基于WebGIS的農(nóng)作物地塊管理系統(tǒng)

劉杰

(廣西經(jīng)濟(jì)管理干部學(xué)院，廣西 南寧 530007)

1 引言

甘蔗、玉米、水稻等經(jīng)濟(jì)作物是食品加工企業(yè)的重要原材料，這些原材料能否正常供應(yīng)是食品加工企業(yè)能否完成年度生產(chǎn)計(jì)劃和生產(chǎn)任務(wù)的關(guān)系保障。按照生產(chǎn)職能來看，食品加工企業(yè)應(yīng)該只負(fù)責(zé)食品產(chǎn)品的加工和生產(chǎn)，但很多企業(yè)為了保證原材料的供應(yīng)，都會(huì)對(duì)原材料的供應(yīng)基地做大量的投資，以保證原材料的正常供應(yīng)，同時(shí)還要根據(jù)供應(yīng)情況制定本年度的生產(chǎn)任務(wù)計(jì)劃和產(chǎn)值評(píng)估。但由于經(jīng)濟(jì)作物種植基地一般處于較為偏遠(yuǎn)的農(nóng)村地區(qū)，農(nóng)務(wù)人員平均素質(zhì)不高，對(duì)其產(chǎn)量、產(chǎn)值的評(píng)估、地塊管理、農(nóng)務(wù)管理是長(zhǎng)期以來較難解決的一個(gè)問題。

以甘蔗地為例，蔗糖企業(yè)制糖企業(yè)不僅需要及時(shí)把握甘蔗的品種、種植面積、作物生長(zhǎng)狀況等農(nóng)務(wù)信息，還要對(duì)甘蔗的砍運(yùn)流程、過磅、統(tǒng)計(jì)作進(jìn)廠管理，甚至還涉及到蔗農(nóng)扶貧款發(fā)放、蔗款結(jié)算、運(yùn)費(fèi)結(jié)算等繁雜的財(cái)務(wù)管理。目前這些食品加工企業(yè)還是采用人工或半人工方式，期間存在較大管理漏洞、比如企業(yè)高層無法及時(shí)了解甘蔗地塊信息變化，信息流通不暢，地塊產(chǎn)值估計(jì)不準(zhǔn)、生產(chǎn)部門耗費(fèi)大量人力管理統(tǒng)計(jì)各類數(shù)據(jù)，導(dǎo)致管理效率低、管理成本高、管理決策滯后等問題。

地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System)是一種把計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用在地理方面的一門信息學(xué)科，涵蓋了計(jì)算機(jī)、地理學(xué)以及相關(guān)方面的眾多領(lǐng)域，并由此衍生出多個(gè)研究方向。目前眾多應(yīng)用領(lǐng)域需要借助GIS提供地理信息的可視化服務(wù)，在地理信息的表示、處理、信息數(shù)據(jù)的存取、分析等方面，GIS扮演著不可或缺的角色。隨著GIS的快速發(fā)展，越來越多的應(yīng)用對(duì)GIS提出的更高的要求和更為準(zhǔn)確周到的可視化服務(wù)。目前，WebGIS系統(tǒng)已經(jīng)可以與網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)結(jié)合，并將地理信息表示在網(wǎng)頁(yè)瀏覽器上展現(xiàn)，文獻(xiàn)［1］大體介紹了WEB-gis所使用到的技術(shù)手段和具體表現(xiàn);文獻(xiàn)［2］使用該技術(shù)架構(gòu)了桃園施肥系統(tǒng);文獻(xiàn)［3］利用該技術(shù)為數(shù)字化城市規(guī)劃系統(tǒng)構(gòu)建模型，并對(duì)該模型做了簡(jiǎn)單的測(cè)試，由此可見，WEBgis該類技術(shù)應(yīng)用不僅可以為指導(dǎo)和輔助農(nóng)業(yè)信息化提供了堅(jiān)實(shí)的信息基礎(chǔ)，還可以通過整合GPS衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)，架構(gòu)農(nóng)作物地塊信息管理體系，以解決經(jīng)濟(jì)作物生長(zhǎng)信息難以實(shí)時(shí)把控的難題，我們分別從地物信息收集和地物可視化展示的角度探討該系統(tǒng)的主要功能。

2 地物信息收集

地物信息(農(nóng)作物賴以生長(zhǎng)的土地、灌溉水田、作物收集站、道路等)是構(gòu)成農(nóng)作物GIS的信息基礎(chǔ)，如何丈量基礎(chǔ)性的地物信息成為地塊管理系統(tǒng)的首個(gè)關(guān)鍵性問題，以往對(duì)地物的測(cè)量需要比較專業(yè)的測(cè)量人員介入，并且測(cè)量工作是一個(gè)非常繁重而細(xì)致的工作。測(cè)量人員需要知曉很多專業(yè)性的知識(shí)，通過測(cè)量讀數(shù)、數(shù)據(jù)錄入等將地物信息描述記錄，還要通過后期數(shù)據(jù)加工最后由專業(yè)的繪圖人員把地物繪制到紙質(zhì)地圖上，這是一個(gè)周期性很長(zhǎng)的、艱苦的工作。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、GIS、GPS技術(shù)的快速發(fā)展，GPS導(dǎo)航設(shè)備、電子地圖和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器可以極大的簡(jiǎn)化地物丈量的工作流程、提高地物丈量的工作效率，數(shù)據(jù)丈量工作也不再需要懂得專業(yè)測(cè)繪知識(shí)的專業(yè)人員。在地物丈量過程中，丈量人員手持GPS終端，繞地行走一周，就可以將不規(guī)則地物邊緣的基礎(chǔ)地理信息(經(jīng)緯度)記錄下來，形成GPS文件，經(jīng)過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后形成GIS標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)后可以錄入GIS數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)要經(jīng)過企業(yè)農(nóng)務(wù)科負(fù)責(zé)人審核。整個(gè)流程如下圖所示:

Fig.1 GPS地物丈量流程

在以上的應(yīng)用中，GPS終端缺乏與GIS數(shù)據(jù)庫(kù)的交換能力，對(duì)與這個(gè)問題，可以在新的丈量體系應(yīng)用中，將GPS設(shè)備功能設(shè)計(jì)到智能手機(jī)終端中去，這樣一款看似普通的智能手機(jī)就具備了GPS數(shù)據(jù)丈量功能，并具有遠(yuǎn)程交互、可視化的功能，可以實(shí)時(shí)的將地物丈量的地理信息通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)紾IS服務(wù)器上，更大程度的簡(jiǎn)化了地物丈量、數(shù)據(jù)加工、數(shù)量錄入的流程。

對(duì)于一些不需要精確測(cè)量的地物信息，比如某個(gè)作物收集倉(cāng)儲(chǔ)站、灌溉水田、三級(jí)公路等，可以把信息的采集過程轉(zhuǎn)移到網(wǎng)頁(yè)上，在網(wǎng)頁(yè)上完成這些地物的采集過程。通過網(wǎng)頁(yè)電子地圖區(qū)不停的標(biāo)記地物的信息特征點(diǎn)，最后在電子地圖上將地物準(zhǔn)確標(biāo)記出來并將數(shù)據(jù)更新到GIS數(shù)據(jù)庫(kù)。

Fig2 網(wǎng)頁(yè)端電子地圖道路數(shù)據(jù)采集

3 地物可視化展示

一個(gè)食品加工企業(yè)會(huì)擁有非常多的原材料供應(yīng)基地，而且這些原材料的地域分布、實(shí)時(shí)的生長(zhǎng)狀況、土地情況等關(guān)鍵信息，是食品加工企業(yè)需要實(shí)時(shí)掌握的重要的基本資料，是企業(yè)制定發(fā)展戰(zhàn)略、實(shí)時(shí)性決策的重要依據(jù)。以往，農(nóng)務(wù)科要掌握農(nóng)作物的生長(zhǎng)情況基本依靠地方的農(nóng)民管理員，信息交互時(shí)間滯后，無法實(shí)時(shí)的掌握農(nóng)作物生長(zhǎng)的各種情況，比如農(nóng)作物發(fā)生蟲害問題，沒有及時(shí)的監(jiān)測(cè)到，結(jié)果導(dǎo)致生產(chǎn)的減產(chǎn)?，F(xiàn)在，WebGIS可通過數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在網(wǎng)頁(yè)瀏覽器端實(shí)時(shí)的展現(xiàn)作物的生長(zhǎng)情況，并可以通過不同的顏色，區(qū)分出農(nóng)作物的不同信息屬性，包括作物種類、種植期間、是否蓋膜、耕地類型等等。按不同的類型屬性在網(wǎng)頁(yè)電子地圖上顯示出來，下圖是一個(gè)甘蔗地的植期情況分布圖，非常直觀的顯示每個(gè)地塊的植期屬性以及和它周邊其他地塊農(nóng)作物的區(qū)別。

從農(nóng)作物的生長(zhǎng)信息屬性來看，影響生產(chǎn)產(chǎn)量估值的有那么以下幾個(gè)屬性:作物品種描述該地塊種植的農(nóng)作物種類，比如甘蔗、玉米、水稻;植期屬性描述農(nóng)作物的種植情況，雖然是相同的作物，比如水稻，對(duì)于不同地域，比如南方，作物一年兩熟到四熟，但是在靠北地區(qū)可能一年才一熟;蟲害屬性描述農(nóng)作物受到蟲害的影響情況，以甘蔗地為例，在不同的季節(jié)會(huì)受到不同的蟲害，比如夏天容易遭受黑穗病，冬天容易遭受鳳梨病;蓋膜屬性描述該地塊是否使用了蓋膜的技術(shù)以及蓋膜種類;機(jī)耕屬性描述該土地的耕地類型，是牛耕地還是大馬力耕地等等;最后系統(tǒng)還留有了可以自定義的其他屬性。

在地塊管理系統(tǒng)中，GIS電子地圖區(qū)能夠直觀的向農(nóng)務(wù)科和企業(yè)高層展示作物的各個(gè)屬性，這樣就可以非常方便的針對(duì)某個(gè)問題歸類并集中觀察分析，為實(shí)時(shí)性決策提供直觀的展示依據(jù)。

4 農(nóng)作物地塊系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

整套管理系統(tǒng)需要WEB服務(wù)器、GIS服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器同時(shí)支撐，WEB服務(wù)器負(fù)責(zé)解析網(wǎng)頁(yè)程序，GIS服務(wù)器負(fù)責(zé)解析GIS的數(shù)據(jù)并將其坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到地圖引擎，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的保存。

整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)大致如圖Fig.4 所示，后臺(tái)需要一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器來做數(shù)據(jù)支撐，中間層部署GIS服務(wù)器提供海量空間GIS數(shù)據(jù)運(yùn)算、存儲(chǔ)功能，WEB服務(wù)器面向客戶層提供網(wǎng)頁(yè)界面服務(wù)接口，智能手機(jī)移動(dòng)終端端具備地物數(shù)據(jù)采集，地物數(shù)據(jù)信息查詢等功能，通過弱電設(shè)施、無線電信號(hào)接收器可將數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸至GIS數(shù)據(jù)庫(kù)，與傳統(tǒng)的舊的數(shù)據(jù)采集方式相比，使用智能移動(dòng)設(shè)備大大簡(jiǎn)化了數(shù)據(jù)采集的工作量。

Fig5 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

5 結(jié)論與展望

本文提出了利用WEBGIS技術(shù)、GPS技術(shù)來設(shè)計(jì)了一套管理經(jīng)濟(jì)作物生產(chǎn)的信息系統(tǒng)，并探討了該系統(tǒng)在農(nóng)作物生長(zhǎng)實(shí)時(shí)控制所能起到的輔助作用，該系統(tǒng)的部署可以使得企業(yè)花費(fèi)更少的人力，節(jié)省大量的農(nóng)作物地塊信息采集時(shí)間，提高食品加工企業(yè)在第一原材料的生產(chǎn)采購(gòu)上的農(nóng)作物生長(zhǎng)的管理水平，并可將農(nóng)作物關(guān)鍵信息在網(wǎng)頁(yè)上可視化，方便諸如制糖企業(yè)等食品加工企業(yè)對(duì)農(nóng)作物整個(gè)生長(zhǎng)周期的信息監(jiān)控，為食品加工企業(yè)實(shí)時(shí)決策提供準(zhǔn)確的信息數(shù)據(jù)依據(jù)。

［1］李源泰，李紅波，趙俊三.開源GIS在WebGIS中的應(yīng)用初探［J］.地理信息空間，Vol.8，No.2，Apr 2010

［2］嚴(yán)正娟，段增強(qiáng)，盧樹昌，陳清.基于 GoogleMap和WebGIS的區(qū)域桃園施肥決策系統(tǒng)的建立與應(yīng)用［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，Vol.26，No.5 May 2010

［3］曹先革，楊金鈴，徐廷鵬.WebGIS技術(shù)在數(shù)字城市規(guī)劃系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.測(cè)繪工程，Vol.8 No.5，Oct2009