GIS在精准农业中的应用

GIS在精准农业中的应

用

课程名称： 姓 名： 学 号：

信息技术在农业中的应用

罗新宇 20151008145

所在院系： 信科院信息管理与信息技术

中国·新疆·石河子

2016 年 4月

[摘 要]地理信息系统与传统地图相比最大优点是能够很快地将各种专题要素地图组合在一起，产生出新的地图。将不同专题要素地图叠加在一起，可以分析出土地上各种限制因子对作物的相互作用与相互影响，从中可以发现它们之间的关系，如土壤pH值与产量的关系。利用已存贮的土壤背景数据库和农田灌溉、施肥、种子等数据库进行分析，作出判断,形成 \诊断图\，将这些结果与MIS等相结合进行综合分析，结合社会经济信息作出投入产出的估算，提出精准农业实施计划。在土壤普查原始数据及历年农业统计报表基础上，用数据库形式,以县、乡(镇)、村为单位,建立起以土壤、作物信息等数据为基础进行技术分析并提出最佳施肥方案的GIS施肥指导系统，实现精准施肥。

农田地理信息系统是实现精准农业概念的核心系统，管理精准农业所有信息，进行农作物空间分析，给出准确可靠的农事操作方案。目前用于精准农业的地理信息系统在国内尚未见报道，除一般地理信息系统的功能外，要建立适合我国国情的、今后可以推广的精准农业地理信息系统，重点需要解决：（1）适合精准农业的数据库应用；（2）适合精准农业的空间分析系统；（3）与信息采集、遥感信息、农机控制等的接口。

1.1

数据库是精准农业农田地理信息系统的基础，数据来源于地理背景、本底调查、实时农田采集、以及经济的数据，主要的数据库有：

（1）地理背景数据库：试验示范地在北京的位置（行政区），试验示范地在小汤山镇的位置（行政区），1：1000地形图和全要素底图，农业设施，科学（气象站）、境界，地形，和土地利用（耕地、园地、林地、草地等）等；

（2）GPS数据库：GPS控制点，土壤、环境、水分等采样点的GPS点数据；

（3）土壤数据库：土壤类型、土壤剖面、土壤质地、耕作层与A层厚度、土壤养分淋洗等、土壤容重、土壤养分（土壤有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾）、土壤微量元素（硼、锰、铜、锌等）、土壤含水量、土壤渗透性、田间持水量数据等，与地理背景数据叠加可以形成土壤要素空间分布图，不同深度土壤图等；

（4）环境数据库：水（井水）、土壤、植物、空气等，分析铅、汞、镉、 砷、总氮、速效氮、总磷、速效磷、有机质、有机磷等项目；

（5）气象资料数据：经纬度、海拔、日照时数、日平均温度、日温度极值、空气相对湿度、风速、日降水量、水汽压等；

（6）作物数据库：作物种类、作物品种、生态适应性，生长发育，农艺形状，抗性，品质，作物营养需求（水分、养分等），病虫害等；

（7）农业生产条件数据库：化肥投入、灌溉条件、播种面积、种植制度、产量水平、农药使用量、价格等；

（8）化肥农药数据库：品名、价格、形状、作用等； （9）影像数据库：航片、卫星数据等；

1.2

精准农业需要特别的程序进行空间分析，以决策施肥、灌溉、播种、除草、灭虫等农事操作，要开发适合我国国情的空间分析软件。这种空间分析有：

农田GIS 数据库系统

精准农业的空间分析系统

（1）作物产量空间分布； （2）土壤养分的空间分布； （3）土壤水分空间分布； （4）土壤微量元素空间分析； （5）作物需求空间分析； （6）环境空间分析等。

以及综合分析。它是专家系统的信息源之一，也是专家系统决策结果的空间分布载体，系统必须达到准确可靠，便于农业机械执行。

\精准农业\最先应用于发达国家的大型农场，它最基础的技术路线和原则是在充分了解土地资源和作物群体的基础上，因地制宜地根据田间每一操作单元的具体情况，精细准确地调整各项管理措施和各项物资投入的量，获取最大的经济效益。因此，它也适用于以县、乡(镇)、村为单元的我国农业生产。由传统模式逐步向发达国家精准农业发展模式转变过程中，GIS有着巨大作用。 GIS可以被用于农田土地数据管理,查询土壤、自然条件、作物苗情、作物产量等数据，并能够方便地绘制各种农业专题地图，也能采集、编辑、统计分析不同类型的空间数据，在精准农业中GIS可以应用于绘制作物产量分布图和进行农业专题地图分析。通过GIS提供的覆合叠加功能将不同农业专题数据组合在一起，形成新的数据集。例如,将土壤类型、地形、作物覆盖数据采用覆合叠加,建立三者在空间上的联系，可以很容易分析出土壤类型、地形、作物覆盖之间的关系。

目前地理信息系统已经进入了新的发展阶段,成为一种包括硬件生产、软件研制、数据采集、空间分析及咨询服务的新兴信息产业。GIS技术的发展一方面是基于Client/Server结构,即客户机可在其终端上调用在服务器上的数据和程序。另一方面是通过互联网络发展InternetGIS或Web-GIS，可以实现远程寻找所需要的各种地理空间数据，包括图形和图像，而且可以进行各种地理空间分析。这种发展是通过现代通讯技术使GIS进一步与信息高速公路相接轨，而且借助于通讯技术，可以将遥感（RS）、全球定位系统（GPS）和地理信息系统（GIS）有机地集成起来，成为各行各业，包括农业发展和进步的有力技术手段。

地理信息系统与传统地图相比最大优点是能够很快地将各种专题要素地图组合在一起，产生出新的地图。将不同专题要素地图叠加在一起，可以分析出土地上各种限制因子对作物的相互作用与相互影响，从中可以发现它们之间的关系，如土壤pH值与产量的关系。利用已存贮的土壤背景数据库和农田灌溉、施肥、种子等数据库进行分析，作出判断,形成 \诊断图\，将这些结果与MIS等相结合进行综合分析，结合社会经济信息作出投入产出的估算，提出精准农业实施计划。在土壤普查原始数据及历年农业统计报表基础上，用数据库形式,以县、乡(镇)、村为单位,建立起以土壤、作物信息等数据为基础进行技术分析并提出最佳施肥方案的GIS施肥指导系统，实现精准施肥。

2.1精准农业示范

精准农业是当今世界农业发展的新潮流，也是面向21世纪高新技术农业发展的必然结果，目前还处于研究阶段。对农田信息采集、农业专家决策以及排灌、施肥控制方面进行示范点的建设。GIS平台的应用几乎可以贯穿农业应用的始终。目前国际上已经有85个国家在农业监测和管理中采用GIS软件产品，应用于管理作物生长、检测作物轮作工艺、设计水

土保持计划等等方面。上海农委的GIS系统，应用在畜牧业管理、林业综合管理、化肥农药管理、农业气象动态监测等，在系统内建立同一的GIS信息交换平台。国内外对精准农业技术、地理信息系统技术有所深入研究，分析了精准农业地理信息系统，整合土壤采集、种植、管理、产量等材料，研究精准农业地理信息系统的技术体系，在此基础上进行土壤信息、种植信息、产量信息等相关信息的应用分析，为区域资源环境研究提供基础数据和变量决策等信息支持，以便资源合理配置，达到减低农业成本、增产、增收、保护环境的目的。

2.2农业地理信息系统建设和完善

农业地理信息系统实际应用非常广泛，也非常重要，但目前技术水平和应用推广能力还很有限，需要进一步建设和完善。

目前，从研究和开发者的方面，需要提供尽可能完善的系统原型，使我们在应用中能够直观认识和体会到系统的功能和适应性。大多数研究和开发单位，在应用系统完成后，至多是做一个演示系统，并没有把它加以包装和完善，使其成为一个好的系统原型，提供参考应用。

发展我国GIS急需咨询业务。用户建立系统往往比较盲目，缺少咨询，缺少比较、缺少参考系统和系统建设经验。有必要尽快建立起我国的GIS咨询业务，为用户提供系统咨询和人员培训等服务。GIS与虚拟现实技术结合，提高了GIS图形显示的真实感和对图形的操作性。

民以食为天，食以农为本，发挥当代先进地理信息，遥感技术和发达的网络功能，推广应用地理信息系统，为农业现代化做出伟大的贡献。

参考文献：

[1]万学道 农村信息化网络平台建设与管理 2010