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　　先進(jìn)的國際農(nóng)機前沿技術(shù)

以傳感器、機器人、無人機等為代表的基于新興信息技術(shù)、光電控制技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)的智能農(nóng)機技術(shù)發(fā)展迅速，應(yīng)用前景廣泛，已成為各國關(guān)注的焦點。

系統(tǒng)分析國際農(nóng)業(yè)機械研發(fā)態(tài)勢，識別和探測國際農(nóng)業(yè)機械領(lǐng)域的研究前沿，對該領(lǐng)域的科技規(guī)劃和科技決策具有重要意義。

本研究利用文獻(xiàn)計量方法，結(jié)合專家咨詢，采取定量分析和定性內(nèi)容研判的方法，揭示了農(nóng)業(yè)機械領(lǐng)域的研究前沿方向和內(nèi)容，為開展相關(guān)領(lǐng)域科技管理決策提供支撐，并解釋未來農(nóng)機發(fā)展方向。

對高被引論文及研究前沿的判讀發(fā)現(xiàn)，農(nóng)機基礎(chǔ)研究和工程技術(shù)前沿主題主要包括機器人技術(shù)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)傳感器技術(shù)、旋翼無人機、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)和地理信息系統(tǒng)等研究方向。

1 機器人技術(shù)

除草機器人

可以預(yù)計，未來機器人將在農(nóng)場得到廣泛應(yīng)用并將改變農(nóng)業(yè)機械的傳統(tǒng)發(fā)展方向。

機器人技術(shù)前沿中除草機器人和無人駕駛的研究又是最多的。除草機器人控制系統(tǒng)的4項核心技術(shù)包括雜草檢測與識別、雜草精準(zhǔn)控制及制圖，其中對雜草的檢測和控制仍是最大的技術(shù)挑戰(zhàn)。無人駕駛相關(guān)技術(shù)可以推廣到田間輪式機器人研發(fā)。

放牧機器人

無人駕駛技術(shù)

在具體工程技術(shù)上，機器人領(lǐng)域的研究主題集中在農(nóng)業(yè)機器人的導(dǎo)航、路徑跟蹤，運動控制，機器人視覺3個領(lǐng)域。

采摘機器人

路徑規(guī)劃的便利與精準(zhǔn)控制、適應(yīng)農(nóng)業(yè)三維復(fù)雜地形的導(dǎo)航控制、避免對作物損害及降低能源消耗等是主要的研究目標(biāo)；機器人運動控制研發(fā)主要側(cè)重應(yīng)用于農(nóng)業(yè)復(fù)雜地形，如崎嶇地面、坡地、有障礙物地面的運動控制；機器人視覺研究則主要圍繞實際作業(yè)場景、面向自主導(dǎo)航的視覺捕捉、分辨等視覺功能的研究。

2 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)傳感器技術(shù)

掉落柑橘計數(shù)傳感器

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)傳感器技術(shù)高被引論文包括無人機成像、病蟲害監(jiān)測等。

用于田間作物管理的監(jiān)測傳感技術(shù)主要包括田間電子傳感器、光譜輻射計、機器視覺、機載多光譜和高光譜遙感、衛(wèi)星成像、熱成像、射頻識別和機器嗅覺系統(tǒng)等。

其中用于作物生物量檢測、雜草檢測、土壤性質(zhì)和養(yǎng)分監(jiān)測的傳感技術(shù)是最先進(jìn)的，可以提供現(xiàn)場特定位置所需的數(shù)據(jù)。用于病蟲害檢測和表征，以及作物水分狀況監(jiān)測的傳感技術(shù)是基于植物和傳感器之間更復(fù)雜的相互作用，在田間水平上較難實施并需要更復(fù)雜的解釋，可利用光譜成像技術(shù)或植物揮發(fā)性物質(zhì)檢測等技術(shù)，是重要的研究方向。

氣象及病蟲害監(jiān)測站

傳感器技術(shù)與無人機結(jié)合的無人機成像具有成本低、靈活、高空間分辨率和時間分辨率等優(yōu)點，可用于監(jiān)測作物和土壤條件的變化，近年來發(fā)展迅速，未來還需要發(fā)展圖像空間參考和拼接的標(biāo)準(zhǔn)化及信息提取技術(shù)。

在具體工程技術(shù)上，前沿研究則主要集中在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、傳感器設(shè)備與系統(tǒng)、傳感器算法、傳感器軟件等。

3 旋翼無人機

無人機用于農(nóng)田信息采集

近來，人們對開發(fā)具有先進(jìn)自主能力的無人駕駛飛機系統(tǒng)（UAS）的興趣日益增加，旋翼無人機具有能夠垂直起降、能自由懸停、控制靈活及可適應(yīng)各種環(huán)境能力等優(yōu)點，成為國內(nèi)外很多實驗室研究的重點。

無人機放牧

其中旋翼無人機特別是四旋翼飛行器的導(dǎo)航與控制是無人機研究的前沿方向，受到了研究界的重點關(guān)注。

4 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)和地理信息系統(tǒng)

農(nóng)田衛(wèi)星遙感圖像

在遙感技術(shù)領(lǐng)域，目前使用從紫外到微波的電磁波長范圍已經(jīng)可以實現(xiàn)諸如光探測和測距（LiDAR）、熒光光譜和熱光譜等高級遙感應(yīng)用。隨著高光譜遙感技術(shù)的出現(xiàn)，光譜帶寬大大降低，從而改進(jìn)了對特定化合物的分析、分子間相互作用、作物脅迫以及作物生物物理或生物化學(xué)特性的遙感監(jiān)測。

GIS數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)

機載和衛(wèi)星遙感影像的空間分辨率已從100米提高到亞米級精度，從而允許在更高的空間分辨率下評估土壤和作物性質(zhì)。遙感影像的時間頻率也有了顯著改善。

當(dāng)前研究人員對遙感數(shù)據(jù)的多次收集更加關(guān)注，以便進(jìn)行近實時的土壤、作物和病蟲害管理。

美國Cropscape系統(tǒng)

CropScape是美國農(nóng)業(yè)部開發(fā)的用于農(nóng)田空間數(shù)據(jù)即時獲取、定制的交互式網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序，可查詢、可視化、下載、傳播在線地理空間農(nóng)田數(shù)據(jù)層數(shù)據(jù)，具有很大的應(yīng)用價值并受到廣泛關(guān)注。

5 研究前沿機構(gòu)

研究前沿的核心論文主要集中在美國、意大利、中國、澳大利亞、西班牙和丹麥等國。美國農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究局、意大利國家研究委員會、西班牙國家研究理事會、荷蘭瓦赫寧根大學(xué)及研究中心、丹麥奧爾堡大學(xué)、澳大利亞新南威爾士大學(xué)，我國的武漢大學(xué)、西北農(nóng)林科技大學(xué)等大學(xué)和研究機構(gòu)，以及美國和德國的創(chuàng)新型公司是核心論文的主要來源機構(gòu)。

研究表明，信息化、自動化、智能化是未來農(nóng)業(yè)機械研發(fā)的主要方向，第四次工業(yè)革命驅(qū)動的新興技術(shù)如大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能和機器學(xué)習(xí)、自主車輛、機器人等技術(shù)可為農(nóng)機行業(yè)轉(zhuǎn)型升級提供重大機遇。

因此，建議國家大力支持智能農(nóng)業(yè)機械的研發(fā)，支持信息技術(shù)、人工智能技術(shù)等多學(xué)科在農(nóng)業(yè)機械領(lǐng)域的交叉融合應(yīng)用，推動行業(yè)共性關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新，提升農(nóng)業(yè)機械科技和產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平。

文章來源：《農(nóng)業(yè)工程》2018年第6期

原標(biāo)題：基于文獻(xiàn)計量的國際農(nóng)業(yè)機械研究前沿分析