救援海事船上，進行分析處理后，就能制定具體的救援方案。
本方案的優(yōu)點是能高空立體監(jiān)測事故現(xiàn)場，減小救援人員的危險性，設備更加簡便，有助于救援的高效迅速，水上路上均可進行操作，將物聯(lián)網(wǎng)、無線傳感技術、通訊技術等技術結(jié)合起來。
氣體采樣的工作流程：完整的氣體采樣工作流程如圖4所示。在遙控系統(tǒng)控制嵌入式單片機控制指令下，完成以下指令：打開吊艙觸發(fā)電磁開關、卷揚機放線、放線、停止放線、打開采樣開關、采樣、收線、固定吊艙、降落，最后帶回檢測中心取出吊艙，推動活塞，打出樣品氣體，進行化驗，分析氣體成分，制定應急計劃。
結(jié)束語
關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；環(huán)境監(jiān)測；環(huán)保產(chǎn)業(yè)
中圖分類號：TP301 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）28-6473-02
物聯(lián)網(wǎng)被認為是繼互聯(lián)網(wǎng)之后的又一次技術革命，物聯(lián)網(wǎng)通過智能感知、識別技術與普適計算、泛在網(wǎng)絡的融合應用，被稱為繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮，是新一代信息技術的重要組成部分。
信息產(chǎn)業(yè)和環(huán)保產(chǎn)業(yè)屬于國家未來重點扶持的新興產(chǎn)業(yè)之一。而“環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)”這一將物聯(lián)網(wǎng)技術和環(huán)境保護工作的結(jié)合可以助力環(huán)保產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，而環(huán)保產(chǎn)業(yè)對信息技術的需求又可促進物聯(lián)網(wǎng)技術的進步。[1]因此，物聯(lián)網(wǎng)在環(huán)保領域的應用是有助于我國環(huán)境問題的解決和信息技術的發(fā)展的新興課題。
1 我國環(huán)境保護的信息化發(fā)展歷程
我國的大規(guī)模信息化建設始于上世紀80年代中期，而環(huán)保產(chǎn)業(yè)的信息化始于“九五”時期。至今的十余年間，環(huán)境信息化建設經(jīng)過了三個階段：準備期（90年代初至90年代中后期），基礎期（1996-2001）和成長期（2002至今）。準備期的工作內(nèi)容主要是管理信息（MIS）系統(tǒng)的建設和基礎數(shù)據(jù)庫的開發(fā)?；A期的核心則是在準備期的基礎上，進行環(huán)境信息網(wǎng)絡建設。該過程伴隨著環(huán)保部門的辦公信息化，以及環(huán)保理念的信息化宣傳。之后，隨著國家環(huán)保局“金環(huán)工程”的啟動，以及一些類支持性法規(guī)政策（如《環(huán)境信息化“九五”規(guī)劃和2010年遠景目標》、《環(huán)境信息管理辦法》、《環(huán)境信息標準化手冊等》）的出臺，我國的環(huán)保信息化正式邁入了快速成長的階段。
2009年，總理提出要加快推進物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展、建立中國感知中心，物聯(lián)網(wǎng)技術的重要性進一步凸顯，并成為國家重點發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。在這一背景下，“環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)”的概念于2010年提出并開始流行起來。目前在環(huán)保領域，物聯(lián)網(wǎng)應用的建設已成為培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新型環(huán)保行業(yè)、推動環(huán)境管理升級的重要手段。
2 環(huán)境數(shù)據(jù)收集網(wǎng)絡基礎上的環(huán)境監(jiān)測
作為環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)最核心的工作之一，針對環(huán)境監(jiān)測的數(shù)據(jù)收集主要包含環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測和污染源監(jiān)測兩個方面。
2.1環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集
傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測是利用若干點源的監(jiān)測來反映監(jiān)測區(qū)域的總體環(huán)境情況，這種方法往往較為局限和片面。因而隨著環(huán)境監(jiān)測特別是宏觀的需求的提高，一系列全局性的信息技術逐漸進入監(jiān)測領域，并發(fā)揮重要作用。最典型的是“3S”技術（又稱空間地球技術）。“3S”是由遙感（RS），全球定位系統(tǒng)（GPS），地理信息系統(tǒng)（GIS），整合成的一個綜合性信息收集平臺。[2]監(jiān)測過程中，首先由RS技術（通過衛(wèi)星或機載熱紅外設備）獲得監(jiān)控區(qū)域的光譜圖像資料。由于大氣、水體等污染常常伴隨著圖像化的信息，經(jīng)過同往期的圖像比較可以發(fā)現(xiàn)環(huán)境變化明顯的區(qū)域，針對這些區(qū)域再進行GPS定位，進行重點監(jiān)測，獨立進行數(shù)據(jù)的收集。GIS技術則是一個針對數(shù)據(jù)進行綜合管理和分析的平臺。三種技術的聯(lián)合運用，可實現(xiàn)大范圍的環(huán)境監(jiān)測。
“3S”技術在環(huán)境監(jiān)測中具有監(jiān)測范圍廣、速度快、成本低、可實現(xiàn)長期動態(tài)監(jiān)控等優(yōu)點，因而是目前大范圍環(huán)境質(zhì)量監(jiān)控，尤其是大氣環(huán)境監(jiān)控、內(nèi)陸水體環(huán)境監(jiān)控、海洋環(huán)境監(jiān)控以及城市生態(tài)環(huán)境監(jiān)控等領域的主流技術。目前“3S”技術已有航空、航天以及無人機等遙感平臺構(gòu)成立體化，全方位的環(huán)境信息收集網(wǎng)絡。[3]
2.2 污染源在線監(jiān)測
全局性的環(huán)境監(jiān)控以外，還需對排污企業(yè)為代表的重點污染源進行監(jiān)控以實現(xiàn)對排污企業(yè)實現(xiàn)實時的監(jiān)管。在這方面，物聯(lián)網(wǎng)的應用主要體現(xiàn)在在線監(jiān)測系統(tǒng)上。在線監(jiān)測是近年來污染源監(jiān)測的發(fā)展趨勢，其含義是通過裝在處理企業(yè)和排污設備上的各類監(jiān)測儀表收集污染物數(shù)據(jù)，再經(jīng)由信息網(wǎng)絡將監(jiān)控數(shù)據(jù)傳至環(huán)境監(jiān)測部門，實現(xiàn)監(jiān)控和管理的過程。在線監(jiān)控的意義在于監(jiān)控數(shù)據(jù)更加真實可靠，同時可避免數(shù)據(jù)的滯后性。
典型的污染源在線監(jiān)控系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)和信息綜合系統(tǒng)。前者安置于污染治理設施和排污設備上。主體是各種常規(guī)指標和污染物指標的檢測儀器。收集的數(shù)據(jù)通常由運行記錄儀和設備采集傳輸儀進行加密、儲存、發(fā)送等。信息綜合系統(tǒng)主要由計算機終端設備、監(jiān)控中心系統(tǒng)等構(gòu)成，對收集到的數(shù)據(jù)進行分類、分析、并入庫儲存以完成環(huán)境數(shù)據(jù)管理的過程。監(jiān)控中心系統(tǒng)通常是由信息管理軟件和數(shù)據(jù)庫構(gòu)成。[4]目前我國已在113個重點城市建立監(jiān)控中心，實現(xiàn)對三千多個排污點實行在線監(jiān)控，隨著在物聯(lián)網(wǎng)技術的促進下，監(jiān)測網(wǎng)絡已有相當規(guī)模。
3 物聯(lián)網(wǎng)技術助力環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展
國務院日前印發(fā)的《關于加快發(fā)展節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)的意見》提出未來三大目標：產(chǎn)業(yè)技術水平顯著提升、國產(chǎn)設備和產(chǎn)品基本滿足市場需求、輻射帶動作用得到充分發(fā)揮。在環(huán)保產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的這一時期下，物聯(lián)網(wǎng)也在該領域起到了重要的作用。下文將在環(huán)保行業(yè)數(shù)據(jù)庫和環(huán)保企業(yè)運營方面闡釋物聯(lián)網(wǎng)技術的應用。
3.1環(huán)保行業(yè)數(shù)據(jù)庫的建設與管理
在全球信息化特別是大數(shù)據(jù)時代即將到來的背景下，數(shù)據(jù)庫的建設和完善對一個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展至關重要。作為基礎數(shù)據(jù)平臺，數(shù)據(jù)庫是環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)中重要的一環(huán)，環(huán)保產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)庫主要包括環(huán)境保護資訊數(shù)據(jù)庫、法律法規(guī)數(shù)據(jù)庫、統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫、產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫、技術數(shù)據(jù)庫、項目數(shù)據(jù)庫、企業(yè)數(shù)據(jù)庫和專家數(shù)據(jù)庫、M&A數(shù)據(jù)庫等。環(huán)保企業(yè)和研究機構(gòu)等可以通過這些數(shù)據(jù)庫進行查詢、運算、分析，以得到環(huán)境狀況、政策法規(guī)、行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、市場潛力、競爭主體情況、主流與前沿技術等信息，為產(chǎn)業(yè)鏈上的環(huán)境制造業(yè)和環(huán)境服務業(yè)的行業(yè)咨詢與研究，企業(yè)相關決策制定等提供依據(jù)。[5]
3.2 環(huán)保企業(yè)運營過程的控制和管理
在近年來迅猛發(fā)展的領域，如物流、電子商務等，已在相當程度上通過基于物聯(lián)網(wǎng)的信息管理技術實現(xiàn)了智能運營。以企業(yè)資源計劃（ERP）系統(tǒng)為代表的綜合管理系統(tǒng)在企業(yè)運營中可將物資資源管理（物流）、人力資源管理（人流）、財務資源管理（財流）、信息資源管理（信息流）集成一體，實現(xiàn)對運營流程的科學管理和優(yōu)化，以達到資源的最高效配置。而現(xiàn)階段，我國環(huán)保產(chǎn)業(yè)對這類系統(tǒng)的應用還不夠充分和徹底，尚處于起步階段，尤其是中小型環(huán)保企業(yè)。
目前在環(huán)保產(chǎn)業(yè)中，通過“智能管理平臺”的研究主要集中在生活垃圾的收轉(zhuǎn)運系統(tǒng)的優(yōu)化管理、地溝油及餐廚垃圾收運體系監(jiān)控和管理、進口廢料的監(jiān)管、資源的回收循環(huán)的管理等方面。
4 結(jié)束語
同為國家“十二五”期間重點發(fā)展產(chǎn)業(yè)，信息產(chǎn)業(yè)和環(huán)保產(chǎn)業(yè)將在國民經(jīng)濟中占據(jù)更大的比重，而信息技術在環(huán)保產(chǎn)業(yè)中的實踐，則對環(huán)境保護工作的現(xiàn)代化有重大意義。通過對物聯(lián)網(wǎng)在環(huán)保領域應用的梳理，可以發(fā)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)技術在環(huán)境保護管理以及環(huán)保產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中都具有廣泛的應用。以“3S”系統(tǒng)和污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)為核心的數(shù)據(jù)收集網(wǎng)絡可為環(huán)境保護工作提供第一手數(shù)據(jù)，可實現(xiàn)污染源的監(jiān)管，污染物總量的控制，以及對環(huán)境突發(fā)狀況的及時應對。另一方面，物聯(lián)網(wǎng)作為一個綜合信息平臺，也為環(huán)保產(chǎn)業(yè)，尤其是企業(yè)和研究機構(gòu)提供了信息管理和運營管理的有效工具，為環(huán)保產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到了助力作用。
目前，我國環(huán)境保護工作的信息化在一些領域（如遙感技術、信息傳輸設備）等方面已取得一定成果。但總體來看，目前還處在建設和發(fā)展的階段，尚存在不夠完善的地方，還有較大的提高空間，如環(huán)保企業(yè)的智能化管理運營等。
未來，我國的環(huán)保信息化將順應國際前沿趨勢向智能環(huán)保的方向發(fā)展。這意味著環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)將在在智能層、網(wǎng)絡層和應用層達到更透徹的感知、更全面的互連互通和更深入的智能化?？傊?，將以物聯(lián)網(wǎng)為代表的信息技術將更深更廣地融入環(huán)保領域的方方面面，將是信息技術工作者和環(huán)境工作者共同努力的目標。
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摘要……………………………………………………………………………………Ⅰ
英文摘要………………………………………………………………………………Ⅱ
1“數(shù)字農(nóng)業(yè)”的內(nèi)涵…………………………………………………………1
2國外“數(shù)字農(nóng)業(yè)”關鍵技術發(fā)展與應用……………………………………………1
2.1美國………………………………………………………………………………………1
2.2英國………………………………………………………………………………………2
2.3德國………………………………………………………………………………………2
3我國發(fā)展“數(shù)字農(nóng)業(yè)”的緊迫性…………………………………………………2
4“數(shù)字農(nóng)業(yè)”的發(fā)展趨勢………………………………………………………………3
4.1農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全流程智能化將逐步成為現(xiàn)…………………………………………………3
4.2農(nóng)產(chǎn)品流通電商化發(fā)展將更加迅猛……………………………………………………3
4.3農(nóng)業(yè)多元化公共服務將更加完善………………………………………………………4
5 “數(shù)字農(nóng)業(yè)”的實踐策略……………………………………………………………4
5.1實現(xiàn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村業(yè)務數(shù)字化和可視化……………………………………………………4
5.2推動數(shù)字農(nóng)業(yè)技術創(chuàng)新…………………………………………………………………5
5.3提高農(nóng)業(yè)農(nóng)村經(jīng)營管理數(shù)字化水平…………………………………………………5
結(jié)語…………………………………………………………………………………………6
致謝………………………………………………………………………………………7
參考文獻……………………………………………………………………………………8
摘 要
數(shù)字農(nóng)業(yè)是將信息作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素，用現(xiàn)代信息技術對農(nóng)業(yè)對象、環(huán)境和全過程進行可視化表達、數(shù)字化設計、信息化管理的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)。數(shù)字農(nóng)業(yè)使信息技術與農(nóng)業(yè)各個環(huán)節(jié)實現(xiàn)有效融合，對改造傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)、轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式具有重要意義。本文總結(jié)了國外“數(shù)字農(nóng)業(yè)”關鍵技術發(fā)展與應用,結(jié)合我國發(fā)展數(shù)字農(nóng)業(yè)的緊迫性與當前數(shù)字農(nóng)業(yè)的發(fā)展趨勢,對我國“數(shù)字農(nóng)業(yè)”的發(fā)展提出了幾條實踐策略。
關鍵詞：數(shù)字農(nóng)業(yè)；農(nóng)業(yè)信息化；發(fā)展策略
Abstract
Content:Digital agriculture is a kind of modern agriculture that takes information as agricultural production elements, uses modern information technology to express agricultural objects, environment and the whole process visually, digital design and information management. Digital agriculture makes the information technology and all aspects of agriculture achieve effective integration, which is of great significance to the transformation of traditional agriculture and the transformation of agricultural production mode. This paper summarizes the development and application of the key technologies of "digital agriculture" in foreign countries. Combined with the urgency of developing digital agriculture in China and the current development trend of digital agriculture, several practical strategies are put forward for the development of "digital agriculture" in China.
Key words:Digital agriculture; agricultural informatization; development strategy
淺析“數(shù)字農(nóng)業(yè)”發(fā)展趨勢與策略
1“數(shù)字農(nóng)業(yè)”的內(nèi)涵
“數(shù)字農(nóng)業(yè)”是農(nóng)業(yè)數(shù)字經(jīng)濟的重要實踐。當前，學術界和工業(yè)界尚未能夠?qū)?shù)字農(nóng)業(yè)形成統(tǒng)一的定義。通用名稱包括信息農(nóng)業(yè)，精確農(nóng)業(yè)，“ Internet + 農(nóng)業(yè)”等等。本文中提到的數(shù)字農(nóng)業(yè)基于農(nóng)業(yè)信息化，在農(nóng)業(yè)鏈的所有環(huán)節(jié)中都強調(diào)了下一代信息技術的重要作用，代表了農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的新視野?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)與信息化的緊密結(jié)合使可以充分利用數(shù)字技術。數(shù)字技術在促進農(nóng)業(yè)發(fā)展方面發(fā)揮著重要作用，并且不斷的提高現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的數(shù)字化水平，支持農(nóng)村戰(zhàn)略的實施。
2國外“數(shù)字農(nóng)業(yè)”關鍵技術發(fā)展與應用
2.1美國
美國完善的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)基礎和數(shù)字技術體系促進農(nóng)業(yè)發(fā)展。美國數(shù)字農(nóng)業(yè)發(fā)展建立在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)高度專業(yè)化、規(guī)?；⑵髽I(yè)化的基礎上，已經(jīng)建成了完善的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術應用與管理系統(tǒng)。自20世紀90年代起，美國已開始應用數(shù)字農(nóng)業(yè)技術，包括應用遙感技術對作物生長過程進行檢測和預報、在大型農(nóng)機上安裝GPS設備、應用GIS處理和分析農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)等，對大田作物進行生產(chǎn)前、中、后期的全面監(jiān)測與管理。在21世紀初已經(jīng)實現(xiàn)“3S”技術、智能機械系統(tǒng)和計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)在大農(nóng)場中的綜合應用，智能機械已經(jīng)進入商品化階段。如JohnDeere公司的“綠色之星”精準農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，基于物聯(lián)網(wǎng)技術與“3S”技術搭建的新型精準農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)，用以進行精細農(nóng)作、農(nóng)機管理、農(nóng)藝管理和計劃管理，可繪制農(nóng)場產(chǎn)量的“數(shù)字地圖”，在機械化生產(chǎn)大農(nóng)場中的市場占有率達到了65％以上。在大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等數(shù)字技術飛速發(fā)展的助推下，美國數(shù)字農(nóng)業(yè)技術已與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后形成緊密銜接，應用范疇覆蓋從作物生長的微觀監(jiān)測到宏觀農(nóng)業(yè)經(jīng)濟分析。此外，美國也已形成完善的技術服務組織網(wǎng)絡，美國服務類企業(yè)與公益機構(gòu)可為經(jīng)營主體提供較為完善的技術服務，例如美國農(nóng)業(yè)技術服務組織（FSA）為農(nóng)民提供豐富的信息。
2.2英國
英國信息化技術應用助推精準農(nóng)業(yè)。信息化技術推動英國農(nóng)業(yè)向數(shù)字化、智能化、精準化的方向發(fā)展。英國農(nóng)村地區(qū)信息化基礎設施完備，互聯(lián)網(wǎng)、4G信號已實現(xiàn)基本覆蓋。在此基礎上，精準農(nóng)業(yè)技術得以實現(xiàn)在農(nóng)業(yè)的全方位應用，如借助遙感技術進行作物生產(chǎn)監(jiān)測與產(chǎn)量預報、農(nóng)業(yè)資源調(diào)查、農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境評價和災害監(jiān)測等；英國Massey Ferguson公司研發(fā)的“農(nóng)田之星”信息管理系統(tǒng)，借助傳感識別技術和GPS技術能夠更為精準地進行種植和養(yǎng)殖作業(yè)、數(shù)據(jù)記錄分析和制定解決方案；智能機械已基本裝備衛(wèi)星定位系統(tǒng)、電腦控制和軟件應用系統(tǒng)，能夠根據(jù)不同位置、不同質(zhì)量的地塊情形實現(xiàn)自動化、精準化、變量化作業(yè)，同時可以采集作物信息用以制作電子地圖和調(diào)整生產(chǎn)策略。2013年英國啟動《農(nóng)業(yè)技術戰(zhàn)略》，提出了應用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)技術和智能技術進一步發(fā)展精準農(nóng)業(yè)，從而提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，如借助GateKeeper專家系統(tǒng)提供輔助決策和農(nóng)場管理、LELY擠奶機器人等智能化設備在養(yǎng)殖場中的應用、自動感知技術在施肥施藥機械上的應用、二維碼技術在農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)銷環(huán)節(jié)的廣泛應用等。
2.3德國
德國關鍵技術與設備的積極研發(fā)與推廣。在歐盟農(nóng)業(yè)共同政策對數(shù)字農(nóng)業(yè)的支持下，德國積極發(fā)展高水平數(shù)字農(nóng)業(yè)，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)高度機械化的基礎上，建立完善的計算機支持和輔助決策系統(tǒng)，提供數(shù)字農(nóng)業(yè)綜合解決方案。德國投入大量資金與人力支持數(shù)字農(nóng)業(yè)核心技術與智能設備研發(fā)，并由大型企業(yè)牽頭，如德國拜耳公司投資2 億歐元支持數(shù)字農(nóng)業(yè)布局，已在60多個國家提供數(shù)字化解決方案，并旗下Xarvio品牌推廣數(shù)字農(nóng)業(yè)，通過XarvioScouring識別系統(tǒng)高效識別和分析作物生長和病蟲害信息，幫助農(nóng)民優(yōu)化田塊單獨管理和農(nóng)田統(tǒng)籌優(yōu)化。擁有百年歷史的德國農(nóng)業(yè)機械制造商CLAAS集團結(jié)合第四代移動通信技術和傳感器技術，實現(xiàn)收割過程的全面自動化。
3我國發(fā)展“數(shù)字農(nóng)業(yè)”的緊迫性
今年雖然受到疫情影響，但我國大部分農(nóng)產(chǎn)品仍然是一個“大年”，怎樣解決需求下降、部分市場關閉、物流受阻等難題，把農(nóng)貨順利賣出去，讓農(nóng)民實現(xiàn)豐產(chǎn)又豐收？加速數(shù)字農(nóng)業(yè)發(fā)展是不二法門。
農(nóng)業(yè)長期保持著傳統(tǒng)形態(tài)，技術進步一直較慢，特別是進入信息化時代后，農(nóng)業(yè)技術滯后帶來的產(chǎn)業(yè)發(fā)展差距愈發(fā)顯著。隨著數(shù)字經(jīng)濟的興起，越來越多的領域引入互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術，實現(xiàn)了智能化、數(shù)字化重塑，生產(chǎn)率大幅度提高。2019 年，我國服務業(yè)、工業(yè)數(shù)字經(jīng)濟滲透率分別為 37.8%、19.5%，但農(nóng)業(yè)只有 8.2%，數(shù)字化改造的空間很大，需盡快趕上信息社會的發(fā)展步伐。
農(nóng)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的必然選擇，也是破解目前農(nóng)業(yè)難題的一劑良方，瞄準這個主攻方向，無疑將為農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供新動能，給予農(nóng)民更多獲得感。對廣大農(nóng)民來講，農(nóng)產(chǎn)品銷售難的問題最頭疼，常常遭遇“多收了三五斗”的尷尬?？梢哉f，農(nóng)業(yè)數(shù)字化水平滯后，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、難以標準化、產(chǎn)銷信息不對稱等是導致農(nóng)產(chǎn)品銷售難的主因。顯然，加快技術與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的融合，打造數(shù)字農(nóng)業(yè)，對產(chǎn)業(yè)鏈進行全方位的數(shù)字化改造，使得傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)脫胎換骨，插上科技的翅膀騰飛，已成為農(nóng)業(yè)發(fā)展新趨勢。
4“數(shù)字農(nóng)業(yè)”的發(fā)展趨勢
4.1農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全流程智能化將逐步成為現(xiàn)實
物聯(lián)網(wǎng)技術在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設施和設備領域中的應用極大地提高了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設施和設備的數(shù)字和智能水平，實現(xiàn)了整個農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程的數(shù)字化控制，實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)智能化生產(chǎn)和管理。它可以解決由托管服務流程引起的一系列問題。在種植業(yè)中，重點是如何精確控制生產(chǎn)環(huán)節(jié)，例如育苗，播種，施肥，灌溉和病蟲害防治。當前，荷蘭，日本，以色列和其他國家正在使用大數(shù)據(jù)，人工智能和信息技術來促進數(shù)字化，精確化和智能化作物種植的發(fā)展。
4.2農(nóng)產(chǎn)品流通電商化發(fā)展將更加迅猛
電子商務的飛速發(fā)展為農(nóng)產(chǎn)品流通提供了新的平臺和基礎。例如，美國著名的新鮮食品電子商務公司LocalHarvest是一個平臺，該平臺整合了有機農(nóng)業(yè)的上下游，并連接了中小型農(nóng)場和消費者。LocalHarvest平臺基于從相關農(nóng)場收集的基本信息來支持地圖搜索系統(tǒng)，使消費者能夠搜索本地社區(qū)周圍的農(nóng)場并購買難以保存的新鮮農(nóng)產(chǎn)品，例如蔬菜和禽蛋。農(nóng)產(chǎn)品在快速物流系統(tǒng)下，可以快速送到消費者家中，從而大大提高農(nóng)產(chǎn)品物流的效率和質(zhì)量。
值得欣喜的是，近年來，全國各地與各大電商平臺紛紛投入大量資源，重構(gòu)產(chǎn)業(yè)鏈，培植人才，發(fā)力促進農(nóng)產(chǎn)品上行。以河北省為例，近年來積極引入農(nóng)業(yè)電商龍頭企業(yè)，與阿里巴巴、京東、拼多多等電商平臺開展合作，持續(xù)在直播助農(nóng)、農(nóng)產(chǎn)品品牌孵化、新農(nóng)商人才培養(yǎng)等領域，合力打造河北數(shù)字農(nóng)業(yè)“新基建”?？梢钥吹?，利用大數(shù)據(jù)和分布式人工智能技術匹配優(yōu)化資源，將需求傳導給供給端，有效緩解了供需信息不對稱造成的產(chǎn)銷脫節(jié)。在互聯(lián)網(wǎng)科技力量的加持下，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的“痛點”也得到有效解決，進一步打開了農(nóng)產(chǎn)品從田間到餐桌的通路。
隨著電商農(nóng)產(chǎn)品銷量的快速增長，廣大農(nóng)民亦受益匪淺，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式發(fā)生重大變化，以需求引導生產(chǎn)、訂單式農(nóng)業(yè)逐漸成為主流，精準種植、數(shù)字營銷提升了農(nóng)民收入水平，促進更多農(nóng)民融入數(shù)字農(nóng)業(yè)的場景里。以往很多滯銷農(nóng)產(chǎn)品位于貧困地區(qū)，數(shù)字農(nóng)業(yè)重塑產(chǎn)業(yè)鏈，幫助貧困戶掌握技術、融入市場，實現(xiàn)了造血扶貧。實踐證明，此種創(chuàng)新扶貧模式具有很強的活力。比如，拼多多的“農(nóng)地云拼”模式得到國務院扶貧辦的肯定，榮獲了今年的“全國脫貧攻堅組織創(chuàng)新獎”。截至 2019 年底，拼多多平臺直連的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者超過 1200 萬人，累計帶貧人數(shù)超百萬。
4.3農(nóng)業(yè)多元化公共服務將更加完善
通過將移動互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)等頂尖技術運用在農(nóng)業(yè)公共服務，農(nóng)業(yè)服務也更加便利和靈活。這也是數(shù)字農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要趨勢。一些國家為了促進數(shù)字農(nóng)業(yè)的發(fā)展，在農(nóng)業(yè)信息化和農(nóng)業(yè)公共服務方面做出了很多努力。
5 “數(shù)字農(nóng)業(yè)”的實踐策略
5.1實現(xiàn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村業(yè)務數(shù)字化和可視化
加快建立涵蓋農(nóng)業(yè)資源，農(nóng)村產(chǎn)業(yè)，生產(chǎn)管理，產(chǎn)品質(zhì)量，農(nóng)業(yè)機械設備和農(nóng)村治理的數(shù)據(jù)庫。利用地理空間信息技術和遙感技術整合空間數(shù)據(jù)，獲取耕地資源，漁業(yè)水資源，糧食生產(chǎn)功能區(qū)，現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)園區(qū)，特色農(nóng)產(chǎn)品優(yōu)勢區(qū)，特色鮮明的農(nóng)業(yè)村莊，生產(chǎn)經(jīng)營實體，村莊分布等數(shù)據(jù)。地圖存儲在數(shù)據(jù)庫中，使農(nóng)業(yè)和農(nóng)村資源數(shù)據(jù)立體化。通過集成的農(nóng)業(yè)調(diào)度系統(tǒng)，現(xiàn)場定點監(jiān)控系統(tǒng)，集成的遙感信息，無人機觀測和地面?zhèn)鞲衅骶W(wǎng)絡，可以建立農(nóng)作物的空間分布。通過農(nóng)作物的空間分布，重大自然災害和其他動態(tài)空間圖，形成了一個一體化的全域地理信息圖，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和管理的科學指導奠定了堅實的數(shù)據(jù)基礎。
5.2推動數(shù)字農(nóng)業(yè)技術創(chuàng)新
創(chuàng)新，始終是鄉(xiāng)村振興的內(nèi)生動力。要實現(xiàn)鄉(xiāng)村振興，離不開“數(shù)字農(nóng)業(yè)”助力。手機變成新農(nóng)具、直播成了新農(nóng)活、數(shù)據(jù)成為新農(nóng)資，隨著農(nóng)業(yè)新業(yè)態(tài)新模式競相涌現(xiàn)，數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展紅利惠及三農(nóng)必將更加給力，而農(nóng)業(yè)信息技術已然成為數(shù)字農(nóng)業(yè)發(fā)展的關鍵支持。未來依靠農(nóng)業(yè)科學院和大學等農(nóng)業(yè)科學研究和技術開發(fā)機構(gòu)來充分發(fā)揮農(nóng)業(yè)科技企業(yè)作為創(chuàng)新主題的作用，促進數(shù)字農(nóng)業(yè)領域的“產(chǎn)學研”合作，并著重于先進技術和核心技術。為了提高對關鍵技術的了解和研發(fā)，精確操作和智能決策的數(shù)字化管理，智能設備的變量修改和應用，農(nóng)產(chǎn)品的靈活處理，區(qū)塊鏈等技術，3S 加速，智能識別，模型仿真，智能控制和其他軟件和硬件產(chǎn)品數(shù)字農(nóng)業(yè)的綜合應用，了解數(shù)字農(nóng)業(yè)技術標準和規(guī)范體系的建立，數(shù)字農(nóng)業(yè)技術創(chuàng)新以及應用服務系統(tǒng)的持續(xù)改進。
5.3 提高農(nóng)業(yè)農(nóng)村經(jīng)營管理數(shù)字化水平
當前，就中國電子政務項目的發(fā)展而言，農(nóng)業(yè)部門中的電子政務服務水平不能完全滿足領導決策應用程序和公共商務應用程序的功能要求。農(nóng)業(yè)信息服務的總體水平有待進一步提高。同時，這意味著中國農(nóng)業(yè)信息服務具有巨大的發(fā)展和利用空間。因此，有必要進一步擴大移動互聯(lián)網(wǎng)技術，云計算，大數(shù)據(jù)等先進技術在農(nóng)業(yè)信息服務領域的應用，并通過建立靈活，便捷，高效，透明的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營管理體系，為農(nóng)民提供更多便捷和信息服務。在信息公開，政府公共關系，信息服務，辦公室工作等方面，充分利用農(nóng)民信箱和便攜式農(nóng)業(yè)和農(nóng)村地區(qū)的服務功能，提高了園藝，畜牧，水產(chǎn)品，田間管理和智能化管理水平。著眼于整個農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的要求，以提高勞動生產(chǎn)率，研究和推廣適用于不同地形和環(huán)境的農(nóng)業(yè)機械，并進一步促進農(nóng)業(yè)“機器換人”。
結(jié) 語
數(shù)字農(nóng)業(yè)的發(fā)展實現(xiàn)了對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自動，精確控制，智能和科學管理，提高了農(nóng)業(yè)的可控性，降低了生產(chǎn)成本，并減少了環(huán)境污染，使農(nóng)業(yè)向精準，環(huán)保和可持續(xù)的方向發(fā)展。此外，農(nóng)村電子商務的發(fā)展可以有效克服農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營的不利因素，可以簡化交易聯(lián)系，提高交易效率，降低成本，消除農(nóng)民對庫存余額的擔憂，并縮短生產(chǎn)周期。努力為農(nóng)民提供更多的商機。由于時間和空間的限制，內(nèi)容的選擇空間也越來越廣，這對于提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營管理人員的科學文化素養(yǎng)具有重要意義。
致 謝
在這篇論文的撰寫過程中，我遇到了很多的困難和障礙，但都在老師、領導、同事、同學和朋友的幫助下順利解決了。尤其要強烈感謝周波老師在千里之外給我們線上授課進行指導和幫助，不厭其煩地為我們解答疑問、傳授知識，讓我非常感動，在此向幫助和指導過我的各位老師表示最衷心的感謝!
同時也要感謝這篇論文所涉及到的各位學者，本文引用了數(shù)位學者的研究文獻，如果沒有各位學者的研究成果的幫助和啟發(fā)，我將很難完成本篇論文的寫作。
同時也要感謝我的領導、同事、同學和朋友，在我寫論文的過程中給予我很多素材，還在論文的撰寫和排版過程中提供給我很大的幫助。由于我的學術水平有限，所寫論文難免有不足之處，懇請各位老師和學友不吝批評與指教。
參考文獻
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