基于3S的農業災害應急系統設計與實現

文/王華 李雯雯

農業信息化成為未來農業發展的一個重要方向。隨著物聯網、云計算、人工智能及3S等現代信息技術的廣泛應用，不僅改變人們的生活，而且推動傳統農業朝向現代農業轉變。

1 3S技術在農業災害應急系統中的應用

1.1 3S技術在農業災害應急系統中應用的重要意義

隨著現代化信息技術的不斷推進發展，在農業生產中引入遙感影像和地理信息系統，將有助于實現對農作物的定量估產，監測農作物生長過程中的病蟲害。在農業生產中采用全球定位系統，有助于是吸納定量播種、施肥、灌溉和噴灑農藥，解放勞動力，提高效率。

隨著3S技術的迅速發展，被廣泛應用在各個領域行業，在農業生產領域涉及農用水污染處理、農業氣象預報及農業病蟲害預防等，3S技術的投入引進，極大的減少資源的投入，提高農產品的產量與質量，促進智能化農業的推進與發展。

1.2 3S技術中的關鍵技術

3S技術包括地理信息系統(GIS)、遙感技術（RS）和全球定位系統（GPS），被廣泛應用在農業生產的各個環節，通過構建可靠、穩定的數據信息體系，為農業生產和發展提供一套完善的解決方案。

（1）GIS屬于一種強大的技術工具，針對農業海量的信息數據，具有采集、存儲、處理、分析、建模等功能，在農業災害應急系統中的應用，搭建了一個全局總覽的指揮平臺，實現對空間數據及時進行可視化查詢、分析和綜合處理，對自然災害進行預測和分析，為相關部門輔助決策提供方便，提高決策的效率和水平。此外，基于網絡GIS不同機構之間共享信息數據，提高工作效率。

（2）遙感技術（RS）的應用。隨著遙感技術的快速發展，促使衛星遙感圖像空間、光譜及溫度分辨率都顯著提高。在GIS環境下對遙感影像進行遙感解譯和信息提取，將相關信息直接導入GIS數據庫，使得獲取地物信息特征和變化的范圍擴大，經由全球定位系統GPS，可以準確、快速的獲取位置信息。

3S技術被廣泛應用在農業中，特別是土地調查、土壤侵蝕監測、自然災害預防與評估等領域的應用，已經取得顯著成效，最終促進實現農業的精準化生產和管理，GPS對災害定位，RS對災害的識別及GIS對空間的分析，有效的幫助災害管理部門針對農業災害應急，制訂切實可行的預防決策。

2 基于3S技術在農業災害應急系統中的設計及問題

2.1 基于3S技術在農業災害應急系統中的設計

3S技術中，由RS與GPS負責獲取影像數據與空間定位信息，交由GIS對地測信息進行空間管理和快速分析，從而為研究和發展提供技術支持。

3S技術并不是單純的GIS、RS及GPS的整合，未來隨著信息技術的發展，還可以與其他技術學科結合構成更多的“S”。例如，與數字攝影測量系統DPS、專家系統ES結合。

3S技術只是集成技術的初級起步階段，是GIS、RS及GPS三者之間一些功能的相互調用。3S技術的高級階段，GIS、RS及GPS三者之間的關系是直接共同作用，形成一個有機統一的系統。通過采集分析不斷更新的動態數據，快速準確的獲取定位信息，實現現場實時查詢、分析和判斷。

在3S技術中，最核心的內容就是遙感與地理信息系統的集成，遙感技術為地理信息系統提供穩定可靠的數據資源，GIS為遙感影像提供區域背景信息，有助于提高影像的解譯精度。GIS中的電子地圖，之所以能為用戶提供空間組合信息服務，前提是需要GPS提供實時的定位信息。GPS給出動態位置，GIS提供地物的靜態位置，在同一坐標系統下，兩者構成聯系，從而基于電子地圖，對農業災害實時、準確、形象的展示和查詢。GPS精確定位功能，有效解決RS定位難的問題，三者實現高度自動化、實時化、智能化，為農業科學研究提供依據和解決對策。

2.2 基于3S技術在農業災害應急系統中存在的問題

當前3S技術在設計與實現中遇到的難題，我們主要從以下幾個方面分析：

兩組患者在護理前，焦慮評分差異無統計學意義（P＞0.05）。在護理后，兩組患者的焦慮評分均有所好轉，但實驗組的改善情況更好，兩組數據t值檢驗后，差異有統計學意義（P=0.004 0）（如表1所示）。

2.2.1 信息數據缺乏實用性

通常情況下，系統會采集海量數據信息，不過這些數據信息并不是農業災害區域實時有效的數據，因而并不能夠為災害管理部門提供參考。

2.2.2 不同層次、不同部門間缺少數據傳送通道

農業災害管理機構亟待解決的難題，就是如何將精確的、實用的信息數據實時的傳送到相關災害管理部門，并對信息數據進行優化實現最大程度的利用。

2.2.3 缺乏一個用于數據元、數據交換的標準

各部門提供報送的數據內容和格式多樣，無法加載到系統中直接使用，需要對數據不斷篩選、提取，才得以應用。因此，制定數據交換標準，將不同格式的數據加載到同一平臺上，方便后續數據信息的應用。

2.2.4 數據共享程度低

3 3S的農業災害應急系統設計與實現

3.1 構建智慧農業一體化框架

智慧農業一體化框架包括五個層次，從上到下依次為用戶層、應用層、技術層、數據層及軟硬件設施層等，每個層次各有不同的功能作用。

用戶層，為不同的用戶提供與農業生產相關的信息數據；應用層，支撐用戶層的使用，為智慧農業系統提供功能支持；技術層，是農業災害應急系統的核心，具有承上啟下的作用，是連接應用層和數據層的重要紐帶。技術層為應用層提供技術服務，對數據層信息數據的傳輸、管理與分析提供服務。數據層將各類數據采集入庫和管理，為上一層工作提供數據源。軟硬件設施層是整個智慧農業體系的骨架，在整個框架中發揮一種支撐作用。

3.2 制訂預案，常備不懈

在國家、省、市、區制訂農業災害的應急預案，不斷演練，有效預防和減輕農業災害。農業災害應急預案機制，包括應急組織體系、職責、預測、預警、應急響應、應急處置、應急保障以及調查評估等，逐步構建一套成熟的工作運行機制。同時，通過培訓和預案演練等方式，促使廣大群眾、災害管理人員熟練的掌握預案，并在實際演練中預案進行完善。政府管理人員要居安思危，增強自身的憂患意識，緊抓農業生產管理，堅持預防與應急相結合，鼓勵各地區結合本地農業實際情況制定防災預案，開展救災演練，積極做好裝備、技術、人員的應急準備。

3.3 樹立防災減災的科學發展觀，依靠科技監測預警

農業災害應急系統設計與實現中應當以人為本，將保障人民群眾利益為首要任務，最大程度的減少災害對農業生產的危害。

（1）科學防御，從早期的盲目抗災轉變為主動避災，在防災減災中堅持預防為主的原則，將災害的監測預警放在十分突出的位置，面向全社會和廣大農民群眾及時發布預警信息。

（2）依靠科技提高防災減災的綜合素質，通過加強農業防災減災領域的科學研究與技術開發，積極引進和采用技術先進的監測、預測、預警及應急處置設施，充分發揮專家隊伍的指導作用，提高工作人員的專業水平，提高應對農業災害的科技水平和能力。

3.4 全民普及防災意識，建立高效的應急響應機制

通過教育和宣傳，提高農業多災地區群眾的防災意識，定期開展農作物、洪水和地震災害知識的普及教育；開展改善氣候的實驗，如人工增雨、消霧等實驗；政府相關部門組織領導各個部門積極響應，加強水利、民政、農業、環境等部門的聯動協作，建立高效的應急聯動機制，充分發揮各個地區各部門的作用，依靠公眾力量構建規范高效的災害管理工作流程。

4 結論

基于3S的農業系統，其具有可視化特性，對于農業生產過程中的海量數據，能夠進行有效精準的處理。系統基于云計算、物聯網等技術，實現數據信息的快速傳輸，確保農業災害管理部門做出快速有效的相應。本文介紹3S技術在農業災害應急系統應用的重要意義，指出基于3S的農業災害應急系統設計應用存在的問題，并就如何設計與實現提出相應的對策，以促進實現農業生產的智能化、數字化，以顯著提高農業生產的科學化和定量化水平，保障我國農業種植的安全，從而創造巨大的社會經濟效益。