20131128 我國精準農業的發展方向與策略　(91)

(歷史期刊資料，內容僅供參考)
農委會農糧處 劉天成
壹. 前言
　　李總統在民國87年出席全國農學團體聯合年會致辭指出：我們應打破外界長期對農業是落後的錯誤觀念，要把農業當成尖端產業來經營；未來的農業將可以和遙測、航測技術與資訊技術相結合，除了可以針對農田病蟲害與農作面積、產量提供監測及適時預警以外，將進一步使傳統農業發展到「精準農業」的層次。另外，本會在88年3月31日對立法院的施政報告中指出：未來農業的經營將結合現代化科技，積極發展精準農業。

貳. 國外發展現況與我國推動精準農業的原因
　　精準農業從觀念萌芽到發展成實際作業系統的歷史甚短，在美國、加拿大、澳洲等先進國家的研發亦僅十餘年，歐洲地區及日本更短。惟本項技術之發展將影響下一世紀的農耕技術與生態環境，各國無不積極投入。

　　我國即將加入世界貿易組織（WTO），農業政策亦必需對此一情勢謀求因應與調適，以更科技化、更有效率的方式來經營管理，使我國農業發展能夠成功轉型。

參. 精準農業的定義與運作體系
一. 精準農業的定義

　　精準農業是一種以資訊及技術為基礎的農業經營管理系統，針對農田及植栽環境的變異給予最適當的耕作決策與處理，以減少資材之耗費，增加收益及減輕環境衝擊的經營管理手段。

二. 精準農業與傳統農業之區別

　　傳統的農業耕作與管理方式是將所有農田視為相同性質，在農耕實務上採取相同的作業方式，包括犛耕、播種、施肥、噴藥及灌溉等。然而隨著農業知識的不斷累積與科技的進步，發現上述作法忽略了人為及自然造成土壤環境及作物的持續性變異，常引發農地的不當使用，而衍生許多資源有效應用與環境保護的問題；諸如產量顯著降低、肥料與農藥不當施用、毒害氣體釋放或滲漏、有毒物質長期殘留及作物生長環境劣化等現象，均可能於傳統農耕制度中逐一顯現。

　　精準農業理念則依照土壤性質及農作物生長之需要，給與適當的資源投入及處理措施，避免多餘的資源投入和對環境的破壞。實施精準農業的結果，將正面的改進農作物生產系統的效率和不當環境污染，在環境保護、生態維護及經濟效益上得到最佳平衡。

三. 精準農業之運作體系

　　精準農業為一融合農耕知識及多種應用技術組成之農作物經營體系，掌握時空即時資訊，藉著完整詳善的相關資料庫模擬及決策，連結自動化管理操作系統的作業配合，依照規劃循序達成新、速、實、簡的全套精準栽培與管理。為符合體系的各項要求，理想的精準農業作業系統必須包括六大要素：（一）農耕資料庫；（二）土壤資料庫；（三）地理資訊系統；（四）全球定位系統；（五）遙測技術；（六）自動化農機操作系統。同時由一套完善的軟硬體整合串連，以擁有偵（檢）測、整理、分析、決策及作業等多重性功能。

(一)農耕資料庫：建立作物栽培、逆境生理、植物營養、病蟲害及雜草管理、試驗統計及農業微氣象知識之各種資料庫，提供農場經營人員做出管理決策之依據。

(二)土壤資料庫：每次耕作前後土壤性質產生變化，必須建立經營農場歷年土壤變異，加以整理分析找出其規律或變異，俾利於往後農作物的栽培。

(三)地理資訊系統：農地與作物有關資訊必須空間對位，以便精準的在座標方位上標示正確的土壤、農耕資料、地理與地形，形成多層次資料檔，此一工作可藉由地理資訊系統從事。

(四)全球定位系統（GPS）：利用衛星定位與地理資訊系統結合，可很快定出遙測影像或其它農田主題圖層中發生問題農地的位置；同時可配合農業機械之使用，引導至待處理之問題農地位置。

(五)遙測技術：遙感探測為一門利用感測儀器在不與被測物接觸之情形下，即能獲得測定（量）資料的技術與科學，能蒐集與傳遞遠端事件獲得即時資訊，藉以完成觀測、判讀與決策等系列過程。在精準農業體系應用上，初期將以遙測技術建立農作物植被光譜與植被生長之關係、監測土壤環境、作物的生育狀態、病蟲害感染、雜草干擾、災害損害及產量預測等為研究範疇。當完整的植被光譜與作物生育特性模式建立後，即能利用即時遙測資訊，輸入資料庫進行研判與決策。

(六)自動化農機操作系統：透過遙測技術得到農地及作物即時資訊，以全球定位系統（GPS）標出方位及座標，顯示於地理資訊系統上，再由農耕及土壤資料庫組成的鑑別及決策，找出農地及作物的變（差）異性，配合具變異率功能的自動化農機操作系統實施變（差）異性處理，達成精準機械耕作的需求。

肆. 精準農業在國內推動情形
　　國內引進航遙測技術已超過30年，以往在資源與環境的領域應用較多，在農作物上的應用則相對較少，實務上目前僅本會利用航空照片配合GIS技術進行航測耕地圖之建置、稻作面積調查及辦理稻雜作保價收購查核等工作，因此未來航遙測技術在農業上的應用仍存在相當大的發展空間。鑑於近年來遙測科技的蓬勃發展及應用範圍日廣，未來將以衛星遙測技術，取代現行航測調查作業方式。

　　近年來本會航遙測技術應用於農作物生產，已積極研發水稻各生長期之光譜特性資料庫、作物種類自動判釋系統、作物受災監測及遙測（RS）、地理資訊系統（GIS）、衛星定位技術（GPS）之整合應用等。在利用衛星遙測技術判釋稻作面積方面，88年度推動「遙測與資訊技術應用於精準農業先趨計畫」，以彰化地區為試驗樣區，初步判釋精度達百分之93。

　　88年度另外成立「應用衛星資訊開發精準農業作物生產系統」計畫，委託大專院校辦理定位技術、近地面通訊技術、立體攝影測量、遙測影像處理及地理資訊系統等技術，ＧＰＳ、ＧＩＳ及影像處理之整合研究，並配合作物生長光譜資料的蒐集等工作。

伍. 未來發展方向與亟待努力克服之問題
一. 未來發展方向

(一)成立精準農業先驅性計畫試驗農場

　　為期在國內推動精準農業，先驅性計畫試驗農場已由本會農業試驗所統籌規劃，選定相當規模之地區，作為實際辦理精準農業之試驗點，其主要內容：

選定試驗田區：在農業試驗所選定10公頃以上之農場，作為實施精準農業的試驗田區。
成立研究群：由農業科技與資訊、遙測、衛星定位、自動化農機等技術領域之專家、學者組成研究群，統籌各項技術之整合、應用與推廣工作。
整合研究試驗：研究試驗或成果實際於試驗田區操作，使研發工作具連續性並可落實應用，有助於相關技術之整合。
(二)發展應用導向的精準農業

　　在推動精準農業之同時，衛星遙測技術應用於農作物面積調查、產量評估、天然災害查估與病蟲害監測等，未來均有發展空間，亟待加強研究以供未來施政之依據或參考：

作物面積及產量之預估：應用航遙測技術，配合電腦化耕地及地籍基本資料庫，建立正確之預測技術。
農作物天然災害評估：應用光譜影像處理技術，建立主要作物受風災、水災、旱災、震災等面積查估系統，及受損程度之評估。
農作物疫病蟲害區查估：研究農作物可能受疫病蟲害前或初期之光譜特徵；利用遙測光譜技術，估計可能受害範圍及程度，供疫病防治之參考。
二. 國內發展精準農業亟待努力克服之問題

(一)衛星影像解析度待提升

　　實施精準農業的基本需求為1至5公尺的空間解析力、及每週至少可獲取一次資料。國內目前衛星影像的空間解析力、即時性與重覆週期仍然不足以滿足精準農業的需求；未來可運用ROCSATⅡ（中華衛星二號）遙測衛星具有2至5公尺解析度之影像，及每日可攝取影像之頻率，來支援國內精準農業之應用。

(二)建立精準農業工作團隊

　　欲推展精準農業應用，須將農業與科技人才整合，並建立良好的溝通與互動關係，並可先就已成熟技術加以利用實施，至於一些尚未成熟技術，則有賴團隊分工研究建立。

(三)擴大經營面積

　　在規模經濟效益的準則下，惟有大規模經營，使符合農產回收水平；國外目前實施精準農業農場規模約在200至5,000公頃之間，及每一農場單純農作物種類。未來為推展精準農業，擬以代耕代營為核心，規劃集團栽培，此經營架構如能實施，則有利於精準農業體系的運作。

(四)新型精準農業機械引進與開發

　　引進或研發具變異率功能的自動化農機操作系統，以適合台灣農業環境之要求，達成精準所需之感測及控制與自動化農機操作系統。

柒. 結論
　　精準農業的觀念及相關技術至今仍在起步階段，為推動本項工作必須加強宣導，另方面是尚有部份技術未成熟，因此有待進一步改進；另外如農作物生長模式、產量與環境因子間之關係、病虫害逆境造成的光譜變化等農業專業知識，仍有許多有待瞭解之處，尤其是在量化的研究上更應加強；發展精準農業需要成立工作團隊，並建構相關軟硬體設備，一切投資在實施精準農業過程之經費必需低於所增加之收益或節省的開支才有意義，因此，採用大面積集團經營將是實施精準農業的先決與必要條件；至於資訊、遙測、衛星定位技術在國內已具基礎，但具變異率的自動化農機技術仍待引進建立；此外結合農業專業知識的專家決策系統及即時動態衛星定位技術仍有待未來建立。

　　推動精準農業，首先需要整合各項相關農業知識與技術，為落實研發成果，擬建立精準農業工作團隊，以農業實務科技單位人才為主，其他科技人才為輔，針對一大面積試驗農田，建立精準農業實施體系；除了先長期建立、累積基本資料外，可就已成熟技術如部份遙測及資訊技術等，即時利用實施；至於未成熟技術則有待分工研究建立，再將成果隨時加入體系中。