农业硕士论文发表-《“3S”技术视角下的精细农业工程系统构建策略分析》 - 农业

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1、农业硕士论文发表-“3S”技术视角下的精细农业工程系统构建策略分析 - 农业 数字农业“3S技术精细农业项目框架农业硕士论文发表Abstract: the 3 S technology is mainly the basic technology of digital agriculture, 3 S technology in the application of agriculture comprehensive analysis, and put forward the fine agricultural engineering system framework for the actu

2、al construction of 3 S support system to provide reference of precision agriculture. Put forward 3 S technology application in agriculture should continue to strengthen the research of a few questions.Key words: the digital agriculture; The agricultural informatization; 3 S technology; Fine agricult

3、ural engineering framework摘要:“3S技术是数字农业主要的技术根底,就“3S技术在农业领域的应用进行全面的分析,并提出精细农业项目的系统框架,为构建实际的“3S支持下的精细农业系统提供参考。提出“3S技术农业应用研究应继续加强的几个问题。关键词:数字农业;农业信息化;“3S技术;精细农业项目框架RS(remote sensing), GPS(global positioningsystem)和GIS(geographical information system)3大技术合称为“3S技术,它们在农田土地资源调查、土壤侵蚀调查、农作物估产与监测、自然灾害监测与评估等农业

4、领域已得到了广泛的应用1。以“3S技术为根底的精细农业在近年来受到了极大的关注2,本文概述了“3S技术在农业领域的应用,给出精细农业项目框架,最后讨论进一步研究的问题。一、“3S技术及其农业应用遥感(RS)、全球定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS)被称为“3S技术。“3S综合技术的最新开展是“3S技术集成,集成反映了空间信息系统从数据获取到数据处理到信息生成的全过程,“3S集成也就是要解决该过程的全自动化问题,使空间信息学的研究真正进入大规模实用化阶段。“3S技术引入农业研究和实践,可有效地管理具有空间属性的各种农业资源信息,对农业管理和实践模式进行分析测试,便于制定决策、进行科学和政策

5、的规范评价;能有效地对多时期的农业资源及生产活动变化进行动态监测和分析比拟;可将数据收集、空间分析和决策过程综合为一个共同的信息流,提高农业生产效率和效益。1.农业资源监测评估“3S技术可以为农业资源监测评估提供帮忙。RS/GPS系统能快速准确地获取研究区域内农业资源的遥感图像及空间位置信息,提供大量其他常规伎俩难以得到的资源信息,经判读解译、图像分类处理提取专题信息,利用RS/GIS强大的图形分析与制作功能,编绘出所需的各种资源要素的图件,据此可进行多种专题图的叠加分析。同时,利用RS可以对农业资源质和量的变化进行动态的监测,及时更新农业资源数据库,通过GIS的空间数据管理、分析功能和资源分

6、析、评价模型,即可对具有时空变化特点的农业资源进行存量和价值量的测算,实现资源现状、潜力和质量评估。2.农业区划“3S获得的资源分布、土地利用、空间社会经济差别等信息,具有综合性、同源性、宏观性及动态性,GIS数据库管理功能为这些数据的总汇提供支持并能够对其中的空间或非空间信息进行高效的处理,使农业区划工作者可以从更为宏观的角度分析区域农业的差别规律,为区划提供丰盛而有效的信息。3.土地资源与土地利用研究土地资源与土地利用研究是GIS应用最广的领域,因此早期地理信息系统也叫做土地信息系统,土地信息系统波及土地利用、开发、整治和爱护的各个环节3。在GIS支持下,能方便地完成距离与面积量测、空间查

7、询、缓冲辨别析。GIS能对地理信息进行动态描述,构建土地利用管理过程中系统要素格局的变化和开展、未来土地资源状态及社会环境状态的演变进行动态的模拟和预测,保证利用管理的策略及目标优化。4.作物长势监测与估产作物长势监测是一个动态过程,分析RS多时相影像信息,就能够反映出宏观植被生长发育的节律特征。在实践中,结合相关资料,判读解译RS影像信息,在GIS中对各种数据信息进行信息提取、空间分析,辨认作物类型,分析作物生长过程中自身的态势和生长环境的变化,统计量算出其播种面积,也可以发挥GIS系统的模型功能,构建出不同条件下作物生长模型和估产模式,把能反映产量的因素引入模型中,估算大面积作物的产量。5

8、.农业灾害预警及应急反馈借助于RS的动态监测,利用GIS系统,可以应用于诸如洪涝灾、旱灾、水土污染和作物病虫害等农业灾害的预测预报、灾情演变趋势模拟和灾情变化动态、灾情损失估算等,为防灾、抗灾、救灾的预警及应急措施及时提供准确的决策信息。通过GIS的分析处理,可给出农作物病虫害的发生图、分布图及可能蔓延区图,为防虫治害提供及时、准确、直观的决策依据。6.农业环境监测通过建立农业资源环境空间数据库,管理、分析和处理海量的环境数据,进行农业环境因子的相关性分析;通过建立假设干环境污染模型,模拟区域农业资源环境污染演变状况及开展趋势;通过GIS的空间分析,找出造成农业环境污染的原因;通过GIS空间制

9、图功能,提供多种形象、直观的环境状况信息叙述方式。7.农业根底性生产资料管理与合理利用以土壤肥料为例,土壤肥料是保证农业增产的重要生产资料。GIS空间数据管理与分析技术可以帮忙农业、环境、化工、农资、农技推广等部门了解我国土壤肥力状况及化肥利用率的动态变化,进行区域性化肥合理规划和调配。GIS技术也可以应用于种子调配、农药调配等其他农业根底性生产资料上。8.水资源管理GIS在农田水利建设如河道挖掘路线选择、水流调度、农田水利规划、水资源调查与评价等方面有独到的用途。河道挖掘中的选址、挖方量计算问题,通过叠加DEM(数字高程模型),利用GIS分析空间分析功能,可由用户交互、实时地获取结果,通过D

10、EM比拟不同区域的高程值,可以进行水流调度决策,与农业其他资源层综合分析,制定水利规划计划,与产量图叠加,进行水资源利用的评价。9.土壤质量监测与管理土壤是人类赖以生存的最根本的物质根底,土壤质量的变化应得到及时反映,以便制定措施保证土壤的可持续利用。以水土流失为例,我国水土流失严重,土质有下降趋势,需要及早找出原因,及时治理。利用遥感办法,先后对山西三江河流域、延安市、永定河上游等进行了土壤侵蚀调查。1993年在水利部遥感中心的组织下,进行了全国土壤侵蚀的遥感制图研究,利用TM图像对全国进行了土壤侵蚀的清查工作,编制了全国150万(局部地区125万110万)土壤侵蚀图,将全国土壤侵蚀因子编码

11、建模,而且将全国的水蚀、风蚀和冻融侵蚀采用统一的分类规范,统一编码制图,并输入计算机方便检索查询。10.农业气候资源管理农业气候资源管理的根本内容包括:气候资源调查,气候资源评价,气候区划和气候资源分配等。通过气候资源调查、气候数值模拟和卫星遥感图像、地理信息系统等综合研究,对调查地区气候资源进行评价和区划,指导气候资源的开发利用。通过合理充沛地开发利用气候资源,指导农业生产和农作物、花卉、果木等的引种。11.“3S与精细农业项目精细农业也称“数字农业4,“3S技术是精细农业的技术支柱,实现精细农业是“3S技术的农业应用的目标之一。精细农业是由航空/航天遥感(RS)的影像数据获取、全球定位系统

12、(GPS)空间定位信息获取、地理信息系统(GIS)的数据管理与分析、决策支持系统(DSS)的分析模型支持、传感器技术如作物产量、车辆、杂草、土壤参数传感器等自动控制农业机械的反应信息获取等一系列环节组成的体系。二、精细农业项目框架精细农业项目的框架如图1所示。从图1可知,整个框架由4大区域组成:信息处理区、智能控制区12数字农业“3S技术精细农业项目框架农业硕士论文发表、作用对象区和数据获取区,按构成要素,可分为作用对象(产量、土壤、植被、养分等)、数据获取系统(RS,GPS)、数据存储系统(农业数据库)、信息处理与分析系统(GIS,DSS)、智能农机、决策管理人员等组成,下面按构成要素作简要

13、表明。1.研究对象研究对象为农业系统中的自然、社会资源,如土壤、作物以及社会经济状况指标等,它们通过对决策变量(如产量、经济指标、环境质量、土壤侵蚀量等)和影响因子变量(如土壤水分含量、土壤养分含量、作物耕种方式等)的研究作为中介,其中每一个变量都可能会对全局农业决策产生影响。2.数据获取全球定位系统(GPS)、遥感技术(RS)应用于农业、资源、环境和灾害的监测。利用航天遥感、航空遥感、地面监测网络技术,对主要农作物的长势与产量、土地利用与土地覆盖、土壤墒情、水旱灾害、病虫草害、海洋渔业、农业资源、生态环境等进行监测。从信息流道可以将信息源分为从空中获取的(如农业遥感)和从地面获取的(如地面监

14、测站、GPS采样点、智能机械自动产量数据获取)两条通道,两者之间相互补充,为精细农业项目提供及时准确的数据。3.农业数据库获取的地面信息经地面接收站的初步处理后,应按不同的应用领域进入农业数据库,农业数据库的建设目标最终是建立一个具有全局意义的数据仓库,其内容应包括农业专题数据、农情属性数据、遥感影像数据、决策支持库、农业自然资源信息、农业科技资源信息、农业管理信息、农产品市场信息、世界农业科技文献资源信息等,这些数据应是实时的。利用现代信息处理技术、数据仓库技术、多媒体技术,建立地方乃至国家级精细农业信息项目数据库系统。4.信息处理系统(GIS)与决策支持系统(DSS)农业信息资源大局部都具有空间12