地理信息系統(tǒng)在精細(xì)農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用

張倩 刁志國

[摘要] 精細(xì)農(nóng)業(yè)是我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的一種必然趨勢(shì)，而“3S”系統(tǒng)則是解決精細(xì)農(nóng)業(yè)發(fā)展的有效技術(shù)手段，本文從介紹了GIS在農(nóng)業(yè)方面的幾個(gè)應(yīng)用，國外GIS技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，并對(duì)GIS在我國的發(fā)展前景作出了展望。

[關(guān)鍵詞]地理信息系統(tǒng) GIS 精細(xì)農(nóng)業(yè)

[中圖分類號(hào)]S126 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1003-1650 (2014)04-0017-01

一、地理信息系統(tǒng)

地理信息系統(tǒng)（GIS）：美國聯(lián)邦數(shù)字地圖協(xié)調(diào)委員會(huì)（FIC-CDC）關(guān)于GIS的定義及概念框架， FIC-CDC認(rèn)為GIS是由計(jì)算機(jī)硬件、計(jì)算機(jī)軟件和不同的方法組成的系統(tǒng)，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)支持空間數(shù)據(jù)的采集、管理、處理、分析、建模和顯示，以便解決復(fù)雜的規(guī)劃和管理問題。

二、精細(xì)農(nóng)業(yè)

精細(xì)農(nóng)業(yè)是綜合應(yīng)用地球空間信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助決策技術(shù)、農(nóng)業(yè)工程技術(shù)等現(xiàn)代高新科技以獲得“高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效”的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式和技術(shù)體系。運(yùn)用全球定位系統(tǒng)（GPS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、遙感技術(shù)（RS）、傳感器及檢測(cè)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制器及變量執(zhí)行設(shè)備等信息技術(shù)，對(duì)大田作物生產(chǎn)實(shí)施監(jiān)控，從而提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量，最大限度地保護(hù)生態(tài)環(huán)境，節(jié)約資源，保證農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

三、GIS在精細(xì)農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用分析

地理信息系統(tǒng)萌芽于20世紀(jì)60年代，我國在80年代開始了這方面的研究和應(yīng)用。

1.GIS在農(nóng)業(yè)土地地塊等級(jí)分類中的應(yīng)用

利用GIS設(shè)定農(nóng)業(yè)用地的取樣位置，對(duì)農(nóng)業(yè)用地的營養(yǎng)成分的抽樣采集或者農(nóng)業(yè)用地的年平均產(chǎn)量的數(shù)據(jù)整理，在Arcmap中借助于SQL語言的編輯篩選功能，從而把收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，以達(dá)到農(nóng)業(yè)土地地塊的分類分級(jí)的效果。

2.GIS在農(nóng)業(yè)病蟲害防治

在農(nóng)業(yè)病蟲害防治方面，主要是利用GIS與GPS、RS的有機(jī)結(jié)合來實(shí)現(xiàn)的，通過全球定位系統(tǒng)（GPS）和遙感技術(shù)（RS）把該區(qū)域內(nèi)的農(nóng)作物的長(zhǎng)勢(shì)情況以圖像數(shù)據(jù)的方式傳輸給GIS，通過GIS軟件對(duì)于圖片強(qiáng)大的分析系統(tǒng)，分析出病蟲害的傳播、遷移、擴(kuò)散規(guī)律和種群分布空間動(dòng)態(tài)以及病蟲害的發(fā)生和環(huán)境關(guān)系，對(duì)病蟲害進(jìn)行全方位、立體掌握[1]，根據(jù)GIS圖像數(shù)據(jù)的顏色值變化趨勢(shì)從而能夠準(zhǔn)確的對(duì)于農(nóng)作物的病蟲害狀況做出判斷，適時(shí)地采取有效的病蟲害防治措施。

3.GIS在農(nóng)產(chǎn)品估產(chǎn)方面的應(yīng)用

GIS與GPS、RS相結(jié)合，通過遙感技術(shù)（GPS）采集清晰的圖像信息，全球定位系統(tǒng)（RS）進(jìn)行精準(zhǔn)圖像定位，通過數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、分析和輸出地面的要素資料，獲得實(shí)況信息，再利用GIS對(duì)于采集到的信息進(jìn)行高精度提取農(nóng)作物的種植面積，遙感估產(chǎn)區(qū)劃，估產(chǎn)產(chǎn)量分布圖的生成與輸出[2]。在我國，玉米、小麥、水稻等多種農(nóng)作物已經(jīng)用到遙感估產(chǎn)。

4.GIS在農(nóng)產(chǎn)品的運(yùn)輸和銷售方面的應(yīng)用

在GIS中，通過對(duì)農(nóng)產(chǎn)品集聚地和農(nóng)產(chǎn)品運(yùn)輸?shù)缆返姆植?，利用ArctoolBox，建立消費(fèi)群體和運(yùn)輸距離的緩沖區(qū)以及消費(fèi)目標(biāo)領(lǐng)域的地區(qū)分布等級(jí)，還可以利用ArctoolBox中的疊置分析，添加農(nóng)產(chǎn)品銷售和運(yùn)輸條件限制以及與其他農(nóng)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的權(quán)重系數(shù)，GIS強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析功能通過限制條件的疊加可以發(fā)生地區(qū)顏色的變化，從而可以很直觀地分析出農(nóng)產(chǎn)品的銷售最佳途徑。

四、國外精細(xì)農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

精細(xì)農(nóng)業(yè)首先出現(xiàn)在美國，而法國對(duì)于GIS在精細(xì)農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，尤其是聯(lián)合收獲機(jī)產(chǎn)量圖生成以及質(zhì)量測(cè)定、施肥機(jī)械及電子化植保機(jī)械利用GPS和GIS系統(tǒng)進(jìn)行變量作業(yè)已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)[3]。法國在實(shí)現(xiàn)精細(xì)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的同時(shí)，還經(jīng)常與其他國家經(jīng)常進(jìn)行精細(xì)農(nóng)業(yè)這方面的科研和合作交流，在實(shí)現(xiàn)精細(xì)農(nóng)業(yè)推廣方面提供了有效的技術(shù)支持。

五、GIS的前景展望

1.“3S” ( RS、GIS、GPS)技術(shù)的集成成為一種必然趨勢(shì)

建立基于“3S”的空間決策支持系統(tǒng), 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各部分間利用管理實(shí)時(shí)化、一體化、空間化。例如：利用GPS精確定位系統(tǒng)，在小麥或者玉米的收割過程中，均勻分布產(chǎn)量測(cè)試點(diǎn)，收集產(chǎn)量測(cè)試點(diǎn)的產(chǎn)量數(shù)據(jù)，把收集來的數(shù)據(jù)輸入到GIS中與其原有的數(shù)據(jù)（土壤的PH值、土壤成分表等數(shù)據(jù)）進(jìn)行匯總疊加，從而分析出農(nóng)業(yè)用地中各種因素對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量帶來的影響，進(jìn)而及時(shí)有效地做出解決方案，提高農(nóng)產(chǎn)品的單位面積產(chǎn)量。

2.GIS與專家系統(tǒng)（ES）結(jié)合組成的智能GIS系統(tǒng)將成為未來解決農(nóng)業(yè)領(lǐng)域空間復(fù)雜問題的重要途徑。

利用GIS作為有效的交流平臺(tái)，廣泛開展農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的研究，建立成熟的基于GIS的數(shù)據(jù)自動(dòng)采集和數(shù)據(jù)分析的專家系統(tǒng)和決策支持系統(tǒng)，利用智能型的GIS系統(tǒng)來解決精細(xì)農(nóng)業(yè)中復(fù)雜難題。

3.GIS系統(tǒng)的發(fā)展將促使“3S”系統(tǒng)的快速集成

“3S”系統(tǒng)將為精細(xì)農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、自動(dòng)分析、自動(dòng)處理和應(yīng)用提供決策支持，提高“3S”的集成度，推動(dòng)精細(xì)農(nóng)業(yè)在中國的快速發(fā)展。

六、結(jié)束語

我國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，人口數(shù)量位居世界第一，而人均國土占有面積卻很少，精細(xì)農(nóng)業(yè)的優(yōu)勢(shì)在于既能提高糧食單位面積產(chǎn)量又能減少人力物力，因此精細(xì)農(nóng)業(yè)已經(jīng)成為了當(dāng)代中國農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，而GIS在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用推動(dòng)了我國精細(xì)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，只有把GIS和GPS、RS相結(jié)合組成的“3S”系統(tǒng)，甚至與專家系統(tǒng)（ES）、決策支持系統(tǒng)相聯(lián)系應(yīng)用到精細(xì)農(nóng)業(yè)，參與到農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)、農(nóng)產(chǎn)品估產(chǎn)、采集和銷售等領(lǐng)域中，才能實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)數(shù)字化、產(chǎn)量化和規(guī)模化，在減少資源投入的同時(shí)又保證了農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭宇鳴、李淑斌、肖植文、劉振環(huán) GIS在農(nóng)業(yè)病蟲害信息管理中的應(yīng)用 農(nóng)機(jī)化研究，2011

[2]饒衛(wèi)民、章家恩、肖紅生、胡月明 地理信息系統(tǒng)（GIS）在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用現(xiàn)狀概述 云南地理環(huán)境研究，2004

[3]張曉輝、李汝莘 法國的精細(xì)農(nóng)業(yè)研究及應(yīng)用現(xiàn)狀 農(nóng)機(jī)化研究，2002

[4]尚榮、胡揚(yáng)威、丁銀龍、門鵬 GIS在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀與前景展望 中國西部科技，200

作者簡(jiǎn)介：張倩，女，碩士研究生 研究方向：農(nóng)業(yè)信息化 ，工作單位：河北科技師范學(xué)院。