精細農作”實踐中，需要在較精細的空間尺度上，獲取農田作物生產有關的空間分布信息，包括利用不同的傳感技術采集數據，采用適當的方法對數據進行處理，轉變為易于理解和利用的可視化空間分布圖形信息，這主要靠電子信息硬件與軟件技術的支持。需要獲取和處理的主要信息包括如下幾方面：　

1．農田作物產量空間分布信息：

獲取農作物小區產量信息，建立小區產量空間分布圖，是實施“精細農作”的起點，它是作物生長在眾多環境因素和農田生產管理措施綜合影響下的結果，是實現作物生產過程中科學調控投入和制定管理決策措施的基礎。為此。需要在收獲機械上裝置DGPS衛星定位接收機和流量計量傳感器。通用的DGPS接收機，可以每秒給出收獲機在田間作業時DGPS天線所在地理位置的經、緯度坐標動態數據，流量傳感器在設定時間間隔內（即機器對應作業行程間距內）自動計量累計產量，再根據作業幅寬（估計或測量）換算為對應時間間隔內作業面積的單位面積產量，從而獲得對應小區的空間地理位置數據（經、緯度坐標）和小區產量數據。這些原始數據經過數字化后存入智能卡，再轉移到計算機上采用專用軟件做進一步處理。實際上，產量空間分布數據的處理是一個復雜的過程，但可以通過專用軟件快速完成。例如，GPS接收機指示的天線位置動態數據與割臺收割作物的即時位置，按機器結構不同而有空間上的差異，而流量傳感器通常是安裝在脫粒、分選、清糧過程后的凈糧輸出部件上，要反映作物田間對應位置的產量計量數據，需要考慮到收獲機的結構尺寸內物流工藝設計，作業速度等多種因素，通過建立數學模型來作出估計。由于收獲時谷粒的含水量不同，收獲時還需要同時測量谷粒的含水量，以便在數據處理時換算成標準含水量以便對單產水平進行評估。迄今，用于小麥、玉米、水稻、大豆等主要作物的流量傳感器已有通用化產品，其他如棉花、甜菜、馬鈴薯、甘蔗、牧草、水果等作物的產量傳感器近幾年已做了許多研究，有的已在試驗使用。目前應用的谷類作物產量傳感器主要有三種類型：即沖擊式流量傳感器（圖1a），γ射線式流量傳感器（圖1b）和光電式容積流量傳感器（圖1c）。它們分別用于John Deere和 Case、AGCO Massey Ferguson、歐洲一些公司的精細農作康拜因產品上。沖擊式流量傳感器計量誤差在3%以內, 基于γ射線穿過谷粒層引起射線強度衰減測定谷物流量的傳感器,據報導, 其計量誤差不大于1%。收獲機上應用的谷粒含水量測量，均按極板式電容傳感器原理設計。收獲機上采集數據的存儲器件，已轉向應用通用智能IC卡技術，Massey Ferguson 和Case IH系統中的存儲卡可連續存儲30小時收獲作業數據，John Deere系統中的智能卡可存儲連續250小時收獲作業數據，各公司都專門開發了結合自己產品的數據處理與小區產量分布圖生成軟件和配套的智能化虛擬電子顯示儀器，可直接在駕駛室內向操作手及時顯示有關信息。

八十年代中期以來，關于收獲機械產量計量系統的開發研究引起了制造商的極大興趣，并率先在大型谷物聯合收割機上推廣應用。據報導，到1997年底，美國已有超過20000臺谷物聯合收割機裝有產量計量器，其中約一半同時裝有GPS定位系統和提供生成產量分布圖必須的數據輸出，預測到2002年，美國90%以上的谷物聯合收割機將裝置產量計量器。根據這一國際技術發展的趨勢，結合我國國情條件開展有關電子信息裝備技術創新研究，已經出現了良好的機遇。

2．農田土壤信息采集與處理

“精細農作”中土壤信息的采集，是為了從影響作物生長的土壤環境條件與營養水平角度獲取信息，以分析產量圖顯示的產量空間分布差異性的原因，制定有關施肥、改土、耕作、種植等分布式定位處方決策。這類信息，因其時空變異性，可分為兩大類：

2.1 相對穩定、時空變異性小的土壤信息。如地形坡度，土壤類型、結構，P、K和有機質（SOM）含量、pH值，耕作層深度等。這些數據的采集可在“精細農作”項目實施前，列為必要的基礎信息采集內容。經過多年后可對這些參數作選擇性復測。有些數據，如土壤類型、土壤微量元素含量可以引用原有土壤普查數據作參考；與精細農作處方決策緊密相關的參數如P、K、SOM含量，耕作層深度等，宜盡可能在技術、經濟合理條件下采用較小空間尺度的標準柵格式定點采樣法獲取土樣，在實驗室進行分析或用適當儀器進行實地測量。采集的數據，可在地理信息系統（GIS）平臺上，選用適宜的地學統計處理方法，建立主要參數空間分布圖，存入數據庫供分析產量空間差異原因，制定管理處方決策時調用。

2.2 時空變異性大的農田土壤信息。如N含量和土壤含水率。它們除需要在施肥、播種或灌溉作業前進行基本數據的測量和空間分布圖生成外，還需要根據生長期需要，進行必要的抽樣測量，以適時調控投入。這需要能實時快速采集與數據處理儀器的支持。迄今，對農田土壤營養成分的檢測，基本上仍大多沿用實驗室化驗分析方法，耗資、費時，因而使農田土壤柵格式采樣的空間尺度偏大、采樣點密度偏于稀疏，難于建立較為精細的土壤參數空間分布圖。國家土壤普查建立的土壤參數分布圖，基本上是支持從地理學角度去研究土壤分布，為服務于社會經濟和農業發展的宏觀管理的需要，不適應從農學角度實施精細農作管理的需求。九十年代以來，圍繞精細農作發展的需要，對土壤采樣測量新技術、新儀器和數據處理新方法已開展了許多研究，提出了一些新的采集土壤空間信息的技術思想和商品化產品開發成果，若干發展趨勢可列舉如下：

基于土壤理化分析原理的土壤溶液光電比色方法，開發智能化土壤主要營養元素快速測定儀，在我國已有若干實用化產品推廣應用；

基于新的物理原理如近紅外（NIR）多光譜分析技術，極化偏振激光技術、半導體多離子選擇場效應晶體管（ISFET）的離子敏傳感技術等的土壤營養元素快速測定先進傳感器的研究已取得初步進展或研究成果，有的已可裝置在移動作業機上支持快速信息采集的試驗；

利用NIR多光譜分析技術開發的土壤有機質含量實時采集傳感器，在九十年代中期已出現商品化產品;

探索新的技術思想、開發支持精細處方農作的實時快速土壤參數綜合評價測量技術，如一種機載移動作業土壤電導率測定與農田電導率空間分布圖自動生成系統（The Veris 3100 model）已由美國KANSAS州一家公司生產，向國際市場銷售，它可用于間接評價土壤含水率，SOM含量、土壤耕作層深度、土壤結構、土壤陽離子交換能力（CEC）等的空間分布，期待可以將采樣點空間分辨率減小到5m 左右；

土壤含水量快速采集傳感器技術，九十年代以來有了快速發展，可以預期在技術與經濟上得到較為滿意的解決。眾所周知的基于微波測量技術的時域反射法（TDR）土壤水分快速測量儀已大量進入農業研究實驗室，同類性能價格比較為優良的便攜式TDR土壤水分測量儀也已有商品化產品；根據類似測量原理開發基于駐波比和頻域分析原理，性能價格比有明顯改善的產品在近期將可實現其市場價值。

支持“精細農作”主要土壤參數快速測量技術的開發研究是當今科技創新的一個熱點。目前，土壤參數的空間采樣密度仍受制于測量技術的實時性和經濟性，需要提倡新的技術思想的探索。基于現有技術進行土壤柵格式定點采樣測量的空間尺度一般為2－5畝1個采樣點，這種采樣密度通過數據處理建立的土壤參數空間分布圖還不可能較為精細、客觀地實現處方農作。因而近幾年科技界提出一種基于新的物理原理的機載快速實時土壤參數近似傳感技術的研究方向。它不追求達到與實驗室理化分析方法可能達到的個體測量精度，但可以快速、實時、經濟地采集大量原始數據，通過現代數學方法和數字信號處理芯片技術，對原始數據進行快速分析處理，去粗取精，達到滿意的效果，這可能今后支持“精細農作”農田空間信息采集與處理的主要研究發展方向。

2.3農田作物苗情信息采集處理技術

這類信息包括作物長勢、苗情、病蟲草害空間分布信息的采集。傳統農田精細農作實踐中，有經驗的農民對農田作物苗情例行查田定性觀測，實施定位管理。現代化的“精細農作”，要求采用可定量化的定位測量手段，在DGPS引導下進行巡回觀測，采集量化信息，在GIS平臺上經處理后，迭加或標志在產量圖上，支持管理決策分析。例如，現有聯合收獲機上裝置的產量信息檢測系統，在駕駛室內具有操作鍵，當進行收獲作業時，駕駛員可以觀察出雜草與成熟作物間的明顯區別，通過操作鍵可標出不同雜草空間分布的區域位置，并自動將雜草分布信息迭加到最后生成的產量圖上。利用LED加窄帶濾波片組成的窄帶多光譜農田雜草識別檢測技術已在若干國家進行試驗研究。積累的大量基礎數據，將支持其產品開發技術取得突破。病蟲害與作物長勢苗情的定量化檢測與評估技術尚待開發研究，目前還主要是采用DGPS引導下的查田抽樣檢測。計算機視覺支持下的生物對象模式識別技術，遙感系統中應用的高分辨率多光譜近地測量技術，在這一領域將具有廣闊的應用研究前景。

“精細農作”空間信息采集與處理技術的進步，將是實踐這一作物管理技術思想的重要前題。目前仍有許多問題尚待科學技術的突破，需要電子信息硬件、軟件科學家和農學家的密切合作，可望在跨入新世紀的初期獲得重要進展，同時也將對支持處方農作的農業裝備技術等產生深遠的影響。