Table of Contents
مقدمة
وتشهد الزراعة الحديثة تحولا عميقا حيث أن نظم التوجيه التي تعمل بالنظم العالمية لتحديد المواقع تنتقل من التكنولوجيا التجريبية إلى الضرورة اليومية، وهذه النظم التي تستخدم إشارات السواتل إلى الجرارات المباشرة، والحصاد، والرذاذ، وغير ذلك من المعدات ذات الدقة على مستوى المقاس، تتغير بصورة أساسية من حيث كيفية تعامل المزارعين مع الأعمال الميدانية، وبدلا من الاعتماد على العلامات البصرية أو التوجيه اليدوي، يمكن للمشغلين الآن أن يبرمجوا آلة تتبع مسارا محددا، وتعدل الأرض.
ما هي نظم التوجيه التي تُوجّه نظام تحديد المواقع؟
(ب) نظم التوجيه التي توجهها الشبكة العالمية لتحديد المعدات والبرامجيات المتكاملة التي تحدد آلة رقم 817؛ والموقع الدقيق في حقل في الوقت الحقيقي، ثم تستخدم تلك المعلومات لإبقاء التنفيذ على مسار مخطط له؛ وفي صميم كل نظام جهاز استقبال مزود بنظام تحديد المواقع يقارن إشارات السواتل التي تدور حول الأرض، وعندها تبث إشارات من سواتل متعددة، يقوم جهاز الاستلام بحسابات على موقعه في إطار البرنامج الإرشادي قبل عام 1982.
(ب) إن قدرات النقل الجوي هي أبرز سمات نظم التوجيه المتقدمة، وعندما يحدد المشغل الفترة الزمنية المنشودة من المباعدة والتوجيه، يُستحوذ النظام على التوجيه، ويبقي الجهاز على المسار حتى في ظل قلة الوضوح، أو الغبار، أو الظلام، أو على أرض غير متجانسة، ويمكن للمشغل أن يركز على رصد الأداء، والتحقق من المسائل الميدانية، ويُحدث تعديلات على المسار السريع أو المكثف.
وفيما عدا جهاز استقبال النظام العالمي لتحديد المواقع ومحاضره، يشمل نظام توجيه كامل مجموعة أو أقراص للمراقبة، وبرامجيات تخطيط الطرق، وكثيرا ما يكون اشتراكا في خدمة إصلاحية تحسن دقة الموقع، وتأتي إشارات تصحيحية من مصادر مثل نظم التعزيز الساتلية، أو محطات مرجعية أرضية، أو شبكات الكنزات ذات الوقت الحقيقي، ويتوقف مستوى الدقة المطلوبة على العملية.
الفوائد الرئيسية للإرشادات التي تستند إلى النظام العالمي لتحديد المواقع
وتمتد فوائد التوجيه الذي توجهه الشبكة العالمية لتحديد المواقع عبر سلسلة القيمة الزراعية بأكملها، من الوفورات المباشرة في التكاليف التشغيلية إلى التحسينات الطويلة الأجل في صحة التربة ونوعية المحاصيل، وتخفض الفروع التالية أهم المزايا.
الدقة والكفاءة في استخدام المدخلات
ويقضي توجيه النظام العالمي لتحديد المواقع على التداخل وتجاوز الأنماط المشتركة مع التوجيه اليدوي، ويتجاوز السائق الذي يستخدم علامات بصرية عادة ما يتراوح بين 5 و15 في المائة، ويهدر البذور والأسمدة والوقود ومبيدات الآفات، ويمكن، مع جهاز توجيه السيارات، تخفيض التداخل إلى الصفر، وهذا يعني أن كل دولار ينفق على المدخلات يذهب بالضبط حيثما يلزم، ولا يعامل أي مساحة مرتين أو يضيعها تماما. [تخفيض تكاليف التداخل]
وفورات الوقود والعمل
ويؤدي القضاء على التداخل إلى خفض إجمالي المسافة التي تقطع كل عملية، مما يترجم إلى وفورات في الوقود تتراوح بين 5 و 15 في المائة تبعاً للشكل الميداني والمهارات السابقة للمشغلين، وفي عملية كبيرة يمكن أن تمثل آلاف غالونات الديزل في الموسم، وفي الوقت نفسه، يقلل الجهاز الآلي من درجة المشغل، مما يسمح لنفس الشخص بالعمل لساعات أطول مع وجودة متسقة، ويفيد بعض المزارعين بأن نظم التوجيه تسمح لهم بتغطية نسبة تصل إلى 20 في المائة من الأكسيرات.
تحسين اليغل
ويعزز التباعد في الصفوف المتماسكة والتنسيب الدقيق للبذور والأسمدة ظهور المحاصيل الموحدة ونموها، وعندما يكون لكل نبات فرص متساوية للوصول إلى الضوء والماء والمغذيات، فإن المسافات الميدانية تقترب من إمكاناتها الجينية، وتظهر الدراسات التي تجريها شركات الإرشاد الجامعي وشركات التكنولوجيا زيادة في غلة المحاصيل ذات الصفات تتراوح بين 3 و 10 في المائة، مثل الذرة، والفول الصويا، والقطن عند استخدام التوجيه في الزراعة المرنة، والزراعة المرنة.
المرونة التشغيلية
ويتيح توجيه النظام العالمي لتحديد المواقع مواصلة العمل الميداني خلال الظروف التي من شأنها أن توقف مشغِّل يدوي، ويقلل الضوضاء والغبار وزراعة المحاصيل الثقيلة من الرؤية، ولكن نظام توجيه السيارات يعتمد على إشارات السواتل، وليس على المعالم، مما يوسع نطاق النافذة التشغيلية لمهام حساسة من حيث الوقت مثل الزراعة والرش والتحصيل، وفي المناطق التي توجد فيها نوافذ جوية ضيقة للعمليات الميدانية، يمكن أن تكون القدرة على العمل من خلال ظروف هامشية الفرق بين موسم واحد.
جمع البيانات وحفظ السجلات
وكل تمرير يتم باستخدام نظام توجيهي من مصادر القدرة على إحداث الاحترار العالمي يولد سجلاً مطابقاً جغرافياً ويمكن أن تكون هذه البيانات مغلوطة بخرائط غلة ونتائج اختبار التربة والصور الساتلية اللازمة لبناء صورة مفصلة عن التقلبات الميدانية. يمكن أن يستخدم الناقلون هذه المعلومات لوضع خرائط تطبيقية متغيرة ] فيما يتعلق بالخصم والليزراعة المنتجة وإدارة البذور، حيث يكون استخدامها أكثر تبسيطاً.
كيف يعمل توجيه النظام العالمي لتحديد المواقع
ويساعد فهم التكنولوجيا التي تقوم عليها توجيهات النظام العالمي لتحديد المواقع المزارعين على تقييم النظام الذي يناسب عملياتهم وميزانيتهم، وفي حين أن واجهة المستعملين أصبحت أبسط بمرور الوقت، فإن التكنولوجيا الأساسية تنطوي على مستويات متعددة من المعدات والبرامجيات وتجهيز الإشارات.
أجهزة الإرسال والتصحيح الساتلية
ويحدّد جهاز استقبال قياسي للشبكة موقعاً قياساً للتأخر الزمني في الإشارات من أربعة سواتل على الأقل، وبدون تصحيح، تكون أجهزة استقبال من درجة المستهلكين دقيقة إلى حوالي مترين أو خمسة أمتار، ويعمل هذا المستوى على رسم خرائط للمحاصيل الميدانية ولكنه غير كاف لتوجيه المصمم أو المرش من خلال خطوط ضيقة، ولبلوغ الدقة في استخدام أجهزة الإرشادات في الاختبارات (الصف الثاني من نظام RT).
على متن محطة (هارد واير) وأجهزة البرمجيات
ويمكن إدماج جهاز استقبال النظام العالمي لتحديد المواقع في مجموعة العرض أو تركيبه كهوائي منفصل على سطح سيارة الأجرة، ويدير القنصل برامج التوجيه التي تتيح للمشغل وضع معايير مثل أسلاك السوارات، والنمط الرأسي، وسرعة التشغيل، ويحسب البرنامج الطريق الأمثل ويعرض الطريق المقصود على طول الآلة 8217، والوضع الحالي لنظم قيادة السيارات الآلية، ويرسل الناظرون الكهربية.
رسم الخرائط وتخطيط الطرق
وقبل أن يبدأ التوجيه، يجب رسم الحدود الميدانية، حيث تسمح معظم النظم الحديثة للمشغل بالسير حول المحيط الميداني مرة واحدة بينما يسجل النظام العالمي لتحديد المواقع الحدود، ثم يولد البرنامج مجموعة من الصفوف الموازية، أو خطوط المخروط، أو الأنماط العرفية. يختار المشغل النمط الذي يناسب أفضل المحاصيل، ونظام الحراثة، و، بالنسبة للمجالات المتوازية.
الرقابة التوجيهية والعائدات
ويقارن النظام باستمرار، أثناء العملية، الجهاز الآلي(6217)؛ والوضع الفعلي للمسار المخطط له؛ وإذا حدث الانحراف، يقوم المُحرِّك التوجيهي بإدخال تصويبات صغيرة على الجهاز لإعادة تشغيله، وتختلف تواتر وشدة التصويبات حسب النظام، ويمكن أن تحمل نظم الموجات الآلية ذات العجلات العالية في نظام RTK خطاً في حدود سنتيمتر، حتى في السرعة التي تتجاوز 15 ميلاً في الساعة، ويمكن للمشغل أن يتجاوز النظام في أي وقت.
أنواع نظم التوجيه المتعلقة بالنظام العالمي لتحديد المواقع
ولا توفر جميع نظم التوجيه نفس مستوى التشغيل الآلي أو الدقة، إذ يمكن للمزارعين أن يختاروا من عدة مستويات، كل منها يناسب مختلف العمليات والميزانيات وأفضليات المشغلين.
التوجيه بشأن الضباب
ويستخدم نظام التوجيه الأبسط عرضاً يحتوي على مجموعة من الأجهزة المتفجرة المرتجلة، يُدعى النور، ليبين للمشغل ما إذا كانت الآلة على الخط أو على اليمين، ويقود المشغل يدوياً ويستخدم النور كوسيلة بصرية، ونظم الخفيف منخفضة التكلفة ومحسنة الاستخدام للرش والزوارق، وعمليات الحراثة التي تكون فيها الدقة في مقياس دون المتر، ولا يوفرون جهازاً آلياً ولكن يقلص التداخل مع التداخل.
التوجيه (خالي من الأسلحة)
ويتولي نظام التوجيه تماماً، ويضع المشغل خطاً من طراز A-B وقاعدة منقوصة، ثم يستعمل النظام، ويدير الآلة نفسها، على غرار الدقة التي توفرها إشارة الإصلاح، ويرصد المشغل التنفيذ والظروف الميدانية. Auto-steer هو أكثر أشكال التوجيه شعبية فيما يتعلق بالزراعة، والتسلسل الحر، والتجميع]
كامل النظم الآلية والأهلية
The next step beyond auto-steer is full autonomy, where the machine completes a field operation with no operator in the cab. Autonomous tractors and implements are now commercially available from several manufacturers. these units navigate using GPS, sensors, cameras, and onboard AI to detect obstacles, turn headlands, and adjust speed. Full autonomy is still early in adoption but is expected to grow rapidly as labor drops
الأثر على ممارسات الزراعة الحديثة
وقد أدى إدماج التوجيه المتعلق بالنظام العالمي لتحديد المواقع إلى تحول الزراعة من ممارسة قائمة على الحكم البصري والخبرة إلى ممارسة محركة من البيانات والقياس، وهذا التحول لا يؤثر فقط على كيفية إدارة كل حقول بمفردها بل أيضا على الهيكل الأوسع للأعمال الزراعية.
الزراعة الدقيقة كمقياس
ويُعد توجيه النظام العالمي لتحديد المواقع الأساس الذي تقوم عليه أدوات الزراعة الدقيقة الأخرى، ويُعتمد تطبيقات الأسعار المتغيرة، ورصد المحاصيل، واستشعار التربة، وصور الطائرات بدون طيار على بيانات دقيقة عن الوضع لربط القياسات عبر الزمن والفضاء. A field history built with guidance data becomes a permanent record of management decisions and results], enabling continuous improvement within Farms that adopt guidance infrastructure practices often move into other season.
تخفيض ضغط التشغيل
ويحتاج الرافض إلى جرارة أو إلى جمع بين 12 و 16 ساعة يومياً إلى طلب مادي وعقلي، ويقلل من العبء المعرفي عن طريق معالجة المهمة التوجيهية المتكررة، مما يتيح للمشغل إنفاق الطاقة العقلية على معدات الرصد، ومسح الأعشاب أو الآفات، واتخاذ قرارات تكتيكية، ويفيد العديد من المشغلين بأن الجهاز الآلي يجعل عملهم أكثر متعة وأقل استنفاداً في الأسواق، مما يؤدي إلى تحسين ظروف العمل.
المنافع البيئية والمستدامة
وتخفض التوجيهات المتعلقة بالنظام العالمي لتحديد المواقع حجم الأسمدة ومبيدات الآفات والوقود المستخدم في كل هكتار، وتخفض استخدام المدخلات من قبل المولدات الكهربائية قدرة أقل على الركض في المجاري المائية، وتخفض انبعاثات غازات الدفيئة من الاحتراق في الوقود، وقد أظهرت عدة دراسات أن إرشادات الدقة يمكن أن تقلل من استخدامات النيتروجين بنسبة تتراوح بين 10 و20 في المائة دون أن يؤدي ذلك إلى تحسين إنتاج المحاصيل.
التحديات والنظر في المسألة
وعلى الرغم من مزاياه الكثيرة، فإن توجيه النظام العالمي لتحديد المواقع ليس بدون تحديات، وينبغي للمزارعين الذين ينظرون في التبني أن يثقلوا التكاليف، ومنحنى التعلم، والاحتياجات التقنية بعناية.
الاستثمارات الأولية والتكاليف الجارية
ويمكن أن يكلف نظام كامل للتحكم بالسيارات مع تصحيحات RTK أي مكان من 000 5 دولار إلى 000 20 دولار للآلة الواحدة، وذلك حسب مستوى الدقة والسمات، وفي حين أن عائد الاستثمار إيجابي عادة للعمليات التي تزيد على بضع مئات فدان، فإن التكلفة الأولية يمكن أن تكون باهظة بالنسبة للمزارع الصغيرة، إذ يقدم العديد من التجار حزمات تشمل العرض والمستقبل والمحاضر التوجيهي، ولكن ينبغي للمزارعين أيضا أن يرصد في ميزانية لشبكة الواحدة من فئة الألف ك.
موثوقية الإشارة والهياكل الأساسية
ويمكن تدهور إشارات النظام العالمي لتحديد المواقع من خلال الظروف الجوية أو النشاط الشمسي أو التدخل المتعمد، وفي المناطق التي توجد فيها غطاء شجري ثقيل أو تضاريس حادة أو هياكل كبيرة بالقرب من الحواف الميدانية، يمكن أن تنخفض الاتصالات الساتلية متقطعة.
تدريب وتبني العاملين
وتستحدث نظم التوجيه وصلات جديدة للبرامجيات، وإجراءات المعايرة، وخطوات لرد المشاكل، وليس جميع المشغلين مرتاحين للتكنولوجيا، كما أن التدريب ضروري لتجنب الإحباط والفرص الضائعة، إذ يقدم كثير من تجار المعدات الزراعية الدعم لبدء التشغيل، ولكن التعلم المستمر جزء من العملية، ويأتي أفضل النتائج عندما يفهم الفريق بأكمله كيفية إنشاء الحدود الميدانية، ويختار النمط الصحيح، ويفسرون البيانات الإرشادية، ويقومون بالتشخيصات الأساسية.
مقارنة المعدات
ولا يمكن إعادة تجهيز جميع الجرارات والمنفذات باللوائح الآلية، وقد تفتقر آلات كبار السن إلى ما يلزم من وصلات هدرالية أو وصلات كهربائية أو نقاط متصاعدة للمشغل التوجيهي، وقبل شراء نظام، ينبغي للمزارعين التحقق من التوافق مع أسطولهم الحالي، كما أن معظم شركات تصنيع المعدات الرئيسية تقدم الآن خيارات توجيهية مصممة على أساس مصنع بشأن آلات جديدة، مما يجعل التكامل أكثر سلاسة بالنسبة لمن يشترون معدات جديدة.
الاتجاهات المستقبلية في التوجيه المتعلق بالنظام العالمي لتحديد المواقع والتلقائية الزراعية
وتتجه مسار تكنولوجيا التوجيه في مجال النظام العالمي لتحديد المواقع إلى زيادة التكامل مع مجاري البيانات الأخرى، وارتفاع مستويات التشغيل الآلي، وانخفاض الحواجز أمام دخول صغار المزارعين، ومن المرجح أن تشكل التطورات التالية العقد القادم من الآلات الزراعية.
AI and Machine Learning Integration
(د) أن النظم التوجيهية بدأت تدمج الذكاء الاصطناعي الذي يتعلم من العمليات السابقة ويمكن أن تُفضي إلى تخطيط المسارات على أساس الشكل الميداني، ونوع التربة، ومرحلة المحاصيل، وتاريخ الطقس، وبدلاً من اتباع خط بسيط من ألف إلى باء، فإن النظم المستقبلية ستكيف الطريق في الوقت الحقيقي لتجنب البقع الرطبة، أو تخفض الارتداد، أو تعطي الأولوية للمناطق ذات الغطاء النباتي العالي.
التنسيق بين تكنولوجيا الأسلحة الصغيرة والملاحين المتعددين
وسيعمل نظام الحكم الذاتي في نهاية المطاف في حزام منسق، حيث تعمل عدة آلات في نفس المجال في وقت واحد تحت إشراف مشغِّل واحد، ويجري اختبار تكنولوجيا السواذر للزراعة والحصاد، مع الجرارات، والجمع بين معاً لتجنب الاصطدام والتغطية المثلى، ويمكن أن يزيد هذا النهج زيادة كبيرة من خلال الناتج خلال النوافذ الضيقة ويقلل من احتياجات العمل.
التكامل مع الاستشعار عن بعد والفولط
وستقترن البيانات الإرشادية المتعلقة بالنظام العالمي لتحديد المواقع بصورة متزايدة بالصور الساتلية، والدراسات الاستقصائية للطائرات بدون طيار، ومستشعرات التربة داخل الحقل من أجل إنشاء حلقة تفاعلية حية، مثلا، يمكن أن يتلقى نظام توجيهي خريطة ضغط مبتذلة من طائرة بدون طيار، وأن يعدل تلقائيا جهاز الرش لتطبيق مبيدات الأعشاب فقط حيثما تكون الأعشاب موجودة، بينما يتخطى المناطق الخالصة أو النظيفة، ويمكن أن يؤدي نفس النهج المغلقة إلى إدارة تطبيقات النيتروجينية القائمة على أساس من حيث يمكن من المحاصيل الحقيقية.
انخفاض التكلفة ووصول أوسع
وكما هو الحال بالنسبة لمعظم التكنولوجيا، فإن التكاليف آخذة في الانخفاض مع زيادة توحيد المكونات وزيادة المنافسة، إذ أن نظم التوجيه في المقاس الفرعي التي تبلغ تكلفتها 000 5 دولار قبل عقد من الزمن متاحة الآن في بعض التشكيلات، كما أن الحلول المتعلقة بالمصادر المفتوحة وما بعد السوق آخذة في الظهور، مما يتيح للمزارعين الأصغر إمكانية الحصول على أدوات دقيقة كانت مخصصة مرة لعمليات كبيرة. The democratization of GPS guidance will accelerate adoption in developing regions.
خاتمة
وقد انتقلت نظم التوجيه التي تسترشد بها الشبكة من تكنولوجيا متخصصة إلى أداة رئيسية تحدد الزراعة الحديثة الدقة، ومن خلال توفير الدقة على مستوى سنتيمتر، تخفض هذه النظم النفايات، وتخفض التكاليف، وتحسن العائدات، وتخفف العبء المادي على المشغلين، وتستمر التكنولوجيا في التطور، مع دمجها في الأنشطة المنفذة، وتعتمد فيها عمليات مستقلة، وتنسيقها على هامش العمل، أما بالنسبة للمزارعين الذين لم يعتمدوا بعد التوجيه في مجال تحديد المواقع، فتصبح المسألة هي: