基于3S技術在精準農業中的應用探討

王琴

摘 要：精準農業是當今世界農業發展的新潮流，也是農業的主要研究方向，從精準農業的管理思想為入口，重點介紹了3S技術支持體系：全球定位系統（GPS）、地理信息系統（GIS）、遙感（RS）在精準農業中的應用，并對其前景進行了展望。

關鍵詞：3S技術；精準農業；應用展望

中圖分類號：S-3 文獻標識碼： A DOI：10.11974/nyyjs.20170229022

我國是一個農業大國，擁有近8億的農民，用占世界7%的耕地面積養活了世界22%的人口， 國際上近年來把精準農業作為農科學研究的熱點領域，是農業生產與高新技術相結合的新型農業發展模式。它的特點是“精確”，它充分體現的是因地制宜，科學管理的思想觀念，其核心技術是“3S”技術與計算機控制系統。

1 精準農業

1.1 精準農業（precision Agriculture）的核心思想

精準農業（precision Agriculture，簡稱PA）是農業實現低耗、高效、優質的重要途徑，是由信息技術支持的根據空間變異，定位、定時、定量地實施一整套現代化農事操作技術與管理的系統[1]， 實時獲取地塊中每個小區內的土壤信息、農作物信息，診斷作物的長勢和產量在空間上形成的差異是PA的內涵思想，并對每一個小區做出分析，決策，隨后進行灌溉、施肥以及噴藥，從而使水、肥以及殺蟲劑的利用率被最大限度地利用，增加產量，減少環境污染，進而高效地利用各類農業資源，取得非常可觀的經濟效益和環境效益。

1.2 精準農業的技術核心

實現PA，它的核心是除了建立一個完善的地理信息系統（GIS），還有全球定位系統（GPS）、遙感（RS）、傳感器以及檢測系統等。前3項組成了 “3S”技術，若要對農作物抽樣調查，獲取作物生長的各種影響因素數據，那就離不開3S技術，同時可以實時采集時間、空間變化信息，繪制電子地圖，并對其進行加工處理，還可對精準農業的效果、效益進行評估（圖1）。

1.3 S技術在精準農業中的綜合應用

1.3.1 GIS技術的應用

地理信息系統（GIS，Geographical Information System）作為農田空間數據庫采集、分析、處理和顯示地理空間信息的計算機軟件平臺。其在精準農業中的應用主要包括以下幾個方面：

GIS能作為農田空間數據庫的管理系統。它即管理農業空間數據庫，也能實現對土壤性狀、自然條件、農作物長勢狀況及產量等數據遠程查詢，也能參與分析，最終顯示與輸出分析的結果； GIS能繪制農作物產量分布圖。在新型聯合收割機上安裝GPS，每隔幾分鐘，GPS就記錄下它的位置， 而產量計量系統能自動稱出農作物的重量，此時計量儀器能測出農作物流入儲存倉的速度和測出已經流出的總量，所以一旦結果顯示，就記錄在農田空間數據庫中； GIS可以分析農業專題圖。GIS有空間疊置功能，能將不同類型農業專題數據疊置在一起，形成新的數據集，從而能分析出土壤中各種限制因子與作物的相互影響。

1.3.2 GPS技術的應用

GPS在精準農業中非常重要，它可以精準定位，精準施肥，精準灌溉，精準噴藥以及精準耕作，GPS根據地區不同，土壤類型差別以及土壤中各種養分的盈虧狀況，作物的差異和作物的需求狀況，將微量元素與有機肥科學配方，做到精準施肥；同時，GPS利用土地參數采樣器，采集植物的生態環境等參數，通過GPS中心控制基站，然后讓專家系統進行植物分析，可以做到精準調控節水灌溉系統；GPS也能監測病蟲草害，它能連接高質量的視頻攝像系統，可以收集原始數據，分析圖像，實時監測田間作物，從而能得出受災范圍與位置，還可跟蹤蟲害的遷飛路線、種群數量和受災程度，病蟲害發展方向及流行趨勢，隨后可選擇裝有差分GPS的飛機引導飛行員在特定的路線與高度進行噴灑；精確種子與播種工程有機結合，能讓播種機均勻播種，深淺一致，這樣可以使田間作物獲得充足的營養，收獲機械不但可以顆粒歸倉，而且還能根據一定的標準準確分級，所以GPS能減少肥料和農藥的消耗、精確灌溉、精準播種，而且還有助于提高作物產量。

1.3.3 RS在精準農業中的應用

遙感（RS）是不接觸物體，對目標或自然現象遠距離探測和感知的一種新型技術。RS不僅全面、準確、實時地提供作物生態環境，而且還可以提供作物生長的各種信息。所以RS是獲取田間數據的重要來源，因此RS在作物產量預測，農情宏觀預報等方面提供重要依據。

2 結語

目前，關于3S技術的運用仍然是精準農業發展的核心，精準農業是一種綜合性很強的復雜系統，用GIS將土壤和作物數據進行存儲、整理、分析，利用RS可以全面、準確及時的獲取多光譜、大范圍的田間遙感數據，利用GPS技術，配合RS和GIS，能夠對農作物產量分布，土壤成分進行監測，做到合理施肥、精準灌溉、精準噴灑農藥和精細耕作，從而實現了農業低耗、高效和優質，精準農業在3S技術支持下具有精準定位、技術性強，定量化的特點，其中，GPS與GIS的結合提供了精準位置；提供了定量的田間作業與管理的技術手段，RS與GIS的結合能提供建立農田基礎數據庫所需的多種數據源，因此可以優勢互補 ， 從而促進精準農業的發展。

參考文獻

[1]劉金銅.精準農業概論[M].氣象出版社，2002.

[2]何勇.精細農業[M].杭州：浙江大學出版社，2000.

[3]唐俊華.對地觀測技術與精細農業[M].北京：科學出版社，2001.

[4]潘明，陳藝.3S技術在精準農業中的應用[J].現代農業裝備，2011（06）.

[5]母金梅，申志永.3S技術在我國農業領域的應用[J].農業工程，2011（02）.