基于3S技術(shù)的農(nóng)業(yè)地理信息系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

■贠倩

（青海省第二測繪院青海西寧810001）

基于3S技術(shù)的農(nóng)業(yè)地理信息系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

■贠倩

（青海省第二測繪院青海西寧810001）

本文基于對農(nóng)業(yè)信息化及3S（GIS、GPS、RS）技術(shù)研究與實踐的基礎(chǔ)上，提出了建設(shè)基于3S技術(shù)的農(nóng)業(yè)地理信息系統(tǒng)的技術(shù)路線和實現(xiàn)方案，具有廣泛適用的實踐參考價值。

3S技術(shù)農(nóng)業(yè)地理信息系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn)

我國是世界農(nóng)業(yè)大國，建設(shè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、提高綜合生產(chǎn)能力是當今農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的要求?；诂F(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對加快實現(xiàn)全行業(yè)數(shù)字化、信息化的迫切需要及3S（GIS、GPS、RS）技術(shù)研究發(fā)展與實踐的基礎(chǔ)上，提出了建設(shè)基于3S技術(shù)并應(yīng)用于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)種植生產(chǎn)的農(nóng)業(yè)地理信息系統(tǒng)的技術(shù)路線與實現(xiàn)方案的初步設(shè)計，為農(nóng)業(yè)更好地利用3S技術(shù)，加快推進行業(yè)數(shù)字化、信息化提供參考和依據(jù)。

1　系統(tǒng)建設(shè)目標

為達到建立農(nóng)業(yè)地理資源信息采集、發(fā)布、預(yù)告、決策系統(tǒng)的目標，利用計算機技術(shù)和3S技術(shù)，并結(jié)合數(shù)據(jù)倉庫、數(shù)據(jù)挖掘等數(shù)據(jù)庫技術(shù)，基于現(xiàn)今最流行的BS結(jié)構(gòu)，建立動態(tài)的、多元化的農(nóng)業(yè)地理信息系統(tǒng)。通過地理信息采集點及遙感系統(tǒng)（RS）和全球定位系統(tǒng)（GPS）收集土地利用現(xiàn)狀、植被分布、農(nóng)作物的生長情況、農(nóng)作物的災(zāi)情分布、土壤肥力等多種信息。在GIS平臺上建立完善、權(quán)威的農(nóng)業(yè)信息多要素矢量資源庫，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)監(jiān)測與速報系統(tǒng)、統(tǒng)計預(yù)測分析、精準農(nóng)業(yè)等功能。從總體上來說，系統(tǒng)將實現(xiàn)以下幾個主要目標:

1.1建立覆蓋農(nóng)業(yè)信息采集與監(jiān)測系統(tǒng)

應(yīng)用遙感技術(shù)、全球定位系統(tǒng)技術(shù)、人工監(jiān)測技術(shù)建立完善、權(quán)威的農(nóng)業(yè)信息采集體系，實現(xiàn)對土地變化及分布、種植面積及種類的變化、土壤水分、病蟲害、農(nóng)作物長勢等內(nèi)容的動態(tài)監(jiān)測。

1.2在GIS平臺上建立完善、權(quán)威的農(nóng)業(yè)信息庫

農(nóng)業(yè)信息庫的內(nèi)容包括基礎(chǔ)地形圖數(shù)據(jù)；土地利用、地形地貌、遙感影像等農(nóng)業(yè)空間信息；農(nóng)作物播種面積和產(chǎn)量、農(nóng)業(yè)產(chǎn)值、農(nóng)村基本情況等農(nóng)業(yè)基本數(shù)據(jù)；農(nóng)作物長勢、水旱災(zāi)害、病蟲災(zāi)害等動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)。

1.3完善的管理、分析、決策支持系統(tǒng)

實現(xiàn)對具有空間屬性的各種農(nóng)業(yè)資源信息的有效管理，對農(nóng)業(yè)管理和實踐模式進行快速和重復的分析測試，達到科學準確地評價與決策；農(nóng)業(yè)資源的管理、清查與核算；在強大的統(tǒng)計分析功能基礎(chǔ)上對農(nóng)作物產(chǎn)量進行評估；對土地資源及土地價值進行評估。

1.4“精準農(nóng)業(yè)”示范田。

“精準農(nóng)業(yè)”是未來農(nóng)業(yè)發(fā)展的趨勢，是21世紀的農(nóng)業(yè)領(lǐng)先技術(shù)，也是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。

1.5上述四個方面構(gòu)造成一個綜合的農(nóng)業(yè)地理信息系統(tǒng)

將數(shù)據(jù)采集、建庫、空間分析和決策過程綜合為一個共同的信息流。整個系統(tǒng)采用B/S（瀏覽器服務(wù)器）結(jié)構(gòu)，必須保證系統(tǒng)具有較高的安全性和穩(wěn)定性。

2　系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集與檢測、統(tǒng)計分析系統(tǒng)、支持決策系統(tǒng)以及精準農(nóng)業(yè)示范組成，在應(yīng)用和數(shù)據(jù)中心之間有專門的數(shù)據(jù)處理中心（即數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計引擎、數(shù)據(jù)分析引擎和信息發(fā)布引擎），數(shù)據(jù)處理中心通過數(shù)據(jù)采集接口和數(shù)據(jù)輸出接口完成采集檢測與信息管理之間的聯(lián)系。

根據(jù)相關(guān)數(shù)學模型，對采集到的數(shù)據(jù)和統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行分析，并最后為農(nóng)業(yè)的決策支持提供服務(wù)。數(shù)據(jù)分析是為決策支持服務(wù)的，O-racle提供了很強大的數(shù)據(jù)分析功能，而且ESRI產(chǎn)品ArcInfo也提供了很強的空間。

通過對地理信息系統(tǒng)（WebGIS）和專家系統(tǒng)（ES）進行集成，建立智能化決策支持系統(tǒng)，一方面具有地理信息系統(tǒng)的功能，可以有效地管理具有空間屬性的各種農(nóng)業(yè)資源信息，具有高效的空間數(shù)據(jù)管理和靈活的空間數(shù)據(jù)綜合分析能力；另一方面具有智能決策的功能，可以為用戶播種、施肥、灌溉、病蟲草害防治等實現(xiàn)精確管理提供技術(shù)支持。根據(jù)精確農(nóng)業(yè)研究發(fā)展水平的現(xiàn)狀，精確農(nóng)業(yè)示范點重點實現(xiàn)兩個方面的功能:（1）實現(xiàn)精準灌溉，提高水資源利用率；（2）實施精準施肥，提高化肥資源利用率。

3　方案實現(xiàn)分析

3.1信息采集監(jiān)測子系統(tǒng)實現(xiàn)

信息采集與監(jiān)測是結(jié)合多種數(shù)據(jù)采集手段構(gòu)建完整的數(shù)據(jù)采集體系，以及合理的數(shù)據(jù)處理手段，獲取農(nóng)業(yè)信息系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)，并通過先進的空間數(shù)據(jù)建庫技術(shù)對所有的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一、安全的管理，并實現(xiàn)對土地變化及分布、種植面積及種類的變化、土壤水分、病蟲害、農(nóng)作物長勢等信息內(nèi)容的動態(tài)監(jiān)測。

3.2空間數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)實現(xiàn)

建立整個農(nóng)業(yè)地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來源途徑多、類型復雜、數(shù)量大，因此如何有效的存儲、管理和使用這些數(shù)據(jù)，是數(shù)據(jù)建庫的核心和功能，也是關(guān)系到整個系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵。另外，如何把空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)集成起來，也是數(shù)據(jù)庫建立的重點和關(guān)鍵技術(shù)。數(shù)據(jù)庫設(shè)計的主導思想是采用“數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)+空間數(shù)據(jù)庫引擎”共同對農(nóng)業(yè)地理信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進行管理，利用SDE技術(shù)提供的MultiUser GeoDatabase模型組織復雜的空間數(shù)據(jù)，用二維關(guān)系型表格組織非空間數(shù)據(jù)，統(tǒng)一存儲在本次項目選定的商業(yè)數(shù)據(jù)庫Oracle中，通過內(nèi)部關(guān)聯(lián)碼來關(guān)聯(lián)這兩種數(shù)據(jù)，建立一個開放的、靈活的農(nóng)業(yè)信息數(shù)據(jù)庫。

3.3統(tǒng)計分析子系統(tǒng)實現(xiàn)

統(tǒng)計分析子系統(tǒng)可以建立一套完善的管理、分析、決策系統(tǒng)。實現(xiàn)對具有空間屬性的各種農(nóng)業(yè)資源信息的有效管理，對農(nóng)業(yè)管理和實踐模式進行快速和重復的分析測試，達到科學準確的評價與決策。

4　結(jié)語

農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化是相對于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)而言的，其實質(zhì)體現(xiàn)了當代科學技術(shù)在農(nóng)業(yè)上的綜合應(yīng)用，它是一個歷史的、動態(tài)的概念。在經(jīng)歷了原始農(nóng)業(yè)、傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)、工業(yè)化農(nóng)業(yè)（石油農(nóng)業(yè)或機械化農(nóng)業(yè)）后，農(nóng)業(yè)正在進入以知識高度密集為主要特點的知識農(nóng)業(yè)發(fā)展階段，將現(xiàn)代信息技術(shù)、生物技術(shù)和工程裝備技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，已成為發(fā)達國家面向21世紀的現(xiàn)代知識農(nóng)業(yè)的重要生產(chǎn)形式。

［1］楊正偉.基于GIS的國土執(zhí)法監(jiān)察信息系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) ［D］.電子科技大學，2012.

［2］呂賢軍.城鄉(xiāng)一體化空間發(fā)展規(guī)劃方法與技術(shù)創(chuàng)新研究 ［D］.中南大學，2013.

［3］張少利.基于3S技術(shù)的突發(fā)公共事件應(yīng)急處理與指揮系統(tǒng) ［D］.電子科技大學，2014.

P2［文獻碼］ B

1000-405X（2016）-8-213-1