3S技術用于精準農業發展研究探析

□姬鑫慧鞏凡溪吳新宇范 翔

(1.成都理工大學地球科學學院；2.成都理工大學商學院 四川 成都 610059)

當前大多數研究將農業階段分為：原始農業、傳統農業以及精準農業。我國當代農業則步入精準農業階段[1]。其主要特點：3S技術基礎上用多種輔助決策系統進行“因地適宜”工作，即：根據不同地塊土壤水分、病蟲害、雜草等特征精準播種、施肥。相比傳統農業污染嚴重、農藥用量不定等缺陷，精準農業可對農業生產定量化，降低成本，減少環境污染，物有所值甚至物超所值?；A方法為：在RS宏觀控制基礎上用GPS進行精準定位，后用GIS空間分析將地面信息、地形、地貌、作物種類和長勢等基本數據進行分析獲取定量數據，用于普通農業操作流程[2]。

1 3S技術于精細農業中的綜合應用

1.1 GIS在精準農業中的應用

作為精準農業主導部分[3]，GIS可結合區域土壤類型，將土壤測試結果、化肥農藥使用等采集大范圍數據，構建地理數據庫，對數據分析結果進行空間統計，對未來的情況進行判斷以及預測，達到輔助決策目的[4]。

其在精準農業中應用見下，近幾年文獻中所用較多為管理決策支持系統：

（1）農業環境要素信息：采集土壤信息；（2）農田空間數據庫：包括基礎信息、專題圖、輔助決策以及元數據庫等；（3）管理決策支持系統：基于GIS構建管理系統，為部門提供輔助決策。如：盧健[5]等基于三維GIS開發玉米精準作業農田環境模擬檢測系統，為研究區土壤墑情動態監測和玉米精準作業奠定基礎;朱毅[6]基于組件GIS，設計農作物分析與評價專題圖系統，完成以地塊為單位的變量作業等。丁克奎[7]等基于嵌入式技術開發多功能信息采集終端，指導信息入庫處理;房超[8]等進行玉米精準施肥專家系統研制等。

1.2 GPS在精準農業中的應用

GPS于精準農業中主要功能：（1）機械動態定位指在管理系統命令基礎上對農田各階段工作精確定位[9]。如王熙[10]用VB6.0及Map Object工具開發施肥控制軟件，提出并解決了變量施肥作業數據在車載計算機的儲存和解析問題。莊衛東[11]開發變量施肥控制軟件，滿足變量施肥播種機自動控制需要。（2）與GIS結合構建系統：何勇[12]用GPS采集位置數據，用GIS進行空間數據的分析，研究信息處理系統，實時測定和顯示懂點軌跡。楊青[13]將GPSGIS結合，研發田間農業轉杯實時監控和信息管理系統等。

1.3 RS在精準農業中的應用

RS技術于精準農業中通過高空間或高光譜分辨率數據對農田基本信息及動態變化信息進行調查分析。如，劉秀英[14]用高光譜遙感建立生理參數及土壤信息監測模型，為監測研究區田間施肥管理提供依據；其中：（1）基本信息：農田設施、農作物種類、土壤肥力等；（2）動態變化信息：病蟲害狀況、農作物產量變化、雜草生長狀況等[15]。

1.4 3S集成技術在精準農業中的應用

3S 集成技術綜合 RS、GIS、GPS 優點。GPS 精準定位基礎上，RS收集數據及監控，最后用GIS空間分析完成系統等工具構建以輔助重大決策。其優勢為效率高，方法簡便，減投增收等。于精準農業中應用分為以下兩個部分：（1）動態監測：李建龍[16]基于3S技術和生態系統分析方法 ,動態監測新疆天山草地農業資源，進行大面積估產。王芳[17]基于3S技術對研究區進行大比例尺土壤養分制圖，反應土壤養分空間分布特征為精準農業提供依據；3S技術在紅星農場現代農業中的應用[18]等。（2）管理系統：Omid Noori[19]于研究區基于3S技術進行的健康普通橄欖樹冠的特定地點管理；呂鵬[20]對煙葉生產過程中空間數據進行管理和分析處理，高效地綜合管理煙葉生產流程，實現現代煙草農業的增產、增收、增效；劉鳳仙[21]基于Visual Basic與MapObjects開發邯鄲農業資源環境信息系統,計算模擬玉米不同生產水平等。

2 展望

3S集成技術實現農業空間信息精確采集與應用[22],21世紀00年代數據缺乏、設備限制[23]等問題已隨衛星發射等科技進步解決。但目前仍存在多種不足，如：

（1）數據不確定性；（2）數據壓縮數據更新淘汰；（3）計算機網絡上不同軟件系統間交互式互操作語義化操作；（4）網格格式全球空間信息的表達方面欠缺等。

精準農業的發展不能隨一個問題的解決而一勞永逸，問題越先進，制約因素便越高端，解決問題的過程便是產業進步過程。基于3S技術的精準農業過程復雜、綜合性強，但其為農業低耗高效的重要途徑。因此于我國，應在了解基本國情基礎上，結合科技發展熱潮創建精準農業體系，創建更大效益。

[1]王素珍,吳崇友.3S技術在精準農業中的應用研究[J].中國農機化學報,2010(6)：79-82.

[2]張前勇.基于3S技術的精準農業[J].安徽農業科學,2006,34(16)：4170-4171.

[3]孫玉文,沈明霞.精準農業及“3S”技術概述[J].甘肅農業科技,2008(12)：39-43.

[4]陳戀,周衛軍,余德,等.GIS在精準農業中的應用進展及展望[J].安徽農業科學,2015(22)：352-354.

[5]盧健,陳桂芬,孟穎,等.基于三維GIS的農田環境模擬監測的研究及系統實現 [J].中國農業科技導報,2017,19(3)：50-55.

[6]朱毅,宋良圖,魏圓圓,等.農作物分析與評價專題圖系統[J].計算機系統應用,2012,21(4)：1-5.

[7]丁克奎,鐘凱文.基于“3S”的精準農業管理系統設計與實現[J].江蘇農業科學,2015,43(1)：399-401.

[8]房超.GIS技術在玉米精準施肥專家系統研制中的應用研究[D].吉林農業大學,2011.

[9]紀婉玉,蔣超.基于北斗的農田處理采集系統及應用[J].衛星應用,2015(6)：24-26.

[10]王熙.精準農業大豆變量施肥控制技術研究[D].黑龍江八一農墾大學,2010.

[11]莊衛東,汪春,王熙.基于GPS和土壤養分圖的變量施肥控制軟件開發[J].農機化研究,2010,32(7)：189-192

[12]何勇,方慧,馮雷.基于GPS和GIS的精細農業信息處理系統研究[J].農業工程學報,2002,18(1)：145-149.

[13]楊青,張征,龐樹杰,等.一種基于GPS和GIS農業裝備田間位置的監控系統[J].農業工程學報,2004,20(4)：84-87.

[14]劉秀英.玉米生理參數及農田土壤信息高光譜監測模型研究[D].西北農林科技大學,2016.

[15]蒙繼華,吳炳方,杜鑫,等.遙感在精準農業中的應用進展及展望[J].國土資源遙感,2011,2011(3)：1-7.

[16]李建龍,蔣平.利用3S技術動態監測天山草地農業產量及其成因分析[J].安全與環境學報,2003,3(2)：8-12.

[17]王芳,李友宏,米麗娜,等.基于3S技術編制大比例尺土壤養分圖方法研究——以吳忠國家農業科技園區為例[J].干旱地區農業研究,2009,27(5)：123-126

[18]王文富,鄭紅梅.3S技術在紅星農場現代農業中的應用[J].現代化農業,2010(5)：49-51.

[19]Noori O,Panda S S.Site-specific management of common olive：Remote sensing, geospatial, and advanced image processing applications[J].Computers&Electronics in Agriculture,2016,127：680-689.

[20]呂鵬,王拓,王云飛,等.基于3S技術的現代煙草農業信息綜合管理系統[J].計算機系統應用,2012,21(2)：30-33.

[21]劉鳳仙.基于3S技術的農業資源管理信息系統的研究[J].湖南農業科學,2008(4)：134-136.

[22]楊微,周宏璐,韓成偉,等.3S技術在我國農業生產中的應用[J].吉林農業科學,2009,34(6)：58-59.

[23]張學儉,李曉瑞.精準農業及其支撐技術[J].甘肅農業科技,2006(11)：16-19.[13]