未来农场必备：无人机、机器人和GPS

未来，农场将会是这样的:无人机、机器人和全球定位系统将一起投入战斗。

现在农业已经进入了高科技领域，大多数20世纪的农民已经认不出他们了。毕竟，就在100年前，美国农业刚刚用内燃机取代了动物能源。在过去的20年里，全球定位系统、电子传感器和其他新工具的出现将农业进一步推向了“科技仙境”。

除了现代空调和音响系统之外，现代大型拖拉机的封闭车厢还配备了电脑显示器，可以显示机械性能、农田位置、播种机的操作和其他辅助设备。今天惊人的技术只是未来农业的开始。自动驾驶仪和无人驾驶飞行器将能够自动检测和治疗病虫害。这些工具将在被称为“精准农业”的农场中变得普遍。

所有这些高科技产品的最终目标是优化农业，无论是从经济角度还是从环境角度。我们只想找到最佳的投入(包括水、肥料、杀虫剂、燃料和劳动力)，以便更有效地种植高产作物。

全球定位系统提供超本地化的信息

一次至少有3颗轨道卫星可以参与计算你的距离，以帮助全球定位系统提供地球上任何地方的准确位置信息。因此，配备有全球定位系统接收器的农业机械可以识别它们在农场中的位置，并调节操作，以便在该位置最大限度地提高生产率或效率。

以土壤施肥为例。农民可以使用全球定位系统接收器来识别预选农田并收集土壤样本。然后对样本进行实验分析，建立地理信息系统的施肥图。本质上，这是一个计算机数据库程序。使用这样的地图，农民可以准确地确定每一个取样农田的施肥量。可变技术(VRT)施肥器可以在农田中精确地喷洒所需的肥料。这一过程是“精准农业”的典范。

信息、分析和工具

精准农业需要在三个方面取得成功。它需要具体的位置信息，如土壤肥力图；它需要理解特定的位置信息和做出决策的能力。决策通常需要计算机模拟的帮助，这需要使用数学和统计学来分析土壤肥力和作物产量之间的可变关系。

最后，农民必须拥有实施管理决策的物质工具。例如，装有全球定位系统的可变技术施肥机可以根据每块农田的位置自动调整施肥量。“精准农业”的其他例子包括:根据不同土壤类型的不同播种量；传感器用于识别杂草、疾病或害虫，以便使用最合适的杀虫剂等。

特定位置信息的功能不仅有助于绘制土壤状况图和增加产量，还可以利用卫星图像显示作物的健康状况。现在，无人机可以收集非常清晰的农作物和农田照片。这些照片可以通过计算机分析显示不同的反射光，这样科学家就可以了解农作物的健康状况和土壤类型等。例如，图片中健康的作物显示清晰明亮的颜色，而患病的作物显示深色，这可以用来确定棉花根腐病的存在。将来，农民可能只需要治疗受感染的地区。无人机的优势包括低成本和清晰的照片细节，但其在农业中使用的合法性仍在讨论中。

自动化

自动导航，即基于全球定位系统的系统，可以引导拖拉机以更精确的模式运行，甚至超过人工操作。目前，安全考虑完全限制了小型机器的无人驾驶潜力。全自动或机器人农业机器已经开始在高利润农业中小规模出现，如葡萄、苗圃作物、一些水果和蔬菜等。

自动化机器可以取代人类来完成更复杂的任务，比如人工收割蔬菜。他们使用包括机械视觉在内的传感技术来检测位置、茎和叶的大小等信息，然后在操作过程中通知机器。日本已经成为这一领域的领导者。日本的农业通常被划分为更小的领域，该国也是机器人技术的世界领导者。但是自动机械也在美国兴起，尤其是加利福尼亚，那里有许多美国特产。

飞行机器人的发展将导致大多数人类操作的无人驾驶飞行器的替代，这些飞行器具有类似人手的机械视觉和钳子。许多侦察任务，如病虫害，要求人们到很远的地方去获取代表植物的叶子，然后反复检查是否有病虫害。研究人员正在开发一种无需人类参与就能使用飞行机器人完成这些任务的技术。

育种+传感器+机器人

高通量植物表型(HTPP)是未来的“精确农业”技术，它是遗传学、传感器和机器人的结合。它可用于开发新的作物品种或提高作物的营养含量、抗旱性和抗虫性。HTPP技术使用多个传感器来测量植物的重要物理数据，例如高度、叶片数量、大小、形状、角度、颜色、枯萎程度、茎厚度、结果数量等。这些都是植物遗传密码的表型特征和物理表现。科学家可以将这些数据与特定植物的已知遗传数据进行比较。

结合传感器，科学家可以很快获得数千种植物的表型特征，育种者和遗传学家可以决定哪些品种将被排除在外，哪些品种可以进一步测试，这将大大加快作物改良的进程。

在过去的20年里，农业生产领域发生了巨大的变化。很难想象它在未来几年会走多远。然而，农业高新技术创新的步伐只会加快。如果10年后你看到这一幕，请不要惊讶:你沿着高速公路行驶，看到一架小型直升机飞过农田，降落在庄稼上，用机器钳子采摘树叶，用照相机和机械视觉检查病虫害，然后再次起飞检查其他庄稼。