Gps在农业中的应用.doc

湖南信息科学职业学院 G P S 原 理 姓 名：周 俊 班 级：10电信2班 专 业：电子信息工程 学 号： GPS在农业中的应用 摘要： 本文研究内容是精细农业技术体系的一部分，首先介绍了GPS技术在农业 中的应用方法和GPS的定位原理，然后对差分GPS系统做了详细的分析，并 结合我国实际情况，提出了在我国农业中使用DGPS的方案和方案的检验方法， 同时对GPS应用的数据格式和坐标转换做了介绍。最后以美国Trimble公司的 农用AGGPS 132和美国PCC公司的RFM96W电台组成农用自主差分试验系统， 通过试验对该系统的性能和定位精度做了检验。试验结果表明，AGGPS 132性 能良好，使用操作简便，由它和RFM96W电台组成的自主差分系统性能稳定， 差分后定位精度达到亚米级，符合精细农业中亚米级的定位要求。关键词：农业，原理，应用。2： GPS概述             GPS全球卫星定位系统由三部分组成：空间部分GPS星座；地面控制部分地面监控系统；用户设备部分GPS 信号接收机。       GPS导航系统的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。要达到这一目的，卫星的位置可以根据星载时钟所记录的时间在卫星星历中查出。而用户到卫星的距离则通过纪录卫星信号传播到用户所经历的时间，再将其乘以光速得到(由于大气层电离层的干扰，这一距离并不是用户与卫星之间的真实距离，而是伪距（PR）：当GPS卫星正常工作时，会不断地用1和0二进制码元组成的伪随机码（简称伪码）发射导航电文。GPS系统使用的伪码一共有两种，分别是民用的C/A码和军用的P(Y)码。C/A码频率1.023MHz,重复周期一毫秒，码间距1微秒，相当于300m；P码频率10.23MHz，重复周期266.4天，码间距0.1微秒，相当于30m。而Y码是在P码的基础上形成的，保密性能更佳。导航电文包括卫星星历、工作状况、时钟改正、电离层时延修正、大气折射修正等信息。它是从卫星信号中解调制出来，以50b/s调制在载频上发射的。导航电文每个主帧中包含5个子帧每帧长6s。前三帧各10个字码；每三十秒重复一次，每小时更新一次。后两帧共15000b。导航电文中的内容主要有遥测码、转换码、第1、2、3数据块，其中最重要的则为星历数据。当用户接受到导航电文时，提取出卫星时间并将其与自己的时钟做对比便可得知卫星与用户的距离，再利用导航电文中的卫星星历数据推算出卫星发射电文时所处位置，用户在WGS-84大地坐标系中的位置速度等信息便可得知。三，定位方式        按定位方式，GPS定位分为单点定位和相对定位（差分定位）。单点定位就是根据一台接收机的观测数据来确定接收机位置的方式，它只能采用伪距观测量，可用于车船等的概略导航定位。相对定位（差分定位）是根据两台以上接收机的观测数据来确定观测点之间的相对位置的方法，它既可采用伪距观测量也可采用相位观测量，大地测量或工程测量均应采用相位观测值进行相对定位。    在GPS观测量中包含了卫星和接收机的钟差、大气传播延迟、多路径效应等误差，在定位计算时还要受到卫星广播星历误差的影响，在进行相对定位时大部分公共误差被抵消或削弱，因此定位精度将大大提高，双频接收机可以根据两个频率的观测量抵消大气中电离层误差的主要部分，在精度要求高，接收机间距离较远时（大气有明显差别），应选用双频接收机。四：GPS在农业中的应用农业生产中增加产量和提高效益是根本目的。要达到增产高效的目的，除了适时种植高产作物， 加强田间管理等技术措施外，弄清土壤性质，检测农作物产量、分布、合理施肥以及播种和喷撒 农药等也是农业生产中重要的管理技术。尤其是现代农业生产走向大农业和机械化道路， 大量采用飞机撒播和喷药，为降低投资成本，如何引导飞机作业做到准确投放，也是十分重要的。 利用GPS技术，配合遥感技术（RS）和地理信息系统（GIS），能够做到监测农作物产量分布、 土壤成分和性质分布、做到合理施肥、播种和喷洒农药，节约费用、降低成本、达到增加产量提高效益 的目的。利用差分GPS技术可以做到：  1.1 土壤养分分布调查 在播种之前，可用一种适用于在农田中运行的采样车辆按一定的要求在农田中采集土壤样品。车辆上配置有 GPS接收机和计算机，计算机中配置地理信息系统软件。采集样品时，GPS接收机把样品采集 点的位置精确地测定出来，将其输入计算机，计算机依据地理信息系统将采样点标定，绘出 一幅土壤样品点位分布图。 1.2 监测作物产量 在联合收割机上配置计算机、产量监视器和GPS接收机，就构成了作物产量监视系统。对 不同的农作物需配备不同的监视器。例如监视玉米产量的监视器，当收割玉米时，监视器 记录下玉米所接穗数和产量，同时GPS接收机记录下收割该株玉米所处位置，通过计算机最终绘制出 一幅关于每块土地产量的产量分布图。通过和土壤养分含量分布图的综合分析，可以找出 影响作物产量的相关因素，从而进行具体的田间施肥等管理工作。 1.3 合理施肥，精确农业管理 依据农田土壤养分含量分布图，设置有GPS接收机的“受控应用”的喷施器，在GPS的控制下， 依据土壤养分含量分布图，能够精确地给田地的各点施肥，施用的化肥种类和数量由计算机根据养分含量 分布图控制。 在作物生长期的管理中，利用遥感图象并结合GPS可绘出作物色彩变化图。利用GPS定位采集一定数量 的土壤及作物样品进行分析，可以绘制出作物生长的不同时期的土壤含量的系列分布图。 这样可以做到精确地对作物生长进行管理。 五，总结利用飞机进行播种、施肥、除草等工作，作业费用昂贵。合理地布设航线和准确地引导飞机， 将大大节省飞机作业的费用。据国外介绍，利用差分GPS对飞机精密导航，估计会使投资 降低50%。具体应用中，利用GPS差分定位技术可以使飞机在喷洒化肥和除草剂时减少 横向重叠，节省化肥和除草剂用量，避免过多的用量影响农作物生长。还可以减少转弯重叠， 避免浪费，节省资源。对于在夜间喷施，更有其优越性。因为夜间蒸发和漂移损失小，另外夜间植物气孔 是张开的，更容易吸收除草剂和肥料，提高除草和施肥效率。依靠差分GPS进行精密导航， 引导农机具进行夜间喷施和田间作业，可以节省大量的农药和化肥。 GPS技术在农业领域中的应用不仅是大面积种植，在小面积的农田，特别是在格网种植的 小面积内，应用小型自动化设备，配合差分GPS导航设备、电子监测和控制电路，能够适应 科学种田的需要，作到精确管理。这种投资较低、安装方便、操作灵活。  总之，GPS技术在农业领域将发挥重要作用。在我国，尚需积极开展在农业中的应用研究 以及相关设备的研制，特别在大平原地区，利用大规模的机械化生产的地区，应当重视 GPS技术在农田作业和管理中的应用。 GPS的日益发展和成熟以及它在农业中的应用越来越广泛，无疑将让农业日益机械化。