引言
變量施肥\\( Variable Rate Fertilization or VariableRate Application，簡稱 VRF 或者 VRA\\)技術作為精準農業重要內容之一，其“因地制宜”的技術思想充分體現了精準農業的精髓。
變量施肥的基本原理是根據土壤養分存在差異的特點，按照田間每一小耕作的田塊\\(格網、操作單元\\)的具體需要，對肥料進行“變量投入”，根據土壤的養分進行施肥，力求在保證一定目標產量的情況下，充分利用原有土壤肥力，提高化肥利用效率，以實現降低投入、提高產出、減少污染及保護環境的目標。
變量施肥的方式有兩種:一是處方信息控制施肥;二是實時控制施肥。本文所研究的是第 1 種施肥方式。該方式通過加載變量施肥處方圖并讀取相關的施肥信息，系統分析判斷后，計算出恰當的施肥量，根據地塊對肥料的要求，有針對性地撒施不同配方及不同量的肥料。
為了實現以上目標，本文就使用 eSupermap 控件和 C#編程語言如何實現變量施肥控制軟件進行設計。
1 eSuperMap 控件的概述
eSuperMap 是一個可以進行二次開發的嵌入式地理信息系統\\(eMbedded GIS\\) 控件，既滿足嵌入式設備，又具有強大的功能特點。該控件是由北京超圖軟件股份有限公司獨立研發、根據實際情況專門為嵌入式設備量身定做的，滿足了開發人員對嵌入式 GIS 開發和應用的要求。其在根據嵌入式設備硬件資源緊張的基礎上，為了達到對資源的消耗低、功能強大、性能突出等目的，對數據結構和基本算法進行優化，做到以較少的資源換取較多的功能。
2 WinCE 系統的概述
WinCE 操作系統屬于通用型的嵌入式操作系統，是一個開放的、可升級的 32 位嵌入式操作系統，是基于掌上型電腦類的電子設備操作系統。Windows Em-bedded CE 6． 0 重新設計的內核具有 32 000 個處理器的并發處理能力，每個處理有 2GB 虛擬內存尋址空間，同時還能保持系統的實時響應。這可以讓嵌入式開發人員將更多功能強大的應用程序安裝到更智能化、更復雜的設備中，它可以應用于手持 PDA、PcketPC、Smartphone、工業控制及醫療等。
在農業生產中，需要進行導航、輔助駕駛和變量施肥等操作，為滿足農業生產的需要和適應復雜的工作環境，選擇裝有 WinCE 操作系統的車載計算機作為人機交互的終端。
3 軟件平臺
3． 1 軟件開發平臺
本文開發系統是在 Windows XP 操作系統下進行，以 VS2008\\(Microsoft Visual Studio 2008\\)為開發程序的 IDE\\(Integrated Development Environment，集成開發環境\\)。
VS2008 是微軟公司針對在． NET 框架下的 IDE，可以在該環境開發 Windows 程序、Web 程序和智能設備的程序。該 環 境 支 持 Visual C# 、Visual Basic和 Visual C + + 編程語言。變量施肥控制軟件現采用Visual C#進行實現。
Visual C#是微軟為． NET Framewor 量身訂做的程序語言，是微軟公司在 2006 年發布的一種面向對象的編程語言。
3． 2 軟件應用平臺
軟件應用平臺設計遵循穩定性高、可擴展性好的原則，且具備一定的抗干擾能力和模塊化標準。
嵌入式農機變量施肥控制軟件的軟件應用平臺分別選用 AG332 型 GPS 接收機和車載計算機。
AG332 型接收機集成了 Ultimate Choice 技術和先進的高性能雙頻接收機，為用戶提供各種差分服務方式和更好的精度。AG332 型接收機有以下幾種精度:RTK 基準站差分精度為 + / － 2． 5cm，OmniSTARHP 高精度衛星差分精度為 + / － 5 ～ 10cm，OmniSTARXP 高精度衛星差分精度為 + / － 7 ～ 12cm，可以滿足不同工作對各種精度的需求。同時，AG332 型 GPS 接收機還具有 RS232 接口，可以更好地進行通信。
車載計算機的硬件由主頻為 1GHz 的 CortexA8ARM 嵌入式 CPU 及 512M DDR2 SDRAM 組成，操作系統是基于簡體中文版 Windows CE6． 0 R3。該車載計算機功耗低、反應靈敏、運算速度快，可以在相對惡劣的環境下正常工作，同時還具有防雷擊和過流保護等特性。
車載計算機具有豐富的對外接口，包括 2 路 RS －232 接口\\( 帶隔離\\) 、1 路 RS － 485 接口\\( 帶隔離\\) 、2 路USB 主口、1 路 USB 從口、1 路網絡接口。這些接口可以支持該車載計算機適應更多的工作。
4 變量施肥功能的實現
在變量施肥控制軟件中，使用 eSuperMap 控件可以將變量施肥處方圖在嵌入式變量施肥控制軟件中顯示出來。使用 eSuperMap 的類庫提供的函數，可以將 GPS 接收機接收到的經度和緯度信號轉為相應的平面坐標 X 和 Y。這樣就可以在變量施肥處方圖上顯示出當前農機作業的位置，并讀取出該點的變量施肥數據，如變量施肥指令\\(VRT\\)和施肥量等信息。
eSuperMap 控件不但可以顯示和讀取變量施肥處方圖的信息，還可以對變量施肥處方圖進行如下操作:地圖放大、地圖縮小、自由縮放、光滑自由縮放、平移地圖、光滑平移、點選地圖、框選地圖、整幅顯示和刷新等。
eSuperMap 控件提供了豐富的類庫資源，封裝了多種函數方法，滿足不同領域對 GIS 功能的要求，查找和調用函數方便、簡單。使用 eSuperMap 控件進行嵌入式 GIS 的二次開發和應用非常便利和快捷，減少了二次開發的工作量和時間，同時還節約了二次開發的成本。
圖 1 是變量施肥軟件界面，圖 2 是變量控制軟件的程序流程圖?！緢D2】
使用 eSuperMap 開發平臺打開變量施肥處方圖的部分代碼如下:【公式】
5 軟件應用試驗
5． 1 試驗基本情況
本次試驗的目的是驗證變量施肥控制軟件的實際排肥量與設定排肥量是否在誤差范圍之內。試驗地圖選擇的是黑龍江農墾試驗農場地塊處方圖。為了使 GSP 的接收的精度更加準確，本次試驗使用 RTK－ GPS 差分基準站接收 GPS 數據。試驗時，通過變量施肥控制軟件將施肥機的排肥量設置為 360kg/hm2，變量范圍為 ±20% 。
5． 2 試驗結果
變量施肥控制軟件根據 GPS 實時定位數據以及變量施肥處方圖的基本信息，通過程序計算得出符合當前位置的施肥量的具體數值。由試驗結果可知，程序運行正確。試驗結果記錄數據如表 1 所示?！颈?】
5． 3 作業回放
嵌入式變量施肥軟件具有作業回放功能，可以根據不同的作業時間讀取數據庫中存儲的作業數據，加載相應的變量施肥處方圖，查看作業信息路線，如圖 3所示。6 結論該軟件實現了使用 eSuperMap 控件實現變量施肥的功能。通過試驗可知:該系統運行穩定，軟件計算施肥量的變化范圍滿足設定要求和軟件設計要求，為嵌入式變量施肥軟件的進一步研究奠定了基礎。
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