煙葉生產(chǎn)大數(shù)據(jù)管理信息系統(tǒng)設(shè)計及應(yīng)用

劉光亮 徐茜 徐辰生

摘? 要：為推動智慧煙草農(nóng)業(yè)和智慧煙草政務(wù)發(fā)展，以煙葉生產(chǎn)大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，構(gòu)建煙葉生產(chǎn)大數(shù)據(jù)管理信息系統(tǒng)，建立煙草農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)中心?；诘乩硇畔⑾到y(tǒng)（GIS）方法，建立南平煙區(qū)煙葉生產(chǎn)大數(shù)據(jù)管理信息系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用C/S模式，由基礎(chǔ)設(shè)施層、技術(shù)支持層、數(shù)據(jù)支撐層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層和用戶層5個層次組成，實現(xiàn)對南平煙區(qū)煙葉生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的多源、多格式數(shù)據(jù)的存儲、管理及分析，能夠為南平煙區(qū)現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)發(fā)展提供精準化的數(shù)據(jù)支持和平臺基礎(chǔ)。尤其是系統(tǒng)提供了大數(shù)據(jù)與煙葉生產(chǎn)實際需求結(jié)合的煙田精準養(yǎng)分管理模型框架，2016年預(yù)測產(chǎn)量與實際產(chǎn)量偏差為15.64 kg/hm2，模型模擬效果較好。系統(tǒng)實現(xiàn)了GIS基礎(chǔ)功能、空間數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)處理與分析等功能，是南平煙草農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理平臺，為南平煙區(qū)煙葉生產(chǎn)的現(xiàn)代化發(fā)展以及未來面向“互聯(lián)網(wǎng)+”的應(yīng)用服務(wù)擴展提供了基礎(chǔ)平臺支持。

關(guān)鍵詞：煙葉生產(chǎn);大數(shù)據(jù);現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè);地理信息系統(tǒng);應(yīng)用

中圖分類號：S572????????? 文章編號：1007-5119（2019）02-0092-07????? DOI：10.13496/j.issn.1007-5119.2019.02.014

Abstract： Big data management information system for tobacco production can provide crucial foundation in the processes of intelligent tobacco agriculture and smart tobacco management. In this study， a big data management information system was designed and used in the Nanping tobacco planting area by using the geographic information system （GIS）. The system was built under a scheme of C/S mode containing 5 layers of basic device layer， technical support layer， data support layer， implementation layer and user layer. Multi-source and multi-format big data generated in the process of tobacco production were managed， stored and analyzed with one unified data standard. The system achieved a standardized and integrated flow （including data storing， management and analysis） of big data derived from the process of tobacco production， and thereby can provide accurate decision support and basic platform to modern tobacco agriculture of the Nanping tobacco planting area. In particular， the system provided a nutrient management model to optimize the process of tobacco production. The simulation of the model was good with a deviation of 15.64 kg/ha between the predicted and the actual yield in 2016. Based on the scheme and datasets mentioned above， the system integrated GIS basic functions， spatial data management， data process and analysis functions， and consequently achieved a foundation platform for further service extension of internet + agriculture and modern tobacco agriculture specifically.

《全國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化規(guī)劃（2016—2020年）》[1]在智慧農(nóng)業(yè)引領(lǐng)工程中明確指出：“建設(shè)全球農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)調(diào)查分析系統(tǒng)，改造升級國家農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)中心，建設(shè)基于衛(wèi)星遙感-航空無人機-田間觀測一體化的農(nóng)業(yè)遙感應(yīng)用與研究中心”。智慧煙草農(nóng)業(yè)是智慧農(nóng)業(yè)的重要組成部分，更是智慧煙草政務(wù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。根據(jù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)情況，智慧政務(wù)安全域的劃分結(jié)構(gòu)一般分為三部分：互聯(lián)網(wǎng)區(qū)、政務(wù)外網(wǎng)區(qū)及專網(wǎng)（內(nèi)網(wǎng)）托管區(qū)[2]。其中，為保證煙葉生產(chǎn)過程大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)安全，專網(wǎng)（內(nèi)網(wǎng)）托管區(qū)主要負責(zé)煙葉生產(chǎn)大數(shù)據(jù)存儲、管理及大數(shù)據(jù)分析計算，涉及種植、采收、烘烤等多個過程，涵蓋生態(tài)條件、管理措施、田間調(diào)查、采烤工藝及質(zhì)量安全評價等一系列大數(shù)據(jù)信息。因此，構(gòu)建煙葉生產(chǎn)大數(shù)據(jù)管理信息系統(tǒng)，實現(xiàn)對不同來源及格式的大數(shù)據(jù)的存儲、管理和分析，是推進煙草農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和智慧煙草政務(wù)發(fā)展的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。

由于現(xiàn)代智慧農(nóng)業(yè)的管理與發(fā)展越來越側(cè)重精準化，因此地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)已成為智慧農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用的主要平臺技術(shù)，該技術(shù)可以實現(xiàn)地理信息的獲取、處理、存儲、管理、分析和發(fā)布[3]。在大數(shù)據(jù)時代下，GIS逐步面向社會服務(wù)，集成自動化處理、規(guī)?；鎯?、高效化計算、知識化服務(wù)的GIS與應(yīng)用技術(shù)，是中國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)的重要依托平臺。目前，GIS技術(shù)已在中國現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)中得到了應(yīng)用，主要集中在土壤養(yǎng)分與肥力評價[4-6]、生態(tài)因子分析與煙田等級評價[7-9]、種植區(qū)劃[10-11]等方面。但是，大部分已有研究僅僅將GIS作為一項技術(shù)應(yīng)用于煙葉生產(chǎn)研究中，而面向智慧煙草農(nóng)業(yè)和智慧煙草政務(wù)服務(wù)需求，基于GIS方法構(gòu)建煙葉生產(chǎn)大數(shù)據(jù)管理信息系統(tǒng)，對煙葉生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的多源數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一標準化管理、分析與應(yīng)用的相關(guān)研究較少[12-13]。本研究主要基于GIS技術(shù)，構(gòu)建南平煙區(qū)煙葉生產(chǎn)大數(shù)據(jù)管理信息系統(tǒng)，為建立煙草農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)中心、優(yōu)化煙葉生產(chǎn)管理、構(gòu)建智慧煙草政務(wù)服務(wù)提供大數(shù)據(jù)平臺基礎(chǔ)，推動煙區(qū)智慧煙草農(nóng)業(yè)發(fā)展。

1? 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

1.1? 系統(tǒng)設(shè)計原則

南平煙區(qū)是中國東南煙區(qū)典型的山地田煙產(chǎn)區(qū)，位于福建省北部、武夷山脈東南側(cè)，植煙區(qū)土地面積約為 210 km2[14]。在煙葉生產(chǎn)過程中，積累了大量數(shù)據(jù)，包括氣象、土壤、農(nóng)藝性狀、化學(xué)指標等。本研究以南平煙區(qū)煙葉生產(chǎn)大數(shù)據(jù)為核心，采用GIS方法，建立南平煙區(qū)煙葉生產(chǎn)大數(shù)據(jù)管理信息系統(tǒng)，將煙葉生產(chǎn)中的不同來源信息數(shù)據(jù)，統(tǒng)一標準集成到數(shù)據(jù)庫中，在同一管理平臺下進行標準化存儲和管理，為建立南平煙區(qū)煙草農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)中心提供基礎(chǔ)平臺支持，推進南平煙區(qū)現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)發(fā)展。此外，為推進農(nóng)業(yè)面源污染治理，精準養(yǎng)分管理，降低煙農(nóng)施肥成本，系統(tǒng)中參照國際通用養(yǎng)分管理模型，結(jié)合南平煙區(qū)實際，構(gòu)建南平煙區(qū)精準養(yǎng)分管理模型，實現(xiàn)了對基礎(chǔ)地力評價、施肥時間和施肥量的精準調(diào)控。

1.2? 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

按照功能需求，系統(tǒng)采用分層體系結(jié)構(gòu)建設(shè)，目的是開發(fā)以數(shù)據(jù)管理為中心的應(yīng)用程序，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為基礎(chǔ)設(shè)施層、技術(shù)支持層、數(shù)據(jù)支撐層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層和用戶層五層架構(gòu)。

1.2.1? 基礎(chǔ)設(shè)施層? 該層是系統(tǒng)建設(shè)的基礎(chǔ)，主要為系統(tǒng)的建設(shè)與部署搭建過程提供基礎(chǔ)平臺支撐，具體包括網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器集群、服務(wù)器（應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器）、磁盤陣列、存儲備份、安全保密系統(tǒng)、計算機機房改造等硬環(huán)境和技術(shù)規(guī)范與管理辦法等軟環(huán)境。

1.2.2? 技術(shù)支持層? 技術(shù)支持層提供了硬件設(shè)備正常運行的技術(shù)保障，包括運行環(huán)境、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等。為了便于數(shù)據(jù)預(yù)處理擴展，系統(tǒng)采用C/S架構(gòu)，系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺包括基礎(chǔ)GIS開發(fā)平臺、開發(fā)軟件、數(shù)據(jù)庫平臺、組件技術(shù)和XML技術(shù)等，為實現(xiàn)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)功能服務(wù)。

1.2.3? 數(shù)據(jù)支撐層? 為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持，該層的服務(wù)是整個系統(tǒng)運行的基礎(chǔ)，并會隨業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)在未來的擴展而有所變化，但主要部分或模塊在未來的處理系統(tǒng)中可進行復(fù)用。數(shù)據(jù)層接收業(yè)務(wù)層對數(shù)據(jù)庫操作的請求，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的管理功能，并把運行結(jié)果提交給業(yè)務(wù)層。

1.2.4? 業(yè)務(wù)應(yīng)用層? 該層是系統(tǒng)建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)所在，提供系統(tǒng)建設(shè)的核心業(yè)務(wù)，包括系統(tǒng)管理、用戶管理、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)分析、模型模擬、專題圖制作管理、日志及工具管理等子系統(tǒng)，為系統(tǒng)應(yīng)用提供支持。

1.2.5? 用戶層? 包括系統(tǒng)管理用戶、煙田大數(shù)據(jù)分析核心用戶、數(shù)據(jù)管理用戶和訪問用戶。系統(tǒng)管理用戶負責(zé)對系統(tǒng)用戶及其權(quán)限進行審核管理，大數(shù)據(jù)分析核心用戶負責(zé)對數(shù)據(jù)分析、模擬后的結(jié)果報告進行生產(chǎn)制作，數(shù)據(jù)管理用戶負責(zé)日常新生成數(shù)據(jù)的輸入和歸檔，訪問用戶是通過審核后允許進入系統(tǒng)進行普通數(shù)據(jù)瀏覽的用戶。

2? 技術(shù)實現(xiàn)

系統(tǒng)架構(gòu)基于C/S模式，主要側(cè)重數(shù)據(jù)獲取、存儲、管理及分析，具體功能包括用戶管理、數(shù)據(jù)管理、基本GIS功能、數(shù)據(jù)分析、應(yīng)用模型模擬、專題圖制作等。系統(tǒng)以ArcEngine 10.2為基礎(chǔ)平臺開發(fā)，開發(fā)環(huán)境為Visual studio 2013，開發(fā)語言為C#，運行框架為.Net FrameWork 4.0，數(shù)據(jù)庫為Oracle 11g。系統(tǒng)數(shù)據(jù)包括田間生態(tài)數(shù)據(jù)、種植數(shù)據(jù)、農(nóng)藝性狀調(diào)查數(shù)據(jù)、化學(xué)成分檢測數(shù)據(jù)等，對不同來源數(shù)據(jù)采用統(tǒng)一標準進行組織，統(tǒng)一分類編碼，統(tǒng)一空間投影和統(tǒng)一時間尺度。

2.1? 數(shù)據(jù)獲取與計算分析

2.1.1? 數(shù)據(jù)獲取與儲存? 系統(tǒng)大數(shù)據(jù)涉及種植、采收、烘烤等多個過程，涵蓋生態(tài)條件、管理措施、田間調(diào)查、采烤工藝及質(zhì)量安全評價等一系列大數(shù)據(jù)信息，主要包括田間氣象數(shù)據(jù)、土壤監(jiān)測數(shù)據(jù)、煙葉檢測數(shù)據(jù)、煙葉產(chǎn)量數(shù)據(jù)、田間實時監(jiān)測數(shù)據(jù)、田間調(diào)查數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、施肥記錄數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)類型為具有空間屬性的GIS數(shù)據(jù)和遙感數(shù)據(jù)、記錄文檔資料、圖片存檔資料等。

氣象數(shù)據(jù)來源于中國氣象局氣象數(shù)據(jù)中心和南平市氣象局的逐日氣象觀測數(shù)據(jù)及空間化大數(shù)據(jù)[15-17];土壤數(shù)據(jù)來源于福建省煙草公司南平市公司煙科所自2011年以來的田間采樣數(shù)據(jù)，記錄了采樣點的空間地理信息及主要檢測指標;煙株數(shù)據(jù)來源于福建省煙草公司南平市公司煙科所和中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所自2011年以來的煙葉檢測數(shù)據(jù)，地理信息與田間土壤采樣點對應(yīng)，包括了上、中、下三個部位煙葉的常規(guī)化學(xué)指標;文檔資料數(shù)據(jù)主要來自福建省煙草公司南平市公司煙科所和中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所自2011年以來的田間調(diào)查記錄及自2007年以來的收購效益等級記錄;基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)主要包括行政區(qū)邊界、道路、水域，分為地市、縣區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)三級;影像數(shù)據(jù)包括圖片存檔資料和遙感數(shù)據(jù)兩種，圖片存檔資料對采樣點、試驗及示范區(qū)域內(nèi)煙葉長勢進行圖片記錄存檔，遙感數(shù)據(jù)包括了NASA VIP、NOAA/AVHRR GIMMS、MODIS、Landsat TM/ETM+等多源遙感數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)總?cè)萘?gt;1 TB/年。

數(shù)據(jù)分別為實時觀測、衛(wèi)星獲取、田間實地采集及樣品檢測所獲取的數(shù)據(jù)，人為主觀因素的影響小，數(shù)據(jù)精度和準確性高。數(shù)據(jù)計算依托福建省煙草公司南平市公司信息中心，該中心擁有完善的高效并行計算服務(wù)器和數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器，計算速度快，系統(tǒng)所設(shè)計的數(shù)據(jù)處理、存儲、管理及計算，均實現(xiàn)了“1秒定律”水平，從各種類型的數(shù)據(jù)中快速

獲得高價值的信息。

2.1.2? 數(shù)據(jù)更新與計算? 按照數(shù)據(jù)時間尺度，大數(shù)據(jù)更新時間周期分別為每日、每周、每8天、每半月、每16天、生育期、每年等。其中，每日更新數(shù)據(jù)為氣象觀測數(shù)據(jù)和田間實時觀測設(shè)備采集數(shù)據(jù);每周更新數(shù)據(jù)為田間土壤、煙葉定期采樣記錄文檔及樣品檢測數(shù)據(jù)、NASA VIP遙感數(shù)據(jù);每8天、每16天更新數(shù)據(jù)均為MODIS遙感數(shù)據(jù);每半月更新數(shù)據(jù)為NOAA/AVHRR GIMMS遙感數(shù)據(jù);按生育期更新數(shù)據(jù)為田間農(nóng)藝性狀調(diào)查及施肥記錄等文檔資料、田間調(diào)查圖片存檔資料;每年更新數(shù)據(jù)為收購效益、等級記錄資料。數(shù)據(jù)計算則按照不同權(quán)限用戶需求，能夠針對不同時期、不同時間節(jié)點進行計算。

系統(tǒng)中的分析方法均以這些大數(shù)據(jù)為輸入數(shù)據(jù)進行大數(shù)據(jù)計算。系統(tǒng)主要提供了煙葉生產(chǎn)養(yǎng)分精準管理模型方法，借鑒了國際通用的農(nóng)業(yè)碳氮管理模型DNDC和生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)模型GLOPEM-CEVSA，基于南平煙區(qū)實際觀測和采樣數(shù)據(jù)，對模型進行了本地優(yōu)化，確保了結(jié)果的準確性。

2.2? 用戶管理與數(shù)據(jù)安全管理

為保障系統(tǒng)及系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的安全性，在使用過程中只有經(jīng)審核授權(quán)后的用戶才有資格登陸系統(tǒng)，并對用戶進行權(quán)限控制，不同權(quán)限的用戶登錄系統(tǒng)后只能操作權(quán)限內(nèi)的系統(tǒng)功能。同時，系統(tǒng)還具有日志管理功能，將自動記錄用戶登陸時間、IP地址及具體操作內(nèi)容，以方便相關(guān)信息的審查。此外，為保證數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)安全，數(shù)據(jù)庫具備恢復(fù)和備份功能，系統(tǒng)的備份機制采用表空間為備份對象，短期（1個月）對數(shù)據(jù)庫做聯(lián)機增量備份，在長周期（6個月）做脫機全庫備份。

2.2.1? GIS基礎(chǔ)功能? GIS基礎(chǔ)功能模塊具有一般的地圖操作功能，如縮放、漫游、查看屬性、鷹眼導(dǎo)航等，可以實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中地圖信息的查詢與圖形瀏覽，以便于用戶直觀形象的了解基本數(shù)據(jù)信息。此外，系統(tǒng)還提供圖層管理功能，用戶可以根據(jù)需要對相關(guān)圖層進行設(shè)置圖層渲染、圖層順序、圖層顯隱性、數(shù)據(jù)的查詢預(yù)覽等操作。

2.2.2? 數(shù)據(jù)管理? 數(shù)據(jù)管理包括對空間數(shù)據(jù)及非空間數(shù)據(jù)的管理?？臻g數(shù)據(jù)包括行政區(qū)劃、道路分布、農(nóng)田/煙田地塊分布、采樣點分布、氣象數(shù)據(jù)、土壤養(yǎng)分數(shù)據(jù)、區(qū)域地形數(shù)據(jù)等。非空間數(shù)據(jù)管理包括煙葉產(chǎn)量及等級、地塊施肥量、煙田試驗數(shù)據(jù)、煙田移栽時間等文檔記錄數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)管理包括對數(shù)據(jù)的增、刪、改、查等基本操作及數(shù)據(jù)基本屬性信息編輯等，以方便數(shù)據(jù)的更新和快速提取。數(shù)據(jù)管理功能除了實現(xiàn)對空間和非空間數(shù)據(jù)的瀏覽、查看、編輯等功能外，還包括對系統(tǒng)的目錄管理、數(shù)據(jù)字典表管理、數(shù)據(jù)歸檔管理等。

2.2.3? 統(tǒng)計分析? 統(tǒng)計分析模塊是整個系統(tǒng)的重要業(yè)務(wù)模塊，系統(tǒng)通過內(nèi)置不同的統(tǒng)計分析方法，能夠針對不同業(yè)務(wù)需求選取數(shù)據(jù)分析對象，同時根據(jù)前期錄入數(shù)據(jù)，捕捉相對應(yīng)的氣象因子、土壤因子[6]、煙葉長勢[18]的動態(tài)變化信息。該模塊能夠?qū)?shù)據(jù)庫中的所有空間數(shù)據(jù)進行查詢、檢索和實時顯示，從而為區(qū)域內(nèi)煙葉生產(chǎn)提供強大的后臺數(shù)據(jù)運行和分析平臺，為重要決策提供關(guān)鍵的數(shù)據(jù)支持。

2.2.4? 大數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)模擬? 應(yīng)用服務(wù)模擬模塊是整個系統(tǒng)的核心應(yīng)用模塊，以煙葉生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的多源大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以面向煙葉生產(chǎn)實際需求為服務(wù)目標，結(jié)合遙感、GIS數(shù)據(jù)及空間統(tǒng)計方法，構(gòu)建大數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)模型，并生成業(yè)務(wù)決策報告，為煙葉生產(chǎn)中的實際需求提供決策支持服務(wù)。

目前，系統(tǒng)中的大數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)模塊主要面向南平煙區(qū)煙田養(yǎng)分精準管理需求，模型過程參考國際通用的農(nóng)業(yè)養(yǎng)分管理模型DNDC，建立了適用于南平煙區(qū)養(yǎng)分管理的模型過程，并基于田間觀測和采樣數(shù)據(jù)，對模型過程中的關(guān)鍵參數(shù)進行優(yōu)化，確保了結(jié)果的準確性。

（1）生態(tài)因子驅(qū)動產(chǎn)量形成過程。參照DNDC模型，基于氣溫、降水、輻射等生態(tài)因子，分為煙株生物量形成、根莖葉不同部位生物量分配及碳、氮、磷、鉀、鎂等主要養(yǎng)分元素在不同部位的分配過程三部分構(gòu)建產(chǎn)量形成過程模型。同時，基于已有的田間每7天煙株生物量、土壤、煙株采樣檢測大數(shù)據(jù)，對模型中的生態(tài)因子決定系數(shù)、不同部位分配比例、主要元素分配比例等參數(shù)進行優(yōu)化，建立南平煙區(qū)煙田養(yǎng)分精準管理模型。

（2）煙株主要養(yǎng)分元素分配過程?；谑占囊酝嗄攴萆鷳B(tài)大數(shù)據(jù)，解析南平煙區(qū)生態(tài)條件的時間動態(tài)過程，然后輸入到產(chǎn)量模型中，準確刻畫南平煙區(qū)生態(tài)條件多年平均水平下，煙株生物量及根、莖、葉不同部位的產(chǎn)量及其主要養(yǎng)分元素含量的動態(tài)分配過程，掌握南平煙區(qū)不同生育期生態(tài)條件、產(chǎn)量、主要養(yǎng)分元素含量的常態(tài)水平以及在該水平下的最優(yōu)施肥策略。

（3）養(yǎng)分供需匹配及施肥策略分析。首先，基于移栽期前煙田土壤采樣檢測數(shù)據(jù)，綜合前人研究方法[4，6，11]，評價煙田土壤肥力，結(jié)合以往年份土壤肥力水平及其基肥施肥量大數(shù)據(jù)確定基肥施用量;在大田期間，將田間實時觀測生態(tài)數(shù)據(jù)輸入到產(chǎn)量模型中，實時計算各時期養(yǎng)分元素需求量;與以往年份生態(tài)數(shù)據(jù)、產(chǎn)量及主要養(yǎng)分元素模型結(jié)果進行對比，比較實時生態(tài)條件下的產(chǎn)量及主要養(yǎng)分元素與平均生態(tài)條件下的差異，確定追肥施用量的調(diào)節(jié)策略。

2.2.5? 專題產(chǎn)品制圖? 系列專題制圖指在同一區(qū)域以相同標準化地理信息數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，編制多種專題地圖的一種制圖體制，是基于綜合利用地理信息數(shù)據(jù)而提出的，并在實踐中豐富和發(fā)展起來的。系統(tǒng)設(shè)置默認的專題圖模板，根據(jù)業(yè)務(wù)需求獲得專題數(shù)據(jù)后進行圖形輸出，輸出形式可通過繪圖儀輸出，也可選擇輸出地圖到本地存儲。

2.2.6? 系統(tǒng)其他工具? 系統(tǒng)除具有上述主要功能模塊外還具有系統(tǒng)其他工具：地圖編輯工具、專題圖模板修改及制作工具、插值分析工具、坐標轉(zhuǎn)換工具、生成點位工具（根據(jù)導(dǎo)入的txt或Excel采樣點數(shù)據(jù)生成shapefile文件）等。

3? 實際應(yīng)用效果

本研究基于GIS方法，采用C/S體系結(jié)構(gòu)，構(gòu)建南平煙區(qū)煙葉生產(chǎn)大數(shù)據(jù)管理信息系統(tǒng)，2017年12月已將南平市2007年至2015年煙葉生產(chǎn)相關(guān)的空間數(shù)據(jù)及非空間數(shù)據(jù)全部導(dǎo)入系統(tǒng)。系統(tǒng)從硬件、軟件、數(shù)據(jù)、應(yīng)用、用戶不同層次建立了數(shù)據(jù)處理與管理流程，實現(xiàn)了對煙葉生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生大數(shù)據(jù)的流程化處理，并針對煙葉生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生大數(shù)據(jù)的復(fù)雜性，建立了不同來源、不同格式、不同屬性數(shù)據(jù)的標準化處理、存儲方式，構(gòu)建了南平煙區(qū)煙草農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理平臺。應(yīng)用效果主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）不同級別用戶可根據(jù)自身權(quán)限和實際需求在系統(tǒng)中實時檢索查詢所關(guān)注區(qū)域的土壤、氣候、煙葉生產(chǎn)等方面的歷史基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及變化趨勢，為煙葉生產(chǎn)決策提供參考。

（2）結(jié)合煙葉生產(chǎn)中的實際需求，從煙田資源環(huán)境評價、養(yǎng)分管理及煙葉產(chǎn)質(zhì)量模擬三方面構(gòu)建了煙葉生產(chǎn)應(yīng)用服務(wù)模型庫，實現(xiàn)了南平煙區(qū)生態(tài)平衡施肥，為南平煙區(qū)現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)發(fā)展提供了關(guān)鍵技術(shù)支持。2016年，基于往年的氣候、土壤肥力等變化趨勢、本年度的土壤肥力理化性狀分析結(jié)果、煙株養(yǎng)分的分配利用規(guī)律，應(yīng)用模型生產(chǎn)決策報告，給出施肥推薦方案，尤其是追肥策略的調(diào)整，并對當(dāng)年煙葉產(chǎn)量進行預(yù)測，預(yù)測產(chǎn)量為1 795.93 kg/hm2，8月份煙葉生產(chǎn)結(jié)束后統(tǒng)計產(chǎn)量為1 811.57 kg/hm2，偏差為15.64 kg/hm2，模型模擬效果較好。然而，模型模擬的過程和參數(shù)設(shè)置是一個復(fù)雜過程，需要多年份的數(shù)據(jù)支持，未來需要繼續(xù)進行田間動態(tài)采樣，對模型過程和參數(shù)設(shè)置進行優(yōu)化，確保模型模擬結(jié)果的準確性。

4? 展? 望

4.1? 面向“互聯(lián)網(wǎng)+煙草農(nóng)業(yè)”發(fā)展

本研究采用C/S體系結(jié)構(gòu)構(gòu)建的南平煙區(qū)煙葉生產(chǎn)大數(shù)據(jù)管理信息系統(tǒng)，主要用于南平煙區(qū)煙葉生產(chǎn)大數(shù)據(jù)的存儲、管理和應(yīng)用服務(wù)分析，是煙葉生產(chǎn)的管理人員對煙田日常信息獲取與管理的數(shù)據(jù)支持系統(tǒng)，是建設(shè)南平煙區(qū)煙草農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)中心的平臺基礎(chǔ)。未來將基于該系統(tǒng)，同時結(jié)合B/S體系結(jié)構(gòu)[13]，構(gòu)建面向“互聯(lián)網(wǎng)+煙草農(nóng)業(yè)”信息化體系，在對煙葉生產(chǎn)大數(shù)據(jù)進行標準化管理的同時，通過內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)進行發(fā)布，在網(wǎng)絡(luò)客戶端實現(xiàn)不同權(quán)限用戶的數(shù)據(jù)可視化和信息查詢。此外，開發(fā)手持端APP，在實現(xiàn)實時可視化和信息查詢的同時，實現(xiàn)對煙田信息的即時采集和數(shù)據(jù)上傳。

4.2? 面向現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)發(fā)展

本研究構(gòu)建的煙葉生產(chǎn)大數(shù)據(jù)管理信息系統(tǒng)，為建立南平煙區(qū)煙草農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)中心提供了基礎(chǔ)平臺支持。在系統(tǒng)平臺支持下，不僅實現(xiàn)了煙葉生產(chǎn)大數(shù)據(jù)的標準化存儲、管理和分析，還能夠依據(jù)實際需求實現(xiàn)不同應(yīng)用服務(wù)，并且以煙葉產(chǎn)量遙感模擬為例對系統(tǒng)的實際應(yīng)用進行簡介。下一步將根據(jù)煙葉生產(chǎn)中的多方面專題需求，集成衛(wèi)星遙感、航空無人機、田間觀測一體化的農(nóng)業(yè)遙感應(yīng)用[1]，實現(xiàn)不同區(qū)域尺度的實際應(yīng)用，如煙田養(yǎng)分管理[6， 14]、煙葉長勢監(jiān)測[18]等，實現(xiàn)煙草農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展對未來煙草農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)中心研究的專題功能訴求。因此，未來計劃以該系統(tǒng)為基礎(chǔ)，在建立煙草農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)中心、完善數(shù)據(jù)管理與共享發(fā)布體系的基礎(chǔ)上，構(gòu)建專題應(yīng)用服務(wù)模型庫，實現(xiàn)對南平煙區(qū)現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)發(fā)展的有力支撐。

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