“3S”技術在重慶市潼南區鄉村產業數字化中的應用

摘 要 推動鄉村產業數字化轉型升級是產業高質量發展的現實需要，也是推進鄉村振興的重要舉措。3S技術對加強鄉村數字化建設具有重要作用，有利于構建鄉村產業資源、生產、管理、服務等智能化、數字化體系。以重慶市潼南區為研究區，總結潼南區鄉村產業數字化建設思路及主要內容，探索3S技術在其鄉村產業數字化中的具體應用，包括鄉村農業資源數字化建設（土地資源數字化建設、生產經營數字化建設、社會服務數字化建設）、3S技術在農業遙感監測中的應用（作物分布遙感監測、作物長勢遙感監測、作物災害遙感監測）、3S技術在鄉村產業數字化服務系統建設中的應用（構建潼南區“1+4”的鄉村產業數字化服務系統平臺）。

關鍵詞 3S技術；鄉村產業；數字化；重慶市潼南區

中圖分類號：S126 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.19.018

鄉村產業數字化轉型是全面推進鄉村振興的重要舉措，也是建設數字中國的重要步驟[1]。近年來，中央層面陸續出臺了一系列相關意見、計劃和方案，支持鄉村產業數字化發展[2]。推動新一代信息技術與農業生產經營深度融合，高質量、高水平、數字化的鄉村產業轉型升級已成為推進農業現代化的內在要求[3]。當前，我國正處在從傳統農業向現代農業轉型升級的關鍵時期，現代農業的發展離不開新一代信息技術的應用。以5G移動互聯網、物聯網、人工智能、3S、大數據、云計算等為代表的數字技術層出不窮[4]，并逐漸融入農業生產的各個場景中，深刻改變著傳統農業的生產經營方式，推動農業不斷向精準化、智能化、高效化的方向發展。

3S技術包括遙感技術（Remote Sensing，RS）、地理信息系統（Geographical information System，GIS）、全球定位系統（Global Positioning System，GPS）[5]，是融合多技術、多學科的綜合應用技術[6]。我國從20世紀80年代起，開始推動3S技術在農業農村領域應用[7]，主要運用于農業規劃、設計、管理、生產、決策過程中信息的精準獲取。目前，3S技術已成為推動“數字鄉村”建設和“數字農業”發展的重要手段。本文在總結3S技術在鄉村產業數字化中的作用的基礎上，以重慶市潼南區為例，通過介紹3S技術在鄉村產業數字化過程中的應用實踐，為重慶鄉村產業數字化提檔升級提供參考依據。

1" 鄉村產業數字化中的3S技術

鄉村產業數字化建設是3S技術在農業農村建設方面的典型應用之一。將3S技術引入到鄉村產業數字化研究和實踐中，可使各類農業資源信息管理和生產經營工作向科學性、實時性、空間性等方面轉變。

1.1" GIS在鄉村產業數字化中的應用

GIS是對有關地理數據進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統，其優點是能夠精準、快速組合各類要素地圖，并進行疊加分析，解決復雜場景下的決策和管理問題。GIS在鄉村產業數字化上應用較為廣泛，具體應用體現在以下幾方面：

1）在數據獲取上：通過GIS對信息進行分析處理，利用相關信息確定各類用地的具體范圍，能夠將土地信息及時準確地反映出來，保證了數據的相對完整，為今后的數字鄉村建設提供參考。

2）在規劃編制上：利用GIS能夠將鄉村土地資源信息庫與本區域土地利用的不同情況相結合，針對性地進行適合現階段發展需求的鄉村產業數字化規劃，避免主觀因素對鄉村產業數字化工作造成的影響，保障鄉村產業數字化工作的科學性和合理性。

3）在成果應用上：GIS技術能夠有效地加強信息和數據的科學性和合理性，通過對鄉村產業進行數字化改造、建設，提高公眾參與度，可以有效檢驗成果應用的落實情況，為完善鄉村產業數字化建設提供支持。

1.2" RS在鄉村產業數字化中的應用

鄉村產業作為農村民生的重要基礎，其生產穩定性將直接影響到農業發展質量，進而影響到農業經濟的穩定發展。將RS技術應用到產業動態化監測活動中，可及時了解農業生產、農作物長勢、農作物病蟲害蔓延等情況，為農業管理活動提供可靠依據。具體應用體現在以下幾方面：

1）作物長勢監測。遙感具有周期性獲取目標電磁波譜的特點，通過建立遙感植被指數和葉面積指數的數學模型，可監測作物長勢，進而根據作物長勢情況估測作物產量。

2）土壤水分含量和分布監測。在植被條件和非植被條件下，熱紅外波段對水分反應非常敏感，利用熱紅外波段遙感監測土壤和植被水分十分有效。不同熱慣量條件下，遙感光譜間的差異性表現明顯，通過建立熱慣量與土壤水分間的數學模型，能夠監測土壤水分含量和分布狀況。

3）農業災害防治。結合RS技術提供的監測數據，可以初步了解病蟲害、氣候條件帶來的影響，通過GIS進行快速整合，從而確定這些災害帶來的影響情況，及時制定相應的扶助政策和防治策略，從而降低災害問題帶來的負面影響。

1.3" GPS在鄉村產業數字化中的應用

GPS提供全天候的定位、授時、測速等功能，可直接參與農業生產的全過程。GPS在鄉村產業數字化中的應用，可以提升農業生產效率、優化資源利用、增加農產品附加值。其具體應用體現在以下幾方面：

1）農業生產精準管理。可以利用GPS技術確定準確的地理位置，幫助規劃土地利用、種植作物和施肥等農業活動。通過GPS定位可以進行土壤檢測和采樣，精確了解土壤的養分含量和水分狀態，從而合理施肥和灌溉，提高農作物的生產效益。

2）農業機械精確作業。農業機械配備GPS導航系統可以實現精確作業，比如播種、施肥、噴灑等。通過GPS技術可以控制農機的行進路線和速度，確保作業的準確性和均勻性，提高農機的作業效率，降低資源浪費。

3）農產品安全溯源。利用GPS技術可以追溯農產品的生產和流通信息，包括種植區域、施肥情況、采摘時間等，有助于確保食品安全，提高消費者對農產品的信任度。

2" 潼南區鄉村產業數字化建設研究

2.1" 潼南區概況

潼南區位于重慶市西北部，東經105°31′41″～106°00′20″、北緯29°47′33″～30°26′28″，面積1 583 km2，轄23個鎮街。屬重慶淺丘地區，海拔一般在300～450 m之間。屬亞熱帶濕潤季風氣候區，氣候溫和，雨量充沛，日照充足。年平均氣溫17.9 ℃，年均降雨量為990 mm，年平均日照時數為1 228.4 h。

2.2" 鄉村產業數字化建設思路

以農業資源數字化、產業監測精準化和數據共享智能化為目的，融合3S、計算機、物聯網、互聯網等現代信息技術，開展農業資源、農情遙感監測、信息傳播可視化等關鍵技術研究，集成數字農田、田塊檔案、三維地形、衛星影像、農情監測、農業物聯網等相關數據資源，開發基于Web GIS的數據共享管理平臺，推進鄉村農業資源整合和產業精準管理。

2.3" 鄉村產業數字化建設內容

利用第三次全國土地調查和農業統計等數據，基于3S等現代信息化技術，組織開展耕地資源數字化、農情監測智能化、鄉村產業可視化等方面建設，進而推進潼南區鄉村產業數字化，為農業生產與管理的信息化和數字化奠定理論與技術基礎。

2.3.1" 鄉村產業資源數字化

利用農村土地承包經營權確權登記、永久基本農田劃定、高標準農田上圖入庫、耕地質量調查監測、糧食生產功能區和重要農產品生產保護區劃定、設施農用地備案等數據，建設全區耕地基本信息數據庫。結合農業補貼發放、投入品監管、新型農業經營主體信息直報、家庭農場名錄等系統，完善經營主體身份、就業、生產管理、補貼發放、監管檢查、投入品使用、培訓營銷等多種信息為一體的基礎數據，逐步實現農業經營主體全覆蓋，生產經營信息動態監測。利用第三次全國土地調查、衛星遙感等數據信息，結合房地一體的宅基地使用權確權登記頒證、農村宅基地和農房利用現狀調查等資料，構建全區農村宅基地數據庫。建立集體資產登記、保管、使用、處置等管理電子臺賬，推進農村集體資產清產核資信息數字化。

2.3.2" 鄉村產業生產數字化

利用農業遙感和傳統人工采集系統結合，對鄉村土地利用變化進行監測，及時了解如農作物耕作面積（覆蓋度）、撂荒、休耕或輪作面積等動態變化信息，為鄉村耕地、草場、水域等權屬的確定和格局變化監測提供空間數據；為鄉村農業提供耕作面積、品質、產量、長勢、墑情、災情、病情監測，實現農作物生長過程全方位監控，并基于遙感提供的播種、長勢、病蟲害、產品品質與估產方面的大數據信息，為農民提供未來農產品市場預測等信息；通過遙感技術全面、實時地對鄉村土地、水和大氣資源的健康狀況進行監測。

2.3.3" 鄉村產業服務數字化

通過物聯網、大數據、區塊鏈、云計算、移動互聯網、知識圖譜、深度學習、三維可視化、GIS服務等技術的應用，打通鄉村產業發展中生產、經營、管理、民生、服務之間的壁壘，研建基于地理信息系統和大數據技術的鄉村產業數字管理系統平臺，有力推進了數字技術在鄉村產業管理領域更深層的應用。

3 “3S”技術在潼南區鄉村產業數字化中的探索

3.1" 鄉村農業資源數字化建設

以潼南區與產業發展相關的農業資源作為研究對象，通過GIS軟件，將農學、地理學、信息學與農業農村發展專業知識有機結合，通過收集大量的潼南區農業資源基礎數據，建成集空間數據和屬性數據于一體的農業資源數據庫，實現潼南區農業資源快捷查詢、屬性瀏覽、面積統計等。在此基礎上，通過點位圖的生成、空間數據的分析、圖形渲染、分級處理等構建農業資源專題地圖，為實現農業資源數據的有效管理和合理利用奠定基礎。

3.1.1" 土地資源數字化建設

利用第三次全國國土調查數據，在構建潼南區土地資源信息數據庫基礎上，借助GIS空間分析功能，定量分析和開展專題圖制作，包括耕地、園地、林地、草地、商服用地、工礦倉儲用地、住宅用地、公共管理與公共服務用地、特殊用地、交通運輸用地、水域及水利設施用地、其他用地等。

3.1.2" 生產經營數字化建設

利用Arc GIS、MAPGIS等軟件和手持GPS等儀器設備，采用人工標注和現場數據采集方式，對潼南區農業企業、家庭農場、農業合作社、鄉村民宿、農地交易、現代園區、示范基地等生產經營不具有空間屬性和要素屬性的數據進行處理和分析。

3.1.3" 社會服務數字化建設

聚焦鄉村生產需求，融合3S技術，對農資服務、農機、公共服務、培訓基地等場所及儀器設備存放地點進行數字化處理，形成專題圖，對社會服務領域進行智能化、高效化的改造和優化，提供更便捷、精準、個性化的服務。

3.2" 3S技術在農業遙感監測中的應用

在綜合考慮潼南區地形特點和種植結構的基礎上，融合RS和GIS技術，經過對潼南區水稻、玉米、油菜、柑橘等主要種植作物物候調查，遙感生產經驗總結和多種數據的對比分析，提出一套基于“分目標、分區域、分數據、分技術”的“四分”技術方法，開展作物分布、長勢、產量及病蟲害、氣象災害、環境質量等遙感監測。

3.2.1" 作物分布遙感監測

采用國產高分衛星數據，通過GPS定位系統，開展潼南區主要農作物實地樣本采集記錄工作，建立作物遙感影像解譯標志。利用遙感監督自動分類方法，提取潼南區水稻、玉米、油菜、柑橘、花椒等作物空間分布。

3.2.2" 作物長勢遙感監測

通過對潼南區的不同作物生育期地面時序實測農學數據與遙感反演的NDVI、EVI、LAI等參數的比對分析，建立作物長勢指標與遙感參數的定量關系模型，利用重慶市潼南區行政區劃矢量，對長勢分布圖進行統計。

3.2.3" 作物災害遙感監測

收集多源衛星遙感影像，結合GIS和人工智能技術，對農作物的生長情況、土地利用狀況、氣象變化等因素進行綜合分析，利用作物遭受災害前后光譜特征的變化，判斷作物生長是否存在異常情況和災害風險，進行災害解譯和評估。

3.3" 3S技術在鄉村產業數字化服務系統建設中的應用

以潼南區行政全域1 583 km2范圍為技術示范推廣應用區域，基于3S技術的產業數字化研發成果，開展潼南全域范圍內土地資源、農情信息、生產經營、社會化服務的數字化工作，構建了潼南區“1+4”的鄉村產業數字化服務系統平臺。

3.3.1" 平臺模塊

平臺主要有鄉村資源、鄉村產業、鄉村經營、鄉村服務等4個功能模塊。其中，鄉村資源展示鄉村土地利用現狀、鄉村土地利用規劃、資源監測；鄉村產業展示鄉村產業分布現狀（包括種植業、養殖業、加工業、農業旅游業等）及農情遙感監測；鄉村經營綜合分析農業企業、家庭農場、鄉村民宿和合作社等經營主體的基本情況、分布、營收、土地流轉面積、就業人數等數據，綜合展示農業企業、家庭農場、農業合作社、鄉村民宿、農地交易等；鄉村服務包括農資服務、農機監管、公共服務、農技培訓等。

3.3.2" 數據管理

建立鄉村產業數據管理服務平臺信息數據庫，數據庫的管理需要滿足對鄉村信息的采集、加工、使用、查詢等要求，鄉村產業數字管理服務平臺信息定期更新，確保平臺系統信息的準確性。

3.3.3" 數據可視化

基于地理信息系統平臺，以基礎地理信息數據為主要數據源，運用傾斜攝影測量技術，設計和制作數字鄉村全景圖，將大量的數據信息通過圖表、圖形、地圖等視覺化的方式呈現出來，便于更直觀、快速地理解和分析數據的特點和趨勢。

4nbsp; 結語

隨著數字技術的不斷革新，3S技術在農業農村領域的應用廣度和深度不斷擴展，為鄉村產業生產經營數字化帶來了翻天覆地的變化。目前，我國3S技術在大規模推廣應用上，還存在技術體系不完善、成本過高的問題，下一步將以此次探索為契機，加強相關研究和實踐，進一步深化和完善鄉村產業數字化轉型升級技術理論。

參考文獻：

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[7]" " 田金強，王海賽.“3S”技術在現代農業中的應用[J].中國測繪， 2020（1）：27-29.