GIS在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)展及展望

　　摘要：精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是近年來(lái)國(guó)際上農(nóng)業(yè)科學(xué)研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域，是現(xiàn)有農(nóng)業(yè)生產(chǎn)措施與新近發(fā)展的高新技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，其核心技術(shù)是地理信息系統(tǒng)(GIS)、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)、遙感技術(shù)(RS)和計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)。該研究通過(guò)文獻(xiàn)梳理，介紹了GIS在農(nóng)田環(huán)境要素信息采集、農(nóng)田空間數(shù)據(jù)庫(kù)的建立、農(nóng)田空間數(shù)據(jù)分析與專(zhuān)題制圖和管理決策支持系統(tǒng)建立等方面的應(yīng)用概況，指出了當(dāng)前GIS應(yīng)用于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)時(shí)存在的問(wèn)題和不足，并提出了GIS在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)和方向。

　　關(guān)鍵詞：GIS；精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)；數(shù)字農(nóng)業(yè)；展望

　　為了科學(xué)管理農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，減少在生產(chǎn)過(guò)程中的過(guò)多投入避免浪費(fèi)，增加產(chǎn)量創(chuàng)造更多的利潤(rùn)，減少污染保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，學(xué)者們提出了精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的理念，成為了農(nóng)業(yè)科學(xué)的研究熱點(diǎn)…。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)通過(guò)分析單元農(nóng)田的屬性差異，并結(jié)合先進(jìn)的技術(shù)的手段分析影響這些差異的原因，以便進(jìn)行農(nóng)田優(yōu)化管理B1。針對(duì)農(nóng)地的基礎(chǔ)地力、水分、作物病蟲(chóng)害、氣候等因素的不同，進(jìn)行相適宜的耕種、灌溉、施肥、除蟲(chóng)、除草及收獲等，通過(guò)合理的投入帶來(lái)最好的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益，從而實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)資源的可持續(xù)發(fā)展¨1。GIS是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的“大腦”，其通過(guò)信息存儲(chǔ)和管理功能能收集詳細(xì)的農(nóng)田信息，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供相應(yīng)的農(nóng)田管理數(shù)據(jù)庫(kù)。在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中，獲取農(nóng)田不同單元內(nèi)生產(chǎn)狀況及其自然環(huán)境差異信息是進(jìn)行精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)管理的基礎(chǔ)。GIS的空間分析功能可以對(duì)農(nóng)田的基礎(chǔ)信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、處理并制圖，為分析和調(diào)控提供直觀的農(nóng)田信息空間分布圖，輔助制定決策方案，形成農(nóng)田作物管理處方圖，分區(qū)指導(dǎo)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)管理。

　　更新了一篇農(nóng)業(yè)相關(guān)的論文，如中國(guó)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)雜志投稿論文要求，您可以點(diǎn)擊并前往查看。

　　1GIS在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

　　1．1農(nóng)田環(huán)境要素信息采集

　　精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)建立在農(nóng)田環(huán)境要素?cái)?shù)據(jù)采集與分析的基礎(chǔ)之上怕1，傳統(tǒng)的農(nóng)田環(huán)境要素信息采集主要以定點(diǎn)觀測(cè)為主，耗資大、所需時(shí)間多，而精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中農(nóng)田環(huán)境要素信息采集采用的是以計(jì)算機(jī)為中心的自動(dòng)信息采集方法。通過(guò)傳感器、物聯(lián)網(wǎng)、3s等技術(shù)的支持，工作者可以便捷地獲取農(nóng)田環(huán)境要素的基礎(chǔ)空間信息，如土壤肥力、土壤水分、作物病蟲(chóng)害、自然災(zāi)害、作物信息等…。

　　1．2農(nóng)田空間數(shù)據(jù)庫(kù)管理

　　農(nóng)田環(huán)境要素信息類(lèi)型多樣化，如數(shù)字地圖、遙感影像、空間圖形、圖像以及各種統(tǒng)計(jì)信息等，為便于管理、傳輸、統(tǒng)計(jì)分析海量的數(shù)據(jù)，GIS將每一種信息組成一個(gè)圖層，以數(shù)據(jù)庫(kù)的形式存儲(chǔ)，通過(guò)空間分析將多源數(shù)據(jù)信息組合形成新的圖層。在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中，GIS以獨(dú)立的圖層形式將土壤類(lèi)型、地形地貌、土壤養(yǎng)分、化肥和農(nóng)藥等信息以及歷年產(chǎn)量數(shù)據(jù)等進(jìn)行存儲(chǔ)，分層建立農(nóng)田空間數(shù)據(jù)庫(kù)‘1“。

　　2GIs在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展中存在的主要問(wèn)題

　　2．1信息化基礎(chǔ)設(shè)施不健全，農(nóng)民素質(zhì)不高

　　目前，我國(guó)農(nóng)村信息化基礎(chǔ)設(shè)施普及度不高，農(nóng)村缺乏操作精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)設(shè)備的高學(xué)歷技術(shù)人才，使得精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展推廣力度不夠。隨著城鎮(zhèn)化水平的提高，農(nóng)村文化程度較高者紛紛進(jìn)城務(wù)工，留下來(lái)的務(wù)農(nóng)人員整體文化程度偏低。并且我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)仍以傳統(tǒng)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理方式為主，使得現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件難以滿(mǎn)足精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的技術(shù)實(shí)施要求。

　　2．2成本過(guò)高，農(nóng)民購(gòu)買(mǎi)力相對(duì)低下

　　近年來(lái)，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)設(shè)備不斷推陳出新，農(nóng)田信息采集和數(shù)據(jù)處理的儀器、軟硬件設(shè)施和精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)變量作業(yè)機(jī)械裝置等價(jià)格昂貴，在我國(guó)仍以家庭經(jīng)營(yíng)為主的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式下，大多數(shù)農(nóng)民的購(gòu)買(mǎi)力不足以承擔(dān)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)所需的巨額投入，嚴(yán)重阻礙了精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展與推廣。

　　3GIs應(yīng)用于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)

　　精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的重要途徑，是糧食安全的重要保障H“。隨著我國(guó)現(xiàn)代化信息技術(shù)的發(fā)展，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中GlS技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)主要有以下幾個(gè)方面。

　　3．1“3S”技術(shù)集成成為必然趨勢(shì)

　　RS是獲取農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的重要手段，它有助于GIS數(shù)據(jù)更新，確保數(shù)據(jù)的現(xiàn)實(shí)可用性，尤其是在資源環(huán)境動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和氣象災(zāi)害預(yù)警方面表現(xiàn)突出。GPS的精準(zhǔn)定位功能可以為農(nóng)業(yè)要素信息以及農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化提供精確的位置信息。GIS則可以根據(jù)RS和GPS提供的信息加以分析，并提供管理與決策服務(wù)。“3S”技術(shù)的集成有利于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各部分功能的最大化，有利于實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)管理的一體化、實(shí)時(shí)化、空間化和自動(dòng)化。

　　3．2建立基于WebGIS、openGIS以及組件式GIS應(yīng)用系統(tǒng)

　　WebGIS是GIS與互聯(lián)網(wǎng)的有機(jī)結(jié)合。開(kāi)放式地理信息系統(tǒng)可以根據(jù)用戶(hù)的需求，提供更多高交互性、可操作、高兼容性的優(yōu)質(zhì)服務(wù)。組件式GIS將GIS系統(tǒng)化整為零，將功能模塊單獨(dú)分開(kāi)，簡(jiǎn)化了操作系統(tǒng)，降低了系統(tǒng)對(duì)硬件的要求。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，采用分布式體系結(jié)構(gòu)的WebGIS系統(tǒng)、OpenGIS和組件式GIS將為實(shí)現(xiàn)我國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和農(nóng)業(yè)精準(zhǔn)管理提供強(qiáng)大的技術(shù)支持H3|，這可以有效地降低成本和提高效率。

　　4結(jié)語(yǔ)

　　精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是實(shí)現(xiàn)低投入、高產(chǎn)出、優(yōu)質(zhì)、環(huán)保農(nóng)業(yè)的重要方式，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的指向標(biāo)。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)提倡實(shí)施時(shí)間和空間上的變量管理和精準(zhǔn)決策支持，并且支持精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的專(zhuān)用硬件、軟件和作業(yè)設(shè)施正在不斷得到開(kāi)發(fā)和完善，以GIS系統(tǒng)為代表的先進(jìn)技術(shù)將成為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的強(qiáng)大技術(shù)支撐。因此，GIS在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用研究顯得非常重要。目前我國(guó)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)還處在研究階段，在此階段應(yīng)當(dāng)深入研究精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的內(nèi)涵，發(fā)展相關(guān)的現(xiàn)代信息技術(shù)，學(xué)習(xí)國(guó)外成熟的理論并加以實(shí)踐，研制精準(zhǔn)作業(yè)設(shè)備，建立實(shí)驗(yàn)示范點(diǎn)。在示范點(diǎn)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，嚴(yán)格管理，針對(duì)示范區(qū)的實(shí)際情況進(jìn)行科學(xué)決策并加以指導(dǎo)，從而展現(xiàn)出精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的優(yōu)勢(shì)并進(jìn)行推廣。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]CHENC，PANJJ，LAMSK．Areviewofprecisionfertilizationresearch[J]．EnvironEarthSci，2014，71：4073—4080．

　　[2]劉焱選，白慧東，蔣桂英．中國(guó)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向[J]．中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2011，23(7)：577-582．

　　[3]王素珍，吳崇友．3S技術(shù)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用研究[J]．中國(guó)農(nóng)機(jī)化，2010(6)：79一眈．

　　[4]PALANISWAMIC，GOPALASUNDARAMP，BHASKARANA．ApplicationofGPSandGISinsugarcaneagriculture[J]．SugarTech，2011，13(4)：360—365．

　　[5]趙賞，鐘凱文，孫彩歌．GIS技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用[J]．農(nóng)機(jī)化研究，2014(4)：234—237．

　　[6]史國(guó)濱．GPS和GIS技術(shù)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J]．湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，50(10)：1948—1950．

《GIS在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)展及展望》

上一篇：“一帶一路”戰(zhàn)略背景下農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展

下一篇：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中應(yīng)用的研究