Page 28 - 《武汉大学学报（信息科学版）》2025年第9期

1756 武 汉 大 学 学 报 （信 息 科 学 版） 2025 年 9 月

unmanned agricultural machinery operations. The system integration method characterized by intelligent
evolution is also introduced. Results: The framework was implemented in the demonstration project of Bei⁃
Dou smart unmanned farm 1.0 in Zouping City, Shandong Province. Field experiments confirmed the feasi⁃
bility of the integrated system in achieving real-time monitoring, prescription generation, and unmanned
mechanized operations. The integrated system demonstrated the improvements in production efficiency by
reducing labor input, lowering production costs, and enhancing the precision of input management. It also
enabled a closed-loop management from data acquisition to analysis, decision and execution, laying the
groundwork for scalable applications. Conclusions: The development of BeiDou smart unmanned farms of⁃
fers the transformative potential for Chinese agriculture by ensuring food security and supporting sustainable
development. By integrating BDS and remote sensing technologies into a unified intelligent farming frame⁃
work, the proposed system enhances cost-effectiveness, yield stability, resource efficiency, and ecological
sustainability. The demonstration in Zouping City highlights the broader applicability of the proposed sys⁃
tem, and provides a replicable and scalable model for the next generation of smart agriculture systems in
China.
Key words： unmanned farm； BeiDou satellite navigation system (BDS)； agricultural remote sensing；
space-air-ground collaboration； intelligent agricultural machinery

在人口持续增长与气候变化的双重背景下， 导航、精准作业、农机作业监测等关键技术，创制
中国作为全球最大的农业生产国，面临粮食需求 了无人化耕地、整地、播种、施肥、施药、收获等智
日益增长、耕地资源逐渐减少、气候不确定性加 能农机装备，实现了农机耕种管收全程无人化农
剧等多重挑战。伴随中国经济的高速发展，农业 机作业 。国内外研究表明，无人农场的推广不
［8］
领 域 逐 渐 暴 露 出 农 村 劳 动 力 短 缺 、生 产 资 源 浪 仅有助于节约农业资源、提高资源利用效率、减
费、环境污染等问题，进一步引发了耕地撂荒、生 少环境污染，还有助于满足中国农业现代化发展
态破坏及耕作质量下降等不良后果 ［1-2］ 。传统农 的需求，对于推动中国从传统农业大国向现代农
业生产模式高度依赖人力且受自然条件限制，导 业强国的转变，促进农业生产高质量发展，具有
致生产效率低下、资源利用率不高，农业生产急 重要意义 ［9-11］ 。
需解决“谁来种地、怎么种地、如何种好”的问题。
在此背景下，智慧农业被视为解决粮食安全问题 1 北斗智慧无人农场概念内涵
的关键途径，通过“藏粮于技”战略推动农业现代
［3］
化转型 。为了应对这些问题，以无人农场为代 中国无人农场发展正在经历从机械化替代
表的现代智慧农业设施应运而生，成为未来农业 向时空智能重塑的范式转型，如图 1 所示。北斗
发展的重要方向。英国哈珀·亚当斯大学的农业 卫 星 导 航 系 统（BeiDou satellite navigation sys⁃
工程师团队开发了全球首个无人农场，实现了全 tem，BDS）与遥感技术的融合应用需要从基础定
程机械化管理。在该农场中，从翻地、播种、灌溉 位工具演化为农业智能系统的时空神经中枢，实
到收获等所有环节均由智能机械设备独立完成， 现从定位工具到智能底座的功能升维。中国无
无需人工干预。同时，无人机实时监控作物生长 人农场未来发展的方向是以北斗+遥感融合为
状况，确保作业的精准性与高效性。中国在无人 基础，研发建立北斗智慧无人农场，它是基于北
农场方面也进行了大量技术探索与设备研发，尤 斗+遥感+地理信息系统（geography information
其在山东、广东、吉林等地建设了多个无人农场， system，GIS）+ 人 工 智 能（artificial intelligence，
针对小麦、玉米、水稻等粮食作物以及果园、蔬菜 AI）全技术链条融合的新一代无人化农业生产系
等 经 济 作 物 开 展 了 无 人 作 业 技 术 的 试 验 与 探 统，以天-空-地一体化感知网络为核心，依托物联
索 ［4-5］ 。华南农业大学围绕耕、种、管、收等不同作 网、大数据、AI、BDS、智能农机等新一代信息技
业环节，采用单机和多机等不同作业模式建设了 术，通过多源数据融合与自主决策系统，形成感
水稻无人农场 ［6-7］ 。北京市农林科学院智能装备 知-数据-模型-执行-效益的闭环系统，是智慧农业
技术研究中心围绕小麦、玉米、水稻等主粮作物 中典型的具身智能体。该系统将通过构建天-空-
的无人化生产开展了长期研究，突破了农机自动 地一体化精准作业技术体系，进一步揭示农业生