基于遙感技術(shù)的智慧農(nóng)業(yè)研究

徐小禹

采用遙感設(shè)備，在云計(jì)算環(huán)境下，通過各種技術(shù)手段采集農(nóng)作物生長環(huán)境的多源異構(gòu)大數(shù)據(jù)信息，對所獲取的農(nóng)作物生長環(huán)境多源異構(gòu)大數(shù)據(jù)信息進(jìn)行預(yù)處理、清洗去噪、融合分析和智能調(diào)控應(yīng)用，并結(jié)合具體示范應(yīng)用進(jìn)行研究。根據(jù)農(nóng)作物生長環(huán)境地塊土壤、水肥、溫度濕度、作物病蟲害、雜草及產(chǎn)量等在時(shí)間與空間上的差異，進(jìn)行相適宜地耕種、施肥、灌溉、用藥及收獲，以合理的投入來獲得最好的經(jīng)濟(jì)效益，確保農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展并進(jìn)行農(nóng)作物優(yōu)化管理，最終實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程的精細(xì)化和準(zhǔn)確化。

一、引言

傳統(tǒng)的農(nóng)作物生長環(huán)境調(diào)控費(fèi)時(shí)、費(fèi)工且需要進(jìn)行室內(nèi)分析，不能滿足大范圍精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迫切需求。遙感技術(shù)因其具有觀測視野大、無損監(jiān)測和信息量豐富等特點(diǎn)，被廣泛用于農(nóng)作物生長環(huán)境的監(jiān)測、分析和評價(jià)中。目前，遙感監(jiān)測和對農(nóng)作物生長環(huán)境進(jìn)行智能調(diào)控已開始小范圍試驗(yàn)和推廣，但是，對農(nóng)作物生長環(huán)境進(jìn)行智能調(diào)控仍需要深入研究，相應(yīng)的農(nóng)作物生長環(huán)境智能調(diào)控系統(tǒng)也需要構(gòu)建，尤其是實(shí)現(xiàn)大范圍的業(yè)務(wù)化運(yùn)行。在此背景下，使用遙感設(shè)備實(shí)時(shí)進(jìn)行大范圍的農(nóng)作物生長環(huán)境圖像采集、氣象監(jiān)測和土壤監(jiān)測，建立農(nóng)作物生長環(huán)境智能調(diào)控監(jiān)測平臺，結(jié)合云計(jì)算和大數(shù)據(jù)處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)全面的農(nóng)作物生長態(tài)勢預(yù)測，可指導(dǎo)農(nóng)民科學(xué)種植。

二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為了方便數(shù)據(jù)和系統(tǒng)更新以及相關(guān)參數(shù)的修改，系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，包含數(shù)據(jù)訪問層、應(yīng)用邏輯層和表現(xiàn)層，并建立了基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)訪問層主要是負(fù)責(zé)農(nóng)作物生長環(huán)境數(shù)據(jù)的存儲、管理和維護(hù)。應(yīng)用邏輯層的功能是負(fù)責(zé)解析農(nóng)作物生長環(huán)境地理信息數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示。表現(xiàn)層的實(shí)現(xiàn)基于應(yīng)用邏輯層，為監(jiān)管人員、農(nóng)戶等其他用戶提供管理、查詢和瀏覽等功能。

“農(nóng)作物生長環(huán)境智能分析平臺”根據(jù)用戶角色（平臺管理人員、農(nóng)戶和其他普通用戶）提供相應(yīng)的管理、查詢和瀏覽服務(wù)。根據(jù)農(nóng)作物生長環(huán)境管理工作需求，分為公共服務(wù)模塊、農(nóng)作物生長環(huán)境智能分析模塊、農(nóng)業(yè)生態(tài)大數(shù)據(jù)集集錦模塊和后臺管理系統(tǒng)四大模塊。

1.公共服務(wù)模塊

公共服務(wù)模塊主要介紹農(nóng)作物生長環(huán)境的地理風(fēng)情面貌、有關(guān)農(nóng)業(yè)生態(tài)發(fā)展的最新訊息，以及適合農(nóng)作物生長環(huán)境精準(zhǔn)化管理的全景、實(shí)景和視頻資料。

2.農(nóng)作物生長環(huán)境智能分析模塊。

該模塊主要用來獲得所需要的地理數(shù)據(jù)，將各種地理要素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行整理和預(yù)處理，進(jìn)行數(shù)據(jù)入庫和有效的空間數(shù)據(jù)管理。農(nóng)作物生長環(huán)境智能分析平臺主要采用Ajax技術(shù)，可以有效減少用戶因?yàn)闉g覽器卡頓而中斷操作的可能性。模塊主要儲存和展示農(nóng)作物生長環(huán)境檢測結(jié)果，其中所檢測的內(nèi)容由土壤因子、水指標(biāo)、天氣因子和病蟲害因子以及這四種影響因素混合在一起的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)對農(nóng)作物生長環(huán)境的影響，輔助農(nóng)戶來管理、保護(hù)農(nóng)作物，降低農(nóng)作物受損的概率。

3.農(nóng)業(yè)生態(tài)大數(shù)據(jù)集集錦模塊

該模塊主要儲存和展示課題組采集的、或者通過一些渠道收集整理的農(nóng)業(yè)生態(tài)大數(shù)據(jù)集。這些農(nóng)業(yè)生態(tài)大數(shù)據(jù)集可以直接儲存在服務(wù)器上，如果是放在一些網(wǎng)站上的開放共享的數(shù)據(jù)集，為了減少自身服務(wù)器的負(fù)擔(dān)，可以通過一個鏈接網(wǎng)址直接指向互聯(lián)網(wǎng)上的開放共享的數(shù)據(jù)集。

4.后臺管理模塊

該模塊為用戶在管理、更新和維護(hù)數(shù)據(jù)資料提供服務(wù)。同時(shí)，后臺管理的賬號是根據(jù)不同角色分配并注冊獲得。Web系統(tǒng)中監(jiān)管人員和農(nóng)戶可通過門戶網(wǎng)站的不同的后臺管理入口進(jìn)入。

三、結(jié)束語

將遙感技術(shù)、模式識別、計(jì)算機(jī)視覺以及數(shù)據(jù)挖掘等信息化技術(shù)和人工智能技術(shù)應(yīng)用于解決農(nóng)作物生長環(huán)境大數(shù)據(jù)的遙感監(jiān)測和預(yù)報(bào)研究，有效融合遙感、氣象等多源數(shù)據(jù)，充分挖掘可用數(shù)據(jù)信息，以更好地支持農(nóng)作物生長環(huán)境和生長態(tài)勢的監(jiān)測、預(yù)警和評估工作，發(fā)展適用于遙感大數(shù)據(jù)的自動分析和信息挖掘理論與技術(shù)。