3DGIS在煙草農(nóng)田管理中的應(yīng)用及發(fā)展

劉文 胡靖濱

(1.河南省煙草公司鄭州市公司,河南鄭州 450000;2.河南省數(shù)字城市科技有限公司,河南鄭州 450000)

3DGIS在煙草農(nóng)田管理中的應(yīng)用及發(fā)展

劉文1胡靖濱2

(1.河南省煙草公司鄭州市公司,河南鄭州 450000;2.河南省數(shù)字城市科技有限公司,河南鄭州 450000)

伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和GIS技術(shù)的發(fā)展,GIS技術(shù)在越來(lái)越多的行業(yè)中得到應(yīng)用。介紹了三維地理信息系統(tǒng)(3DGIS)在煙草農(nóng)田管理中的應(yīng)用,展望了3DGIS在煙草農(nóng)田管理中的應(yīng)用前景,如結(jié)合GPS和RS技術(shù),模擬煙草生長(zhǎng)、煙草生產(chǎn)管理決策等,以提高煙草的產(chǎn)量。

3D GIS 煙草 農(nóng)田管理 可視化建模

1 引言

煙葉生產(chǎn)的產(chǎn)量與質(zhì)量,是煙草行業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ),而煙田生產(chǎn)管理又是影響煙葉產(chǎn)量與質(zhì)量的關(guān)鍵因素。依賴于空間信息、人工智能等技術(shù)的高速發(fā)展,為煙葉生產(chǎn)管理實(shí)施提供了實(shí)時(shí)定位管理和依據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行變量投入?；诳臻g信息和遠(yuǎn)程精準(zhǔn)分析現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的管理策略和自動(dòng)化農(nóng)業(yè)操作技術(shù)體系,對(duì)煙葉生產(chǎn)管理系統(tǒng)進(jìn)行重組,實(shí)現(xiàn)一體化、自動(dòng)化、遠(yuǎn)程化管理,達(dá)到低投入高效率的效果。通過(guò)GIS、GPS和RS技術(shù),把煙葉的空間信息整合為煙葉生成的各種業(yè)務(wù)信息,根據(jù)煙葉煙田的地形環(huán)境、土壤肥力和煙葉生長(zhǎng)狀況的空間差異,調(diào)節(jié)對(duì)煙草的投入。在對(duì)煙草生長(zhǎng)狀況、病蟲害等進(jìn)行實(shí)時(shí)定量的監(jiān)控診斷,充分了解煙田生產(chǎn)力的空間變異的基礎(chǔ)上,以平衡地力、提高產(chǎn)量為目標(biāo),實(shí)施定位定量的精準(zhǔn)管理,實(shí)現(xiàn)高效利用各類資源和改善環(huán)境。

2 煙田GIS系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)基地單元的建設(shè)與發(fā)展離不開規(guī)劃,目前的規(guī)劃依靠二維地圖或是現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研,很難對(duì)基地單元進(jìn)行直觀的整體把握,規(guī)劃結(jié)果停留在文字描述或者簡(jiǎn)單的規(guī)劃圖紙?；?DGIS的三維可視化規(guī)劃管理研究,利用三維數(shù)字地圖的直觀性及包含足夠的信息量為規(guī)劃管理提供準(zhǔn)確的參考數(shù)據(jù),從整體上把握基地單元規(guī)劃,并且可以把規(guī)劃的效果以三維可視化的方式展示在基地單元三維地圖上,供決策人員分析或用于規(guī)劃成果的可視化展示。同時(shí),系統(tǒng)還能為規(guī)劃成果提供可視化的評(píng)估結(jié)果。

基于3DGIS的煙草農(nóng)田管理系統(tǒng)開發(fā)研究,是通過(guò)對(duì)煙草農(nóng)業(yè)基地單元三維可視化研究,以及遙感影像技術(shù)應(yīng)用于煙葉生長(zhǎng)情況的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與管理的研究,解決當(dāng)前煙草生產(chǎn)監(jiān)測(cè)、規(guī)劃、管理中的問(wèn)題,使煙草生產(chǎn)監(jiān)測(cè)、規(guī)劃、管理更科學(xué)、更高效,為提高煙草生產(chǎn)規(guī)劃管理信息化、數(shù)字化水平提供強(qiáng)有力的技術(shù)保障。框架從下而上分為:支撐層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、框架層、應(yīng)用層。

3 煙田GIS系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 三維定量分析模型的構(gòu)建技術(shù)

當(dāng)前針對(duì)現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)基地單元的基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)劃管理,主要還是以文字表述和二維地圖顯示為主,對(duì)規(guī)劃的合理性、建設(shè)的可行性分析主要憑個(gè)人的經(jīng)驗(yàn),尚未形成一套清晰、直觀、科學(xué)的量化標(biāo)準(zhǔn),而要實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助規(guī)劃管理,形成具有量化標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)劃建設(shè)的合理性、可行性分析結(jié)論,必須首先構(gòu)建一套完整的三維定量分析模型。

3.2 基于專家系統(tǒng)的煙葉光譜特性分析

對(duì)于綠葉農(nóng)作物而言,近紅外波段是判斷葉片含量的最佳波段?？紤]到烤煙葉片較大,因此,近紅外是遙感識(shí)別煙田的最適宜波段,此外由于可見(jiàn)光也常用來(lái)進(jìn)行植物種類的辨識(shí),為區(qū)分烤煙與其他作物的區(qū)別,分類中也將考慮可見(jiàn)光波段。利用光譜儀對(duì)基地單元內(nèi)多個(gè)采樣點(diǎn)的煙葉光譜進(jìn)行測(cè)量,記錄整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程中煙葉光譜的變化情況,重點(diǎn)記錄其在近紅外和可見(jiàn)光波段的響應(yīng)值,建立光譜特性數(shù)據(jù)庫(kù),利用專家系統(tǒng)分析建立煙葉光譜變化趨勢(shì)模型,為煙田信息自動(dòng)識(shí)別與提取提供準(zhǔn)確可靠的光譜數(shù)據(jù)。

4 煙草GIS系統(tǒng)的應(yīng)用前景

GIS技術(shù)與許多學(xué)科都緊密相關(guān),每個(gè)學(xué)科的發(fā)展都會(huì)給GIS帶來(lái)重大的影響。隨著GIS技術(shù)的發(fā)展,其在煙草行業(yè)的應(yīng)用也會(huì)越來(lái)越深入,越來(lái)越廣。

4.1 3S在煙草模擬生長(zhǎng)中的應(yīng)用研究

基于3S的作物模擬生長(zhǎng)模型,對(duì)煙草農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)具有重要的指導(dǎo)意義。但是,對(duì)煙草生長(zhǎng)過(guò)程的模擬模型研究則相對(duì)滯后,而且多為經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。這就使模型在生產(chǎn)中的應(yīng)用范圍受限,需要進(jìn)一步的深入研究。

4.2 3S在煙草決策管理的應(yīng)用研究

以GPS和遙感為根基,在地理信息系統(tǒng)技術(shù)支持下建立完整的煙草農(nóng)田生產(chǎn)管理決策體系,為煙草的健康生長(zhǎng),測(cè)土定位、平衡施肥、預(yù)測(cè)病蟲害和自然災(zāi)害、防止病蟲害等提供技術(shù)服務(wù),降低煙草生長(zhǎng)中的風(fēng)險(xiǎn),提高煙草質(zhì)量和產(chǎn)量。

5 結(jié)語(yǔ)

目前,3DGIS在國(guó)內(nèi)煙草農(nóng)田管理中的應(yīng)用還有很大的發(fā)展空間,有許多管理問(wèn)題亟待解決。相信在煙草農(nóng)田管理信息化、科技化和系統(tǒng)化的今天,3DGIS以及相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用將會(huì)縱橫發(fā)展,將進(jìn)一步加速完善煙草農(nóng)田管理數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)進(jìn)程。

[1]蘇豐敏,李文峰等.3S技術(shù)在許昌數(shù)字煙草農(nóng)業(yè)中的發(fā)展策略[J].農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息,2011(2):71-74.

[2]趙其國(guó).現(xiàn)代土壤學(xué)與農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展[J].土壤學(xué)報(bào),1996(1):1-12.

[3]金繼運(yùn).精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)及其在我國(guó)的應(yīng)用前景[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào),1998(1):1-7.

[4]石元春.土壤學(xué)的數(shù)字化和信息化革命[J].土壤學(xué)報(bào),2000(4):289-295.

With the development of computer technology and GIS technology, GIS technology has been applied in more and more industries. In this paper, a review of applications of three dimensional geographic information system (GIS) in tobacco agricultural management is presented. The applying prospect of 3DGIS in the area of tobacco-growing simulation and production management is also discussed, based on GPS and RS, enhancing the output of tobacco.

3D GIS Tobacco Farmland management Visual modeling