寧夏枸杞病蟲害監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)研究

李小文 馬菁 海云瑞 周恒

摘要

依托地理信息系統(tǒng)（GIS）、遙感（RS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）、物聯(lián)網(wǎng)（TOI）、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)庫等現(xiàn)代農(nóng)業(yè)信息技術(shù)，研發(fā)寧夏枸杞病蟲害網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)。系統(tǒng)可以利用智能終端傳感器采集病蟲害數(shù)據(jù)，并通過GPS進(jìn)行定位，再通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)端，在此進(jìn)行數(shù)據(jù)整合分析，實(shí)現(xiàn)了對寧夏枸杞空間分布精準(zhǔn)化和可視化管理、病蟲害實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測與早期預(yù)警，對枸杞病蟲害監(jiān)測預(yù)警形成現(xiàn)代化的網(wǎng)絡(luò)一體管理支持，實(shí)現(xiàn)了枸杞病蟲害發(fā)生的“早預(yù)防，早發(fā)現(xiàn)，早防治”，保證枸杞的生產(chǎn)安全。

關(guān)鍵詞

枸杞； 病蟲害監(jiān)測； 信息系統(tǒng)； GIS

中圖分類號：

S 431.9

文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

DOI： 10.16688/j.zwbh.2017115

Monitoring and early warning system for Ningxia wolfberry pests and diseases

LI Xiaowen1， MA Jing2， HAI Yunrui2， ZHOU Heng1

（1.College of Natural Resources， Beijing Normal University， Beijing 100875， China； 2. Institute of Agricultural

Economy and Information Technology，Ningxia Academy of Agricultural and Forestry Sciences， Yinchuan 750002， China）

Abstract

The networking monitoring and early warning system for Ningxia wolfberry pests and diseases was researched and developed based on geographic information system （GIS）， remote sensing （RS）， global positioning system （GPS）， internet of things （TOI）， mobile internet， database and other modern agricultural information technologies. The system could use intelligent terminal sensors to collect pest data and locate them by the GPS， then transmit the data to the server by network. The system integrated and analyzed all the data. The system could provide accurate and visible management of the spatial distribution for Ningxia wolfberry， and realize the dynamic monitoring and early warning. Based on the monitoring and early warning of wolfberry pests and diseases， the system can provide support for the development of modern networking management. The system realized early prevention， early detection and early control of wolfberry pests and diseases， and thus ensure the safety of wolfberry production.

Key words

wolfberry； pests and diseases monitoring； information system； GIS

寧夏位于中國中部偏北，處在黃河中上游地區(qū)及沙漠與黃土高原的交界地帶，地處我國地質(zhì)、地貌“南北中軸”的北段，在華北臺(tái)塊、阿拉善臺(tái)塊與祁連山褶皺之間。枸杞是寧夏特產(chǎn)，是唯一用寧夏區(qū)域名稱命名的道地珍貴中藥材，寧夏枸杞多糖含量高達(dá)8%，是其他產(chǎn)區(qū)枸杞的2.7～4倍[1]，枸杞因其果實(shí)鮮紅美麗被稱為“寧夏五寶”中的紅寶，是寧夏的地理標(biāo)志保護(hù)產(chǎn)品，枸杞產(chǎn)業(yè)是寧夏六大支柱產(chǎn)業(yè)之一，在寧夏農(nóng)村經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。2015年寧夏枸杞產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到8.7萬t，較上年增長2.4%[2]，枸杞產(chǎn)量年成與當(dāng)?shù)貜V大農(nóng)民的收入息息相關(guān)。目前對寧夏枸杞影響最大的因素有兩個(gè)，第一是氣候，第二就是病蟲害。在枸杞的生產(chǎn)過程中，病蟲害嚴(yán)重影響到了寧夏枸杞的產(chǎn)量與質(zhì)量。從20世紀(jì)90年代末到21世紀(jì)初，枸杞病蟲害主要以枸杞蚜蟲、銹螨、木虱、實(shí)蠅為主，枸杞病害有根腐病、炭疽病零星發(fā)生[3]。近年來枸杞病蟲害種類增多，危害程度呈加重趨勢，病蟲害的防控難度大大提高，及時(shí)、準(zhǔn)確地檢測病蟲害的發(fā)生時(shí)間和發(fā)生程度是采取防治措施的基礎(chǔ)。

從總體來看，病蟲害監(jiān)測與預(yù)警技術(shù)的研發(fā)及應(yīng)用工作存在一個(gè)“數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)報(bào)送與管理、數(shù)據(jù)處理與預(yù)報(bào)、信息發(fā)布”的過程[47]。長期以來，各職能部門對枸杞病蟲害的發(fā)生進(jìn)行了系統(tǒng)監(jiān)測，積累了大量資料，這些資料對于枸杞病蟲害的監(jiān)測預(yù)報(bào)發(fā)揮了重要作用。采用飛速發(fā)展的現(xiàn)代信息化技術(shù)來加強(qiáng)和完善枸杞病蟲害監(jiān)測和預(yù)報(bào)成為一種必然趨勢。

國外農(nóng)作物病蟲害數(shù)字化監(jiān)測預(yù)警網(wǎng)絡(luò)體系已比較健全，國內(nèi)這方面雖然起步較晚，與國外有差距，但近年來奮起直追[813]，多個(gè)農(nóng)作物病蟲害信息監(jiān)測預(yù)警項(xiàng)目已初步建成。寧夏枸杞病蟲害監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)依托地理信息系統(tǒng)（GIS）、遙感（RS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）、物聯(lián)網(wǎng)（TOI）、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)庫等現(xiàn)代農(nóng)業(yè)信息技術(shù)，主要內(nèi)容包括枸杞病蟲害監(jiān)測預(yù)警信息平臺(tái)建立、枸杞種植區(qū)域數(shù)據(jù)庫建設(shè)、枸杞病蟲害智能移動(dòng)采集系統(tǒng)研發(fā)、枸杞病蟲害監(jiān)測發(fā)布系統(tǒng)研發(fā)；系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)寧夏枸杞空間分布精準(zhǔn)化和可視化管理、病蟲害定位無線網(wǎng)絡(luò)化采集、病蟲害實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測與早期預(yù)警，對枸杞病蟲害監(jiān)測預(yù)警形成現(xiàn)代化的網(wǎng)絡(luò)一體管理支持，從而實(shí)現(xiàn)了枸杞病蟲害發(fā)生的“早預(yù)防，早發(fā)現(xiàn)，早防治”，保證枸杞病蟲害監(jiān)測預(yù)報(bào)和及時(shí)發(fā)布，做好枸杞病蟲害監(jiān)測防治工作，為寧夏枸杞產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康穩(wěn)定發(fā)展提供有力的保障。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)

1.1 總體框架結(jié)構(gòu)

根據(jù)寧夏枸杞病蟲害監(jiān)測與預(yù)警的需要，依托寧夏枸杞病蟲害監(jiān)測管理技術(shù)規(guī)范和工作流程，采用面向服務(wù)架構(gòu)（SOA），對系統(tǒng)分層設(shè)計(jì)，建立5個(gè)層次，包括基礎(chǔ)軟硬件環(huán)境層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、應(yīng)用層、用戶層。系統(tǒng)總體框架結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.1.1 用戶層

根據(jù)業(yè)務(wù)需求分析，從使用環(huán)境上，用戶分為系統(tǒng)管理員、枸杞病蟲害監(jiān)測員、枸杞種植人員三類。第一類用戶系統(tǒng)管理員負(fù)責(zé)通過系統(tǒng)管理整個(gè)枸杞病蟲害監(jiān)測、預(yù)報(bào)、發(fā)布的全部流程，是系統(tǒng)的核心用戶；第二類用戶是枸杞病蟲害監(jiān)測員，負(fù)責(zé)在枸杞種植園區(qū)采集枸杞病蟲害發(fā)生的監(jiān)測信息，并上報(bào)到枸杞病蟲害監(jiān)測預(yù)報(bào)系統(tǒng)中，這類用戶是系統(tǒng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的來源。每個(gè)枸杞病蟲害監(jiān)測員負(fù)責(zé)10個(gè)監(jiān)測網(wǎng)點(diǎn)，大約130 hm2的監(jiān)測面積。大多是具備一定農(nóng)業(yè)知識的人員，他們具有較為豐富的枸杞種植和病蟲害防治經(jīng)驗(yàn)。在每年的病蟲害測報(bào)期之前，省市縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣單位會(huì)組織枸杞種植專家和研究人員對所有監(jiān)測員進(jìn)行培訓(xùn)，傳授枸杞主要病蟲害識別方法、發(fā)生規(guī)律和調(diào)查采集方法，發(fā)送紙質(zhì)和電子培訓(xùn)材料。豐富的經(jīng)驗(yàn)積累和專業(yè)的培訓(xùn)保證所有枸杞病蟲害監(jiān)測員能夠很好地完成病蟲害識別和信息采集；第三類用戶是枸杞種植人員，這類用戶瀏覽枸杞病蟲害監(jiān)測預(yù)報(bào)信息發(fā)布網(wǎng)站，獲取枸杞病蟲害監(jiān)測預(yù)報(bào)信息，指導(dǎo)枸杞生產(chǎn)。為了保證系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的安全，枸杞病蟲害監(jiān)測預(yù)報(bào)系統(tǒng)、枸杞病蟲害監(jiān)測采集系統(tǒng)及枸杞病蟲害監(jiān)測發(fā)布系統(tǒng)建設(shè)了統(tǒng)一用戶認(rèn)證與授權(quán)體系，所有用戶訪問系統(tǒng)，都必須先通過系統(tǒng)的嚴(yán)格認(rèn)證，符合要求的用戶才可以訪問到系統(tǒng)的功能和數(shù)據(jù)。

1.1.2 應(yīng)用層

應(yīng)用層體現(xiàn)為系統(tǒng)中建成的三個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)，通過對服務(wù)的組合調(diào)用，分別對系統(tǒng)各個(gè)功能模塊再統(tǒng)一整合，實(shí)現(xiàn)枸杞病蟲害“早預(yù)防，早發(fā)現(xiàn)，早防治”的業(yè)務(wù)目標(biāo)，進(jìn)而滿足用戶層不同用戶的需求。

枸杞病蟲害監(jiān)測預(yù)報(bào)系統(tǒng)是核心系統(tǒng)，負(fù)責(zé)整個(gè)監(jiān)測預(yù)報(bào)流程，從枸杞病蟲害監(jiān)測表單的定制到枸杞病蟲害監(jiān)測數(shù)據(jù)的專家模型統(tǒng)計(jì)分析以及最終分析數(shù)據(jù)的導(dǎo)出。

枸杞病蟲害監(jiān)測采集系統(tǒng)是系統(tǒng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的來源，負(fù)責(zé)采集不同枸杞病蟲害（包括枸杞蚜蟲、負(fù)泥蟲、木虱癭螨、銹螨、薊馬等）監(jiān)測數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)在線上報(bào)到枸杞病蟲害監(jiān)測預(yù)報(bào)系統(tǒng)中。調(diào)查員通過采集系統(tǒng)定位、采集各種枸杞病蟲害數(shù)據(jù)、上報(bào)定位信息，采集系統(tǒng)以APP的形式部署在手持智能設(shè)備上。

枸杞病蟲害監(jiān)測發(fā)布系統(tǒng)是面向枸杞種植人員和公眾的信息發(fā)布平臺(tái)，通過監(jiān)測預(yù)報(bào)系統(tǒng)得到枸杞病蟲害監(jiān)測預(yù)報(bào)相關(guān)的數(shù)據(jù)、圖表，在發(fā)布系統(tǒng)中將數(shù)據(jù)和圖表進(jìn)行發(fā)布，廣大枸杞種植人員通過瀏覽器以網(wǎng)頁的形式訪問。

1.1.3 服務(wù)層

服務(wù)層是枸杞病蟲害監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)及平臺(tái)的核心，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需要，將服務(wù)層分為基礎(chǔ)服務(wù)和應(yīng)用服務(wù)兩層?；A(chǔ)服務(wù)為系統(tǒng)提供公共服務(wù)支持，服務(wù)便于擴(kuò)展；應(yīng)用服務(wù)是在基礎(chǔ)服務(wù)之上根據(jù)業(yè)務(wù)需求對系統(tǒng)用戶提供的應(yīng)用功能支持，主要目的是通過靈活的功能組合實(shí)現(xiàn)多樣的業(yè)務(wù)目標(biāo)。

1.1.3.1 基礎(chǔ)服務(wù)

基礎(chǔ)服務(wù)為應(yīng)用服務(wù)提供公共服務(wù)支持，其特點(diǎn)是功能相當(dāng)獨(dú)立，便于擴(kuò)展。本系統(tǒng)的基礎(chǔ)服務(wù)主要包括：病蟲害上報(bào)服務(wù)、移動(dòng)GIS服務(wù)、位置上報(bào)服務(wù)、短消息服務(wù)。

病蟲害上報(bào)服務(wù)為調(diào)查員采集的枸杞蚜蟲、木虱、負(fù)泥蟲等枸杞病蟲害監(jiān)測數(shù)據(jù)提供一整套標(biāo)準(zhǔn)的上報(bào)服務(wù)接口，部署在智能設(shè)備上的枸杞病蟲害監(jiān)測采集系統(tǒng)調(diào)用病蟲害上報(bào)服務(wù)將監(jiān)測的數(shù)據(jù)上報(bào)到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中。病蟲害上報(bào)服務(wù)采用標(biāo)準(zhǔn)化接口，支持對不同枸杞病蟲害種類的擴(kuò)展。

移動(dòng)GIS服務(wù)主要提供移動(dòng)終端地圖數(shù)據(jù)的可視化、移動(dòng)數(shù)據(jù)采集、GPS個(gè)人定位等與移動(dòng)終端相關(guān)的工作。

位置上報(bào)服務(wù)以提供標(biāo)準(zhǔn)化接口規(guī)范提供的GPS定位位置上報(bào)服務(wù)，監(jiān)測采集系統(tǒng)通過位置上報(bào)服務(wù)將GPS定位位置上報(bào)到系統(tǒng)中。

短消息服務(wù)主要提供短信息支持，將通知或任務(wù)要求以短信息的方式通知到現(xiàn)場各終端調(diào)查儀。

1.1.3.2 應(yīng)用服務(wù)

根據(jù)業(yè)務(wù)需求，應(yīng)用服務(wù)可以抽象為多個(gè)應(yīng)用服務(wù)：

（1） 地圖操作管理：提供地理信息地圖數(shù)據(jù)和枸杞病蟲害業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的顯示、操作、選擇和量算、刪除等功能；

（2） 調(diào)查表單定制：提供枸杞病蟲害監(jiān)測表單的制作和管理功能，管理定制枸杞蚜蟲、負(fù)泥蟲、癭螨、銹螨、薊馬、炭疽病、白粉病等病蟲害的監(jiān)測表單和屬性信息和約束條件；

（3） 監(jiān)測任務(wù)管理：提供枸杞病蟲害監(jiān)測任務(wù)的增加、刪除和修改功能；

（4） 任務(wù)表單下發(fā)通知：提供監(jiān)測任務(wù)及表單的下發(fā)功能，并實(shí)現(xiàn)向終端調(diào)查儀發(fā)送任務(wù)短信通知；

（5） 枸杞病蟲害采集：提供枸杞病蟲害監(jiān)測信息的采集，包括采集位置點(diǎn)的GPS定位信息，病蟲害的發(fā)生情況調(diào)查、調(diào)查時(shí)間記錄、病蟲害照片拍攝等功能；

（6） 查詢統(tǒng)計(jì)分析：提供枸杞蚜蟲、負(fù)泥蟲、癭螨、銹螨、薊馬、炭疽病、白粉病等各類常見病蟲害統(tǒng)計(jì)分析，根據(jù)用戶需要供高級定義查詢功能，提供專家模型分析監(jiān)測數(shù)據(jù)，提供病蟲害照片查詢與顯示，輔助監(jiān)測預(yù)報(bào)；

（7） 分析結(jié)果導(dǎo)出：統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果以表格、圖片等多樣式展示和提供Excel、圖片等多形式導(dǎo)出保存；

（8） 任務(wù)考核：以按區(qū)域、按人員、按表單等多種形式統(tǒng)計(jì)調(diào)查員采集數(shù)據(jù)的情況，考核調(diào)查員完成工作的進(jìn)度和質(zhì)量；

（9） 信息發(fā)布：將監(jiān)測預(yù)報(bào)系統(tǒng)分析出的枸杞病蟲害監(jiān)測預(yù)報(bào)信息和枸杞種植百科文化等信息以網(wǎng)頁的形式進(jìn)行發(fā)布；

（10） 人員管理：提供系統(tǒng)用戶和枸杞病蟲害調(diào)查員信息的增加、刪除、修改批量導(dǎo)入等管理功能。

1.1.4 數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層是為整個(gè)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐，主要對接服務(wù)層，主要包括基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、枸杞病蟲害專題數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)這三大類數(shù)據(jù)?；A(chǔ)地理數(shù)據(jù)主要是寧夏枸杞種植片區(qū)的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、枸杞種植區(qū)劃數(shù)據(jù)。枸杞病蟲害專題數(shù)據(jù)包括枸杞木虱、枸杞蚜蟲、枸杞負(fù)泥蟲、枸杞薊馬、枸杞紅癭蚊、枸杞實(shí)蠅、枸杞銹螨等枸杞病蟲害業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。元數(shù)據(jù)包括系統(tǒng)日志、枸杞病蟲害模板、設(shè)備管理、系統(tǒng)管理等數(shù)據(jù)信息。

1.1.5 基礎(chǔ)軟硬件環(huán)境層

基礎(chǔ)軟硬件環(huán)境是整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)，軟件環(huán)境主要包括：操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、地圖處理工具，GIS系統(tǒng)。

硬件環(huán)境主要包括服務(wù)器、智能終端采集設(shè)備、無線通信設(shè)備。服務(wù)器包括應(yīng)用服務(wù)器、Web服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。

2 系統(tǒng)主要功能

寧夏枸杞病蟲害監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)分為枸杞病蟲害監(jiān)測預(yù)報(bào)系統(tǒng)、枸杞病蟲害監(jiān)測采集系統(tǒng)和枸杞病蟲害監(jiān)測發(fā)布系統(tǒng)。系統(tǒng)的主要功能模塊如圖 2所示。

2.1 枸杞病蟲害監(jiān)測預(yù)報(bào)系統(tǒng)

2.1.1 任務(wù)期次定制管理

根據(jù)枸杞病蟲害發(fā)生的實(shí)際監(jiān)測情況，動(dòng)態(tài)配置當(dāng)前的監(jiān)測作任務(wù)分期情況，動(dòng)態(tài)配置病蟲害監(jiān)測數(shù)據(jù)調(diào)查表。

2.1.2 地圖操作管理

按照區(qū)域和任務(wù)期次加載顯示枸杞病蟲害監(jiān)測點(diǎn)、枸杞病蟲害監(jiān)測數(shù)據(jù)，提供電子地圖放大、縮小、漫游、全幅、選擇、測量等功能。

2.1.3 病蟲害統(tǒng)計(jì)分析

對基層調(diào)查員上報(bào)的寧夏枸杞病蟲害數(shù)據(jù)，按照不同監(jiān)測表單、作物、病蟲害等自定義條件進(jìn)行查詢統(tǒng)計(jì)，分析病蟲害發(fā)生情況，進(jìn)行枸杞病蟲害預(yù)報(bào)預(yù)警。

2.1.4 任務(wù)考核

以監(jiān)測點(diǎn)調(diào)查員上報(bào)的數(shù)據(jù)為依據(jù)，對全區(qū)每個(gè)調(diào)查員在監(jiān)測期間的任務(wù)完成情況進(jìn)行客觀考核評分，并用不同顏色標(biāo)示區(qū)別，可以直觀查看。

2.1.5 人員管理

對系統(tǒng)使用人員、權(quán)限等進(jìn)行增加、刪除和修改等管理操作，支持用戶基本信息和調(diào)查員信息的增加、刪除和修改。

2.2 枸杞病蟲害監(jiān)測采集系統(tǒng)

調(diào)查員接收到監(jiān)測任務(wù)，借助Android智能終端，在枸杞園區(qū)進(jìn)行枸杞病蟲害發(fā)生情況采集填報(bào)，在采集過程中系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)獲取當(dāng)前的GPS位置，拍攝現(xiàn)場照片，并進(jìn)行數(shù)據(jù)有效性檢查，以保證上報(bào)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確和規(guī)范，將信息上報(bào)到監(jiān)測預(yù)報(bào)系統(tǒng)。

2.3 枸杞病蟲害監(jiān)測發(fā)布系統(tǒng)

枸杞病蟲害監(jiān)測發(fā)布系統(tǒng)用于枸杞監(jiān)測信息和農(nóng)業(yè)百科知識的信息發(fā)布，包括工作通知、農(nóng)業(yè)百科知識、枸杞病蟲害發(fā)生情況、發(fā)生動(dòng)態(tài)、發(fā)生預(yù)報(bào)和病蟲害防治方法等內(nèi)容。信息由管理員在中心網(wǎng)站進(jìn)行發(fā)布，下級各級農(nóng)業(yè)相關(guān)單位、基層調(diào)查員和廣大種植農(nóng)戶可以根據(jù)訪問權(quán)限查看到相應(yīng)信息。

3 系統(tǒng)應(yīng)用情況

3.1 運(yùn)行成果

寧夏枸杞病蟲害監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)了枸杞規(guī)?；N植區(qū)域數(shù)據(jù)庫和病蟲害監(jiān)測預(yù)報(bào)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了八大枸杞種植示范區(qū)空間和屬性數(shù)據(jù)的數(shù)字化，實(shí)現(xiàn)枸杞病蟲害的精確定位、即時(shí)采集、實(shí)地表單填寫、實(shí)時(shí)上傳、照片采集、新病種上報(bào)，實(shí)現(xiàn)枸杞病蟲害自動(dòng)按照病蟲種類統(tǒng)計(jì)、樹統(tǒng)計(jì)、監(jiān)測點(diǎn)統(tǒng)計(jì)、任務(wù)統(tǒng)計(jì)以及圖表展示、數(shù)據(jù)導(dǎo)出，實(shí)現(xiàn)枸杞病蟲害監(jiān)測預(yù)報(bào)信息的互聯(lián)網(wǎng)發(fā)布。在枸杞生長監(jiān)測期，參與上報(bào)的監(jiān)測點(diǎn)達(dá)到178個(gè)，取樣枸杞樹達(dá)到1 652株，總計(jì)上報(bào)記錄為99 120條。

3.2 技術(shù)成果

寧夏枸杞病蟲害監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)采用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，結(jié)合地理信息系統(tǒng)、遙感、專家系統(tǒng)等現(xiàn)代農(nóng)業(yè)信息技術(shù)，在數(shù)據(jù)采集端，基于Android平臺(tái)和移動(dòng)GIS組件，開發(fā)的病蟲害監(jiān)測采集系統(tǒng)綜合集成枸杞種植區(qū)地圖、影像、表單、文檔、圖像等多源信息，具有GPS精確定位采集、路徑記錄、智能選擇、填寫方便、自動(dòng)計(jì)算、數(shù)據(jù)核實(shí)、實(shí)地拍照等功能，保證了數(shù)據(jù)采集的真實(shí)性、準(zhǔn)確性、及時(shí)性、可靠性和可比較性，徹底解決了以往采用表格填寫進(jìn)行數(shù)據(jù)采集存在的無實(shí)地定位信息、無實(shí)地采樣圖片、無數(shù)據(jù)自動(dòng)計(jì)算核準(zhǔn)等問題。在數(shù)據(jù)傳輸方式上，采集系統(tǒng)采用無線移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)上傳下載雙向信息傳輸。

在數(shù)據(jù)分析處理方面，系統(tǒng)采用WebGIS和云遙感技術(shù)，全面集成基礎(chǔ)地理信息、遙感影像、枸杞區(qū)域分布空間數(shù)據(jù)庫、枸杞病蟲害專題數(shù)據(jù)庫、視頻、文檔、表格等各類數(shù)據(jù)，以地圖可視化界面方式，實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、準(zhǔn)確地監(jiān)測顯示病蟲害發(fā)生情況，同時(shí)以統(tǒng)計(jì)表格、柱狀圖、餅狀圖、曲線圖等多種形式展現(xiàn)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，開發(fā)了基于歷史數(shù)據(jù)的預(yù)警模型，分短期、中期、長期三個(gè)時(shí)段，自動(dòng)預(yù)測預(yù)報(bào)病蟲害區(qū)域性發(fā)生發(fā)展趨勢，并以地圖可視化的方式顯示，同時(shí)給出預(yù)防措施和辦法。

3.3 經(jīng)濟(jì)效益

首先，移動(dòng)采集系統(tǒng)的應(yīng)用可極大地提高數(shù)據(jù)采集效率，減少采集人員及物資投入，與常規(guī)填寫表格實(shí)地采集方式相比，應(yīng)用枸杞病蟲害監(jiān)測采集系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集人工投入費(fèi)將減少三分之二；其次，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測結(jié)果和防治措施的發(fā)布，種植企業(yè)和農(nóng)戶將及時(shí)、科學(xué)地防治枸杞病蟲害，根據(jù)病蟲害發(fā)生程度和分布區(qū)域，實(shí)現(xiàn)精確防治和科學(xué)防治，減少農(nóng)藥噴施量，實(shí)現(xiàn)枸杞安全生產(chǎn)，提高枸杞質(zhì)量和品質(zhì)，降低生產(chǎn)成本，增加產(chǎn)出與效益；再次，通過枸杞病蟲害預(yù)警信息的發(fā)布，種植企業(yè)與農(nóng)戶可提前采取預(yù)防措施，防治病蟲害區(qū)域性蔓延，避免不必要的經(jīng)濟(jì)損失，降低防治費(fèi)用投入，增加經(jīng)濟(jì)效益。

寧夏枸杞病蟲害監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)在中寧19個(gè)枸杞規(guī)模化種植企業(yè)共4 000 hm2枸杞種植基地推廣，年度節(jié)本增效約1 000萬元人民幣，2016年枸杞盛果期干果平均產(chǎn)量達(dá)到300 kg/667 m2。寧夏枸杞病蟲害監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)的使用促進(jìn)了蚜蟲、木虱、紅癭蚊等病蟲害關(guān)鍵防治期的有效把握，極大地降低了采果期的農(nóng)藥用量和成本，每667 m2減少化學(xué)農(nóng)藥使用量達(dá)5.6 kg，枸杞產(chǎn)品質(zhì)量符合出口標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.4 社會(huì)效益

系統(tǒng)的實(shí)施一是通過監(jiān)測預(yù)警信息和防治措施的及時(shí)準(zhǔn)確發(fā)布，枸杞病蟲害防治農(nóng)藥使用量大幅度減少，防治措施進(jìn)一步科學(xué)合理，從而保證枸杞生產(chǎn)的安全性；二是通過系統(tǒng)的使用培訓(xùn)及信息發(fā)布的應(yīng)用，推動(dòng)枸杞種植企業(yè)和群眾學(xué)習(xí)科學(xué)、應(yīng)用科學(xué)的積極性，對提高群眾的文化素質(zhì)和科學(xué)素質(zhì)具有很大的推動(dòng)作用；三是減少群眾枸杞種植的勞動(dòng)力投入，更多的勞動(dòng)力從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中解放出來，有利于城鄉(xiāng)一體化及城鎮(zhèn)化發(fā)展；四是推動(dòng)農(nóng)業(yè)信息化普及，引領(lǐng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展方向；五是推動(dòng)我區(qū)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)和數(shù)字農(nóng)業(yè)發(fā)展，引領(lǐng)智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

系統(tǒng)的實(shí)施對寧夏枸杞產(chǎn)業(yè)化發(fā)展具有重要的推動(dòng)作用，是引領(lǐng)寧夏枸杞提質(zhì)增效的利器，是實(shí)現(xiàn)寧夏枸杞種植現(xiàn)代化的重要手段，對寧夏枸杞病蟲害區(qū)域化網(wǎng)絡(luò)化防治將產(chǎn)生十分重要的影響。系統(tǒng)的研發(fā)應(yīng)用不僅對寧夏枸杞病蟲害監(jiān)測預(yù)警具有重要的作用，而且對寧夏其他糧食作物、經(jīng)濟(jì)作物，乃至林業(yè)和草原病蟲害的監(jiān)測預(yù)警都具有重要的示范帶動(dòng)作用，推廣應(yīng)用前景廣闊。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳清華， 王朝良. 寧夏枸杞產(chǎn)業(yè)發(fā)展優(yōu)勢和提升出口競爭力的對策[J]. 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究， 2008，29（2）： 151154.

[2] 寧夏回族自治區(qū)統(tǒng)計(jì)局，國家統(tǒng)計(jì)局寧夏調(diào)查總隊(duì). 寧夏回族自治區(qū)2015年國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)[R/OL].（20160422）.http：//www.nx.gov.cn/ztsj/sj/tjgb/201611/t20161102_330677.html.

[3] 任月萍， 胡忠慶. 寧夏枸杞主要病蟲害化學(xué)防治研究進(jìn)展[J]. 寧夏農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào)， 2004， 25（3）： 8891.

[4] 羅菊花， 黃文江， 韋朝領(lǐng)， 等. 基于GIS的農(nóng)作物病蟲害預(yù)警系統(tǒng)的初步建立[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 2008， 24（12）： 127131.

[5] 張谷豐， 朱葉芹， 翟保平. 基于WebGIS的農(nóng)作物病蟲害預(yù)警系統(tǒng)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 2007， 23（12）： 176181.

[6] 趙慶展， 靳光才， 周文杰， 等. 基于移動(dòng)GIS的棉田病蟲害信息采集系統(tǒng)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 2015， 31（4）： 183190.

[7] 句榮輝， 沈佐銳. 農(nóng)業(yè)病蟲害預(yù)測預(yù)報(bào)上應(yīng)用的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[J]. 植物保護(hù)， 2003， 29（5）： 5457.

[8] 高琪娟， 季小闖， 樂毅， 等. 基于WEBGIS的農(nóng)業(yè)病蟲害監(jiān)測系統(tǒng)[J]. 計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展， 2010（4）： 224227.

[9] 于合龍，劉杰，馬麗，等.基于Web的設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].中國農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào)，2014，35（2）：240245.

[10]張谷豐，劉向東， 朱葉芹， 等. 基于開源WebGIS的病蟲害監(jiān)測系統(tǒng)[J]. 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)， 2009， 32（2）： 165169.

[11]高靈旺， 陳繼光， 于新文， 等. 農(nóng)業(yè)病蟲害預(yù)測預(yù)報(bào)專家系統(tǒng)平臺(tái)的開發(fā)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 2006， 22（10）： 154158.

[12]李鑫星， 傅澤田， 張領(lǐng)先. 農(nóng)業(yè)病蟲害遠(yuǎn)程診斷與知識呼叫中心系統(tǒng)[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)， 2010， 41（6）： 153157.

[13]呂昭智， 沈佐銳， 田長彥. 棉蚜預(yù)測預(yù)報(bào)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)[J]. 植物保護(hù)學(xué)報(bào)， 2003， 30（3）： 237242.

（責(zé)任編輯：田 喆）