通過實(shí)現(xiàn)厘米級定位，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了更加精準(zhǔn)的可能。這一國之重器在我國農(nóng)業(yè)領(lǐng)域“落地生根”的背后，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)走向智能化、科技化、現(xiàn)代化的典型探索，也是我國自力更生在高水平科技領(lǐng)域不斷突破的生動體現(xiàn)。
山東巨野農(nóng)民種蘿卜的視頻火了——
“采用裝載北斗導(dǎo)航自動輔助駕駛系統(tǒng)的播種機(jī)，8小時可播種40畝，百米誤差僅2厘米。如果用人工播種，同樣8小時，五六個人僅可播種兩畝地。”巨野縣龍堌鎮(zhèn)土碼頭農(nóng)場主鄧海英說。
不僅是高精度種蘿卜，自動規(guī)劃插秧路線、玉米籽粒機(jī)收……搭載北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（以下簡稱“北斗系統(tǒng)”）的農(nóng)業(yè)機(jī)械，正馳騁在全國各地的農(nóng)田里。特別是今年，我國糧食生產(chǎn)在經(jīng)歷極端天氣等考驗后，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)豐收，北斗系統(tǒng)便是背后的“法寶”之一。
作為我國自主建設(shè)的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，北斗系統(tǒng)是GPS、GLONASS之后，第三個成熟的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。自2012年北斗二號建成后，北斗系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域得到了規(guī)?；茝V，截至2022年6月底，農(nóng)業(yè)已累計應(yīng)用北斗設(shè)備近100萬臺/套。
全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在大田精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用。吳才聰制圖
北斗系統(tǒng)在我國農(nóng)業(yè)領(lǐng)域“落地生根”的背后，是這個傳統(tǒng)行業(yè)走向智能化、科技化、現(xiàn)代化的典型探索，也是我國自力更生在高水平科技領(lǐng)域不斷突破的生動體現(xiàn)。近年來，隨著北斗產(chǎn)品加速進(jìn)入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，通過厘米級定位和控制，這一國之重器為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了更加精準(zhǔn)的可能。
一顆“中子”撞地球
時間回?fù)艿?0年前，河北省沽源縣豐泰種植合作社負(fù)責(zé)人張志貴開始承包土地種植馬鈴薯。然而，每年春播時節(jié)，1600多畝的地讓他犯了難。為趕在雨季之前完成播種，必須每天耕作上百畝，兩周連軸作業(yè)，才能保證完成任務(wù)。
最讓張志貴頭疼的是開農(nóng)機(jī)的司機(jī)?！爸岸际遣迳掀鞐U，用劃印器在地上劃線，機(jī)手瞄著紅旗壓著白線開，彎曲、并線等問題是常有的。農(nóng)忙時，花高價都不一定能請到好司機(jī)?！睆堉举F回憶那些年，高昂的人工成本，加上市場價格波動，一年到頭也掙不了幾個錢。
如今，北斗導(dǎo)航自動輔助駕駛系統(tǒng)幫了張志貴大忙——只需按照步驟提前設(shè)置好程序，農(nóng)機(jī)即可按照期望的路徑自動駕駛，無需全程掌控方向盤，只需在轉(zhuǎn)彎時打打方向盤?！耙淮涡跃涂梢酝瓿刹シN、起壟、開溝、施肥、鋪設(shè)膜下滴灌帶和膜上筑土等多道工序，駕駛員還可以隨時下車查看播種情況。”張志貴笑著告訴記者，“與傳統(tǒng)人工點(diǎn)播相比，機(jī)械化播種播量均勻，一畝地能比之前多種兩行土豆，每畝地能增產(chǎn)10％?！?/p>
河北省沽源縣豐泰種植合作社內(nèi)，裝有北斗導(dǎo)航自動輔助駕駛系統(tǒng)的播種機(jī)正是在播種土豆。 受訪者供圖
事實(shí)上，衛(wèi)星導(dǎo)航最初是為軍事服務(wù)，20世紀(jì)90年代以來開始向民用領(lǐng)域開放。從2009年啟動研發(fā)的北斗三號系統(tǒng)，應(yīng)用場景除提供定位、授時、導(dǎo)航和短報文通信等基本服務(wù)，還具備精密單點(diǎn)定位、地基增強(qiáng)等多種特色服務(wù)能力，為其融入農(nóng)業(yè)領(lǐng)域提供了基本條件。
“北斗就像一顆‘中子’，撞到農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，會產(chǎn)生裂變?！敝袊r(nóng)業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院北斗團(tuán)隊牽頭人、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)機(jī)作業(yè)監(jiān)測與大數(shù)據(jù)應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗室主任、中國農(nóng)機(jī)工業(yè)協(xié)會精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)裝備分會秘書長吳才聰介紹，北斗系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)中觸發(fā)了鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，促成了首個規(guī)?；瘧?yīng)用的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)。
基于北斗系統(tǒng)的自動輔助駕駛技術(shù)應(yīng)用在田間作業(yè)機(jī)械上，可以保證實(shí)施起壟、播種、噴藥、收獲等作業(yè)的交接行精度，避免作業(yè)重疊或遺漏，從而大大提高作業(yè)精度。
剛剛過去的采棉季，利用裝上北斗系統(tǒng)的采棉機(jī)進(jìn)行機(jī)械化采摘，已經(jīng)不是新鮮事。在新疆各區(qū)棉花種植區(qū)里，在年初播種行距固定的情況下，裝有北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的采棉機(jī)，按照規(guī)劃好的行進(jìn)路線作業(yè)，能夠做到精準(zhǔn)采摘。
新疆庫爾勒普惠鄉(xiāng)的棉花種植戶劉四雷經(jīng)營著400畝棉花地?！耙郧叭斯げ擅扌枰?0至45天，現(xiàn)在用上了裝有自動輔助駕駛系統(tǒng)的采棉機(jī)，1天1夜就可以采完。之前人工采，成本兩塊多一公斤，機(jī)采一公斤只需4毛多，平均每畝地能節(jié)省700多元，落花率也大幅降低?！眲⑺睦赘嬖V記者，按照傳統(tǒng)種植模式，管理400畝棉花地需要5個人，而現(xiàn)在2個人就可以高效管理農(nóng)田。
在新疆庫爾勒普惠鄉(xiāng)，裝有北斗導(dǎo)航自動輔助駕駛系統(tǒng)的播種機(jī)正在播種玉米。 受訪者供圖
北斗導(dǎo)航自動輔助駕駛系統(tǒng)的應(yīng)用，不僅能實(shí)現(xiàn)節(jié)本增效，也使種田更加輕松。
“在車?yán)锩妫加泻炔璧臅r間?！眲⑺睦渍f，以前是男同志開車，一天下來全身是土，又臟又累。這兩年隨著北斗導(dǎo)航的普及和拖拉機(jī)的升級換代，女司機(jī)也可以坐在車?yán)锔筛蓛魞舻馗苫睢?/p>
中國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室主任冉其承介紹，剛剛過去的“三秋”時節(jié)，基于北斗系統(tǒng)的植保無人機(jī)、自動駕駛拖拉機(jī)、播種機(jī)、收割機(jī)等，廣泛應(yīng)用在北京、河北、河南、山東、浙江、江蘇、黑龍江、甘肅等地，在秋收、秋種中發(fā)揮了重要作用。北斗正成為農(nóng)民實(shí)打?qū)嵉呢S收“金鑰匙”。
±2.5厘米
“畢竟是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，一厘米、兩厘米的差別放到大田里，播種時多一顆還是少一顆，累計下來就是百分之幾的差別，要求其實(shí)也不低?！碧岬綖槭裁词褂帽倍穼?dǎo)航自動輔助駕駛系統(tǒng)，劉四雷如此說道。
近年來，隨著精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，對其核心支撐的定位精度要求也不斷提高。而使用北斗自動輔助駕駛系統(tǒng)后的農(nóng)機(jī)，1000米內(nèi)的誤差僅有±2.5厘米。
±2.5厘米是什么概念？當(dāng)時，在新疆最優(yōu)秀的農(nóng)機(jī)手，作業(yè)精度是10厘米左右，北斗自動導(dǎo)航的精準(zhǔn)度提高了3倍；而普通手機(jī)和車載導(dǎo)航的精度是5到10米。
但是，北斗系統(tǒng)只能提供導(dǎo)航信號，厘米級甚至毫米級精準(zhǔn)導(dǎo)航是怎么實(shí)現(xiàn)的？
先來看一下北斗自動導(dǎo)航設(shè)備的工作原理——在導(dǎo)航終端中設(shè)定導(dǎo)航線，通過拖拉機(jī)上安裝的前輪轉(zhuǎn)角傳感器、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)、慣性測量單元，來獲取拖拉機(jī)的實(shí)時位置、速度、姿態(tài)，并計算拖拉機(jī)與預(yù)設(shè)導(dǎo)航線的偏離距離和偏離航向，再通過導(dǎo)航控制器計算前輪轉(zhuǎn)角，并向拖拉機(jī)的自動轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)發(fā)送控制信號，實(shí)時修正拖拉機(jī)的行駛方向。
北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)就相當(dāng)于導(dǎo)航設(shè)備的“大腦”，是自動輔助駕駛系統(tǒng)的核心部件。也就是說，每臺終端設(shè)備想要實(shí)現(xiàn)定位，就要靠接收機(jī)內(nèi)的定位板卡來進(jìn)行計算和處理。
2022年9月22日，在上海土是寶數(shù)字農(nóng)場，智能變量噴霧機(jī)器人利用“中國移動5G+北斗高精度定位”，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)規(guī)劃的農(nóng)機(jī)作業(yè)范圍。 新華社記者 王翔 攝
但在北斗系統(tǒng)應(yīng)用之初，定位板卡卻面臨著受制于人的境地。
“時至2011年，我國定位導(dǎo)航板卡90％以上被國外企業(yè)占據(jù)?！鄙虾Ｋ灸峡偨?jīng)理王昌告訴記者，當(dāng)年，國內(nèi)導(dǎo)航型板卡是200元一片，而進(jìn)口的高精度定位板卡價格在2萬至3萬元一片?！八援?dāng)時，國外高精度板卡比國內(nèi)導(dǎo)航型板卡定位精度高了100倍，技術(shù)門檻也高了100倍，成本高了100倍，售價也高了100倍?！?/p>
糧食安全要抓在自己手上，核心技術(shù)也要牢牢抓在自己手上。在北斗系統(tǒng)應(yīng)用之初，以司南導(dǎo)航為代表的導(dǎo)航企業(yè)加大自主研發(fā)力度，攻克了一個個技術(shù)難關(guān)，實(shí)現(xiàn)了高精度板卡的自主可控?！爱?dāng)前，高精度板卡的價格不止攔腰對折，甚至低至2折、1折，現(xiàn)在邁向了千元級別，功耗也越來越低?！蓖醪f。
由于農(nóng)業(yè)作業(yè)的特殊性，除要求路徑跟蹤精度達(dá)到±2.5厘米外，對信號的可靠性也有著較高的要求。
“信號中斷后，農(nóng)機(jī)將無法保持厘米級的定位精度，針對棉花等對作業(yè)精度要求較高的作物，只能停止作業(yè)，會耽誤農(nóng)時?！鼻の恢媒鉀Q方案經(jīng)理胡冰冰告訴記者，全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)定位時，因衛(wèi)星、大氣層和用戶端三個方面的綜合誤差影響，單點(diǎn)定位的誤差在5-10米，不能滿足精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的需求?！巴ㄟ^增強(qiáng)系統(tǒng)將誤差計算出來，發(fā)送給用戶終端，用戶終端把誤差消除后，定位的精度就可以提高。”
然而，在北斗系統(tǒng)應(yīng)用之初，農(nóng)機(jī)手都是自己購買移動基站進(jìn)行差分定位。胡冰冰介紹，當(dāng)時，僅新疆石河子就建了接近130個固定式小基站。但是，由于無人協(xié)調(diào)電臺發(fā)射頻率，造成了非常嚴(yán)重的信號干擾，一旦接入別人的基站，就會導(dǎo)致坐標(biāo)不統(tǒng)一，拖拉機(jī)就會走歪?！熬拖窈芏嗳嗽谌豪锖霸?，一旦嗓門大了，就會把別人的電臺壓制?！?/p>
近年來，我國創(chuàng)新提出建設(shè)地基增強(qiáng)系統(tǒng)，通過在全國范圍內(nèi)建設(shè)地基增強(qiáng)系統(tǒng)和北斗系統(tǒng)匹配融合。2016年，國家北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)“全國一張網(wǎng)”正式投入運(yùn)行，開始提供實(shí)時厘米級、后處理毫米級的高精度定位服務(wù)。2018年，千尋位置發(fā)布“星地一體”高精度時空服務(wù)，進(jìn)一步增強(qiáng)服務(wù)的性能和覆蓋范圍。
盆景還是森林？
盡管如此，北斗導(dǎo)航自動輔助駕駛系統(tǒng)的推廣并沒有想象的順利。
第一代自動輔助駕駛系統(tǒng)，通過液壓閥控制油路的方式驅(qū)動拖拉機(jī)轉(zhuǎn)向，從而達(dá)到自動駕駛的目的?！坝捎谝簤焊脑煲獙⒂吐凡痖_，插入很多油管，改造難度比較大，安裝時間很長，對工作人員要求較高?！鄙虾Ｋ灸袭a(chǎn)品經(jīng)理張冬冬告訴記者，雖然液壓改造后系統(tǒng)控制效率高一些，但是對于后端來說更加復(fù)雜，故障率也相對較高。
除此之外，高昂的成本，也成了自動輔助駕駛大規(guī)模推廣的阻力。
“普通農(nóng)民對新技術(shù)的抵觸情緒比較大，況且當(dāng)時的成本很高，一套自動駕駛設(shè)備通常要賣到十余萬元，價格相當(dāng)于一臺中馬力段拖拉機(jī)的價格，個體農(nóng)民很少有愿意嘗試的?！睆埗f，在北斗系統(tǒng)應(yīng)用之初，所使用的高精度技術(shù)和自動駕駛系統(tǒng)都從國外引進(jìn)，在液壓自動轉(zhuǎn)向推廣的三四年間，銷量在每年1000臺左右，很難實(shí)現(xiàn)突破。
最初打開局面是在新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)。過去每到棉花采摘季，便有河南、四川等地百萬采棉隊浩浩蕩蕩去新疆務(wù)工，近年來這個數(shù)字已銳減近一半。“這些年，內(nèi)陸省份工資和生活水平都提高了，年輕人不愿干這體力活，包吃包住一天350塊錢，都難請到人。”王昌表示，用北斗自動導(dǎo)航的農(nóng)機(jī)在農(nóng)村有著更現(xiàn)實(shí)的需求。
“我們的業(yè)務(wù)員帶著產(chǎn)品前往團(tuán)場農(nóng)機(jī)科和農(nóng)機(jī)推廣站挨個走訪，先做實(shí)驗測試，然后再小批量采購，大概花了一兩年的時間，兵團(tuán)內(nèi)部就認(rèn)可了這個產(chǎn)品?！睆埗貞浀?。隨著團(tuán)場的批量使用，自動導(dǎo)航就在新疆遍地開花了。黑龍江也是先從國營農(nóng)墾集團(tuán)推廣到普通農(nóng)戶。
國家層面的支持從2013年開啟。在北斗二號系統(tǒng)建成并提供區(qū)域服務(wù)之際，為促進(jìn)我國精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)裝備發(fā)展和北斗系統(tǒng)農(nóng)業(yè)應(yīng)用，財政部、原農(nóng)業(yè)部在國家農(nóng)機(jī)購置補(bǔ)貼目錄中，增加了“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)設(shè)備”小類，對“農(nóng)業(yè)用北斗終端（含漁船用）”進(jìn)行補(bǔ)貼，為北斗系統(tǒng)開始在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域“落地生根”提供了助力。2014年，國家發(fā)改委啟動的新疆兵團(tuán)第八師石河子市北斗系統(tǒng)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)重大應(yīng)用示范工程項目，在陳學(xué)庚院士的指導(dǎo)下，對國產(chǎn)北斗農(nóng)機(jī)自動駕駛系統(tǒng)的規(guī)?；瘧?yīng)用起到了至關(guān)重要的作用。
各類補(bǔ)貼算下來，一套設(shè)備只要三四萬元，農(nóng)民也能夠接受。在聽說有購置補(bǔ)貼后，張志貴當(dāng)機(jī)立斷，購入了第一臺自動導(dǎo)航設(shè)備，“當(dāng)時雇一個熟練機(jī)手每天的工資是500元左右，用了導(dǎo)航后，對機(jī)手的要求低了，雇用機(jī)手的成本也在降，一臺自動導(dǎo)航設(shè)備的成本兩三年就能收回?！?/p>
更大的驚喜來自2015年。國內(nèi)一批導(dǎo)航企業(yè)和主機(jī)企業(yè)，通過自主研制北斗農(nóng)機(jī)自動導(dǎo)航和輔助駕駛系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化的突破——用電機(jī)控制代替了液壓控制，北斗自動導(dǎo)航系統(tǒng)開始向規(guī)模化邁進(jìn)。
“新系統(tǒng)在執(zhí)行機(jī)構(gòu)和算法方面做了改進(jìn)，把電機(jī)加裝在原車的方向盤上，改動小了，安裝快了。”張冬冬介紹，從2015年開始，整個行業(yè)的銷量基本都在翻番增長，加上近幾年國產(chǎn)化速度加快，設(shè)備售價從之前的十余萬元降到了一萬多元，只有之前的十分之一。“2021年開始每年銷量都在2萬臺以上，2022年接近5萬臺?！?/p>
隨著土地流轉(zhuǎn)與農(nóng)機(jī)購置補(bǔ)貼等政策的持續(xù)實(shí)施、農(nóng)機(jī)社會化服務(wù)體系的逐步建立，為北斗在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的快速推廣提供了助力。“可以明顯地感受到老百姓對北斗導(dǎo)航自動輔助駕駛系統(tǒng)接受度逐年增高，有些地區(qū)還出現(xiàn)了農(nóng)機(jī)不配置自動輔助駕駛系統(tǒng)，下地沒活兒干的現(xiàn)象?！鄙虾Ｂ?lián)適導(dǎo)航董事長馬飛告訴記者。
不過，在安裝上，后裝和前裝問題還困擾著業(yè)界。多年來，北斗導(dǎo)航自動輔助駕駛系統(tǒng)的安裝，大多數(shù)都是在購買農(nóng)機(jī)后，相應(yīng)的問題也隨之日益凸顯，例如后裝的安全性、兼容性和可靠性等難以得到有效保障。不少主機(jī)企業(yè)聯(lián)合導(dǎo)航企業(yè)和科研院所的辦法是：發(fā)展后裝應(yīng)用的同時，不斷探索自動導(dǎo)航技術(shù)前裝應(yīng)用。
“北斗系統(tǒng)的應(yīng)用只受想象力限制”
“十年前，搞北斗的人還不太清楚北斗在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域有什么應(yīng)用，而搞農(nóng)業(yè)的人卻只知道用GPS?！眳遣怕斦J(rèn)為，在北斗系統(tǒng)應(yīng)用之初，技術(shù)和應(yīng)用場景之間還存在著鴻溝，但如今，這個鴻溝正在被填平。
《2022中國衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》數(shù)據(jù)顯示，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，全國已有將北斗終端作為標(biāo)準(zhǔn)配置的農(nóng)機(jī)企業(yè)45家，安裝農(nóng)機(jī)自動駕駛系統(tǒng)超過10萬臺，安裝農(nóng)機(jī)定位、作業(yè)監(jiān)測等遠(yuǎn)程運(yùn)維終端超過45萬臺/套，全國接入國家精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)綜合數(shù)據(jù)服務(wù)平臺的農(nóng)機(jī)裝備達(dá)到25.8萬臺，實(shí)現(xiàn)了跨企業(yè)農(nóng)機(jī)作業(yè)數(shù)據(jù)整合，水稻、小麥、玉米等主糧作物收獲和拖拉機(jī)作業(yè)的24小時動態(tài)監(jiān)測。
隨著北斗產(chǎn)品加速進(jìn)入農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，通過厘米級定位和精準(zhǔn)控制，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的一系列場景有了更加精準(zhǔn)的可能，其應(yīng)用場景“朋友圈”正在不斷增加之中。
搭載北斗導(dǎo)航自動輔助駕駛系統(tǒng)的農(nóng)機(jī)已能適應(yīng)不同場景、不同地形。農(nóng)忙時節(jié)，不論是平原、丘陵，還是高原地帶、極寒區(qū)域，從水稻機(jī)械直播、玉米籽粒機(jī)收到油菜全程機(jī)械化，4000多種我國自主研制的農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備，馳騁在不同類型的農(nóng)田上。
近年來，通過對北斗系統(tǒng)應(yīng)用場景的不斷探索，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)精細(xì)化水平不斷提升，亦找到了一系列新的應(yīng)用方向，遙感、無人機(jī)噴藥、作業(yè)質(zhì)量監(jiān)測等都有著北斗深耕的身影。此外，北斗系統(tǒng)也逐漸成為農(nóng)業(yè)相關(guān)補(bǔ)貼發(fā)放的重要技術(shù)基礎(chǔ)，諸如土地深松補(bǔ)貼發(fā)放是基于北斗系統(tǒng)和相關(guān)傳感器監(jiān)測作業(yè)面積和作業(yè)質(zhì)量實(shí)現(xiàn)的。
北大荒集團(tuán)黑龍江勝利農(nóng)場內(nèi)，裝有北斗導(dǎo)航自動輔助駕駛系統(tǒng)的無人植保機(jī)正在農(nóng)田內(nèi)打藥。 受訪者供圖
“以前我需要每天去很多地方統(tǒng)計車輛使用，現(xiàn)在足不出戶，看著監(jiān)控中心的大屏幕，就能知道每一天農(nóng)機(jī)車在什么位置作業(yè)。有了農(nóng)機(jī)信息化管理調(diào)度系統(tǒng)，可以隨時了解農(nóng)機(jī)的具體使用情況。”新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)一師二團(tuán)的農(nóng)機(jī)管理人員曾在接受采訪時感慨，有了北斗系統(tǒng)，不知不覺還催生了農(nóng)機(jī)作業(yè)、組織和管理關(guān)系方式的變革。
基于農(nóng)機(jī)作業(yè)大數(shù)據(jù)，還可以整體掌握麥?zhǔn)者M(jìn)度。在今年麥?zhǔn)占荆?萬多臺安裝了北斗系統(tǒng)的小麥聯(lián)合收割機(jī)，就用工作軌跡，在我國農(nóng)田上畫出了一幅從南到北“追逐”豐收的熱力圖。
“就像孫家棟院士說的，北斗的應(yīng)用只受想象力的限制?！蓖醪J(rèn)為，其實(shí)北斗本身不是一個行業(yè)，而是“北斗＋”，隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)走向高度智能化、智慧化，北斗將深度改變更多領(lǐng)域。按照近年來的趨勢，農(nóng)業(yè)成了除車輛導(dǎo)航和位置服務(wù)外最重要的應(yīng)用行業(yè)?！捌鋵?shí)沒有一個是真正特別賺錢的企業(yè)，都是在投入期?！蓖醪硎颈倍返男袠I(yè)應(yīng)用還未到爆發(fā)期，有著廣闊前景。
采集數(shù)據(jù)、模型決策和精準(zhǔn)執(zhí)行是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的“三部曲”。農(nóng)機(jī)上裝了北斗，就能知道位置，進(jìn)而遠(yuǎn)程監(jiān)測工況和作業(yè)質(zhì)量，最終評估這些指標(biāo)以便決策。不過從數(shù)據(jù)采集到?jīng)Q策，再到執(zhí)行，北斗系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)應(yīng)用上還有很長的路要走。
俄羅斯自然科學(xué)院外籍院士、新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)教授艾克拜爾·伊拉洪舉例，“北斗系統(tǒng)＋傳感器”能提供草原覆蓋面積、草原長勢、土壤裸露情況的基礎(chǔ)信息，但在區(qū)別草原物種、追蹤物質(zhì)流動、分析養(yǎng)分循環(huán)，根據(jù)土壤輻射形狀鑒別土壤類型、土壤性狀、土壤污染程度等方面的相關(guān)技術(shù)還有待提高。
“地區(qū)差異大，受到土壤、氣候、海拔等因素的影響和干擾，不利于北斗助力精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的推廣應(yīng)用。此外，技術(shù)難度較大且人才匱乏，會進(jìn)一步限制和影響北斗系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展?！卑税轄枴ひ晾檎J(rèn)為，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域北斗系統(tǒng)的推廣還存在一些待突破的瓶頸。
就像建高鐵要重鋪軌道
“高鐵能在綠皮火車的軌道上跑嗎？就像高鐵需要建立新的路基、軌道一樣，北斗農(nóng)業(yè)應(yīng)用的爆發(fā)關(guān)鍵在于能否建立起一整套智慧農(nóng)業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)體系。”吳才聰拿北斗無人駕駛系統(tǒng)舉例，即使擁有性能穩(wěn)定的無人拖拉機(jī)，但如果機(jī)庫、機(jī)耕道及農(nóng)田的標(biāo)準(zhǔn)化改造沒有跟上，也實(shí)現(xiàn)不了高效率，“就像讓高鐵列車在綠皮火車軌道上一樣跑不出高速度”。
今年秋收季，廣東高州絲苗米省級現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園核心區(qū)內(nèi)，基于建設(shè)的北斗無人農(nóng)場，實(shí)現(xiàn)了絲苗米耕、種、管、收全程機(jī)械化：裝有北斗終端的無人駕駛收割機(jī)自動駛?cè)氲咎铮凑湛蒲腥藛T規(guī)劃好的路徑開始收割，待收割機(jī)裝滿稻谷后便向無人運(yùn)糧車發(fā)送接糧信號，無人運(yùn)糧車自動行駛至無人駕駛收割機(jī)旁邊，精準(zhǔn)將收割機(jī)中的稻谷轉(zhuǎn)運(yùn)至道路邊卡車上。
我國北斗系統(tǒng)既重視系統(tǒng)建設(shè)，也注重應(yīng)用推廣，可以說是邊建設(shè)、邊推廣。隨著北斗系統(tǒng)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)合不斷深入，“北斗＋農(nóng)業(yè)”在實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化的同時，正朝著無人農(nóng)場的方向發(fā)展。
“發(fā)展無人化技術(shù)是一個必然的趨勢，但無人化并不是完全沒有人，而是立足智能化，面向無人化，發(fā)展少人化，要根據(jù)我國實(shí)際需求的階段，通過信息技術(shù)將人逐步置換出來。”吳才聰介紹。
我國農(nóng)業(yè)從業(yè)人員正在經(jīng)歷老齡化過程，通過北斗系統(tǒng)高精度應(yīng)用，能夠為多年來我國三農(nóng)領(lǐng)域中“誰來種地，怎么種地”的問題，提供一種新的答題思路。
但無人農(nóng)場的建設(shè)并非一蹴而就。吳才聰認(rèn)為，要從總體上去把握無人農(nóng)場發(fā)展的趨勢，發(fā)展的規(guī)劃，要站在整個農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的角度，從全場景、全流程、全地形、全天候的角度去制定整個無人化農(nóng)機(jī)技術(shù)、農(nóng)機(jī)作業(yè)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)體系。不僅要考慮田內(nèi)，還要考慮機(jī)庫、機(jī)耕道和農(nóng)田全場景。在做農(nóng)機(jī)的無人化改造的時候，同時還要考慮到無人耕地、無人播種、無人打藥等“耕種管收”生產(chǎn)全流程。
“空間信息技術(shù)服務(wù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)還需要提高精度、可靠性和并發(fā)性。”中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所吳文斌在技術(shù)方面提出建議，未來要打通數(shù)據(jù)鏈路，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時采集和更新。進(jìn)一步提升農(nóng)業(yè)智能感知和觀測能力，推進(jìn)農(nóng)業(yè)衛(wèi)星的研制，尤其是要提升天空地感知能力，形成多層次的觀測平臺，建立高中低分辨率并舉、光學(xué)和微波相結(jié)合的對地觀測體系。提升衛(wèi)星標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品與加工處理能力，實(shí)現(xiàn)多星多傳感影像數(shù)據(jù)的協(xié)同處理，保障衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的及時、可靠供應(yīng)。
除了產(chǎn)品和技術(shù)，配套的軟件和服務(wù)也得跟上?！斑M(jìn)入大數(shù)據(jù)時代，不能光賣拖拉機(jī)，還應(yīng)做好軟件服務(wù)。”吳才聰回憶起在美國調(diào)研的經(jīng)歷，在美國，約翰迪爾公司賣拖拉機(jī)時，會提供給顧客一個數(shù)據(jù)平臺賬戶，農(nóng)場主手持鼠標(biāo)，就可以在遙感圖上把他家的農(nóng)田圈出來，還能回看GPS的軌跡，掌握耕地、播種的實(shí)時情況?；氐街袊诙鄠€場合建議國內(nèi)企業(yè)搭建與農(nóng)機(jī)配套的數(shù)據(jù)平臺，讓合作社能通過軟件平臺管理農(nóng)田、作物、機(jī)器和人員。
如今，“北斗＋農(nóng)業(yè)”應(yīng)用已經(jīng)走出國門，面向更多的國家提供服務(wù)。12月10日，“一帶一路”精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)國際合作聯(lián)盟倡議書（2022）發(fā)布，倡議書從開展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)合作、推動精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)應(yīng)用合作、拓展“衛(wèi)星應(yīng)用＋智慧農(nóng)業(yè)”合作等方面發(fā)出號召，旨在希望通過各方共同努力，促進(jìn)“一帶一路”沿線國家和地區(qū)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。
在匈牙利，裝有北斗自動駕駛系統(tǒng)的農(nóng)機(jī)，正在給苗圃草。 受訪者供圖
今年，國務(wù)院新聞辦公室發(fā)布了《新時代的中國北斗》白皮書。白皮書中指出，面向未來，中國將建設(shè)技術(shù)更先進(jìn)、功能更強(qiáng)大、服務(wù)更優(yōu)質(zhì)的北斗系統(tǒng)，建成更加泛在、更加融合、更加智能的綜合時空體系，提供高彈性、高智能、高精度、高安全的定位導(dǎo)航授時服務(wù)，更好惠及民生福祉、服務(wù)人類發(fā)展進(jìn)步。
