第1章 北斗和种植业
我国人口众多，人均耕地面积少，只有发扬精耕细作的传统，才能在有限的耕地上种出更多的粮食。中华人民共和国成立后，非常重视种植业技术，70多年来，单位耕地面积产量（单产） 一直保持上升态势，总产量也持续上升。根据联合国粮农组织提供的数据，中国利用世界9%的耕地面积、6%的淡水资源，养活了世界近20%的人口，实现了从饥饿到温饱，再到小康的历史性巨变。
尽管取得了如此巨大的成就，但进步没有止境，如果“走进”地球的“现代农业竞技场”，与其他农业大国相比就会发现，中国的种植业技术与几个主要粮食出口国仍有不小的差距。造成这一差距的原因很多。
首先，虽然因城镇化减少了从事农业生产的人数，但农业生产的人口基数依然庞大。城镇化是一个长期、稳定的过程，具体的情况是城镇人口在总人口中的占比越来越大：第七次全国人口普查的数据显示，截至2020年11月1日零时，我国居住在城镇的人口为901 991 162人，在总人口中的占比为63.89%；10年前，第六次全国人口普查的数据显示，截至2010年11月1日零时，我国居住在城镇的人口在总人口中的占比为49.68%；20年前，第五次全国人口普查的数据显示，截至2000年11月1日零时，我国居住在城镇的人口在总人口中的占比为36.22%。由此可知，进入21世纪后，居住在城镇的人口占比以每10年十几个百分点的速度上升。虽然农业生产人口越来越少，但总数仍有5亿人左右，我国的耕地面积长期守着18亿亩“红线”不动摇，若要保持增产，则必须采用先进的种植业技术来发展规模种植。
其次，我国国土面积广阔，东部、中部、西部地区的耕地品质差距很大，土壤条件和气候也截然不同。以单产为例：条件较好的地区，单产并不输给粮食第一大出口国——美国；条件较差的地区，单产为高品质耕地的一半甚至更低。怎样开发出适应不同条件耕地的种植业技术？需要解决的问题很多。其中最为重要的是，有些关键技术，如粮食育种具有战略价值，必须尽快进入世界最先进的行列，并将其牢牢地掌握在咱们自己手中。
在高质量发展种植业技术的同时，还要做好生态环境保护，为此就需要研发大量的新技术。可以说，在种植业中有一棵枝繁叶茂的“科技树”等着我们去培育，种植业自动化作为“科技树”的主干，北斗卫星导航系统（简称北斗系统）正在其中发挥着越来越重要的作用。
之所以必须要采用自动化程度高的种植业模式，并要逐步取代从古代发展而来的传统种植业模式，是因为传统种植业模式中的单个农业生产人员能够管理的耕地面积，与自动化种植业模式相比，要低两到三个数量级，即从几亩到几百亩，甚至几千亩的差距。单个农业生产人员能管理的耕地面积越大、效率越高，收入才可能越高。如果种植业的技术和模式不变，则从事农业生产人员的收入就不会明显提升，将来的收入也不能产生质的改变，人员持续净流出，造成恶性循环。若能够采用自动化种植业模式，则会出现大量高收入的工作岗位，自然会吸引更多优秀的人才加入其中。
在这一过程中，北斗卫星导航系统能够提供哪些强大功能呢？第一，为农机提供定位、导航及授时服务，可使多台农机协同作业；第二，为农机提供环境传感服务，可使农机感知耕地的边界、障碍物等环境信息；第三，提供驾驶控制技术，即实现农机的自动驾驶；第四，能够实现自动作业，即自动播种、自动收割等。
由于驾驶控制系统的设计不同，农机中的自动播种机和自动收割机又分为有人驾驶的和无人驾驶的两类。即使是有人驾驶的，也不需要驾驶员干预播种或收割作业，不需要转动方向盘，只需要通过油门和刹车控制农机的行驶速度，农机即可按照规划路线一行一行地“走完”需要作业的耕地，完成自动播种或收割作业，极大提升了工作效率和工作舒适度。若无人自动播种机和无人自动收割机的自动化程度更高，则使用它们的农业生产人员就可以坐在耕地附近的办公室里，通过电脑操作农机，与牵着黄牛“面朝黄土背朝天”的传统种植业模式形成鲜明对比。
若将搭载北斗卫星导航系统终端（简称北斗终端）的无人机装上智能播撒系统，则可“变身”为飞行播种机，能够精准地把种子喷射至泥土浅层，播种效率为80～100亩/时，是人工播种效率的50～60倍。
小提示
光能自动播种、自动收割还远远不够，施肥、施药（喷洒农药）也很重要。基于北斗技术的植物保护无人机（简称植保无人机）可飞至空中喷洒农药，使农作物免于虫害，同时实现精准、精量施药，减少农药喷洒量，保护生态环境。
从宏观上讲，种植业的基础是农田，北斗一代、北斗二代、北斗三代一直持续参与农田数据的采集，已经取得了长足的技术进步，并积累了丰富的经验。例如，北斗卫星导航系统结合遥感卫星图像，能快速测到农田的边界。由于北斗卫星导航系统在定位的同时可提供时间信息，因此农业管理部门的研究人员能够综合各地采集的农田信息，掌握某一时刻全国的农田分布情况。在服务于“守住18亿亩耕地红线”和“建设10亿亩高标准农田”等全局目标的过程中，北斗卫星导航系统提供了强大的技术保障。
从微观上讲，农机作业的自动化依赖于对农田信息的准确掌握。内置北斗终端的农田监测设备，不仅可以连续监测土壤信息（含水率、酸碱度、有机质含量等）、环境信息（温度、湿度、光照、病虫害等），还能将数据通过北斗短报文通信的方式传送到控制室。这些数据正是实现精准种植的基础。
相信有了北斗卫星导航系统等自主研发技术的助力，现代化的精准种植将使我国秉持的古代种植业“精耕细作”的理念，在自动化种植业逐步普及的时代持续发扬光大，为早日实现农业强起来、农村美起来、农民富起来的美好愿景不断蓄力。
想一想 搜一搜
1.为什么需要多台农机协同作业？请设想一个两台不同种类农机协同作业的例子。
2.常见的植物保护无人机是怎么飞行的？
