地理信息系统在精细农业方面的应用

[摘　要]精细农业是我国农业发展的一种必然趋势,而“3S”系统则是解决精细农业发展的有效技术手段,本文从介绍了GIS在农业方面的几个应用,国外GIS技术的发展现状,并对GIS在我国的发展前景作出了展望.

[关 键 词]　地理信息系统GIS精细农业

[中图分类号]　S126[文献标识码]　A[文章编号]　1003-1650(2014)04-0017-01

一、地理信息系统

地理信息系统（GIS）：美国联邦数字地图协调委员会（FIC-CDC）关于GIS的定义及概念框架,FIC-CDC认为GIS是由计算机硬件、计算机软件和不同的方法组成的系统,该系统设计支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示,以便解决复杂的规划和管理问题.

二、精细农业

精细农业是综合应用地球空间信息技术、计算机辅助决策技术、农业工程技术等现代高新科技以获得“高产、优质、高效”的现代农业生产模式和技术体系.运用全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、遥感技术（RS）、传感器及检测系统、计算机控制器及变量执行设备等信息技术,对大田作物生产实施监控,从而提高农作物的产量和质量,最大限度地保护生态环境,节约资源,保证农业可持续发展.

三、GIS在精细农业方面的应用分析

地理信息系统萌芽于20世纪60年代,我国在80年始了这方面的研究和应用.

1.GIS在农业土地地块等级分类中的应用

利用GIS设定农业用地的取样位置,对农业用地的营养成分的抽样采集或者农业用地的年平均产量的数据整理,在Arcmap中借助于SQL语言的编辑筛选功能,从而把收集到的数据进行分类,以达到农业土地地块的分类分级的效果.

2.GIS在农业病虫害防治

在农业病虫害防治方面,主要是利用GIS与GPS、RS的有机结合来实现的,通过全球定位系统（GPS）和遥感技术（RS）把该区域内的农作物的长势情况以图像数据的方式传输给GIS,通过GIS软件对于图片强大的分析系统,分析出病虫害的传播、迁移、扩散规律和种群分布空间动态以及病虫害的发生和环境关系,对病虫害进行全方位、立体掌握[1],根据GIS图像数据的颜色值变化趋势从而能够准确的对于农作物的病虫害状况做出判断,适时地采取有效的病虫害防治措施.

3.GIS在农产品估产方面的应用

GIS与GPS、RS相结合,通过遥感技术（GPS）采集清晰的图像信息,全球定位系统（RS）进行精准图像定位,通过数据的采集、存储、分析和输出地面的要素资料,获得实况信息,再利用GIS对于采集到的信息进行高精度提取农作物的种植面积,遥感估产区划,估产产量分布图的生成与输出[2].在我国,玉米、小麦、水稻等多种农作物已经用到遥感估产.

4.GIS在农产品的运输和销售方面的应用

在GIS中,通过对农产品集聚地和农产品运输道路的分布,利用ArctoolBox,建立消费群体和运输距离的缓冲区以及消费目标领域的地区分布等级,还可以利用ArctoolBox中的叠置分析,添加农产品销售和运输条件限制以及与其他农产品竞争力的权重系数,GIS强大的数据分析功能通过限制条件的叠加可以发生地区颜色的变化,从而可以很直观地分析出农产品的销售最佳途径.

四、国外精细农业发展现状

精细农业首先出现在美国,而法国对于GIS在精细农业方面的应用技术已经相当成熟,尤其是联合收获机产量图生成以及质量测定、施肥机械及电子化植保机械利用GPS和GIS系统进行变量作业已经成为现实[3].法国在实现精细农业现代化的同时,还经常与其他国家经常进行精细农业这方面的科研和合作交流,在实现精细农业推广方面提供了有效的技术支持.

五、GIS的前景展望

1.“3S”(RS、GIS、GPS)技术的集成成为一种必然趋势

建立基于“3S”的空间决策支持系统,实现系统各部分间利用管理实时化、一体化、空间化.例如：利用GPS精确定位系统,在小麦或者玉米的收割过程中,均匀分布产量测试点,收集产量测试点的产量数据,把收集来的数据输入到GIS中与其原有的数据（土壤的PH值、土壤成分表等数据）进行汇总叠加,从而分析出农业用地中各种因素对农作物产量带来的影响,进而及时有效地做出解决方案,提高农产品的单位面积产量.

2.GIS与专家系统（ES）结合组成的智能GIS系统将成为未来解决农业领域空间复杂问题的重要途径.

利用GIS作为有效的交流平台,广泛开展农业专家系统的研究,建立成熟的基于GIS的数据自动采集和数据分析的专家系统和决策支持系统,利用智能型的GIS系统来解决精细农业中复杂难题.

3.GIS系统的发展将促使“3S”系统的快速集成

“3S”系统将为精细农业数据的自动采集、自动分析、自动处理和应用提供决策支持,提高“3S”的集成度,推动精细农业在中国的快速发展.

六、结束语

我国是一个农业大国,人口数量位居世界第一,而人均国土占有面积却很少,精细农业的优势在于既能提高粮食单位面积产量又能减少人力物力,因此精细农业已经成为了当代中国农业发展的必然趋势,而GIS在农业上的应用推动了我国精细农业的发展,只有把GIS和GPS、RS相结合组成的“3S”系统,甚至与专家系统（ES）、决策支持系统相联系应用到精细农业,参与到农业气象怎么写作、农产品估产、采集和销售等领域中,才能实现农业数字化、产量化和规模化,在减少资源投入的同时又保证了农产品的产量和质量.