地理信息系統(tǒng)(GIS)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用及其發(fā)展趨勢

胡雪

摘 要：最近三十年，地理信息系統(tǒng)所取得的進步是驚人的，不僅功能更加完善，在未來也有著非常廣泛的應(yīng)用前景，本文從發(fā)展階段和成熟階段兩方面入手，探究地理信息系統(tǒng)的功能，思考地理信息系統(tǒng)的功能特征，研究地理信息系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的具體應(yīng)用，并深入分析地理信息系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)上的發(fā)展趨勢。希望本文的觀點能為關(guān)注此話題的研究者提供參考意見。

關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng);農(nóng)用地評價;適宜性

引言：地理信息系統(tǒng)能顯示與地理分布有關(guān)的數(shù)據(jù)信息，顯示的信息有可能是對整個地球情況的反應(yīng)，也有可能是對部分區(qū)域?qū)嶋H情況的反應(yīng)。地理信息系統(tǒng)屬于新興的邊緣學(xué)科，其中涉及到的知識包含多個學(xué)科領(lǐng)域，有地理、計算機、生態(tài)環(huán)境、城市空間，另外還有管理和信息?？臻g數(shù)據(jù)庫在其中起到非常關(guān)鍵的支持作用，所提供的信息有空間性和動態(tài)性特征，能為農(nóng)業(yè)活動的進行提供決策性意見。

一、地理信息系統(tǒng)功能探究

（一）發(fā)展階段

與地理信息系統(tǒng)相關(guān)的理論有信息論、系統(tǒng)論和控制論，隨著時間的推移，這些理論已經(jīng)深入人心。地學(xué)界的專家和學(xué)者在展開各項研究工作時，會經(jīng)常用到這些理論。計算機技術(shù)的發(fā)展為GIS的應(yīng)用提供有力支撐。社會在不斷發(fā)展進步，人類對資源的使用有了更大的需求，有很多發(fā)達國家已經(jīng)開始清查自己國家現(xiàn)有的領(lǐng)土，為了良好完成這項工作，GIS技術(shù)的功能就需要滿足更高的要求。地理信息系統(tǒng)具備地圖交互編輯的功能，工作人員通過屏幕就能獲得地圖數(shù)字化信息。國家層面成立了一些與GIS技術(shù)相關(guān)的組織，為GIS技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用奠定良好的基礎(chǔ)。地理信息系統(tǒng)能處理數(shù)據(jù)，也能科學(xué)分析空間，實現(xiàn)人機交互，還能把地圖信息輸入系統(tǒng)。市面上的一些計算機公司對地理信息系統(tǒng)的研究非常深入，覆蓋面也很寬泛。研發(fā)出了很多作為商品的地理信息系統(tǒng)軟件。這些軟件有用戶界面，也有多種數(shù)據(jù)的格式轉(zhuǎn)換接口。也有一些地理信息系統(tǒng)軟件能聯(lián)網(wǎng)使用，從而滿足用戶的二次開發(fā)要求[1]。

（二）成熟階段

上世紀90年代，業(yè)內(nèi)人士對計算機軟件技術(shù)的研究獲得了重大突破，這也為地理信息系統(tǒng)的發(fā)展帶來了良好的機遇。GIS作為一種高科技產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用。在多媒體技術(shù)和Windows開發(fā)工具的支持作用下，研發(fā)了多窗口工作環(huán)境，用戶界面的功能也更加強大。上世紀90年代，人類成功發(fā)射了一系列的地球資源衛(wèi)星，此時也出現(xiàn)了很多的星載傳感器，強化了地理信息系統(tǒng)的功能，也明顯提升了地面分辨率，這在很大程度上促進遙感技術(shù)獲得良好發(fā)展。獲得數(shù)據(jù)源的渠道在逐漸增加，功能開發(fā)對數(shù)據(jù)的需求也逐漸加大。在此條件下GIS技術(shù)的發(fā)展獲得有效促進，不管是方法還是技術(shù)水平都獲得了明顯提高[2]。

二、地理信息系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用

（一）在農(nóng)用地評價和利用中發(fā)揮關(guān)鍵作用

在評價農(nóng)用地的價值時，需要經(jīng)過一個非常復(fù)雜的過程，完成任務(wù)有很大的工作量，而且還要有大量農(nóng)用地資料的支持。GIS強大的功能體現(xiàn)在空間信息管理方面，在評價農(nóng)用地的價值時，應(yīng)用GIS技術(shù)會大大減少工作量。另外GIS技術(shù)還在農(nóng)用地經(jīng)濟、農(nóng)用地適宜性方面發(fā)揮了非常關(guān)鍵的作用。收集土壤和土地空間信息，把這些信息調(diào)整為某一特殊格式，之后輸入至GIS系統(tǒng)。發(fā)揮空間分析功能的優(yōu)勢，實現(xiàn)對空間疊置模型的有效利用。全面評估土壤的和土地的適應(yīng)性，同時也實現(xiàn)對土壤質(zhì)量的綜合評估。這些評估信息在土地利用、規(guī)劃和管理工作中能發(fā)揮十分關(guān)鍵的作用。比如在某地的土壤評估工作中，工作人員建立了土地資源評價信息系統(tǒng)，在完成這項工作時，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)格式在其中發(fā)揮了十分關(guān)鍵的作用。在希臘，研究者使用GIS系統(tǒng)完成土地評價工作，生成了土地適應(yīng)性系列圖，同時也生成了土地利用潛力圖。利用GIS系統(tǒng)的空間分析功能優(yōu)勢，研發(fā)并推出土地定級空間分析軟件，專門用于完成城市土地分等定級工作。

（二）以氣候和生產(chǎn)為基礎(chǔ)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)域劃分

目前社會經(jīng)濟水平在不斷提高，農(nóng)業(yè)的發(fā)展也取得進步。在國家政府和各級人民的共同努力下，農(nóng)村地區(qū)的經(jīng)濟結(jié)構(gòu)有了很大的改觀。在規(guī)劃農(nóng)業(yè)氣候區(qū)的工作中，需要達到的標準是及時、有效、準確、直觀。要實現(xiàn)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)村經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的有效調(diào)整。隨著科技的進步，專業(yè)人士不僅能獲得非常精確的基礎(chǔ)地理信息資料，還能獲得地理信息系統(tǒng)軟件的支持作用。提高農(nóng)業(yè)氣候區(qū)域規(guī)劃水平。能反應(yīng)區(qū)域氣候條件的指標主要有三個，分別是積溫、地形情況和年降水量。對這三項指標進行量化需要用到地面網(wǎng)路系統(tǒng)和數(shù)學(xué)模式。對陸地衛(wèi)星TM數(shù)據(jù)加以優(yōu)化和壓縮處理，在此條件下完成新體復(fù)合操作。比如某地展開農(nóng)業(yè)氣候區(qū)規(guī)劃工作，在種植沙田柚的土地上劃分區(qū)域，主要劃分成三種，分別是適宜區(qū)、較適宜區(qū)和不適宜區(qū)。比如在某次區(qū)域的劃分工作中，要起到優(yōu)化沙田柚的種植效果的作用。在分析區(qū)劃的工作中，結(jié)合了ARC/INFO系統(tǒng)和ISODA程序，從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所需要的條件和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟狀況兩個角度出發(fā)，確定土壤、地形和氣候這三大指標。

（三）評價土地種植農(nóng)作物的適宜性

評價作物種植的適應(yīng)性，是以特定地域的適宜程度為依據(jù)，從而給出結(jié)論性評價。評價的特征是定性、定量和定位。對作物種植的適宜性作出評價，不僅能實現(xiàn)對自然資源的充分利用，還能有效挖掘土壤的潛力。提高農(nóng)作物的產(chǎn)量。保證能在目前已有的基礎(chǔ)上實現(xiàn)對農(nóng)作物總體布局的優(yōu)化。增強區(qū)域經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的發(fā)展能力，也增強區(qū)域生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展能力。在農(nóng)作物種植適應(yīng)性方面應(yīng)用GIS技術(shù)，農(nóng)作物的生產(chǎn)常常與某一氣象條件有密切的關(guān)聯(lián)，因此在確定農(nóng)業(yè)氣候區(qū)域的評價指標時，要以某一區(qū)域和某種植物為標準。充分發(fā)揮GIS技術(shù)的優(yōu)勢，科學(xué)劃分農(nóng)業(yè)氣候區(qū)域，為農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整工作提供科學(xué)依據(jù)。農(nóng)業(yè)在發(fā)展的過程中，農(nóng)業(yè)資源在其中發(fā)揮基礎(chǔ)作用。執(zhí)行各種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)策略，要做好資源清查工作，這里所說的資源不僅有自然資源，還有社會資源，從實際的執(zhí)行情況來看，這項工作要經(jīng)過非常復(fù)雜的過程，需要把大量的時間和精力投入其中。有效結(jié)合GIS技術(shù)和RS技術(shù)，監(jiān)測農(nóng)業(yè)資源的數(shù)量和質(zhì)量，以時空變化特征為依據(jù)，估算現(xiàn)有資源的有效價值。

三、地理信息系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)上的發(fā)展趨勢分析

GIS技術(shù)蘊含鮮活的生命力，有著非常廣闊的發(fā)展前景。在國內(nèi)該技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛。在未來農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展趨勢主要有以下幾個方面的表現(xiàn)，首先是建立集成性的專家系統(tǒng)，具備人工智能的優(yōu)勢，實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動采集的目標?？梢赃\用該系統(tǒng)解決一些算法復(fù)雜的問題，從而有效擴展GIS技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。

其次，有效結(jié)合GPS、GIS、RS技術(shù)，實現(xiàn)對空間決策系統(tǒng)的科學(xué)建立。在獲取和更新空間數(shù)據(jù)的工作中，RS技術(shù)能在其中發(fā)揮非常關(guān)鍵的作用。收集各種定位和定量信息，能保證這些信息實效性更強、準確度更高，此外該技術(shù)的監(jiān)測范圍也很大。尤其是在監(jiān)測資源環(huán)境的動態(tài)情況時，能保證數(shù)據(jù)的及時更新。從當前的發(fā)展情況來看，信息技術(shù)的發(fā)展有著很高的實效性，各項分析活動的進行也對數(shù)據(jù)信息有著迫切的需求。

最后，把WEBGIS作為基礎(chǔ)，成功建立應(yīng)用系統(tǒng)。從當前的形式來看，GIS系統(tǒng)呈分布式結(jié)構(gòu)，利用網(wǎng)絡(luò)這一基礎(chǔ)平臺，建立完善的WEB GIS系統(tǒng)，將該系統(tǒng)成功運用在全球信息基礎(chǔ)設(shè)施中。用戶通過該系統(tǒng)能成功獲得空間和屬性信息，從而成功建立專門的課題圖畫[3]。加大研究力度，有效開發(fā)GIS應(yīng)用模型。應(yīng)用模型能成功連接GIS應(yīng)用系統(tǒng)和常規(guī)的專業(yè)的研究紐帶，豐富的專業(yè)知識是成功建立模型的基礎(chǔ)條件。

總結(jié)：綜上所述，地理信息系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用有三方面體現(xiàn)：在農(nóng)用地評價和利用中發(fā)揮關(guān)鍵作用;以氣候和生產(chǎn)為基礎(chǔ)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)域劃分;評價土地種植農(nóng)作物的適宜性。目前中國農(nóng)業(yè)的發(fā)展仍然處于信息落后的不良現(xiàn)狀，應(yīng)用GIS技術(shù)，不僅空間上的信息傳輸能力會有所增強，對農(nóng)業(yè)信息的處理和分析也會更加可靠，有力促進我國農(nóng)業(yè)發(fā)展快速走向現(xiàn)代化。

參考文獻：

[1]范坤.地理信息系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)工程，2018，8（10）：47-49.

[2]姜婧菲. 基于GIS的資源環(huán)境審計關(guān)鍵技術(shù)方法研究[D].南京審計大學(xué)，2018.

[3]李登峰.地理信息系統(tǒng)在地質(zhì)勘察方面的應(yīng)用[J].世界有色金屬，2018（04）：187+189.