“3S”技術的農業應用與精細農業工程

李濤

摘要：“3S”技術在數字農業應用中起著重要作用，可實現對農田的精準監測和管理，實現農業生產的數字化和智能化，提高農業生產效率，減少環境污染。本文討論了在精細農業工程框架下應用“3S”技術的問題，列舉了一系列“3S”農業應用技術，闡明了精細化農業管理理念及意義，針對當下農業發展現狀提出了一系列可行應用措施。

關鍵詞：“3S”技術；農業應用；精細農業

信息農業是運用信息技術和通信技術，以及相關的農業科學和管理方法進行農業生產、經營和管理的現代化農業形態，是數字農業的重要表現形式，旨在提高農業生產效率、優化資源利用、提高農產品質量和市場競爭力。信息農業利用互聯網、物聯網、大數據分析、人工智能等現代化的信息技術和通信技術來收集、處理、分析和應用農業相關的信息，通過數字化、網絡化和智能化的手段，實現農業生產、經營和管理的信息化、精細化和智能化。信息農業的發展對實現精準農業、智慧農業和可持續農業具有重要意義，同時信息農業也為農民提供更多的發展機會，提高農民收入和生活水平。

1 “3S”技術及其農業應用

1.1 土地資源利用研究

在土地利用動態監測方面，遙感技術可以獲取大面積土地利用的圖像信息，進行土地利用現狀的調查和評估，為土地利用規劃提供基礎數據；地理信息系統可對圖像信息進行處理和分析，提取出土地利用類型、面積、分布等情況，為土地利用動態監測提供數據支持；全球定位系統可提供高精度的定位信息，為土地資源可持續利用研究提供科學依據。

1.2 農業資源監測評估

在進行農田面積調查和監測時，“3S”技術可以獲取大范圍農田的遙感影像，通過地理信息系統進行圖像解譯和土地利用類型分類，實現農田面積的調查和監測工作，有助于監測農田的變化情況、評估農田開墾效果和農業土地資源的利用狀況[1]。遙感技術中的多光譜遙感影像可以反映土壤的光譜特征，進行土壤質量評估和分類，植被指數數據以反映植被的生長情況，熱紅外遙感數據可以研究農田的地表溫度；通過地理信息系統對土壤光譜數據進行處理和分析有助于根據土壤質量情況進行農業土地的合理利用和耕作管理；對植被指數數據進行處理和分析，可以監測植被生長情況，及時掌握農田的植被覆蓋情況；對溫度數據進行處理和分析可以實現農田的灌溉決策和水資源管理。同時，可以利用作物生長模型和遙感數據進行作物估產，為農業產量預測和災害監測提供科學依據。利用“3S”技術，結合氣象數據、土壤水分、作物需水等信息能夠實現農田的精準灌溉和水資源的合理利用，有助于監測和評估農業資源的利用狀況，提高農田管理的科學性和效率，推動農業的可持

續發展。

1.3 農業區域劃分

在農業土地類型劃分時，遙感技術可以獲取大范圍農田的遙感影像，通過地理信息系統進行圖像解譯和土地類型分類能夠實現對農業土地類型的劃分，利用地理信息系統中的圖層分析功能，也可以將農田根據土地類型進行標記和分類，為農業生產和管理提供基礎數據。遙感技術獲取的遙感影像可以反映出農田植被覆蓋、土壤質量、水體分布等信息，結合地理信息系統將具有相似生態環境特征的農田劃分到不同的農業生態區，指導農業生產和資源保護。遙感技術獲取的植被指數、地理位置和其他相關數據，結合地理信息系統和全球定位系統可以進行農作物適宜區的劃分，通過分析農作物的生長環境要求和適應性可以劃定不同作物的適宜生長區域，為農民選擇合適的農作物種植提供科學指導。利用地理信息系統，結合氣象數據和GPS定位數據，可以對農業區域進行氣候區劃。通過分析氣候特征，如降水量、溫度、日照等，將農田劃分為不同的氣候區，為農業生產和農作物的選擇提供氣候數據支持。利用地理信息系統和全球定位系統，結合水文地質數據和田間的水資源管理情況，通過分析土壤的水分含量、地下水位等因素，將農田劃分為不同的水資源利用區，為農民合理安排灌溉、節水和水資源管理提

供參考。

1.4 農作物生長災害預警

利用地理信息系統和全球定位系統可以對農田的土壤濕度、降水量等進行監測，分析和對比遙感技術獲取的地表溫度、植被覆蓋等數據，進行干旱和澇災害的監測和預測，制定合理的指標和閾值，實現農作物干旱和水澇風險的預警與管理。遙感技術獲取的高分辨率遙感影像可以檢測農田的植被狀態，結合地理信息系統進行植被指數計算和分析，能夠及早發現農作物的異常狀況，并進行病蟲害的預測，根據歷史數據和病蟲害模型，提前采取防治措施，減少損失。遙感技術通過監測地表形態和地理信息系統中的地質、土壤等數據，可以進行地質和土壤災害的風險評估和預警，分析地質條件和土壤類型，以及相關的地質現象和土壤水分變化，預測地質和土壤災害的潛在風險，能夠及時采取相應的防范措施。此外，結合遙感技術獲取的氣象數據和地理信息系統中的地理位置信息，可以實現對臺風暴雨等氣象災害的監測和預警[3]。通過實時監測氣象變化并進行預測，結合農作物的生長周期和災害敏感度，在災害來臨前提早預警，保護農作物安全。

1.5 水資源管控

通過水資源監測可以獲取大范圍農田的水資源狀況，如土壤濕度、地下水位等，利用地理信息系統對數據進行分析處理，可以掌握農田水資源狀況，有助于了解農田的水資源分布和利用情況，為農業水資源的管理和調配提供基礎數據。利用遙感技術和地理信息系統，可以優化調度農田的灌溉水量。根據土壤濕度、作物生長狀況、氣候條件等信息，結合灌溉模型和實時數據，實現灌溉水量的精準控制和優化調度，提高灌溉效率和水資源利用效率。此外，遙感影像和光譜信息可以反映農田的水分狀況，結合地理信息系統和全球定位系統，可以對農田的干旱狀況進行預警和監測。當干旱災害發生時，利用地理信息系統進行干旱災害的評估和應急管理，及時采取抗旱措施，減少干旱對農業的影響。

2 精細化農業管理理念

精細化農業管理旨在通過運用先進的技術手段和科學的管理方式優化農業生產各環節，使農業生產過程更加高效、精確和可持續。精細化農業管理的核心思想是精準和智能，通過使用現代化的農業技術和數據分析，科學地了解和掌握農業生產中的各種因素，有針對性地進行資源配置和管理，提高農業生產的效率和質量。（1）精細化農業管理注重精確的農業生產，如通過使用GPS、衛星遙感、遙測和精細化儀器等技術手段實施農田的分區管理和差異化的施肥、灌溉等，對土地質量、水分和營養素等進行精細化分析和監測，確定有針對性的耕作措施，合理利用土地資源，提高生產效益。（2）精細化農業管理注重智能化的決策支持，借助互聯網技術和大數據分析，對農業生產過程中的各項指標進行實時監測和分析，實現農業生產的動態調整和決策的智能化。通過精確測量農田中氣象、土壤、光照等環境因素以及作物生長狀態，結合歷史數據和模型模擬，為農民提供精準的決策支持，如作物種植時間、施肥量、農藥使用等，不僅可以最大限度地提高農業生產的效益，還可以減少資源浪費和環境污染。（3）精細化農業管理注重可持續發展。在農業生產過程中，精細化農業管理采取綜合的措施保護水土資源，減少農藥和化肥的使用，促進農業生產的可持續發展，例如，通過農田管理技術，實現農田水分的節約和減排，使農業灌溉更加精確和高效[2]，提高土地的持續利用能力，保障農業的長期穩定發展。

3 精細化農業生產框架中利用“3S”技術管理的方式

3.1 真實數據獲取

實施精細化農業管理，可以利用衛星或無人機等遙感設備對農田進行定期監測，獲取農田的地形、土壤、作物生長情況等信息，了解農田的生產狀態，發現存在的問題并制定相應的管理措施。全球定位系統可以幫助定位農田的各個區域，實現精確定位和測量，獲取農田中各個地塊的面積、形狀、位置等信息，為精細化農業管理提供基礎數據。地理信息系統可以對遙感數據進行處理和分析，生成各種空間數據和信息，通過地理信息系統，專業人員可以對農田進行分區管理，了解不同區域的土壤、氣候、作物生長等情況，為制定針對性的管理措施提供依據。在精細化農業管理中運用“3S”技術獲取真實數據可以提高農業生產的效率和效益，減少資源浪費和環境污染，同時也可以為政府和相關機構提供決策支持，促進農業的可持續發展。

3.2 農業生產定量定位

通過GPS技術，農民可以精確測量土地的長度、寬度和面積，有利于農民更好地規劃農作物的種植布局和農業設施的布置。遙感技術通過衛星或無人機等平臺獲取并解析農田的影像數據，獲得農田的面積和邊界信息，幫助農民了解農田的土壤質量、植被覆蓋率和水分分布等情況，以便進一步定量定位。農田邊界、土壤類型、植被分布等信息可以輸入到GIS中構建農田的空間數據模型，通過GIS的空間分析功能，農民可以進一步分析和管理農田的面積、壓縮和進行農作物生長情況的定量定位。通過應用“3S”技術，農民可以準確測量農田的面積，了解農田各個區域的土壤和植被特征，有助于在農業生產中實現精細化管理和決策，有效利用土地資源，合理規劃農作物種植布局，提高農業生產效率和產量。

3.3 植保機械施藥技術

GPS在植保機械上的應用體現在兩方面：一方面是把GPS傳感器裝在植保機械上，通過差分GPS系統進行三維定位，按照病蟲害情況來調節農藥不同噴灑量，避免重疊噴藥，從而節約原料投入，降低生產成本，實現規模化經營；另一方面是利用GPS導航飛機進行施藥，能提高工作效率，減輕勞動強度，節約防

治費用。

4 結語

“3S”技術在精細農業的發展中具有良好應用前景，現代農業和精細化農業是實現農業現代化的關鍵步驟，有助于提升農業科技水平，推動科技創新和知識產權的發展，促進農業與其他行業的融合。只有不斷推動現代農業和精細化農業的發展，才能實現農業的可持續發展，為國家、社會和人民帶來更多的福祉。

參考文獻

[1] 李婷婷，藺宏艷.農產品質量安全網格化監管建設路徑[J].農業工程技術，2023，43（20）：22-23.

[2] 謝曉崴.精細農業的應用及技術構成[J].河北農機，2023（5）：88-90.

[3] 朱翔，陳英義，李道亮.3S技術在土地整理中的初步應用設計[J].農業與技術，2006，26（1）：50-52.