地理信息系統在農業決策服務中的應用*

張 燏，董春巖

(農業部信息中心，北京 100125)

·技術方法·

地理信息系統在農業決策服務中的應用*

張 燏，董春巖※

(農業部信息中心，北京 100125)

目的近年來，GIS技術逐漸滲透到農業各環節，在助力提高農業生產效率和經營效益等方面，發揮出越來越重要的作用，為農業現代化發展帶來了生機和活力，文章將介紹地理信息系統技術在農業部農業決策服務系統建設過程中的應用，與農業系統從業者分享我們的GIS應用經驗。方法在構建我國農業決策服務系統過程中，根據我國農業產業特征，選擇以Eclipes為開發環境，以Oracle 11gR2為數據庫，以SuperMap GIS-T ServerV2.0為服務發布管理平臺，以國家測繪局提供的空間地理數據為基礎，綜合運用WebGIS、REST架構等先進技術，把全國農業生產、經營、流通、管理范圍內的地理信息進行分類編制，建成一個功能齊全、應用方便的農業決策服務系統，從而實現了把GIS技術在農業部管理決策層面上的應用。結果通過深入調研、走訪和分析，迄今歷時2年時間，在設計并搭建農業部電子政務內網應用支撐平臺的基礎上，經研究策劃，初步建成了農業部決策服務系統。結論GIS技術在農業決策服務中有巨大的應用潛力，不僅可為農業決策服務系統提供空間分析和可視化方法，而且通過該決策服務系統的運行，還能夠實現農業部門提供日常監管和應急決策所迫切需要的空間信息。因此，GIS技術在農業決策服務中的應用前景廣闊。GIS技術在農業決策服務系統建設過程中的應用，尤其是系統建設思路和架構，對繼續探索GIS技術在農業各業務領域中的應用和農業信息平臺研發，都將有較大的借鑒作用。

農業地理信息系統 農業電子政務 決策服務系統 空間數據共享 農業綜合管理

0 引言

農業體系是一個高度復雜的自然-社會綜合體，復雜多樣且不斷變化的自然條件及社會環境決定了農業產業在時空上的復雜性和變異性[1]。農業各環節過程涉及海量的空間數據及屬性信息，隨著全球衛星定位技術、遙感技術[2-3]、物聯網信息感知技術[4]、數據可視化技術的飛速發展，農業地理信息系統理論應運而生[5]。20世紀70年代GIS技術開始應用于美國農業領域，隨后，美國、以色列、法國等發達國家將“3S”技術有力結合，在精細農業領域取得較大突破，形成了較為成熟的技術應用和管理體系[6-8]。

我國從20世紀80年代中期開始將GIS應用于農業，農業地理信息平臺以基礎地理數據(矢量數據、影像數據、數字高程模型)為基礎，以農業業務數據為管理對象，綜合運用GIS技術、數據庫技術、網絡技術及Web Service技術，實現農業業務數據及綜合信息的空間查詢、展示及管理，以滿足農業生產管理、產業發展、宏觀調控等的空間信息需求以及輔助決策等[9]。目前，其部分研究成果已得到實踐應用，對提高農業生產、經營效率等發揮了積極作用，成為農業管理及輔助決策的重要工具[10]。

近年，農業部按照中辦、國辦系列文件要求，研究制定了《農業部電子政務內網建設方案》并通過了國辦審批。依據建設方案部署，農業部提出結合部工作職能，整合利用部內外信息資源，建設農業部決策服務系統。鑒于上述情況，文章對地理信息系統在農業決策服務中的應用進行了研究。

1 總體設計架構

農業部決策服務系統選用J2EE技術，采用B/S/D 3層應用結構進行開發。總體架構分為5層，包括基礎環境層、數據資源層、應用支撐平臺、應用層和展示層(圖1)。

圖1 系統總體架構

2 系統功能結構

2.1 熱點關注模塊

熱點關注模塊是系統用戶的個人頁面，包含從其他功能模塊訂閱的關注內容，系統自動推送的關注內容，其他用戶向當前用戶推送的關注內容。

2.2 查詢統計模塊

查詢統計模塊將各個主題庫中的數據資源統一編碼，針對各項指標面向各層用戶提供多維度、多類型的圖表信息查詢及導出功能。

2.3 主題分析模塊

主題分析模塊面向農作物小麥的業務需求，將相關數據按照生產、經營、管理3環節建立用戶關注的主題并進行分析，系統根據分析結果以農業地理信息平臺為可視化手段，以天地圖為底圖通過調用WMTS服務進行渲染(圖2～5)。具有周期性變化的地理信息采取時間軸的形式進行展示(圖6～7)。主題分析模塊除了地理空間展示還提供統計圖展示，用戶可以加直觀的了解相關信息指標，即每一個地理信息空間圖對應著相應的統計圖表(圖8)。

2.4 監測預警模塊

監測預警模塊包括自動同步其他業務系統的監測報告和在線編輯監測報告兩部分功能。

圖2 苗情長勢分布

圖4 小麥蚜蟲發生動態

圖5 監測點小麥樣本長勢

圖6 不同時期土壤墑情卷簾分析

圖7 小麥長勢遙感監測

圖8 播種面積分布統計

圖9 數據庫邏輯結構

2.5 分析報告模塊

分析報告模塊包括系統定期生成分析報告和業務工作者手動上傳及推送共享業務報告兩部分。

3 數據庫設計研究

系統數據庫分為原始業務庫、主題庫、基礎信息庫、管理庫、數據交換庫和地理信息庫六個部分，并通過SuperMap空間數據庫引擎和Oracle 11gR2數據庫管理軟件開展數據庫管理。數據庫邏輯結構如圖9所示。

3.1 原始業務庫

原始業務庫用于存儲從農業部其他業務系統采集的原始數據，分為宏觀經濟數據、生產數據、經營數據及管理數據4類。

3.1.1 宏觀經濟數據

宏觀經濟數據反映國家宏觀經濟和人民生活動態，包括國內生產總值、財政收入和支出、居民收入和消費、人口情況等，主要來源于《中國統計年鑒》。

3.1.2 生產數據

生產數據反映了種植業的生產情況，包括小麥播種面積預計、產量預計、土壤墑情、氣象監測、因災影響播種情況、優質品種和技術推廣面積、冬前苗情調查、越冬農作物返青苗情調查、農機跨區收割進度、實際產量統計、成本收益及災害情況統計數據等，主要來源于農情信息調度系統、農情信息定點監測調度系統、農情基點縣信息調度系統、全國農作物重大病蟲害數字化監測預警系統、全國土壤墑情系統、全國農業機械化管理系統等農業部業務系統等。

3.1.3 經營數據

經營數據主要包括小麥最低收購價、小麥國際國內期貨價格、小麥國際市場價、小麥批發價格指數、小麥進出口量、進出口價格、世界上其他主要國家小麥進出口量數據等，主要來源于全國農產品成本與收益資料匯編、農產品國內價格數據集市、農產品期貨數據集市、農產品國際價格數據集市、農產品批發價格指數數據集市、農產品貿易數據集市等。

3.1.4 管理數據

管理數據反映了國家針對農業實施的各項政策，包括小麥良種補貼資金及實施面積、測土配方施肥——小麥667m2均節本增效、國家及市場的收購價及收購量、政策糧出庫均價及出庫量等數據。

3.2 主題庫

[31]外務省経済協力局編：《ビルマの自力更生路線とわガ國の経済協力》,東京：大蔵省印刷局，1972年，第52頁。

主題庫是將原始業務庫中的數據進行抽取、清洗加工及整合，建立關聯關系，形成用于統計分析及決策服務的主題數據庫。

3.3 基礎信息庫

基礎信息庫用于存儲支撐農業部決策服務系統及應用支撐平臺運行的基礎信息，主要包括數據字典、基礎編碼、系統配置等數據。

3.4 管理庫

管理庫用于存儲用戶管理、機構管理、權限管理及日志管理的數據。

3.5 數據交換庫

數據交換庫用于存儲與其它業務系統同步數據過程中產生的配置信息，主要包括調度配置、同步規則及交換日志。

3.6 地理信息庫

地理信息庫主要用于存儲系統相關的地理信息數據，包括基礎空間數據和農業空間數據。數據類型主要分為矢量圖、影像圖、農業空間地理分布、坐標等空間地理信息數據，主要來源于國家測繪局。

4 結束語

農業部決策服務系統以農業地理信息平臺為基礎，將計算機技術、WebGIS技術與農業業務數據相結合，本期建設完成梳理小麥的生產、病蟲害、氣象災害、價格及進出口相關的數據指標近120個，并將核心指標劃分為生產、經營、管理三大類，實現了包括小麥生長態勢、病蟲害監測、產量預測及收播進度等在內的19個專題數據空間化處理。下一步建設將在進一步完善種植業決策服務模塊的同時，構建畜牧獸醫業及水產養殖業決策服務模塊。

系統的運行為農業業務管理、監管和應急決策提供了可視化管理手段，為農業決策指揮提供全面、準確、及時的信息保障服務，有助于提高農業管理部門的決策水平及決策質量，這是農業地理信息系統應用在農業部決策服務方面的首例實踐成果，具有一定的參考借鑒價值。

[1] 楊波， 何露.農業文化遺產研究的GIS應用前景分析.中國農業資源與區劃， 2015, 36(2): 139～144

[2] 陳仲新， 任建強，唐華俊，等.農業遙感研究應用進展與展望.遙感學報， 2016，20(5)： 748～767

[3] 胡文君， 葉立明.基于遙感和地面觀測數據的水稻生長季長度空間建模.中國農業資源與區劃， 2016, 37(8): 12～20

[4] 劉佩君. 物聯網技術惠及現代農業發展探析.中國農業資源與區劃， 2016, 37(2): 66～71

[5] 林蘭芬， 王瑞松，于鵬華.基于GIS的農田小氣候環境可視監測系統.農業機械學報， 2015, 36(3): 254～260

[6] 張倩， 刁志國，肖一明.地理信息系統在精細農業方面的應用——以吉林省永吉縣中國—新加坡食品控制區為例.基層農技推廣， 2015, 3(2): 54～56

[7] 穆鈺， 耿如林，張秋玲，等.GIS技術在農業規劃畜牧場選址中的應用.中國農學通報， 2016, 32(29): 189～193

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[9] 劉德元， 楊嘉琳，孫新華，等.基于地理信息系統的農業地質環境監測研究——以江西省余干縣為例.安徽農業科學， 2016， 44(20)： 56～59， 72

[10]王琛.GIS技術在農業資源與環境領域的應用進展.現代農業科技， 2015， 17:237～238， 248

APPLICATIONOFGEOGRAPHICINFORMATIONSYSTEMINAGRICULTURALDECISIONSERVICE*

ZhangYu，DongChunyan※

(Information Center of Ministry of Agriculture，Beijng 100125，China)

In recent years, the geographic information system (GIS) technology has gradually penetrated into all aspects of agriculture, leading to the increase of agricultural productivity and management efficiency. This paper introduced the applications of GIS technology in construction of agricultural decision-making (ADM) service system for Ministry of Agriculture (MOA), China, so as to share the experiences in application of GIS technology with the readers, especially local governments. According to the characteristics of China’s agricultural industry, selecting the Eclipes as the development environment, the Oracle 11gR2 as database, the SuperMap GIS-T ServerV2.0 as a service release management platform provided by the State Bureau of Survey, and mapping geographic data as the basis, combing with the WebGIS, REST and other advanced technology, it built an agricultural decision-making service system with a complete function including agricultural production, management, and circulation, and realized the application of the GIS technology in the Ministry of agriculture on the level of management decision. The results showed that GIS technology had great potential in the agricultural decision-making service, which can not only provide the spatial analysis and visualization methods for agricultural decision-making service system, but also realize the agricultural sector spatial information daily supervision and emergency decision. Therefore, the application prospect of GIS technology in agricultural decision-making service was broad.

agricultural geographic information system; agricultural e-government; decision-making service system; spatial data sharing；integrated agricultural management

10.7621/cjarrp.1005-9121.20170908

2017-04-10

張燏(1982—)，女，北京人，碩士、工程師。研究方向：農業信息化、農業地理信息系統、農業電子政務 ※通訊作者：董春巖(1987—)，男，黑龍江海倫人，碩士、工程師。研究方向：農業地理信息系統。Email： 664189418@qq.com *資助項目：農業部財政項目“農業部電子政務內網應用支撐平臺建設及應用系統開發項目”(C201516)

TP319

A

1005-9121[2017]09049-07