美国农业航空技术现状和发展趋势分析_薛新宇
2013年5月
农业机械学报
第44卷第5期
doi ：10．6041/j．issn．1000-1298．2013．05．034
美国农业航空技术现状和发展趋势分析
*
薛新宇
1
兰玉彬
2
（1．农业部南京农业机械化研究所，南京210014；2．美国农业部南方平原研究中心，德克萨斯77845）摘要：美国是目前农业航空装备技术最先进、应用最广泛的国家，农业航空服务组织体系完善，航空施药作业规范，施药部件系列齐全。一些精准农业技术手段如GPS 自动导航、施药自动控制系统、各种作业模型已步入实用阶段，作业精准、高效，对环境的污染低。随着精准农业的发展，航空遥感技术、空间统计学、变量施药控制等技术也用于美国农田产量监测，
植物的水分、营养状况、病虫害监测。提出了为改善目前技术存在的不足，提高数据准确性和生产效率，需解决的主要技术问题和研究热点，包括：图像实时处理技术、多传感器数据融合技术、航空变量喷洒技术。
关键词：精准农业航空施药
遥感
飘移
自动导航
中图分类号：S252
文献标识码：A
文章编号：1000-
1298（2013）05-0194-08Agricultural Aviation Applications in USA
Xue Xinyu 1
Lan Yubin 2
（1．Nanjing Research Institute for Agriculture Mechanization ，Ministry of Agriculture ，Nanjing 210014，China
2．Southern Plains Agricultural Research Center ，Department of Agriculture ，Texas 77845，USA ）
Abstract ：The United States has the most advanced equipment and applications in agricultural aviation．It also has a complete service system in agricultural aviation．This article introduced the current status of aerial applications including service ，equipment ，and aerial application techniques．It had a complete system including various components for aerial applications which could fit into the different applications．It had practical application of different advanced technologies such as GPS autonomous guidance ，variable rate technology ，and application models．This article also summarized the techniques in remote sensing ，spatial statistic ，and variable rate controls ，and how these technologies had been used in yield estimation and monitoring for crop water and nutrient stresses ，and also pest damages．This article also showed the current status of USA precision aerial application and also provided some thought of the future direction in precision aerial applications including real-time imaging processing ，variable rate technologies ，and multisensory data fusion．Key words ：Precision agriculture
Aerial application
Remote sensing
Drift model
GPS
收稿日期：2012-07-05修回日期：2012-11-04*国家高技术研究发展计划（863计划）资助项目（2008AA10902）、公益性行业（农业）科研专项资助项目（201203025）和江苏省科技合作
计划资助项目（BZ2009056）作者简介：薛新宇，研究员，主要从事植保与环境工程技术研究，
E-mail ：2012xuexinyu@gmail．com 通讯作者：兰玉彬，教授，博士生导师，主要从事精准农业航空及航空应用与遥感技术研究，
E-mail ：yubin．lan@ars．usda．gov 引言
美国农业航空的发展已有100多年历史，从1906年，俄亥俄州使用飞机喷洒化学药剂消除牧草
害虫开始，
航空技术在美国农业生产中不断得到推广应用。美国农业航空作业项目主要包括：播种、
施肥、除草、灭虫等。农用飞机空中作业效率高；突击能力强，利于消灭暴发性病虫害；不受作物长势的限
制，
利于作物后期作业。与地面机械田间作业相比，使用农用飞机作业还有降低作业成本、不会损坏农
作物的优势，因此很受美国农场主的欢迎。随着精准农业技术的发展，一些不同类型的精准农业技术包括全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、遥感系统（RS）、作物生产专家管理系统和新类型的装备及部件，也逐步应用于农业航空。这些精准农业技术的应用，进一步提升美国农业航空技术水平。相对于美国农业航空研究而言，我国在农业航空研究和应用方面还很滞后。但是，农业航空作为农业生产的一个重要组成部分和反映农业现代化水平的重要标志之一，已引起了政府部门和国内有关方面专家和学者的高度重视，在《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》中，对现代农业航空及相关关键技术提出了规划。随着我国农业科技的大力投入、政策倾斜及低空管制的开放，农业航空将得到迅速发展。本文介绍美国农业航空服务现状、应用现状以及精准农业技术在农业航空中的应用，以期对我国农业航空发展有所借鉴。
1美国农业航空服务现状
美国是世界上农业航空技术最先进，应用最广泛的国家，农用飞机有20多个品种，根据机型划分，可分为固定翼飞机和直升飞机两大类；根据载荷不同，可分为大型和中小型两类，大型旋风式农用飞机载重1.5t，中小型为0.5 1t。农用飞机价格通常在100 140万美元之间。美国现有农业航空公司2000多家，在用农用飞机约4000架，注册农用飞机驾驶员3000多名，年处理耕地面积近3400万hm2，占美国年处理耕地面积的40%。森林植保作业100%采用航空作业方式。
美国农业航空服务一个重要的特点就是有强大的农业航空组织体系，包括国家农业航空协会和近40个州级农业航空协会。国家农业航空协会有来自于46个州的1700个会员，会员主要包括企业业主和飞行员。协会一方面为会员提供品牌保护、继续教育、安全计划、农林业与公共服务业方面的联系与信息服务，另一方面还积极开展提高航空应用效率与安全性方面的研究与教育计划。由于共同的利益与目标，美国国家农业航空协会还与政府机构，包括美国联邦航空管理局（Federal Aviation Administration，FAA）、美国环境保护署（U．S．Environmental Protection Agency，EPA）、美国农业部（United States Department of Agriculture，USDA）、重要的科研机构如美国农业部南方平原研究中心（United States Department of Agriculture-Agricultural Research Service-Southern Plains Agricultural Research Center，USDA-ARS）以及材料与化学工业行业保持紧密联系与合作。另外，协会还通过组织航空年会，为会员在新产品、新技术以及教育方面提供重要的交流机会，特别是新技术趋势发布会吸引了众多企业与农场主，他们都希望能够在发布会上寻求到更经济的技术用于农业生产。
2农业航空施药技术
农业航空施药作业是农业航空服务最主要的作业项目。在美国，航空施药作业规范齐全，施药部件系列完善，能适合不同作业要求。随着精准农业技术手段如GPS自动导航、施药自动控制系统、各种作业模型的逐步应用，施药作业变得更加精准、高效，对环境的污染也在不断降低。
2.1GPS导航施药技术
美国的农用飞机都配备精密仪器和设备，如GPS是很普遍的装备，部分农用飞机还配备流程控制、实时气象测试系统和精确喷洒设备。飞机上的GPS系统，由驾驶舱仪表板上的移动地图显示装置、指示灯条以及键盘组成。在施药作业之前，施药规划人员通过手持GPS测量确定施药作业区域的边界点，当这些边界点加载到施药飞机的GPS接收器上，就形成一个施药区域地图。GPS根据区域地图规划出施药作业的航路图，并准确地使飞机沿着规定路线施药，有效避免重喷和漏喷。当药箱中的药液不够时，GPS会记录结束喷药的关闭点，待药液重新加载完成后，飞机会从关闭点开始继续施药。大多数GPS系统在驾驶舱内都有一个显示屏，可以实时显示喷药地块、路线和飞机在已规划航路中的位置，便于飞行员进行监控及修正。GPS获取的作业信息，如飞机飞行轨迹、喷雾系统开与关、飞行速度等，也可以输入到GIS系统中，用来分析施药作业情况。这些信息也被作为一种合法的记录，用于由于施药可能产生的纠纷处理中［1］。
2.2航空喷嘴
美国航空施药喷嘴根据雾化方式主要分两种：液力雾化喷嘴和旋转离心雾化喷嘴（图1）。航空用液力喷嘴的设计类似于地面施药装备的喷嘴，但是有较大的区别：一是由于飞机飞行的速度比较快，因此航空施药液力喷嘴的流量非常大；二是由于航空喷嘴工作时会遇到高速空气流，因此航空施药液力喷嘴工作时会受到很大的空气剪切力；三是航空喷嘴的安装角度与地面喷嘴不同，高速空气流会直接影响雾滴谱。典型的航空施药液力喷嘴是CP喷嘴系列，多头CP喷嘴可以提供多种孔径，飞行员通过旋转喷嘴座来改变喷量，通过快速调节喷杆实现喷嘴角度向前或向下改变。另外一种航空施药喷嘴是
591
第5期薛新宇等：美国农业航空技术现状和发展趋势分析
旋转式离心雾化喷嘴（Micron 公司制造），驱动方式有电动驱动和风力驱动两种形式。这种喷嘴主要有3个特点：①雾滴可控，可以通过调节旋转速度，有效地控制雾滴直径。②大流道结构不会产生堵塞现象，所以非常适合应用于可溶性粉剂和悬浮剂的喷洒作业。③主要用于低量施药，因此用此类喷嘴进行航空施药，
通常只需要6 8个喷嘴
。图1航空施药喷头
Fig．1
Aerial spraying nozzles
（a ）CP 喷嘴
（b ）旋转式离心雾化喷嘴
2.3航空喷嘴模型
美国农业部航空应用技术研究中心研究出一种
航空喷嘴喷洒模型，
通过喷嘴的电脑模型，可以清晰了解喷嘴产生的雾滴情况，以便选择并设计合适的
作业参数。喷嘴模型可以通过喷嘴型式、喷雾压力、气流速度和喷雾药液来预测将会产生的雾滴谱。目前，航空喷嘴模型不仅给使用者提供作业依据，还作为EPA 、
州监管部门及相关人员等评估喷雾作业雾滴谱范围是否符合农药使用标签规定的依据。喷嘴空中雾滴谱数据研究，最早从1954年开始，Akesson 、Bouse 、Hewitt 、Picot 等开展了在各种条件下、
不同喷嘴雾滴谱的相关研究，但是这些研究数据获取方式不统一。直到1990年，应EPA 的要求，由38家美国农业化工公司资助的农药飘移研究小组（Spray drift task force ，SDTF ）收集、研究了大约2000个产品的相关数据来评估飘移。1999年，美国农业工程师学会（American Society of Agricultural Engineers ，ASAE ，2005年更名为American Society of Agricultural and Biological Engineers ，ASABE ）技术委员会又通过“合作标准项目”（Cooperative Standard Program ），制订了农用喷雾雾滴谱分类标准，即ASAE S572（ASAE S572.1-2009）。按照标准程序，SDTF 获得一系列喷嘴雾化数据，Hermansky 、Hewitt
分别建立模型来描绘了这些喷嘴
［1 2］
。建立喷嘴模型，引起了美国国家航空协会
（U．S．National Aeronautics Association ，NAA ）的兴
趣，它要求建立一些最常用喷嘴模型。随后，NAA 和USDA 对市场上所使用的喷嘴进行了调查，将固
定翼飞机所使用的市场占有率超过5%以及一些具有独特设计或雾化特性的喷嘴列入了名单，这些喷嘴包括现在市场占有率超过60%的CP 可调喷嘴、
水射流喷嘴（Lund 、TVB 等）。目前，美国DSDA-ARS 的DropKirk 模型已成为美国航空施药作业条
件选择的重要依据［3］
。2.4
航空飘移预测模型
美国十分重视农药喷洒作业中雾滴飘移引起的环境污染问题，对于航空施药的安全区域，已有明确的法律条文规定。目前，
飘移模型已成为决策是否允许航空施药和处理相关纠纷的重要手段。
20世纪70年代末到80年代初，美国林业局开始用计算机模型来分析和预测航空施药中雾滴飘移、沉积情况。最早的模型是FSCBG 模型（Forest
service Cramer Barry grim ），该模型研究天气因素、蒸发情况和冠层穿透对沉积分布的影响，预测雾滴分布、
沉积，用于制定施洒作业方案和对环境的风险评估。在Teske 等研究人员努力下，
FSCBG 模型发展成为著名的AGDISP （Agricultural dispersion ）模型。
用户可以输入喷嘴、药液、飞机类型、天气因素等，通过对内部数据库调用，预测可能产生的飘移。该模
型将飞机尾流、
翼尖涡流、直升机旋翼下旋气流和机身周边空气扰动纳入到对雾滴的影响因素，把航空
施药的喷洒雾滴作为离散对象进行分析，以平均直径和体积分数为衡量参数，再将数据经过拉格朗日
方程处理，得到雾滴的运动轨迹，以此来预测雾滴的运动和地面沉积模式，可以说该模型的建立为其他模型奠定了基础。
在AGDISP 模型的基础上，
STDF 做了一系列田间试验，为建立计算机飘移模型数据库奠定了坚实的基础。STDF 与EPA 合作，在2002年正式注册了AGDRIFT （Agricultural drift ）模型，用于官方监管农业航空喷雾施药相关事宜。
近几年，AGDISP 模型还不断地被完善。Teske 和Thistle 等针对AGDISP 模型预测范围小的缺陷，
对该模型进行了进一步改进，运用静态高斯模型法（Steady state Gaussian model ）、高斯云团模型（Gaussian pull model ）和物理角度分析飞机尾流、大气湍流相互作用、N-S 方程求解3种方法，将该模型有效准确预测范围扩至20km ；澳大利亚Hewitt 等将地理信息系统引入到航空飘移模型中，通过对实时风速的测定来优化喷施策略，以减少在非靶标区
域的农药飘移损失［4］
；新西兰Praat 等开展了从喷雾器（机）和作物冠层特性角度出发，进行一系列飘
移研究；德国Kaul 等也基于一些具体作物进行了相
关的沉积、飘移研究，取得了一定的进展［5］
。美国Hoffmann 、Fritz 和Lan 通过一系列喷嘴在低速风洞中测得的尺寸和流量建立了WTDISP （Wind tunnel dispersion ）模型，然后用同样的喷嘴做实际试验，得
691农业机械学报2013年
到了很好的对比结果
［6 7］
。2.5航空静电喷雾技术
静电喷雾技术可以增加雾滴在靶标上的沉积，减少非靶标区的飘移，在温室、果园等地面喷洒作业中已有成功应用。1966年，
Carlton 等开展航空静电喷雾技术研究［8］
，
1999年Carlton 获得航空静电喷雾系统专利［9］
，
此专利被美国SES 公司（Spectrum electrostatic sprayers ，Inc．）购买并形成商业化产品。
与地面静电喷雾系统不同的是，每个航空静电喷嘴为相距30mm 相连的2个喷嘴组成（图2）。航空静电喷雾系统的静电发生器，分别产生正或负电压，在实际应用时，安装在飞机的机翼两侧的航空静电喷嘴，分别与静电发生器的正或负压输出端连接，使两
机翼负载的正、
负电压达到平衡，机身或喷雾支架上总静电场近似于零。静电喷雾系统的雾滴感应充电
电压为8 10kV ，喷嘴工作压力为0.5MPa ，雾滴
VMD 约为150μm ，施药液量为9 18L /hm 2。近年来，美国学者对航空静电喷雾系统的作业效果做了
一些评估试验，
2001年Kirk 、Hoffmann 、Carlton 研究了系统在棉花上的田间应用效果［10］
，2003年Kirk 研究了系统抗飘移性能
［11］
，试验结果表明，航空静
电喷雾系统可有效减少施药液量和提高药液沉积
量，但是没有提高病虫害防治效果和减少下风处的喷雾飘移。由于美国农药标签规定施药量大于静电施药量，航空静电喷雾系统价格与应用效果等方面的问题，限制了该技术的广泛应用
。
图2航空静电喷头
Fig．2
Aerial electrostatic nozzles
2.6
航空变量施药技术
航空变量施药技术，是将不同空间单元的数据
与多源数据（土壤性质、病虫草害、气候等）进行叠加分析为依据，根据不同地块的不同要求，有针对性的进行作业。航空遥感与地理信息系统相结合，
利用软件转换为处方图，
提供给飞机导航系统制造商。变量控制系统下载这种处方图，利用处方图来控制
施药量。
航空精准施药系统有2个主要部件：GPS 系统和变量施药控制系统。Hemisphere GPS 公司2010年产品Air IntelliStar 采用了一种新的技术—
——Crescent 接收器，这种新的接收器的频率为20Hz ，使飞行员操作盘接收的信号1s 能够更新20次。与
普通的5Hz 或10Hz 相比，
20Hz 的频率能够提供更精确的信号，因为频率越高，系统就能够更准确、更
准时地作出相应的变量控制。还有许多其他的公司提供类似的技术装备，
AG-NAV 公司有一种型号为AG-NAV2的导航设备，它可以提供给飞行员田地宽度、方向导航以及其他作业信息。Adapco 公司生产的Wingman GX 具有较大的使用范围，可以提供基本的飞行指导、飞行记录、喷洒流量控制等功能，是
一个先进的空中喷洒管理系统，
Wingman GX 系统能够实时通过气象传感器系统接收和处理气象信
息，准确的气象信息分析减少了喷洒过程中农药在非靶标作物上的飘移量，最大程度地优化喷洒质量。
由于航空变量喷洒系统的应用时间不长，所以关于农药投放和变量系统反应精确度的信息很少。2005年，Smith 和Thomson 选择了一个经纬度已知的区域评估了Satloc Airstar M3导航系统的GPS 的
位置及机械系统反应滞后问题［12］
。2009年，Thomson 等测试了流量变量控制系统的定位精度，
并且通过给出一些变量指令，观察它反应的快速性
和准确性，相应地改进了控制系统［13］
。
3精准农业航空技术的研究现状
精准农业技术是利用各种技术和信息工具来实现农作物生产率的最大化。这种新的技术可以使航空施药更加精确、更有效率。近几年来，包括全球定位系统、地理信息系统、土壤地图、产量监测、养分管理地图、
航拍、变量控制器和新类型的喷嘴如宽频调制变量喷嘴等精准农业技术，进一步促进了航空应用技术的发展。机载遥感系统可以产生精确的空间图像用来分析农田植物的水分、营养状况，病虫害的
状况；空间统计学可以更好地分析空间图像，通过图像处理将遥感数据转换成处方图，从而实现航空变量施药作业。因此，遥感、空间统计学、变量施药控制技术对于航空精准变量施药作业系统都是至关重
要的［14］
。3.1
遥感技术近几年，随着一系列探测地球资源卫星的发射，
卫星遥感技术已成为用于特定地点监测和管理作物
生长状况的重要和有效的工具。一些商业卫星公司通过遥感技术提供不同的空间、光谱特性和分辨率的卫星影像，再利用这些动态变化的卫星影像来监测作物长势，并对作物产量进行预测。卫星遥感技术虽然在成像幅度和成像摆角等方面有显著优势，
7
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薛新宇等：美国农业航空技术现状和发展趋势分析
但是也有很多不足，例如确定这些系统的光谱波段、飞行位置以及高度和采集时间是很困难的。随着地理信息系统（GIS ）、全球卫星定位系统（GPS ）、图像处理技术和数码摄录技术的发展，开发高效的航空遥感系统来克服卫星遥感系统的不足，成为一种新趋势。
航空遥感系统的主要特点是机动灵活、作业选择性强、时效性好、准确度高。遥感装置包括：数码相机、CCD （电耦合器件）照相机、摄像机、高光谱照相机、多光谱照相机、热成像照相机。高光谱成像和多光谱成像的区别在于光谱波段的数量。多光谱一般包含几个光谱波段数据，光谱往往并不是连续的。高光谱包含了几十个到数百个波段数据，并且是一
套连续的光谱波段。在过去的10年里，
航空高光谱遥感技术在农业中的应用一直稳步增长。Goel 、
Yang 、Dobermann 等开展了利用高光谱技术进行高
粱、棉花的产量评估报告工作
［15 21］
。Huang 、Pinter 、Yang 等研究表明，与高光谱图像的系统相比，因为
降低了数据密度，
多光谱系统便宜得多，适合获取作物、土壤、杂草或地面覆盖信息，是服务于农业生产
和农药喷洒既经济又实用的技术手段
［22 26］
。通常，在实际的航空遥感应用中，要基于经济和技术可行
性来选择不同类型的光谱成像系统。3.2
遥感飞机
航空遥感系统的飞机主要以小型农用飞机和无
人驾驶直升飞机为主。图3所示为USDA-ARS 大面积病虫害管理研究中心航空应用技术团队用于航空
遥感系统的飞机。其中图3a 为空中拖拉机公司生产的402-B 型农用飞机，装载一个整合的气象系统，
实时地测量和记录风速、风向、温度、湿度以及压力。图3b 为Cessna 公司生产的206型农用飞机，主要用于航空遥感系统，机载系统包括：数码相机、多光谱相机、
TerraHawk 遥感系统（图4）。图3c 为Rotomotion 公司生产的SR20型和SR200型无人驾
驶直升飞机，
其中SR20使用电池供电飞行时间约为25min ，
可以承载2.25kg 的载荷；SR200使用汽油燃料提供动力飞行时间可达到1h ，可以承载约22.5kg 的载荷。两种机型都可以通过软件实时控制飞行路线，或者按照预先设定好的路线飞行。图3d 为AgHusky 农用飞机，同样是Cessna 公司生产的产品，装载了一个GPS 导航系统和变量控制系统，
主要用于变量航空喷洒技术的研究
。图3航空遥感系统飞行器
Fig．3
Airborne remote sensing system
（a ）空中拖拉机公司402-B 型农用飞机
（b ）Cessna 公司206型农用飞机
（c ）Rotomotion 公司SR20型和SR200型无人驾驶直升飞机
（d ）AgHusky 农用飞机
3.3航空遥感相机
随着电子技术的发展，应用于航空遥感系统的传感器种类也非常繁多。USDA-ARS-APMRU-AAT 现在所应用的两款相机分别是价格相对较低的农用
多光谱数字相机和价格较高的MS4100型高分辨多光谱数字相机。
美国Tetracam 公司的ADC 农用数字相机包括
320万像素、2048?1536分辨率的CMOS 传感器和500万像素、2560?1536分辨率的CMOS 传感器，可感光绿色、红色和近红外波段光谱，感光波段几乎可与地球资源探测卫星Thematic Mapper2（520 600nm ）、Thematic Mapper3（630 690nm ）和
891农业机械学报2013年
图4TerraHawk遥感系统
Fig．4TerraHawk remote sensing system Thematic Mapper4（760 900nm）相媲美。光谱信息
提供的数据，用于分析植物NDVI（Normalized difference vegetation index）、土壤调节植被指数SAVI（Soil adjusted vegetation index）、叶面积指数LAI（Leaf area index），标准的GPS系统是通过一个外部接收装置将坐标信息加入到图像中。该公司的农用数字相机质量为640g，使用8节AA碱性电池，320万像素款装配了8.5mm的镜头，在1340m 高空的地面分辨率为0.5m。2009年该相机的市场售价约为5000美元。专用软件Pixelwrench2，用于管理和处理成像的图片，另外需要安装软件SensorLink，用于获取GPS航线信息并在指定点触发相机拍照。
Geosptial System公司的MS4100型相机是3芯片彩色/近红外数字相机，每个传感器有60?视角，1920?1080像素阵列，有2种工作模式：用于高质量彩色图片的RGB模式和多光谱拍摄的红外模式。该相机可获取从400nm到1000nm间4个波段的图像：近红外波段（767 833nm）、红光波段（640 680nm）、绿光波段（520 560nm）和蓝色波段（437 483nm），根据需要分别可得到单色和组合颜色的平面图像。相机与图像采集卡NIIMAQ PCI-1424/1428集成，通过专用软件DTControl直接获取图片，目前市场上售价约为25000美元。
由于飞行员不可能同时驾驶飞机和操作相机拍
照，所以航拍必须实现自动化。TerraHawk相机控
制系统（Terra Verde Technologies，Inc．）与MS4100
型相机集成，控制DragonFly软件根据GPS信息适
时触发快门，控制平衡架，使相机保持稳定。通过应
用研究，Huang和Lan等认为Tetracam公司的相机
更适合于贴近地面的低速运动平台，如UAV，而MS4100型拍摄系统搭载在Cessna206之类的飞行器上效果很好［27 29］。
多光谱设备可获得可见光和近红外波段的反射
光谱图像，但所有的遥感测量数据都会受到地面不
定性因素的影响，如植物生长结构、冠层特性、作物生长方向和密度以及背景土壤特性，所以仅仅分析遥感数据有时并不能得到所需要的全部信息，将遥感图像、地面实测和空间分析相互结合，才能对田块的空间复杂性有更全面的了解［30 32］。
3.4空间统计学
空间统计学首次提出和形成于20世纪50年代。近些年来，随着地理信息系统GIS技术的发展，空间统计学已经引起越来越多的重视，已被广泛用于空间数据的建模与分析，并且用于自然科学如地球物理学、生物学、流行病学和农业。大量研究成果表明，空间统计学具有在农业管理中应用的优越性和好处。Stein等通过给玉米提供不同剂量的氮肥，然后利用空间统计学建立不同的模型来监测玉米的产量［33］。通过此研究，他们强调了空间分析在降低生产风险、制定可变资源配置上的优越性。Bongiovanni等发现，把空间回归分析应用于产量管理，可以用来调节玉米和大豆氮肥的变量施肥策略［34 35］。Lambert等指出利用空间经济学、空间地质统计学、空间趋势分析氮肥的使用量比普通的最小二乘法、相邻分析法能够提供更精确、更强有力的数据保证［36］。Yao等利用土壤样本数据、航空高光谱成像系统和空间统计学成功地制作了一幅土壤营养图［37］。Misaghi等使用空中图像、土壤参数、作物参数制作了预测草莓产量的模型［38］。Bajwa等建立了不同的空间模型测试各种各样变化的归一化植被指数（Green normalized difference vegetation index，GNDVI），数据来源于遥感技术可见光和近红外地区的成像，以应对氮含量和叶柄硝态氮含量的营养预测［39］。Huang等发现遥感图像可以用来预测空间模型和地面的土壤特性和作物冠层覆盖率等［40］。总的来说，遥感图像数据和空间统计方法，可以提供有价值的、完整的信息管理。这些信息可用于制作配方、产量等应用地图，支持变量精准农业技术。
4研究趋势
目前，美国等发达国家在农业航空技术方面的研究热点，主要有以下3个方面。
4.1图像实时处理系统
图像的实时处理可以弥合遥感和航空变量喷洒的差距。数据的采集和处理是精细航空喷洒的重要部分之一，无论是空中图像采集、地面传感器及仪器的监测、人们的观察，或实验室样品的检测，其数据分析必须正确，这样才便于更好地了解因果关系。为了能准确地绘制航空变量喷洒的地图，收集实时的多光谱图像是一个挑战。研究的最终目标是建立一个界面友好的图像处理软件系统，旨在快速分析
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空中图像的数据，以便于在数据采集后可立即进行变量喷洒。
4.2多传感器数据融合技术
多传感器数据融合技术可以把不同位置的多光谱数据、多分辨率数据、环境数据、生物数据加以综合，消除传感器间可能存在的冗余和矛盾的数据互补，降低其不确定性，形成对系统的相对完整一致的感知描述，从而提高遥感系统决策、规划、反映的快速性和正确性，降低决策风险。
4.3变量喷洒系统
目前，现有的商业变量喷洒控制设备成本高并且操作困难，因此在应用方面受到限制。所以需要开发一种经济的、应用软件界面友好的整合系统，可以实时处理空间分布信息并指导在有效面积上的喷洒作业。此外，喷嘴的设计应达到释放最佳雾滴大小的目的，并提供最大的应用效果，尤其是喷嘴的大小应根据适当的压力界限而设计，同时可以调节喷嘴的最佳压力范围。精确的航空喷洒作业系统使得农药的利用更加合理和有效，从而满足农民的要求，达到节能环保的目的。
5结束语
随着精准农业技术的应用，农业航空发展空间更为广阔。病虫害管理和农药使用更合理，对环境影响更小。学习并借鉴先进国家的技术和经验，对推动我国农业航空的发展具有积极作用。
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02第5期薛新宇等：美国农业航空技术现状和发展趋势分析
美国农业经济发展研究
美国农业经济发展研究
美国农业经济发展研究 班级： 姓名： 摘要：本文对美国农业经济的发展进行了研究，综述了美国在农业发展方面的特点，并在此基础上分析了美国农业发展的经验对我国农业发展的借鉴意义。 关键词：农业经济 Abstract：This paper research the development of the economy of the American agriculture，reviewed the characteristics of the agricultural development in the United States. Based on this, analyse the reference of the agricultural development in China. Keyword：Agricultural economy
目录 一、美国农业经济发展概况 (4) 二、美国农业经济发展特点 (4) （一）完备的农业教育体系 (5) （二）健全的农业科研与推广体系 (5) （三）完善的农业支持服务体系 (6) （四）规范的农场管理 (6) （五）成熟的市场机制 (7) 1、土地资源的市场化 (7) 2、劳动力资源的市场化 (7) 3、生产资料和工具的市场化 (7) 4、农产品销售的市场化 (8) 三、美国农业经济发展对我国农业发展的启示 (8) （一）我国农业发展存在的问题 (8) 1、农业问题 (8) 2、农村问题 (9) 3、农民问题 (9) （二）启示 (9)
一、美国农业经济发展概况 美国地处北美大陆南部，北邻加拿大，东濒大西洋，西临太平洋，南接墨西哥和墨西哥湾。本土介于北纬30490之间。国土面积937万平方公里。1994年全国总人口2.6亿，占世界人口的4.63％。人口密度为每平方公里27.7人。美国是世界上城市化程度最高的国家之，城市人口占全国人口的75％以上，因此农村就更显得地广人稀。美国的务农人口在1870年占52％，1910年为32％，1994年已经下降到了2％。 美国是世界上最发达的资本主义国家，其劳动生产率、国民生产总值和对外贸易额长期高居世界首位。本世纪20年代，美国的人均国民生产总值就已经达到了1795美元（1967年不变价格），1993年人均国民生产总值为24740美元。 美国自然资源丰富，发展农业有着得天独厚的条件。本土为北温带和亚热带气候，佛罗里达南端属热带气候，阿拉斯加为亚寒带大陆性气候，夏威夷则是热带海洋性气候。全国大部分地区雨量充沛而且分布比较均匀，平均年降雨量为760毫米。土地、草原和森林资源的拥有量均位于世界前列。土质肥沃，海拔500米以下的平原占国土面积的55％，有利于农业的机械化耕作和规模经营，美国的耕地面积约占国土总面积的20％，为18817万公顷，人均接近0.8公顷。美国还有永久性草地2.4亿公顷，森林和林地2.65亿公顷。美国农业也有些不利的条件，如山脉多是南北走向，北方的寒流可以长驱直入，影响南部地区作物的生长。美国有丰富的淡水资源，与加拿大交界的五大湖驰名于世，其总面积有24.5平方公里。 二、美国农业经济发展特点 美国自独立以来，短短200多年，把一个原来落后的农业国建成了世界上经济最为发达的国家。1870年，美国农业人口比重为52％，1910年降为32％，1990年降至2％，现在的美国农业人口约占美国总人口的1．8％。美国农业生产效率已经达到很高的程度，1个美国农民可以养活98个本国人和34个其他国家的人。
先进制造技术的现状和发展趋势
先进制造技术的现状和发展趋势xxxx xxx xxxxxxxxx 先进制造技术不仅是衡量一个国家科技进展水平的重要标志，也是国际间科技竞争的重点。我国正处于工业化经济进展的关键时期，制造技术是我们的薄弱环节。只有跟上进展先进制造技术的世界潮流，将其放在战略优先地位，并以足够的力度予以实施,，进一步推进国企改革，推动建立强大的企业集团。推进技术创新，推动大型企业尽快建立技术开发中心，广泛吸引人才，在重大技术创新项目中实行产学研结合，才能尽快缩小同发达国家的差距，才能在猛烈的市场竞争中立于不败之地。本文将详细介绍先进制造技术的含义、特点以及在我国的进展状况和进展趋势。 1 先进制造技术的含义和特点 1.1 含义 先进制造技术（AMT）是以人为主体，以运算机技术为支柱，以提升综合效益为目的，是传统制造业持续地吸取机械、信息、材料、能源、环保等高新技术及现代系统治理技术等方面最新的成果，并将其综合应用于产品开发与设计、制造、检测、治理及售后服务的制造全过程，实现优质、高效、低耗、清洁、灵敏制造，并取得理想技术经济成效的前沿制造技术的总称。 1.2 先进制造技术的特点 1）是面向工业应用的技术先进制造技术并不限于制造过程本身，它涉及到产品从市场调研、产品开发及工艺设计、生产预备、加工制造、售后服务等产品寿命周期的所有内容，并将它们结合成一个有机的整体。 2）是驾驭生产过程的系统工程先进制造技术专门强调运算机技术、信息技术、传感技术、自动化技术、新材料技术和现代系统治理技术在产品设计、制造和生产组织治理、销售及售后服务等方面的应用。它要持续吸取各种高新技术成果与传统制造技术相结合，使制造技术成为能驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的系统工程。 3）是面向全球竞争的技术随着全球市场的形成，使得市场竞争变得越来越猛烈，先进制造技术正是为适应这种猛烈的市场竞争而显现的。因
国内外生态农业研究现状(汇编)
国内外生态农业研究现状 一、国外生态农业研究现状 生态农业起源于中国，其理论研究发展于欧洲，生态农业的发展最早主要以有机农业等替代农业为生产形式。20世纪30年代英国农业学家A.Howard曾到中国考察并认同中国农民利用有机残体和废物、垃圾等制成堆肥施入农田以维持地力常新的做法，还将这一经验上升成理论写成《农业圣经》流传于世[4]，而“生态农业”这一概念是由美国土壤学家阿尔伯韦奇（W.Albreche）1970年首次提出。1981年，英国农学家伍辛顿（M.Worthington）在阿尔伯韦奇的基础上，对生态农业理论和内涵进行了丰富和发展，在《生态农业及其有关技术》一书中将生态农业定义为：“生态上能自我维持、低输入、经济上有生命力的，在环境、理论和审美方面可接受的变化的小型农业系统。”[5] 1984年，美国农学家杰克逊（W.Jackson）进一步将生态农业定义为：生态农业是在尽可能减少人工管理的条件下进行农业生产，保护土壤肥力和生物种群的多样化，控制土壤侵蚀，少用或不用化肥农药，减少环境压力，实现持久性发展。[1] 由于生态农业不仅可以科学合理地开发利用自然资源，有效提高农业生产力，同时可以保护农业生态环境，促进生态系统良性循环，避免使用农药、化肥等所带来的负面效应，弥补传统农业的先天不足，加之工业的快速发展和人口的增加，工业污染、生态环境退化等问题日渐威胁着人类的健康。故生态农业一经提出，得到了许多国家重视和响应，纷纷开展相关理论研究和试验示范。美国农业部将生态农业定义为：生态农业是一种完全不用和基本不用人工合成的化肥、农药、动植物生长调节剂和饲料添加剂，而是依靠作物和人工技术防治病虫草害生物生产体系。[1]与此同时，以罗代尔研究所为首，相继成立许多从事生态农业研究的研究机构，如新英格兰小农场研究所、华盛顿州的耕作研究农场、威斯康星大学环境研究所等。德国的生态农业主要以生物农业、生物动力学农工业形式出现，其主张在农业生产过程中采用轮作或间作等方式种植，利用腐殖质和施用有机肥保持土壤肥力，杂草、害虫使用机械除草或有益天敌等方法，动物饲养采用天然饲料；发对使用化学合成的化肥、农药等会造成化学污染的化学制剂；发对使用抗生素和转基因技术等。为保护从事生态农业农户的利益，德国还建立了自己的独立的“自然产品”销售系统，在各大城市均设有出售无化学污染食品的“自然食品”商店，其出售价格高于常规农业生产的农产品售价的1/3-1倍。随着生态农业的推广普及，英国、法国、荷兰、丹麦等西方国家都纷纷发展起生态
美国农业概况
美国农业概况 美国地处北美大陆南部，北邻加拿大，东濒大西洋，西临太平洋，南接墨西哥和墨西哥湾。本土介于北纬30490之间。国土面积937万平方公里。1994年全国总人口亿，占世界人口的％。人口密度为每平方公里人。美国是世界上城市化程度最高的国家之，城市人口占全国人口的75％以上，因此农村就更显得地广人稀。美国的务农人口在1870年占52％，1910年为32％，1994年已经下降到了2％。 美国是世界上最发达的资本主义国家，其劳动生产率、国民生产总值和对外贸易额长期高居世界首位。本世纪20年代，美国的人均国民生产总值就已经达到了1795美元（1967年不变价格），1993年人均国民生产总值为24740美元。 美国自然资源丰富，发展农业有着得天独厚的条件。本土为北温带和亚热带气候，佛罗里达南端属热带气候，阿拉斯加为亚寒带大陆性气候，夏威夷则是热带海洋性气候。全国大部分地区雨量充沛而且分布比较均匀，平均年降雨量为760毫米。土地、草原和森林资源的拥有量均位于世界前列。土质肥沃，海拔500米以下的平原占国土面积的55％，有利于农业的机械化耕作和规模经营，美国的耕地面积约占国土总面积的20％，为18817万公顷，人均接近公顷。美国还有永久性草地亿公顷，森林和林地亿公顷。美国农业也有些不利的条件，如山脉多是南北走向，北方的寒流可以长驱直入，影响南部地区作物的生长。美国有丰富的淡水资源，与加拿大交界的五大湖驰名于世，其总面积有平方公里。 一、农业发展的特点 1.“以农立国” 有悠久历史和传统美国作为移民国家，只有二百多年的历史，但其农业部在比62年成立的时候，就在其部徽上写着，“农业是制造业和商业的基础”。美国方面依仗其得天独厚的条件，另方面注重农业科技的作用，农业直是国家的重要经济支柱。随着工业的发展，农业在美国经济中的比重逐渐下降，但政府对农业采取了支持和保护的政策，使农业成为美国在世界上最具竞争力的产业。 2.以高度商业化的家庭农场为基础美国1826年制定了“宅地法”，奠定了家庭农场的基础。1994年，美国有204万个农场，其平均规模为公顷；农业劳动力有252万人，占全国劳动力总数的2％。现在“公司农场”的数量在不断上升，大约有7万个，所占农地的面积和销售额都占有较大的比重。但是，公司农场的基础仍然是家庭农场。美国农业是高度商业化的农业，受市场供求关系的影响很大。其粮食生产能力超过了亿吨，但由于生产过剩，政府实行限产措施（根据政府与农场主签订的合同，1995年休耕农田的总面积为1474万公顷），加上天气的影响，有的年景不足3亿吨。 3.农业专业化程度很高美国形成了些着名的生产带，如玉米带、小麦带、棉花带等。早在1914年，美国农业已经在很大程度上实现了种植专业化，这种格局保持至今。这种区域分工使美国各个地区能充分地发挥各自的比较优势，有利于降低成本，提高生产率。通畅的水陆运输网的建立更进步促进了区域分工专
快速成型技术的现状和发展趋势
快速成型技术的现状和发展趋势 1 快速成型技术的基本成型原理 近十几年来，随着全球市场一体化的形成，制造业的竞争十分激烈。尤其是计算机技术的迅速普遍和CAD/CAM技术的广泛应用，使得快速成型技术 (Rapid Prototyping简称RP)得到了异乎寻常的高速发展，表现出很强的生命力和广阔的应用前景。 传统的加工技术是采用去材料的加工方式，在毛坯上把多余的材料去除，得到我们想要的产品。而快速成型技术基本原理是:借助计算机或三维扫描系统构建目标零件的三维数字化模型,之后将该信息传输到计算机控制的机电控制系统,计算机将模型按一定厚度进行“切片”处理,即将零件的3D数据信息离散成一系列2D轮廓信息,通过逐点逐面的增材制造方法将材料逐层堆积,获得实体零件,最后进行必要的少量加工和热处理,使零件性能、尺寸等满足设计要求。。它集机械工程、CAD、逆向工程技术、分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术于一身，可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种高效低成本的实现手段。 目前，快速成形的工艺方法已有几十种之多，大致可分为7大类，包括立体印刷、叠层实体制造、选择性激光烧结、熔融沉积成型、三维焊接、三维打印、数码累积成型等。其基本的原理如下图所示。 图1 快速成型原理示意图 2 快速成型技术在产品开发中的应用 不断提高RP技术的应用水平是推动RP技术发展的重要方面。目前，交通大学机械学院，快速成型国家工程研究中心，教育部快速成型工程研究中心快速成
型技术已在工业造型、机械制造、航空航天、军事、建筑、影视、家电、轻工、医学、考古、文化艺术、雕刻、首饰等领域都得到了广泛应用。并且随着这一技术本身的发展，其应用领域将不断拓展。RP技术的实际应用主要集中在以下几个方面： 2.1 用于新产品的设计与试制。 （1）CAID应用: 工业设计师在短时间得到精确的原型与业者作造形研讨。 （2）机构设计应用: 进行干涉验证，及提早发现设计错误以减少后面模具修改工作。 （3）CAE功效:快速模具技术以功能性材料制作功能性模具，以进行产品功能性测试与研讨。 （4）视觉效果：设计人員能在短时间之便能看到设计的雛型，可作为进一步研发的基石。 （5）设计确认:可在短时间即可完成原型的制作，使设计人员有充分的时间对于设计的产品做详细的检证。 （6）复制于最佳化设计：可一次制作多个元件，可使每个元件针对不同的设计要求同时进行测试的工作，以在最短时间完成设计的最佳化。 （7）直接生产: 直接生产小型工具，或作为翻模工具 2.2 快速制模及快速铸造 快速模具制造传统的模具生产时间长，成本高。将快速成型技术与传统的模具制造技术相结合，可以大大缩短模具制造的开发周期，提高生产率，是解决模具设计与制造薄弱环节的有效途径。快速成形技术在模具制造方面的应用可分为直接制模和间接制模两种，直接制模是指采用RP技术直接堆积制造出模具，间接制模是先制出快速成型零件，再由零件复制得到所需要的模具 2.3 机械制造 由于RP技术自身的特点，使得其在机械制造领域，获得广泛的应用，多用于制造单件、小批量金属零件的制造。有些特殊复杂制件，由于只需单件生产，或少于50件的小批量，一般均可用RP技术直接进行成型，成本低，周期短。2.4 医疗中的快速成形技术 在医学领域的应用近几年来，人们对RP技术在医学领域的应用研究较多。以医学影像数据为基础，利用RP技术制作人体器官模型，对外科手术有极大的应用价值。 2.5 三维复制 快速成形制造技术多用于艺术创作、文物复制、数字雕塑等。 2.6 航空航天技术领域 航空航天产品具有形状复杂、批量小、零件规格差异大、可靠性要求高等特点，产品的定型是一个复杂而精密的过程，往往需要多次的设计、测试和改进，耗资大、耗时长，而快速成型技术以其灵活多样的工艺方法和技术优势而在现代航空航天产品的研制与开发中具有独特的应用前景。
国内外农业物联网发展现状
国内外农业物联网发展现状 进入新世纪以来，我国和欧美等一些国家相继开展了农业领域的物联网应用示范研究，在农业资源利用、农业生态环境监测、农业生产、农产品安全监管等领域取得了一定的成果，同时推动了相关新兴产业及其标准化的发展。 一、农业物联网应用发展现状 在农业资源监测和利用领域，美国和欧洲主要利用资源卫星对土地利用信息进行实时监测，并将其结果发送到各级监测站，进入信息融合与决策系统，实现大区域农业的统筹规划。例如，美国加州大学洛杉矶分校建立的林业资源环境监测网络，通过对加州地区的森林资源进行实时监测，为相应部门提高实时的资源利用信息，为统筹管理林业提供支撑。我国主要将GPS定位技术与传 感技术相结合，实现农业资源信息的定位与采集；利用无线传感器网络和移动通信技术，实现农业资源信息的传输；利用GIS技术实现农业资源的规划管理等。例如杭州电子科技大学学者研究了基于无线传感器网络的湿地水环境数据视频监测系统，该系统实现对湿地全天候的实时监测，具有数据分析与处理，并对污染等突发事件和环境急剧变化所影响的水域的水环境状况实时报警等功能。 在农业生态环境监测领域，美国、法国和日本等一些国家主要综合运用高科技手段构建先进农业生态环境监测网络，通过利用先进的传感器感知技术、信息融合传输技术和互联网技术等建立覆盖全国的农业信息化平台，实现对农业生态环境的自动监测，保证农业生态环境的可持续发展。例如，美国已形成了生态环境信息采集-信息传输处理-信息发布的分层体系结构。法国利用通信卫星技术对灾害性天气进行预报，对病虫害进行测报。我国研制了地面监测站和遥感技术结合的墒情监测系统，建立了农业部至各省、重点地县的农业环境监测网络系统等一批环境监测系统，实现对农业环境信息的实时监测。例如我国每年通过农业环境监测网络开展农业环境常规监测工作，获取监测数据10 万多个；融合智能传感器技术的墒情监测系统已在贵阳、辽宁、黑龙江、河南、南京等地推广应用。 在农业生产精细管理领域，美国、澳大利亚、法国、加拿大等一些国家在大田粮食作物种植精准作业、设施农业环境监测和灌溉施肥控制、果园生产不 同尺度的信息采集和灌溉控制、畜禽水产精细化养殖监测网络和精细养殖等方面应用广泛。例如，2008 年，法国建立了较为完备的农业区域监测网络，指导施肥、施
发达国家农业信息化的发展及其经验
发达国家农业信息化的发展及其经验 一、农业信息化的发展 发达国家农业信息化的发展大致经历三个阶段：20世纪50～60年代，主要是利用计算机进行农业科学计算；70年代工作重心是农业数据处理和农业数据库开发；80年代，特别是90年代以来，研究重点转向知识的处理、自动控制的开发以及网络技术的应用。从50年代初美国首次利用计算机进行饮料问题的研究至今，计算机应用已经渗透到农业的各个方面。目前美国，美国的农业信息化强度已高于工业81.6％，欧美国家的农业信息化技术已进入产业化发展阶段。 1.农业信息化的特征 在发达国家，信息技术在农业上的应用大致有以下方面：农业生产经营管理、农业信息获取及处理、农业专家系统、农业系统模拟、农业决策支持系统、农业计算机网络等。农业中所应用的信息技术包括：计算机、信息存储和处理、通讯、网格、多媒体、人工智能、3S 技术(即地理信息系统GIS、全球定位系统GPS，遥感技术PS)等，概括而言具有以下特征：第一是网络化，各种形式的局域网和以信息高速公路为基础的广域网用户增长迅速。在美国，众多农业公司，专业协会、合作社和农场，已普遍使用计算机及网络技术。伊利诺州有67％的农户使用计算机，其中27％农户运用网络技术。政府每年拨款15亿美元建设农业信息网络。美国已建成世界最大的农业计算机网络系统AGNET，该系统覆盖了美国国内的46个州，加拿大的6个省和美加以外的7个国家，连通美国农业部、15个州的农业署、36所大学和大量的农业企业。用户通过家中的电话、电视或计算机，便可共享网络中的信息资源。英国也建立了覆盖全国的农业计算机网络AGRINET。日本早在1994年底就已开发农业网络400多个，计算机在农业生产部门的普及率已达93％，日本政府还在实施一项意在21世纪使所有农民拥有微机的“绿色天国”计划。这些先进的计算机通信网络使农业生产者更为及时、准确、完整地获得市场信息，有效地减少了农业经营的生产风险。 第二是综合化，既有多项信息技术的结合，包括数据库技术，网络技术、计算机模型库和知识库系统、多媒体技术、实时处理与控制等信息技术的结合；又有信息技术和现代科技，尤其是农业科技的结合，如信息技术与生物技术、核技术、激光技术、遥感技术的日益紧密结合，使农产品的生产过程和生产方式大大改进、农业现代化经营水平也不断提高。比如，欧美国家目前普遍看好一种视频数据检索系统(Videotex)和电视数据检索系统(Teletert)，就是多媒体数据库技术，计算机软硬件技术和网络通信技术的结合。 第三是全程化，信息技术应用不再局限于某一独立的农业生产过程，或单一的经营环节，或某一有限的区域，而是横向和纵向拓展。信息技术企业与农业生产、经营企业联系，科研单位与生产经营单位甚至与用户联合，多学科专家协作的复杂工程越来越多。这些工程全面地改善了农业生产和经营中的薄弱环节，不仅使发达国家农业的原有优势得到更充分的发挥，而且使其原有的劣势逐步改善以至消失，极大地增强了发达国家农产品在世界市场上的竞争力。 2.3S技术应用与精确农业 3S技术是发达国家农业计算机应用的重要领域之一，德国已在农作物生产中成功地应用了3S技术，对土地精确定位，按肥力程度确定播种量和施肥量，可节省肥料10％，节约农药23％，依靠精量播种，每公顷可节省种子25公斤。利用3S技术，调动大型农业机械，既省工又省资金，效益提高。 精确农业是近年来研究的热点领域。它发源于美国，是信息技术与农业生产全面结合的一种新型农业。精确农业将3S技术、计算机技术、自动化技术、网络技术等高科技应用于农业，逐步实现精确化、集约化、信息化的现代控制农业。可根据田间因素的变化，精细准
先进制造技术的现状和发展趋势
先进制造技术的现状和发展趋势 xxxx xxx xxxxxxxxx 先进制造技术不仅是衡量一个国家科技进展水平的重要标志，也是国际间科技竞争的重点。我国正处于工业化经济进展的关键时期，制造技术是我们的薄弱环节。只有跟上进展先进制造技术的世界潮流，将其放在战略优先地位，并以足够的力度予以实施,，进一步推进国企改革，推动建立强大的企业集团。推进技术创新，推动大型企业尽快建立技术开发中心，广泛吸引人才，在重大技术创新项目中实行产学研结合，才能尽快缩小同发达国家的差距，才能在猛烈的市场竞争中立于不败之地。本文将详细介绍先进制造技术的含义、特点以及在我国的进展状况和进展趋势。 1 先进制造技术的含义和特点 1.1 含义 先进制造技术（AMT）是以人为主体，以运算机技术为支柱，以提高综合效益为目的，是传统制造业不断地吸取机械、信息、材料、能源、环保等高新技术及现代系统治理技术等方面最新的成果，并将其综合应用于产品开发与设计、制造、检测、治理及售后服务的制造全过程，实现优质、高效、低耗、清洁、灵敏制造，并取得理想技术经济成效的前沿制造技术的总称。 1.2 先进制造技术的特点 1）是面向工业应用的技术先进制造技术并不限于制造过程本身，它涉及到产品从市场调研、产品开发及工艺设计、生产预备、加工制造、售后服务等产品寿命周期的所有内容，并将它们结合成一个有机的整体。 2）是驾驭生产过程的系统工程先进制造技术专门强调运算机技术、信息技术、传感技术、自动化技术、新材料技术和现代系统治理技术在产品设计、制造和生产组织治理、销售及售后服务等方面的应用。它要不断吸取各种高新技术成果与传统制造技术相结合，使制造技术成为能驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的系统工程。 3）是面向全球竞争的技术随着全球市场的形成，使得市场竞争变得越来越猛烈，先进制造技术正是为适应这种猛烈的市场竞争而显现的。因此，一个国家的先进制造技术，它的主体应该具有世界先进水平，应能支持该国制造业在全球市场的竞争力 2 先进制造技术的组成 先进制造技术是为了适应时代要求提高竞争能力，对制造技术不断优化和推陈出新而形
美国农业生产结构的发展历史和现状_刘仲齐(1)
美国农业生产结构的发展历史和现状 刘仲齐 蒋建国 美国的农业生产在本世纪中叶实现机械化以后,其生产结构和组织体系发生了巨大的变化。最近50年,通过采用新技术、新品种和开发新资源,美国的农业生产率平均每年以1.6%的速度递增,其发展速度明显高于以前的各个时代。进入90年代以来,一个农民生产的食品可以满足128个人的需要。 农业的发展与农业生产结构的变化密切相关,在以畜力为主的原始农业中,家庭农场是美国农业生产的主体,虽然有多种农民组织试图规范农业生产的规模和产品质量,但都未能成功。农业实现机械化以后,经理负责制的大农场迅速崛起,农业生产与工业生产的差别日趋减少,农场成为一个依靠市场信息和指导计划进行粮食生产的车间,其生产规模和产品质量都受到了严格的监控。现代交通设施和通讯网络使农业和其他行业处在完全相同的竞争大环境中,其他任何一个行业的迅速发展都会给农业带来意想不到的影响,这就迫使农场主不得不积极主动地调整农业生产结构,以保证自身在国内市场和国际市场上的竞争力。 一、农场规模和数量 农场是美国农业生产的基本单位,也是最古老、最活跃的经营单位。在实现农业机械化以前,美国有大大小小的农场630多万个,最小的农场规模只有1.2hm2,大多数属于家庭所有的自给自足型,生产方式简单。1920年以后,农业机械逐步取代了畜力和人力,至40年代末,绝大部分农场实现了农业机械化。与此同时,在政府的引导和各种农民的帮助下,通过租赁、转让、合并等形式,许多专业化、机械化、商品化程度很高的大农场逐渐发展起来,到1950年,农产品销售额超过2.5万美元的大农场已逾10万家。这类大农场在管理方式上采纳取了董事会领导下的经理负责制,与传统的家庭农场已截然不同。在此后的40多年中,随着通讯技术和生物工程技术的发展,农场规模迅速扩大,到1995年,农产品销售额超过4万美元的大农场已逾70万家,整个农场的数目下降到了206万家左右。 从土地面积来看,1950年,平均每个农场拥有土地约90hm2,1995年扩大到189hm2,其中以粮食作物为主的农场,其平均土地面积达到了430hm2。 农场规模的增大,有效地提高了生产的计划性,同时也增加了农场的风险。调查结果表明,产量和价格的波动对大农场产生的不利影响远大于家庭农场。这主要是因为农产品的资金周转率较低,前期投资和后期收益之间的距离既增加了贷款,利息,又加重了经营者的心理负担。但对于大型的专业农场而言,转向所需的固定资产投资很大,而且同样面临着严峻市场竞争。所以大农场的管理者把减少农业风险的希望寄托在科学研究和横向联系上,试较通过加强信息交流和充分利用新技术来保证价格的稳定性。据调查,1950年以来,各种农民组织提供的科研经费一直高于美国农业部提供的研究经费。产业和科研紧密结合笔相互依赖,使美国的农业科技成果转化率高达70%以上。 二、农场类型 根据农产品的销售量在农场总收入中所占的比例,美国的农场分成两大类:一类是以农业收入为主的农场,称之为商业农场;另一类是非商业农场,包括半工半农型、别墅型、观赏型和其他各种不以赢利为目的的农场。在机械化、专业化的进程中,变化最大的是商业农场,在追求高额利润的过程,商业农场的市场内容和市场规模处在不断的变化之中。生产周期相对稳定、产后加工业发达的畜牧业一直在美国农场中占多数,并呈上升趋势。据统计, 1995年从事各种畜牧业为主的农场占美国农场总数的33.1%,在中小型农场中,这类农场占的比例更高。由于市场的需求量的限制,粮棉型农场的市场规模保持在相对稳定的水平上,随着农场土地面积的增加,这类农场的数量呈下降趋势。特别是以生产小麦、玉米、大豆等大宗粮食作物为主的农场,其集约化和现代化程度远远超过了其他农场,其平均土地面积为430hm2,比总体平均值241hm2。 非商业农场的农产品外销量仅占农产品销 20
焊接技术的发展及发展趋势
焊接技术的发展及发展趋势 黄牡丹 佳木斯大学材料科学与工程学院黑龙江省佳木斯市154007 摘要：本文综述焊接技术的发展及发展趋势，焊接技术，又称连接工程，是一种重要的材料加工工艺，随着人类社会的发展，各种新材料的不断开发及科学技术不断的发展，焊接技术已经成为一门独立的学科，它广泛应用于石油化工、电力、航空航天、海洋工程、微电子技术等工业部门。可以预测，在未来焊接技术的发展趋势必然走向自动化、高效、环保、节能等方面。 关键词：焊接技术、自动化、环保 The development of welding technology and development trend HUANGMudan Jia-mu-si University, School of materials science and engineering, Jia-mu-si 154007 Abstract：This paper reviews the development of welding technology and developing trend of welding technology, also known as the connection of engineering, is a kind of important material processing technology, with the development of human society, all kinds of new materials to develop and continuously with the development of science and technology, welding technology has become an independent discipline, it is widely used in petrochemical, electric power, aerospace, Marine engineering, microelectronics and other industrial sectors. Can be predicted that in the future development trend of welding technology inevitably toward automation, high efficiency, environmental protection, energy saving, etc. Key words：Welding technology ; automation; Environmental protection; 0引言 焊接的定义如下：被焊工件的材质（同种或异种），通过加热或加压或二者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子间的结合而形成永久性连接的工艺过程成为焊接[1]。焊接的发展过程就某种意义上来说就是焊接热源的发展过程，从上个世纪80年代开发电弧以来，焊接热源也在不断发展中。进入到新世纪，焊接技术的不断的在得到发展，从目前的发展趋势看来，焊接技术逐步向高效率、高质量、低成本、降低劳动强度、降低能耗的方向发展。所以焊接技术将随着科学技术的进步而不断发展，主要体现在以下几个方面 1数字化控制推动焊接技术的升级和发展 在几年前，数字化控制的焊机只是少数几个国际知名公司的“尖端科技”，但现在数字化控制的焊机已经广泛应用在我国的许多企业，在芬兰KEMPPI和奥地利Fronius 的推动下，数字化焊机已进入产业规模化生产阶段。虽然目前智能化还处在初级阶段，但有着广阔前景，是一个重要的发展方向。有关焊接工程的专家系统，近年来国内外已有较深入的研究，并已推出或准备推出某些商品化焊接专家系统。焊接专家系统是具有相当于专家的知识和经
美国农业概况及其特点修订稿
美国农业概况及其特点 Coca-cola standardization office【ZZ5AB-ZZSYT-ZZ2C-ZZ682T-ZZT18】
美国农业概况及其特点 美国地处北美大陆南部，北邻加拿大，东濒大西洋，西临太平洋，南接墨西哥和墨西哥湾。本土介于北纬30-49度之间。国土面积937万平方公里。2001年人口总计为亿，其中白人约占84 ％，黑人约占13 ％，亚裔 % ，华人约160多万，多已入美国籍。通用英语。美国是世界上城市化程度最高的国家之一，城市人口占全国人口的75 ％以上，因此农村就更显得地广人稀。美国的务农人口在1870年占52 ％，1910年为32 ％，2001年已经下降到了％。 美国是世界上最发达的资本主义国家，其劳动生产率、国民生产总值和对外贸易额长期高居世界首位。本世纪20年代，美国的人均国民生产总值就已经达到了1795美元（1967年不变价格），2000年人均国民生产总值为3 .62万美元。 美国自然资源丰富，发展农业有着得天独厚的条件。本土为北温带和亚热带气候，佛罗里达南端属热带气候，阿拉斯加为亚寒带大陆性气候，夏威夷则是热带海洋性气候。全国大部分地区雨量充沛而且分布比较均匀，平均年降雨量为760毫米。土地、草原和森林资源的拥有量均位于世界前列。土质肥沃，海拔500米以下的平原占国土面积的55 ％，有利于农业的机械化耕作和规模经营，2000年美国农业用地为亿公顷，其中耕地面积约占国土总面积
的19 ％，为亿公顷，人均为公顷。美国还有永久性草地亿公顷，森林和林地亿公顷。美国农业也有些不利的条件，如山脉多是南北走向，北方的寒流可以长驱直入，影响南部地区作物的生长。美国有丰富的淡水资源，与加拿大交界的五大湖驰名于世，其总面积有平方公里。 美国农业有以下特点： 1.“以农立国”的传统美国虽然作为移民国家，只有二百多年的历史，但是由于有着“以农立国”的传统，历来注重农业科技的应用，又依仗其得天独厚的条件，农业一直是国家的重要经济支柱。随着工业的发展，农业在美国经济中的比重逐渐下降，但政府对农业采取了支持和保护的政策，这使美国农业在世界上依然具有最大的竞争力。 2.以高度商业化的家庭农场为基础美国1826年制定了“宅地法”，奠定了家庭农场的基础。小型家庭农场（销售额小于25万美元）分5类：（1）资源有限型农场，（2）退休休闲型农场，（3）居住生活型农场，（4）低销售额的耕种型农场，（5）高销售额的耕种型农场。大型农场分3类：（1）大型家庭农场，（2）超大型家庭农场，（3）非家庭农场。小型农场的数量超过90%，占整个农业资产的70%。美国有204万个农场，其平均规模为公顷；农业劳动力有200多万人，占全国劳动力总数的2 ％左右。现在“公司农场”的数量在不断上升，大约有7万多个，虽然数量不大，但其面积和销售额在美国农场中所占的比例却较大。但是，公司农场的基
中国农业和美国农业的区别
中国农业生产方式与美国的比较 中国农业发展己进入了一个新的阶段，比较中美两国的农业生产方式对于做好当前的农业发展工作具有重要意义。 美国农业的生产方式和生产力水平都属世界最发达农业之列。美国农业之所以成功，有其得天独厚的农业资源的因素，但更是与经历百年的历史演化和市场竞争所形成的农业及相关产业的组织结构和经营机制构成的、有竞争力的生产方式密切相关。中国农业是世界农业的重要组成部分，分析中国农业生产方式的发展状况、存在问题及实现现代化的前景，不能不与美国的农业联系起来，从而借鉴和吸收其经验和教训。 （一）中国农业的生产主体在专业化和规模上与美国差距明显 美国的农业以家庭农场为主，约占各类农场总数的87％，合伙农场占10％，公司农场占3％（1987年）。由于许多合伙农场和公司农场也以家庭农场为依托，因此美国的农场几乎都是家庭农场，可以说美国的农业是在农户家庭经营基础上进行的。
与此同时，由于农产品市场开拓、科技进步和大围配置资源，促使农户分工分业，使生产要素向优势农户集中。专业化、集约化生产，加速了农户之间的兼并与重组。从农场数量和土地规模来看，1950年农场总数为565万个，拥有土地48645.71万公顷（包括耕地、牧场和饲草用地，下同），平均每个农场拥有土地86.20公顷。到1998年农场总数下降为219万个，拥有土地38598.87万公顷，平均每个农场拥有土地176.04公顷。农场数量下降了61％，平均规模扩大了一倍。但这一过程不是均衡的，农场数量减少的速度在逐步放慢，二十世纪50年代平均每年减少l6.85万个，60年代平均每年减少l0.13万个，70年代平均每年减少5.10万个，80年代平均每年减少2.94万个。进入90年代，农场总数己趋于稳定。农场总数的下降增强了农户的产业竞争力。同时，使那些不适合现代农业经营的农户重新定位，转换职业，进入城市，自然而然地完成了农业劳动力向二、三产业、向城市的转移。现在美国农业人口占总人口的比例已由1910年的32％降到l.8％。 中国的农业生产主体自80年代初期的农村改革后发生了很大变化，农户家庭逐渐成为中国农业生产活动的主体，与美国相似。但由于中国人多地少，人均农业资源占有量低，农
先进制造技术的现状和发展趋势
先进制造技术的现状和发展趋势
摘要近年来, 制造业出现了世界范围的研究并采用“先进制造技术”的浪潮，先进制造技术已成为当代国际间的科技竞争的重点。本文论述了先进制造技术的发展现状与发展趋势，指出：信息化、精密化、集成化、柔性化、动态化、虚拟化、智能化、绿色化将是未来制造技术的必然发展方向。 1.先进制造技术简介 1.1先进制造技术的定义 先进制造技术AMT(advanced manufacturing technology)是制造业不断吸收机械、电子、信息(计算机与通信、控制理论、人工智能等)、能源及现代系统管理等方面的成果，并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁和灵活生产，提高对动态多变的产品市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。它集成了现代科学技术和工业创新的成果，充分利用了信息技术，使制造技术提高到新的高度。先进制造技术是不断利用新技术逐步发展和完善的技术，因而它具有动态性和相对性。先进制造技术以提高企业竞争能力为目标,应用于产品的设计、加工制造、使用维修、甚至回收再生的整个制造过程，强调优质、高效、清洁、灵活生产，体现了环境保护与可持续发展和制造的柔性化。 1.2 先进制造技术的内涵和技术构成 先进制造技术的技术构成可以分为以提高生产效率和快速响应市场需求为 目的的技术构成和以满足特种需求为目的的技术构成。 以提高生产效率和快速响应市场需求为目的的技术构成强调制造系统与制 造过程的柔性化、集成化和智能化。包括： (1) 系统理论与技术(着重制造系统组织优化与运行优化,以提高制造系统的整体柔性与效率) 。 (2) 制造过程的单元技术(着重制造过程的优化,以提高单元的效率与精 度) 。系统理论与技术涉及范围包括：CIMS、敏捷制造、精益生产、智能制造等。制造过程单元技术涉及的范围包括：设计理论与方法、并行工程、系统优化、运行、控制、管理、决策与自组织技术、虚拟制造技术、制造过程智能检测、信息处理、状态检测、补偿与控制、制造设备的自诊断与自修复、智能机器人技术、
一些统计数据的网址
一些统计数据的网址 1.美国经济分析局 Bearfacts (Bureau of Economic Analysis) https://www.wendangku.net/doc/753032985.html,/remd/index.htm 该站点由美国商业部下属的经济分析局(BEA)建立。BEA的功能主要是分析和综合大量数据以便创造美国经济的一个连贯模式。BEA还对国际、国家和地区的经济进行预算和分析。其中以对国民生产总值（GDP）的预算最为著名。 2.商业统计（美国人口普查局） Business Statistics (US Census Bureau) https://www.wendangku.net/doc/753032985.html,/epcd/www/sb001.htm 该站点上有便于使用的关于公司、就业、薪水和收据的信息。按照产业类目排列。 3.人口普查局经济信息 Census Bureau Economic Information https://www.wendangku.net/doc/753032985.html,/ftp/pub/econ/www/ 是美国人口统计局的官方站点。上面有大量关于美国经济的统计数据。如美国经济指标；农业、制造业、建筑业、农村和城市的数据；美国商业统计、当前工业报告、经济统计和调查；数据访问工具等等。 4.当前工业报告（美国人口普查局） Current Industrial Reports (US Census Bureau) https://www.wendangku.net/doc/753032985.html,/pub/cir/www/index.html 这里可以看到系列工业报告。电子数据是唯一的形式，可能要收取一定费用。 5.网上数据（加州大学圣迭戈分校） Data on the Net (UC San Diego ) https://www.wendangku.net/doc/753032985.html,/idata/ 收集了关于美国经济和其它数据的站点，有注释，可检索。 6.经济数据和链接（美国加州大学Fresno分校） Econ Data & Links (CAL State Fresno) https://www.wendangku.net/doc/753032985.html,/Economics/econ_EDL.htm 由美国加州大学Fresno分校建立。该站点提供了大量表格和统计数据，以及很多相关站点的链接，内容从收入、财富到贫困问题都有。 7.经济数据（国际）
《区域农业的可持续发展——以美国为例》参考教案
《区域农业的可持续发展——以美国为例》参考教案（一）知识与技能 1．了解美国农业生产条件。 2．了解美国农业生产的特点。 3．了解美国农业可持续发展的对策。 （二）过程与方法 1．通过对美国本土地形、气候的判读，培养学生读图获取地理信息的 能力、综合分析问题的能力。 2．初步学会通过多种途径、运用多种手段收集关于美国农业发展方面 的地理信息，尝试运用所学的地理知识和技能对地理信息进行整理、分析，并把地理信息运用于地理学习过程。 3．运用知当的方法和手段，表达、交流、反思自己地理学习和探究的 体会、见解和成果。 4．通过对美国农业生产条件、布局特点和问题的分析，了解农业可持 续发展的方法与途径。 （三）情感态度与价值观 1．激发学生探究地理问题的兴趣和动机，养成求真、求实的科学态度， 提高地理审美情趣。 2．增强对资源环境、环境保护意识和法制意识，形成可持续发展观念， 增强关心和爱护环境的社会责任感。养成良好的行为习惯。 教学过程思路 一．分析美国发展农业的有利条件（以种植业为例） 1．读《美国农业分布图》，找出种植业（小麦、玉米、棉花等）的分布 位置。 绝大部分分布于美国中部，落基山脉以东，阿巴拉契亚山脉以西的广大平原上。 2．读《美国地形图》、《美国气候类型分布图》、《美国年降水量分布图》分析美发展农业的有利自然条件。 水热条件适宜——（纬度位置与美国年降水量分布）
地势平坦广阔——（平原面积占全美的二分之一，有利机械化作业） 土壤肥沃——（温带草原气候区的黑土和密西西比冲积平原的沃土） 水源充足——（密西比河流经，五大淡水湖附近，美国年降水量分布） 地广人稀——（教师提供：国土面积约930万平方千米，总人口约2.3亿）3．读课文P52，分析美国发展农业的有利社会经济条件。 高度发达的商品经济——从书中找出 交通运输条件好——（阅读材料：《美国农业发展的交通运输条件》得出）国家的政策与法规扶持——参阅课文P55—56《美国农业可持续发展的政策》得出。 补充：在《美国农业可持续发展的政策》中，其中哪条对你的触动最大， 请谈谈你自己的感受。 二．美国的农业生产地区专门化 1．要求学生回忆农业生产的原则：因地制宜，扬长避短，发挥地区优势。 2．从书中找出“农业生产地区专门化”的含义。课文P52 3．美国农业生产地区专门化的具体表现。 活动：对照课文P53，找出图中各字母所代表的农业区名称。 4．了解美国“乳畜带”： （1）位置——美东北部和沿五大湖沿岸各州。 （2）有利条件——多汁牧草；消费市场。 5．了解美国小麦带： （1）有利的自然条件——地平、土肥、气候适宜。（对照课文P51地形与气