基于3S技術的智慧農(nóng)業(yè)研究進展

　　摘要:智慧農(nóng)業(yè)是智慧地球的重要組成部分，它將成為我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)未來的發(fā)展趨勢，以遙感、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)為一體的3S技術為智慧農(nóng)業(yè)的實現(xiàn)提供了技術支撐。本文在對國內(nèi)外相關文獻資料分析研究的基礎上，首先探討了遙感技術（RS）在智慧農(nóng)業(yè)中土地資源信息、作物長勢信息和作物生態(tài)環(huán)境信息的采集和作物產(chǎn)量估產(chǎn)、災害損失評估中的應用。然后分析了地理信息系統(tǒng)（GIS）在智慧農(nóng)業(yè)中信息存儲、分析和智能化處理方面的應用，著重研究了農(nóng)田信息可視化與專題圖制作、農(nóng)業(yè)信息空間分析與建模、田間管理智能決策等應用。其次又對衛(wèi)星定位（GPS）技術在智慧農(nóng)業(yè)中空間和時間定位、土地更新調(diào)查、監(jiān)測作物產(chǎn)量等方面的應用進行了探討。最后，針對3S集成技術在智慧農(nóng)業(yè)中的應用進行了總體分析研究。

　　關鍵詞:智慧農(nóng)業(yè);3S技術;空間分析;集成應用

　　我國十分重視農(nóng)業(yè)信息化的發(fā)展，2005~2013年中央1號文件均提出要積極推進農(nóng)業(yè)信息化。加大農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新、加強農(nóng)業(yè)信息基礎建設、促進農(nóng)村信息化和發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)已成為我國新時期的重大歷史任務。隨著3S(RemoteSensing，RS，遙感；GeographyInformationSystem，GIS，地理信息系統(tǒng)；GlobalPositioningSystem，GPS，全球定位系統(tǒng))、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等技術的在農(nóng)業(yè)領域的應用，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)正在加快向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉型，智慧農(nóng)業(yè)成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)未來發(fā)展的趨勢[1]。

　　1RS技術在智慧農(nóng)業(yè)中的應用

　　RS技術是指以飛機、人造地球衛(wèi)星、航天飛機等為運載工具，通過其上安裝的探測儀器，獲取和記錄地球表面上物體或景觀的電磁輻射信息，并經(jīng)過信息的傳輸及處理，識別出地物或景觀的屬性、分布及其發(fā)展演化的規(guī)律，進而對地球的資源、環(huán)境等進行研究分析的綜合技術。農(nóng)業(yè)信息全面感知是智慧農(nóng)業(yè)的基礎，是整個智慧農(nóng)業(yè)鏈條上最基礎的環(huán)節(jié)，RS技術在智慧農(nóng)業(yè)中利用高分辨率傳感器，采集地面空間分布的地物光譜反射或輻射信息，在不同的作物生長期，實施全面監(jiān)測，根據(jù)光譜信息，進行空間定性、定位分析，為定位處方農(nóng)作提供大量的田間時空變化信息[2]，RS技術是智慧農(nóng)業(yè)實現(xiàn)全面感知的核心技術之一。

　　2GIS在智慧農(nóng)業(yè)中的應用

　　GIS是在計算機硬、軟件系統(tǒng)支持下，對整個或部分地球表層空間中的有關地理分布數(shù)據(jù)進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統(tǒng)。由于物聯(lián)網(wǎng)和遙感技術在智慧農(nóng)業(yè)中的深化應用，農(nóng)業(yè)信息具有了多種數(shù)據(jù)采集的手段和感知終端，所以智慧農(nóng)業(yè)龐大的數(shù)據(jù)集有著比以往更大的容量、更高的多樣性和復雜性。要想使這些大數(shù)據(jù)更好的服務于農(nóng)業(yè)，必須要從農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)產(chǎn)生、存儲、分析、管理等各個角度管理好這些大數(shù)據(jù)，因此農(nóng)業(yè)信息的智能處理與分析是智慧農(nóng)業(yè)建設中需要解決的重要問題。GIS作為智慧農(nóng)業(yè)的核心組件，將RS、GPS、專家系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)等組合起來，可以實現(xiàn)農(nóng)業(yè)信息的存儲、分析和智能處理[2]。

　　3GPS在智慧農(nóng)業(yè)中的應用

　　GPS可以提供實時、全天候和全球性的導航、定位、定時服務。農(nóng)業(yè)信息空間和時間變化量的采集是實現(xiàn)智慧農(nóng)業(yè)的關鍵之一，GPS在智慧農(nóng)業(yè)中具有核心地位，其實時定位和精確定時功能可為智慧農(nóng)業(yè)提供實時、高效、準確的點位信息，從而實時地對農(nóng)田水分、肥力、雜草和病蟲害、作物苗情及產(chǎn)量等進行描述和跟蹤；為農(nóng)機作業(yè)提供高效導航信息，使農(nóng)業(yè)機械將作物需要的肥料送到準確的位置，將農(nóng)藥噴灑到準確位置[2]。

　　43S技術的集成應用

　　RS具有周期性、大范圍、多時相、多波譜、高分辨率地獲取地面物體面狀信息的特點，可以獲取農(nóng)田作物的生長環(huán)境、生長狀況和空間變異的大量時空變化信息；GIS在存儲管理和分析處理空間點、線、面信息方面具有強大的空間與屬性信息一體化處理能力，可以建立農(nóng)田土地管理、自然條件、作物產(chǎn)量的空間分布等空間數(shù)據(jù)庫；GPS具有全球性、全天候、高精度實時動態(tài)地獲取全球范圍內(nèi)任意實體點、線信息的優(yōu)勢，可以準確獲取農(nóng)田信息并快速定位。在智慧農(nóng)業(yè)中，單純地運用RS、GIS與GPS中的某一種技術往往不能滿足需要，不能提供智慧農(nóng)業(yè)實施過程中所需要的對地測量、存儲管理、信息處理、分析模擬的綜合能力。將RS、GIS、GPS有機結合，構成一個一體化信息獲取、處理、應用的技術系統(tǒng)。在3S集成技術中，RS是GIS的一個重要數(shù)據(jù)源和強有力的數(shù)據(jù)更新手段，GIS作為一種空間數(shù)據(jù)管理、分析的有效技術，可以為RS提供各種有用的輔助信息和分析手段，而GPS則為RS、GIS系統(tǒng)中處理的空間數(shù)據(jù)獲得準確的空間坐標提供了獲取和定位手段，并且可以作為一個數(shù)據(jù)源為GIS提供相關數(shù)據(jù)，三者已發(fā)展成為不可分割的整體，相互滲透相互補充，3S技術真正將農(nóng)業(yè)空間信息的精確采集和利用變成了現(xiàn)實[24]。李文璐在其碩士論文中以山東省東營市廣饒縣丁莊鎮(zhèn)為研究對象分別對基于RS的農(nóng)業(yè)資源信息感知、基于GIS的農(nóng)業(yè)資源信息智能管理與決策、RS-GIS集成的農(nóng)業(yè)資源動態(tài)監(jiān)測以及GPS-GIS集成的土壤理化性狀信息感知模式進行構建并應用[25]，為3S集成技術在智慧農(nóng)業(yè)信息感知和智能化處理方面的應用提供了參考。母金梅等將3S集成技術在應用于我國作物估產(chǎn)、長勢檢測、氣象和病蟲害預報、精細施肥、灌溉等，達到了精準施肥、精確灌溉、節(jié)肥節(jié)水、智能決策等目的[26]，對推動3S集成技術在智慧農(nóng)業(yè)的應用具有重要的理論和現(xiàn)實意義。

　　5結束語

　　我國是一個農(nóng)業(yè)大國，各地區(qū)農(nóng)業(yè)資源條件差異顯著。智慧農(nóng)業(yè)的建設對我國農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、農(nóng)民增收以及實現(xiàn)我國耕地總量動態(tài)平衡具有重要意義。隨著空間信息技術的日益發(fā)展和完善，3S技術作為智慧農(nóng)業(yè)的技術基礎和核心將得到迅速發(fā)展，一方面智慧農(nóng)業(yè)的研究和建設為3S技術的發(fā)展創(chuàng)造了條件，另一方面3S技術的發(fā)展為實現(xiàn)智慧農(nóng)業(yè)的全面感知和智能處理提供了技術支撐。目前3S技術在智慧農(nóng)業(yè)的應用研究已經(jīng)取得了一定的成績，但是由于受現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)經(jīng)營體制限制，在農(nóng)業(yè)領域的應用還不夠深入，具體應用方案和技術還需要進行不斷地探索和研究。

　　參考文獻

　　[1]施連敏,陳志峰,蓋之華.物聯(lián)網(wǎng)在智慧農(nóng)業(yè)中的應用[J].農(nóng)機化研究,2013(6):250-252

　　[2]李道亮.物聯(lián)網(wǎng)與智慧農(nóng)業(yè)[J].農(nóng)業(yè)工程,2012(1):1-7

　　[3]席慶云.SPOT5衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)在農(nóng)村土地利調(diào)查中的應用與分析[J].地球,2012(2):104-107

　　[4]邵景安.RS-inducedcharacteristicsoflandusechangeinChongqing,China[J].農(nóng)業(yè)工程學報,2008,24(8):58-62

　　[5]RAbdEl-Kawy,R?dJK,IsmailHA,etal.LanduseandlandcoverchangedetectioninthewesternNiledeltaofEgyptusingremotesensingdata[J].AppliedGeography.2011,31(2):483-494

　　[6]姚遠,丁建麗,阿爾達克·克里木,等.基于實測高光譜和電磁感應數(shù)據(jù)的區(qū)域土壤鹽漬化遙感監(jiān)測研究[J].光譜學與光譜分析,2013(7):1917-1921

《基于3S技術的智慧農(nóng)業(yè)研究進展》

上一篇：新農(nóng)村建設背景下農(nóng)村居民點整治潛力測算的新方法

下一篇：基于“互聯(lián)網(wǎng)+＂背景的我國智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展策略與路徑