淺談3S技術在農業領域的應用

林 羽，劉斌瓊

（福建省農業科學院畜牧獸醫研究所，福建福州 350013）

1 什么是3S技術

3S技術是由全球定位系統GPS（Global Positioning System）、遙感技術RS（Remote Senescing）、地理信息系統GIS（Geographical information System）構成。它們是支撐精準農業的關鍵技術，是保障農業生產實現高產、低耗、安全、優質、環保的技術設備，是幫助、指導農資、農作實施準確定時、定位、定量等功能的關鍵因素。隨著3S技術的日益成熟，以及其在農業生產領域的不斷開發和應用，必將為現代化農業生產帶來新的、質的飛躍，必將推動精準農業在我國進一步得到實施和普及。

2 GPS系統與DGPS系統

GPS原是20世紀70年代美國為軍事目的開發的全球定位系統，主要是用于為美國的海、陸、空三軍提供全天候和全球性的導航與情報收集服務，該系統是由24顆高緯度衛星組成。而用于精準農業的定位系統DGPS是農業空間管理的基礎設施，它是由GPS、北斗系統、伽利略系統等發展而來，主要用于農業信息測量、農田定位以及智能化農業設備的空間定位等工作。通過智能定位可以讓農業機械設備通過電子地圖的導航，為大片農田提供差異化、定量化的噴藥、播種、灌溉等服務，與傳統的均衡化作業相比，既節約了資金，又提高了資源的利用率，能有效提高產量20%左右。同時，DGPS技術還能用于資源調查、環境監測、土地丈量等領域，發展前景十分廣泛。

3 遙感技術RS

遙感技術主要是指從人造衛星、飛行器上收集地面物體的電磁輻射信號，從而判斷地理環境和資源的一項技術。該技術是在航空攝影的基礎上伴隨著電子信息技術發展而形成的綜合性感測技術。它可以從遠處感知、探測物體，并通過各種用途的傳感器對可見光、微波、紅外信號等進行攝影、掃描，經過計算機綜合運算還原成人眼可以辨識的圖像。達到研究地表物體大小、形狀、溫度、狀態、位置的目的，從而實現對地球資源和環境進行監測和探測的綜合目標。遙感系統能從不同的高度、快速、大范圍地對多譜地段進行遙測，獲取海量信息。目前已大范圍地應用于氣象觀測、地圖測繪、資源考察等領域。由于遙感技術的成本比傳統的飛行器攝影要節約一半以上，它在精準農業的技術體系中將扮演越來越重要的角色。例如，遙感技術可以實時監測農田的信息，對農作物產量預測、農情宏觀預測等方面發揮作用。

4 地理信息系統

地理信息系統是一門新興學科，它是由地理學、環境科學、信息科學、計算機科學、管理學、統計學等綜合發展而來，是一門應用性很強的學科。地理信息系統的核心是要采集儲存一個地理空間數據庫，通過專門的計算機軟件對其中的數據進行處理和分析，還可以通過數據和圖形轉換的方式為人們提供更直觀地查看方式。配合上高速的網絡，地理信息系統可以實現數據資源的更新與共享，當然這要建立在數據庫有統一的格式規范的基礎上。目前地理信息系統在農業的應用范圍很廣，如用于分析地區氣候和自然條件差異，預測作物長勢和病蟲害發生趨勢、爆發概率等。如果配上專業的農業專家系統，還可以通過數據比對、大數據分析等手段建立各種的農業產業模型，為決策者分析空間差異、提出科學處方提供技術保障。

5 3S技術應用實例

為了實現低投入、高產出、少污染的目標，精準農業可以將每個生產實施對象視為一個獨立的單元，并根據其特有條件，為該對象的農業生產開出科學處方，實現變量管理，減少環境污染。例如，可以運用遙感技術，調查土壤的養分含量，實現變量施肥。先將一大片農田劃分成若干個小的單元，實際測定每塊土壤的pH值，含水量，氮、磷、鉀等元素和有機質的含量，用專用的計算機軟件制作土壤營養模型并標上準則的地理坐標。再配合DGPS的精準點位功能，實現機械自動化變量施肥。這樣不僅能提高化肥對農作物增產的貢獻，還可以大大降低成本，增加農業從業者收入，也減少了多余的化肥對生態環境的污染。經國外發達國家實踐證明，通過變量施肥技術，不僅大大減少了農作物化肥用量，而且農作物的產量比以往實行的平衡施肥整整提高了30%以上，經濟效益大大提高。隨著全球定位系統設備的發展，現在有一種可以隨身攜帶的接收機，通過徒步行走的方法，可以方便地將地理數據傳輸到裝有ARCGIS的計算機，經過中央數據處理器計算之后，可以將人工劃定的農田邊界值與衛星測繪的邊界值進行對比修正，并用電子地圖的方式保存下來，供農業機械自動化裝置使用，以便對每一個生產單元進行變量化管理。

6 3S技術的發展前景

我國是世界上人口最多的國家，也是傳統的農業生產大國，如何用有限的耕地確保我們的糧食安全一直是農業科技工作者們奮斗的目標。以3S技術為基石的精準農業是目前世界上公認的一項高新技術，科技含量很高、集成綜合性較強。對于推動我國農業建立標準生產，加速中低產量田畝的改造、提升耕地質量等方面具有重要的意義。當前，我國農業發展正處于機械化向信息化過渡的關鍵時期，從發達國家的經驗來看，實施精準農業可以幫助提升農業生產的潛力，優化我國農業產業結構，有效緩解資源短缺的困境，對減少資源消耗、緩解污染提升農產品質量方面都有著積極的作用。

[1] 孫燕.淺析農業現代化與農業持續化的關系[J].農業與技術，2009，（29）：125-126.

[2] 謝知勇，林羽.信息技術在畜牧業中的應用和思考[J].福建畜牧獸醫，2011，（2）：33-36.