基于WebGIS的農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用分析

常德職業(yè)技術(shù)學(xué)院 楊宇紅

農(nóng)業(yè)增長(zhǎng)受到環(huán)境因素的強(qiáng)烈制約，這其中的環(huán)境因素以水文、風(fēng)向、降雨、光照、等作為主要因素，要想提高農(nóng)作物的產(chǎn)量必須對(duì)這些因素進(jìn)行合理的調(diào)節(jié)，并且最大程度的降低自然環(huán)境對(duì)于農(nóng)作物產(chǎn)量的影響，通過(guò)合理的環(huán)境數(shù)據(jù)分析，將農(nóng)業(yè)專家的系統(tǒng)性分析和四季監(jiān)控結(jié)果相互結(jié)合，用來(lái)形成最為有效的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)依據(jù)，使其能夠更好的成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的科學(xué)依據(jù)。

一、WebGIS技術(shù)概述

WebGIS技術(shù)將作為交流Internet平臺(tái)，并且應(yīng)用軟件客戶端，可以實(shí)時(shí)對(duì)環(huán)境、地理信息進(jìn)行監(jiān)控。Internet平臺(tái)賦予了WebGIS技術(shù)的儲(chǔ)存、分析、顯示能力，使其完成了分布式的應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)，通過(guò)此建立了良好的系統(tǒng)開(kāi)放性平臺(tái)，使其能夠降低GIS技術(shù)的使用成本，同時(shí)在實(shí)用性和地理信息操作中提高了問(wèn)題收索范圍。WebGIS技術(shù)要比GIS技術(shù)更加先進(jìn)，在技術(shù)上結(jié)合了Internet優(yōu)勢(shì)，并且在運(yùn)行環(huán)境中能夠更好的在互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行運(yùn)行，并且可以隨著的使用客戶端進(jìn)行登錄進(jìn)行信息的查詢，WebGIS通過(guò)瀏覽器可以完成和多系統(tǒng)的無(wú)縫連接，并且能夠建立更加方便、快捷的GIS系統(tǒng)。將田間環(huán)境數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析進(jìn)行最為直觀的利用，并且通過(guò)WebGIS技術(shù)來(lái)解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最需要輔助解決的問(wèn)題。

二、監(jiān)測(cè)平臺(tái)的設(shè)計(jì)環(huán)境

1.監(jiān)測(cè)平臺(tái)的實(shí)際作用

在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)發(fā)展的作用中，很多硬件環(huán)境在設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)上以田間的環(huán)境檢測(cè)作為主要目的，并且運(yùn)用WebGIS技術(shù)實(shí)現(xiàn)平臺(tái)環(huán)境數(shù)據(jù)的即時(shí)獲取，在獲取過(guò)程中將環(huán)境數(shù)據(jù)和實(shí)際信息進(jìn)行結(jié)合，并且將其形成可視化數(shù)據(jù)，針對(duì)這些數(shù)據(jù)能夠完成綜合性查詢、資料統(tǒng)計(jì)分析、以及圖表的生成。在系統(tǒng)使用中Internet為農(nóng)戶、農(nóng)業(yè)技術(shù)人員提供最為準(zhǔn)確的田間環(huán)境信息，并且使用以往的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合性分析，使檢測(cè)平臺(tái)的可靠性、共享性、技術(shù)性更加的準(zhǔn)確及時(shí)。

監(jiān)測(cè)平臺(tái)根據(jù)實(shí)際的農(nóng)業(yè)需要，形成一個(gè)高效、安全的田間監(jiān)測(cè)環(huán)境，這個(gè)檢測(cè)環(huán)境可以有一定的實(shí)時(shí)性以求滿足環(huán)境的實(shí)時(shí)信息更新，使用者可以根據(jù)環(huán)境數(shù)據(jù)作出決策，并且使其具備準(zhǔn)確性。使該系統(tǒng)能對(duì)絕大數(shù)的環(huán)境進(jìn)行分析和處理，實(shí)現(xiàn)多用戶的并發(fā)訪問(wèn)。我國(guó)多數(shù)地區(qū)的田間環(huán)境檢測(cè)指標(biāo)比較相似，所以這套系統(tǒng)更加適應(yīng)于林業(yè)、草原等環(huán)境檢測(cè)，并且通過(guò)系統(tǒng)的升級(jí)可以更加兼容性和可擴(kuò)展性。

2.監(jiān)測(cè)平臺(tái)的功能性

田間環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)是以數(shù)據(jù)采集作為主要平臺(tái)基礎(chǔ)，并且通過(guò)C/S模塊進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換、統(tǒng)計(jì)分析，這些功能能夠使農(nóng)田環(huán)境信息從整體上進(jìn)行掌控。使管理員和用戶都可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)直接查詢田間的環(huán)境信息，并且對(duì)環(huán)境進(jìn)行更好的掌控，通過(guò)種植技術(shù)的監(jiān)控，使自然災(zāi)害得到控制。

三、田間環(huán)境信息監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集

1.GPRS的田間信息采集

通過(guò)GPRS在田間多個(gè)區(qū)域設(shè)計(jì)無(wú)線通訊模塊，這些模塊可以直接通過(guò)傳感器來(lái)采集土壤濕度、風(fēng)度、風(fēng)向、降雨量等并且通過(guò)實(shí)施的田間環(huán)境監(jiān)控服務(wù)器來(lái)完成資料上傳。這種功能的關(guān)鍵技術(shù)在于，在GPRS技術(shù)的帶動(dòng)下通過(guò)TCP/IP方式來(lái)完成計(jì)算機(jī)和傳感器之間的通訊。

2.系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理功能設(shè)置的是否合理直接影響系統(tǒng)運(yùn)行的安全和效率。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)平臺(tái)中系統(tǒng)管理主要包含用戶管理、權(quán)限管理、監(jiān)測(cè)點(diǎn)信息管理、實(shí)時(shí)采集環(huán)境數(shù)據(jù)管理等數(shù)據(jù)直接導(dǎo)入子模塊。并且通過(guò)操作用戶實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的權(quán)限操作，這樣不僅能夠提高系統(tǒng)的安全性，降低非法用戶的訪問(wèn)。由于監(jiān)測(cè)點(diǎn)可能根據(jù)具體情況采用不同的布控方式，所以系統(tǒng)管理中加入監(jiān)測(cè)點(diǎn)管理一項(xiàng)，管理員可以定義監(jiān)測(cè)點(diǎn)的類型、名稱、地理位置等詳細(xì)數(shù)據(jù)，定義要的數(shù)據(jù)在用戶訪問(wèn)時(shí)會(huì)自動(dòng)更新在地圖上，使系統(tǒng)靈活方便。對(duì)于采集到的環(huán)境數(shù)據(jù)都是程序自動(dòng)寫入到數(shù)據(jù)庫(kù)中，但是不一定所有的數(shù)據(jù)對(duì)于管理者或用戶都有效，具有權(quán)限的管理員可以對(duì)采集來(lái)的環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行增、刪、改等操作。對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間段沒(méi)有實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)，管理員可以批量導(dǎo)入環(huán)境數(shù)據(jù)，系統(tǒng)提供批量導(dǎo)入模板系統(tǒng)管理中的功能，所有系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)模式都是由C/S、B/S所組成這些模式只是在系統(tǒng)使用性上具備。

3.環(huán)境數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示

數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示是可以對(duì)多種群體進(jìn)行視覺(jué)上的顯示，并且通過(guò)網(wǎng)絡(luò)用戶的自行使用可以直接利用B/S模式開(kāi)發(fā)。其中數(shù)據(jù)顯示形式集中兩個(gè)方面，首先收集地圖上的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)點(diǎn)所反映的環(huán)境關(guān)系，(風(fēng)速、風(fēng)向、光照度、空氣溫濕度、土壤溫濕度、)等實(shí)測(cè)值通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的方式進(jìn)行直接的顯示，并且將環(huán)境要素確定為實(shí)時(shí)數(shù)值，并且通過(guò)圖表的形式對(duì)不同種要素的變化過(guò)程進(jìn)行顯示。

4.環(huán)境數(shù)據(jù)綜合查詢

在進(jìn)行環(huán)境數(shù)據(jù)查詢的過(guò)程中地圖聯(lián)動(dòng)和實(shí)時(shí)查詢成為最為重要的查詢數(shù)據(jù)，這些查巡結(jié)果被定位到地圖上時(shí)，可以通過(guò)地圖上的操作選擇將所選區(qū)域的環(huán)境信息、空間信息等進(jìn)行最為有效的整合。

5.環(huán)境數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

統(tǒng)計(jì)分析應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)任意環(huán)境要素?cái)?shù)據(jù)的按固定時(shí)間段(年、月、日)和任意時(shí)間段的統(tǒng)計(jì)分析，統(tǒng)計(jì)項(xiàng)包括最大值、最小值、平均值等，結(jié)果以圖表和表格形式給出，同時(shí)提供分析結(jié)果和表格下載功能。

6.基本的GIS功能

除了和環(huán)境信息相關(guān)聯(lián)的地圖操作，系統(tǒng)還應(yīng)該提供基本的GIS功能，包括地圖縮放、移動(dòng)、數(shù)據(jù)輸出、距離測(cè)算、面積量算、選擇、查詢統(tǒng)計(jì)以及空間定位等功能，輔助用戶對(duì)田間環(huán)境信息作深入分析處理。

四、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)平臺(tái)各功能模塊實(shí)現(xiàn)

1.系統(tǒng)管理

根據(jù)對(duì)不同環(huán)境中，對(duì)系統(tǒng)模塊需要實(shí)現(xiàn)一定程度上的共享，尤其是不同用戶管理和權(quán)限的設(shè)定中，需要不同的檢測(cè)點(diǎn)針對(duì)信息進(jìn)行管理，主要包括權(quán)限管理、監(jiān)測(cè)點(diǎn)管理等，這些管理項(xiàng)目通常需要導(dǎo)入多個(gè)模塊。系統(tǒng)模塊是為了保證系統(tǒng)運(yùn)行安全，并且使只有被授權(quán)的合法用戶才能使用，在應(yīng)用層面上來(lái)說(shuō)可以防止非法用戶的惡意使用。在數(shù)據(jù)管理上用戶管理、監(jiān)測(cè)點(diǎn)信息管理和實(shí)時(shí)釆集的環(huán)境數(shù)據(jù)三種環(huán)境管理數(shù)據(jù)的增加、刪除等操作是獨(dú)立存在的。這些操作在執(zhí)行上相對(duì)簡(jiǎn)單，只需要根據(jù)相關(guān)的條件進(jìn)行檢測(cè)就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的更改。同時(shí)在權(quán)限管理中可以將歷史環(huán)境同時(shí)淡入子模塊中，這樣可以避免實(shí)現(xiàn)方式中的相對(duì)復(fù)雜的邏輯性。

2.系統(tǒng)數(shù)據(jù)的快捷查詢

環(huán)境數(shù)據(jù)的綜合查詢要實(shí)現(xiàn)和地圖聯(lián)動(dòng)的查詢。實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境數(shù)據(jù)查詢后根據(jù)查詢結(jié)果定位到地圖，將空間信息和環(huán)境信息有效的結(jié)合起來(lái)。綜合查詢可以實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境要素(空氣溫度、空氣濕度、土壤溫度、土壤濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、降雨量)多條件(大于、等于、小于、大于等于、小于等于、不等于、包含)查詢，查詢出結(jié)果以列表形式顯示在查詢條件下方，點(diǎn)擊監(jiān)測(cè)點(diǎn)編號(hào)可以定位到地圖的相應(yīng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)上，并以高亮顯示。

五、結(jié)束語(yǔ)

無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用使GPRS對(duì)于農(nóng)業(yè)上的監(jiān)控得以實(shí)現(xiàn)，并且通過(guò)GPRS能夠更好的對(duì)于田間作物的生長(zhǎng)進(jìn)行監(jiān)控。使田間環(huán)境信息具備有更好的時(shí)空性和動(dòng)態(tài)性，在WebGIS技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中需要建立一個(gè)環(huán)境信息管理中心，并且通過(guò)數(shù)據(jù)屬性和空間數(shù)據(jù)的積累構(gòu)建成完整的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)，同時(shí)將數(shù)據(jù)研究朝著網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。使數(shù)字化成為了田間基礎(chǔ)信息的檢測(cè)平臺(tái)，這一平臺(tái)的運(yùn)行時(shí)田間環(huán)境信息管理更加的系統(tǒng)，能對(duì)田間環(huán)境信息進(jìn)行更有效的環(huán)境信息統(tǒng)計(jì)，保障了精確農(nóng)業(yè)發(fā)展的技術(shù)性。

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