基于3S技術(shù)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用探討

王琴

摘 要：精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是當(dāng)今世界農(nóng)業(yè)發(fā)展的新潮流，也是農(nóng)業(yè)的主要研究方向，從精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的管理思想為入口，重點介紹了3S技術(shù)支持體系：全球定位系統(tǒng)（GPS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、遙感（RS）在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用，并對其前景進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：3S技術(shù)；精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)；應(yīng)用展望

中圖分類號：S-3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A DOI：10.11974/nyyjs.20170229022

我國是一個農(nóng)業(yè)大國，擁有近8億的農(nóng)民，用占世界7%的耕地面積養(yǎng)活了世界22%的人口， 國際上近年來把精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)作為農(nóng)科學(xué)研究的熱點領(lǐng)域，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與高新技術(shù)相結(jié)合的新型農(nóng)業(yè)發(fā)展模式。它的特點是“精確”，它充分體現(xiàn)的是因地制宜，科學(xué)管理的思想觀念，其核心技術(shù)是“3S”技術(shù)與計算機控制系統(tǒng)。

1 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)

1.1 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)（precision Agriculture）的核心思想

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)（precision Agriculture，簡稱PA）是農(nóng)業(yè)實現(xiàn)低耗、高效、優(yōu)質(zhì)的重要途徑，是由信息技術(shù)支持的根據(jù)空間變異，定位、定時、定量地實施一整套現(xiàn)代化農(nóng)事操作技術(shù)與管理的系統(tǒng)[1]， 實時獲取地塊中每個小區(qū)內(nèi)的土壤信息、農(nóng)作物信息，診斷作物的長勢和產(chǎn)量在空間上形成的差異是PA的內(nèi)涵思想，并對每一個小區(qū)做出分析，決策，隨后進(jìn)行灌溉、施肥以及噴藥，從而使水、肥以及殺蟲劑的利用率被最大限度地利用，增加產(chǎn)量，減少環(huán)境污染，進(jìn)而高效地利用各類農(nóng)業(yè)資源，取得非?？捎^的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。

1.2 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的技術(shù)核心

實現(xiàn)PA，它的核心是除了建立一個完善的地理信息系統(tǒng)（GIS），還有全球定位系統(tǒng)（GPS）、遙感（RS）、傳感器以及檢測系統(tǒng)等。前3項組成了 “3S”技術(shù)，若要對農(nóng)作物抽樣調(diào)查，獲取作物生長的各種影響因素數(shù)據(jù)，那就離不開3S技術(shù)，同時可以實時采集時間、空間變化信息，繪制電子地圖，并對其進(jìn)行加工處理，還可對精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的效果、效益進(jìn)行評估（圖1）。

1.3 S技術(shù)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的綜合應(yīng)用

1.3.1 GIS技術(shù)的應(yīng)用

地理信息系統(tǒng)（GIS，Geographical Information System）作為農(nóng)田空間數(shù)據(jù)庫采集、分析、處理和顯示地理空間信息的計算機軟件平臺。其在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用主要包括以下幾個方面：

GIS能作為農(nóng)田空間數(shù)據(jù)庫的管理系統(tǒng)。它即管理農(nóng)業(yè)空間數(shù)據(jù)庫，也能實現(xiàn)對土壤性狀、自然條件、農(nóng)作物長勢狀況及產(chǎn)量等數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程查詢，也能參與分析，最終顯示與輸出分析的結(jié)果； GIS能繪制農(nóng)作物產(chǎn)量分布圖。在新型聯(lián)合收割機上安裝GPS，每隔幾分鐘，GPS就記錄下它的位置， 而產(chǎn)量計量系統(tǒng)能自動稱出農(nóng)作物的重量，此時計量儀器能測出農(nóng)作物流入儲存?zhèn)}的速度和測出已經(jīng)流出的總量，所以一旦結(jié)果顯示，就記錄在農(nóng)田空間數(shù)據(jù)庫中； GIS可以分析農(nóng)業(yè)專題圖。GIS有空間疊置功能，能將不同類型農(nóng)業(yè)專題數(shù)據(jù)疊置在一起，形成新的數(shù)據(jù)集，從而能分析出土壤中各種限制因子與作物的相互影響。

1.3.2 GPS技術(shù)的應(yīng)用

GPS在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中非常重要，它可以精準(zhǔn)定位，精準(zhǔn)施肥，精準(zhǔn)灌溉，精準(zhǔn)噴藥以及精準(zhǔn)耕作，GPS根據(jù)地區(qū)不同，土壤類型差別以及土壤中各種養(yǎng)分的盈虧狀況，作物的差異和作物的需求狀況，將微量元素與有機肥科學(xué)配方，做到精準(zhǔn)施肥；同時，GPS利用土地參數(shù)采樣器，采集植物的生態(tài)環(huán)境等參數(shù)，通過GPS中心控制基站，然后讓專家系統(tǒng)進(jìn)行植物分析，可以做到精準(zhǔn)調(diào)控節(jié)水灌溉系統(tǒng)；GPS也能監(jiān)測病蟲草害，它能連接高質(zhì)量的視頻攝像系統(tǒng)，可以收集原始數(shù)據(jù)，分析圖像，實時監(jiān)測田間作物，從而能得出受災(zāi)范圍與位置，還可跟蹤蟲害的遷飛路線、種群數(shù)量和受災(zāi)程度，病蟲害發(fā)展方向及流行趨勢，隨后可選擇裝有差分GPS的飛機引導(dǎo)飛行員在特定的路線與高度進(jìn)行噴灑；精確種子與播種工程有機結(jié)合，能讓播種機均勻播種，深淺一致，這樣可以使田間作物獲得充足的營養(yǎng)，收獲機械不但可以顆粒歸倉，而且還能根據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)確分級，所以GPS能減少肥料和農(nóng)藥的消耗、精確灌溉、精準(zhǔn)播種，而且還有助于提高作物產(chǎn)量。

1.3.3 RS在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

遙感（RS）是不接觸物體，對目標(biāo)或自然現(xiàn)象遠(yuǎn)距離探測和感知的一種新型技術(shù)。RS不僅全面、準(zhǔn)確、實時地提供作物生態(tài)環(huán)境，而且還可以提供作物生長的各種信息。所以RS是獲取田間數(shù)據(jù)的重要來源，因此RS在作物產(chǎn)量預(yù)測，農(nóng)情宏觀預(yù)報等方面提供重要依據(jù)。

2 結(jié)語

目前，關(guān)于3S技術(shù)的運用仍然是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展的核心，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是一種綜合性很強的復(fù)雜系統(tǒng)，用GIS將土壤和作物數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、整理、分析，利用RS可以全面、準(zhǔn)確及時的獲取多光譜、大范圍的田間遙感數(shù)據(jù)，利用GPS技術(shù)，配合RS和GIS，能夠?qū)r(nóng)作物產(chǎn)量分布，土壤成分進(jìn)行監(jiān)測，做到合理施肥、精準(zhǔn)灌溉、精準(zhǔn)噴灑農(nóng)藥和精細(xì)耕作，從而實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)低耗、高效和優(yōu)質(zhì)，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)在3S技術(shù)支持下具有精準(zhǔn)定位、技術(shù)性強，定量化的特點，其中，GPS與GIS的結(jié)合提供了精準(zhǔn)位置；提供了定量的田間作業(yè)與管理的技術(shù)手段，RS與GIS的結(jié)合能提供建立農(nóng)田基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫所需的多種數(shù)據(jù)源，因此可以優(yōu)勢互補 ， 從而促進(jìn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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