3S技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用淺談

劉姍

（河北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，河北保定 071000）

摘 要 3S技術(shù)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。介紹了3S技術(shù)的內(nèi)涵及其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用，以提高人們對(duì)3S技術(shù)的認(rèn)識(shí)，促進(jìn)其在我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用和推廣。

關(guān)鍵詞 遙感技術(shù)；地理信息技術(shù)；全球定位技術(shù)；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)

中圖分類號(hào)：S127 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2016.24.083

3S技術(shù)是遙感技術(shù)（RS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）的最后單詞首字母的集合體，三者在3S體系中分別扮演著不同的角色，三種技術(shù)相互配合，逐漸成為支撐我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要技術(shù)。我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，在空間技術(shù)和信息技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，單靠傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)栽培和收獲技術(shù)已不能滿足當(dāng)今我國(guó)農(nóng)業(yè)的迅猛發(fā)展。本文重點(diǎn)介紹3S技術(shù)的內(nèi)涵及其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用，以提高人們對(duì)3S技術(shù)的認(rèn)識(shí)，促進(jìn)其在我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用和推廣。

1 遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

遙感（RS）是一種用于探測(cè)的技術(shù)。在進(jìn)行探測(cè)時(shí)探測(cè)儀不與探測(cè)目標(biāo)相接觸，而是在很遠(yuǎn)處就能把監(jiān)測(cè)目標(biāo)的電磁波特性記錄下來(lái)，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析處理，揭示出物體的特征特性。它在3S體系中扮演著“千里眼”和“順風(fēng)耳”的角色。遙感一詞是由美國(guó)學(xué)者布魯伊特于1960年提出，1961年正式通過(guò)。

1.1 農(nóng)業(yè)資源調(diào)查

農(nóng)業(yè)遙感對(duì)土地利用現(xiàn)狀、土壤類型和水資源等問(wèn)題的調(diào)查與評(píng)價(jià)都有顯著的作用?；谶b感技術(shù)所建立的國(guó)土資源衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)庫(kù)、全國(guó)縣級(jí)土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)、土壤侵蝕數(shù)據(jù)庫(kù)、生態(tài)環(huán)境背景數(shù)據(jù)庫(kù)和1∶25萬(wàn)DEM數(shù)據(jù)庫(kù)都對(duì)農(nóng)業(yè)的發(fā)展有重要的作用。例如，鄱陽(yáng)湖流域生態(tài)環(huán)境動(dòng)態(tài)遙感監(jiān)測(cè)試驗(yàn)，利用“農(nóng)田-土壤-濕地-森林”生態(tài)系統(tǒng)地面數(shù)據(jù)、相關(guān)氣象數(shù)據(jù)、小氣候數(shù)據(jù)、葉片生理參數(shù)和土壤含水量等方法，對(duì)濕地動(dòng)態(tài)變化監(jiān)測(cè)、水土流失和水體污染等進(jìn)行監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)，在水土方面指引了當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)[1]。

1.2 農(nóng)業(yè)資源監(jiān)測(cè)

農(nóng)業(yè)遙感對(duì)作物生長(zhǎng)、土壤侵蝕、荒漠化、鹽堿化和土壤污染等問(wèn)題都具有監(jiān)測(cè)作用。常規(guī)測(cè)試主要采取人工測(cè)量和室內(nèi)化學(xué)分析的方法，在對(duì)樣本進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)費(fèi)工、費(fèi)時(shí)并會(huì)造成破壞性。相比之下，遙感技術(shù)的宏觀、動(dòng)態(tài)、無(wú)損的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)優(yōu)點(diǎn)，在農(nóng)業(yè)資源監(jiān)測(cè)中就顯得尤為重要。

1.3 遙感估產(chǎn)

作物估產(chǎn)是用遙感手段大面積地對(duì)某種作物做出產(chǎn)量預(yù)測(cè)，可以為國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)重大決策提供基礎(chǔ)信息。遙感技術(shù)開(kāi)發(fā)應(yīng)用以前國(guó)家獲取此種信息的手段依賴行政組織的統(tǒng)計(jì)，由于遙感技術(shù)獲取信息的客觀性、準(zhǔn)確性和現(xiàn)勢(shì)性獲得了各國(guó)特別是農(nóng)業(yè)大國(guó)的重視。大面積農(nóng)作物的遙感估產(chǎn)步驟可分為：獲得作物種植分布圖、利用高時(shí)相分辨率的衛(wèi)星影像對(duì)作物生長(zhǎng)全過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、建立單產(chǎn)估算模型、總產(chǎn)估算。利用遙感技術(shù)，我國(guó)對(duì)農(nóng)作物的長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)與估產(chǎn)和品質(zhì)預(yù)測(cè)等方面都有了顯著地進(jìn)展。

1.4 農(nóng)業(yè)災(zāi)害監(jiān)測(cè)

利用遙感技術(shù)可對(duì)農(nóng)作物的病蟲(chóng)害、旱災(zāi)、水災(zāi)等進(jìn)行檢測(cè)與預(yù)報(bào)，并且還可進(jìn)行災(zāi)后評(píng)估等。例如，利用NOAA/AVHRR和MODIS衛(wèi)星數(shù)據(jù)，陸地地表溫度（LST）和植被指數(shù)（NDVI）等旱災(zāi)檢測(cè)技術(shù)方法可對(duì)大面積旱災(zāi)地區(qū)進(jìn)行監(jiān)測(cè)；利用雷達(dá)遙感可對(duì)水災(zāi)進(jìn)行準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)；利用氣象衛(wèi)星可對(duì)森林火災(zāi)與草原火災(zāi)進(jìn)行監(jiān)測(cè)等。

2 地理信息系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用

地理信息系統(tǒng)（GIS）是能對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理的應(yīng)用軟件。在進(jìn)行操作時(shí)需要計(jì)算機(jī)硬、軟件環(huán)境的支持。GIS能對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行清晰的描述分析，在3S體系中扮演著“大管家”的角色。地理信息系統(tǒng)產(chǎn)生于20世紀(jì)60年代，到90年代得以普及應(yīng)用。

2.1 農(nóng)業(yè)資源調(diào)查的工具

農(nóng)業(yè)資源是進(jìn)行農(nóng)業(yè)研究和農(nóng)事作業(yè)最根本的物質(zhì)，農(nóng)業(yè)資源調(diào)查顧名思義，就是按照不同的資源屬性進(jìn)行分類匯總。利用GIS技術(shù)建成的農(nóng)業(yè)資源地理數(shù)據(jù)庫(kù)、繪制的農(nóng)業(yè)資源分布圖和產(chǎn)生的正規(guī)報(bào)表，比傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)更準(zhǔn)確，更智能化，可促使農(nóng)業(yè)資源數(shù)字化、直觀化。

2.2 農(nóng)業(yè)資源的分析工具

除了制圖和查詢外，GIS技術(shù)還具有“獨(dú)立思考”的重要特點(diǎn)，它能將圖形和數(shù)據(jù)重新進(jìn)行綜合分析，最后獲得新信息，生成專題地圖和進(jìn)行地圖數(shù)據(jù)的疊加分析。

2.3 農(nóng)用地適應(yīng)性評(píng)價(jià)

不同的地區(qū)，在不同的自然環(huán)境及人為因素的影響下，其農(nóng)用地的利用價(jià)值是不一樣的。利用GIS可以對(duì)土壤的質(zhì)地組成，有機(jī)質(zhì)含量，腐殖質(zhì)含量、酸堿狀況等進(jìn)行精準(zhǔn)分析[2]?；诓煌魑飳?duì)土壤的需求各異，可將分析得到的數(shù)據(jù)重新進(jìn)行綜合分析，然后在地理信息系統(tǒng)中進(jìn)行分析運(yùn)算，在現(xiàn)實(shí)條件下建立數(shù)學(xué)模型，以便于進(jìn)行農(nóng)用地適應(yīng)性的綜合評(píng)價(jià)。

3 GPS在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

全球定位系統(tǒng)（GPS）是由美國(guó)開(kāi)發(fā)的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，可連續(xù)、實(shí)時(shí)地向全球用戶提供精準(zhǔn)的三維位置，三維速度和時(shí)間信息。由于其可在全球范圍內(nèi)進(jìn)行精準(zhǔn)的定位，并且速度快、功能多，因此該系統(tǒng)在當(dāng)今社會(huì)生活的各個(gè)方面都有顯著的應(yīng)用，且在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用也極為廣泛。

3.1 地質(zhì)測(cè)繪

GPS作為測(cè)量工具除了遮蔽物的限制外，幾乎不受地形的影響，精度也相當(dāng)高。在進(jìn)行農(nóng)業(yè)作業(yè)時(shí)，利用GPS測(cè)繪，可以對(duì)地形地勢(shì)做出精準(zhǔn)的分析，有利于農(nóng)業(yè)作業(yè)的良好進(jìn)行。

3.2 土壤養(yǎng)分分布調(diào)查

使用GPS收集土壤樣品和特定時(shí)期的土壤，可以繪制一系列不同作物不同生長(zhǎng)期的養(yǎng)分分布圖。因此，使用這種方法，不僅可以在不同水平的需求條件下研究植物生長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)物狀況，還可以及時(shí)通過(guò)施肥對(duì)土壤進(jìn)行改良，保證作物的正常生長(zhǎng)。

3.3 減輕育種工作

當(dāng)今，作物品種的選育，尤其是糧食作物中，高產(chǎn)仍是品種評(píng)定中的首要目標(biāo)。在育種工作的最后階段，進(jìn)行復(fù)雜的產(chǎn)量比較試驗(yàn)時(shí)，在聯(lián)合收割機(jī)上安置計(jì)算器、產(chǎn)量監(jiān)視器和GPS接收機(jī)，就可以隨時(shí)監(jiān)控作物產(chǎn)量。通過(guò)這樣的技術(shù)改良后，不僅可以節(jié)省大量的人力物力，還能精準(zhǔn)的獲得產(chǎn)量數(shù)據(jù)、及時(shí)有效地獲取作物產(chǎn)量分布情況，減輕育種人員的工作。

3.4 引導(dǎo)精準(zhǔn)開(kāi)溝、施肥

一方面，在對(duì)育種田進(jìn)行開(kāi)溝工作時(shí)，借助全球定位系統(tǒng)可以依據(jù)人為設(shè)定好的行距、間距進(jìn)行作業(yè)；另一方面，在給農(nóng)田進(jìn)行施肥工作時(shí)，可在噴施器上安裝上GPS接收機(jī)，按照已獲取的農(nóng)田土壤養(yǎng)分含量分布圖，就可使噴施器精準(zhǔn)的按需給各點(diǎn)施肥，施用的養(yǎng)分種類和數(shù)量也都會(huì)按照土壤養(yǎng)分分布圖進(jìn)行調(diào)控。這種高精準(zhǔn)化的操作，有時(shí)甚至?xí)热藶椴僮鞯男Ч永硐搿?/p>

4 結(jié)語(yǔ)

在當(dāng)今資源節(jié)約型，環(huán)境友好型社會(huì)建設(shè)中，基于3S技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)可以最大限度地節(jié)約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，有效地避免資源的浪費(fèi)，推動(dòng)我國(guó)的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)，且符合生態(tài)文明建設(shè)的發(fā)展要求。如果在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中要有突破性的進(jìn)展，就要進(jìn)一步提高3S技術(shù)的實(shí)用性和準(zhǔn)確性，培養(yǎng)更多的專業(yè)人才，對(duì)農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行深度的挖掘和處理，使3S技術(shù)激蕩中國(guó)夢(mèng)。

參考文獻(xiàn)

[1]李飛，楊小平，楊文華.淺談3S技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用及面臨的問(wèn)題[J].陜西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014（6）：110-111，118.

[2]楊微，周宏璐，韓成偉，等.3S技術(shù)在我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].吉林農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009（6）：58-59，62.

（責(zé)任編輯：劉昀）