1、3S 技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用課程名稱：信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用姓名：蔣紅梅學(xué)號：2010507098所在院系：化學(xué)化工學(xué)院中國新疆石河子2011年 11 月3s 在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用蔣紅梅摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)不再是傳統(tǒng)的農(nóng)耕，科學(xué)技術(shù)已經(jīng)在不知不覺中慢慢的改變我們對農(nóng)業(yè)的看法，也影響著農(nóng)業(yè)的發(fā)展。讓農(nóng)業(yè)信息化，也是我國農(nóng)業(yè)的目標(biāo)。3S 的應(yīng)用大大提高了農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)。關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)3S技術(shù)3S技術(shù)是全球定位系統(tǒng)(GPS) 、遙感 ( RS)和地理信息系統(tǒng)(GIS) 的集成。其具有快速高效的數(shù)據(jù)獲取能力、強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)處理分析能力和直觀生動的地圖數(shù)據(jù)表達(dá)顯示能力，在空間信息采集、處理和應(yīng)用中具有較大

2、的優(yōu)勢，并被廣泛地應(yīng)用于國土、水利、交通、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、軍事和旅游等領(lǐng)域，推動各領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展并取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。13s的優(yōu)勢及其應(yīng)用3S 技術(shù)在我國農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用全球定位系統(tǒng)( GPS)的優(yōu)勢是精確定位，地理信息系統(tǒng) (GIS) 的優(yōu)勢在于管理與分析。利用全球定位系統(tǒng)(GPS) 技術(shù)，配合遙感技術(shù)(RS)和地理信息系統(tǒng)( GIS)，可監(jiān)測農(nóng)作物產(chǎn)量分布、土壤成分和性質(zhì)分布，做到合理施肥、播種和噴灑農(nóng)藥，節(jié)約費(fèi)用、降低成本，達(dá)到增加產(chǎn)量、提高效益的目的。3S 技術(shù)的融合，能做到優(yōu)勢互補(bǔ)，在促進(jìn)現(xiàn)代精細(xì)農(nóng)業(yè)的發(fā)展中大有用武之地基于 3S 技術(shù)的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)可以最大限度地降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，實(shí)

3、現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化可持續(xù)發(fā)展作用重大。有效避免資源的浪費(fèi)，對11 GPS技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System GPS)是一個由覆蓋全球的星系統(tǒng)。這個系統(tǒng)可以保證在任意時刻，地球上任意一點(diǎn)都可以同時觀測到24顆衛(wèi)星組成的衛(wèi)4顆衛(wèi)星，以保證衛(wèi)星可以采集到該觀測點(diǎn)的經(jīng)緯度和高度，以便實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航、定位、授時等功能。整個系統(tǒng)包括3個部分: 空間部分由24顆衛(wèi)星組成； 地面控制部分由一個主控站，5 個全球監(jiān)測站和3 個地面控制站組成；用戶設(shè)備部分即GPS信號接收機(jī)，接收機(jī)只要測4 顆衛(wèi)星的距離，便可計(jì)算出自身的三維位置，實(shí)現(xiàn)定位。DGPS即差分全球定位系統(tǒng)(Diffe

4、rential差分技術(shù)使用戶能夠從GPS中獲得Global Position System)，是在GPS的基礎(chǔ)上利用更高的精度，從而滿足高精度用戶的需要。2. RS 技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用遙感 (Remote Sensing) ，是指不直接接觸物體本身，從遠(yuǎn)處通過傳感器探測和接收來自目標(biāo)物體的信息( 如電場、磁場、電磁波、地震波等信息) ，經(jīng)過信息的傳輸及其處理分析，識別物體的屬性及其分布等特征的技術(shù)。根據(jù)遙感探測所采用的遙感平臺( 搭載傳感器的運(yùn)載工具 ) 不同可以將遙感劃分為地面遙感和航空遙感，常用的傳感器有航空攝影機(jī)、紅外掃描儀、 多光譜掃描儀、 微波輻射計(jì)和雷達(dá)等；也可根據(jù)傳感器發(fā)射和接收

5、電磁波波段的不同將遙感劃分為可見光遙感、紅外遙感和微波遙感3種。由于遙感技術(shù)具有采樣范圍大，獲取信息量大、 速度快、 手段多以及采樣受限條件少等諸多優(yōu)勢，因此在農(nóng)業(yè)方面擁有廣泛的應(yīng)用空間。1. 2 .1遙感技術(shù)在作物長勢監(jiān)測和大面積估產(chǎn)上的應(yīng)用長期以來， 作物長勢遙感監(jiān)測和面積估算一直是農(nóng)情遙感的重點(diǎn)領(lǐng)域。作物長勢遙感監(jiān)測是利用遙感數(shù)據(jù)對作物的實(shí)時苗情、 環(huán)境動態(tài)和分布狀況進(jìn)行宏觀的估測， 及時了解作物的分布概況、生長狀況、 肥水行情以及病蟲草害動態(tài)，便于采取各種管理措施，為作物生產(chǎn)管理者或管理決策者提供及時準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息平臺。作物遙感監(jiān)測的原理是建立在作物光譜特征基礎(chǔ)之上，典型綠色植物光譜曲

6、線在可見光部分( 被葉綠素吸收) 有較強(qiáng)的吸收峰，近紅外波段則呈現(xiàn)高反射，這些敏感波段及其組合被稱為植被指數(shù)，以最常用的歸一化植被指數(shù)為例，其公式可表示：NDVI= (NIR- R)/ (NIR+R) ，R為可見光敏感波段的反射率，NIR為近紅外敏感波段的反射率。歸一化植被指數(shù)與作物的LAI (葉面積指數(shù)) 有很好的相關(guān)性，可以有效的反映作物生長的空間信息。當(dāng)前用于作物長勢遙感的信息源主要來自于衛(wèi)星 遙感 數(shù) 據(jù) ，NOAA/AVHRR、Landsat/TM 、SPOT/HRV、CBERS、EOS- MODIS、Radarsat/SAR 、IKO-NOS、 QUICKBIRD、 IRS/LIS

7、S 、ERS/SAR 等衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)都在作物長勢遙感監(jiān)測中發(fā)揮作用，其中 NOAA/AVHRR衛(wèi)星資源具有時間分辨率高、費(fèi)用低廉等優(yōu)勢，因此其應(yīng)用最為廣泛。通過樣方地物光譜觀測， 對 NOAA 衛(wèi)星遙感資料的混合象元進(jìn)行一系列技術(shù)處理， 突出玉米作物的長勢信息，建立了河北省空間玉米遙感估產(chǎn)模式，通過 3 年的預(yù)報結(jié)果檢驗(yàn)，誤差小于 5%。在結(jié)合地面光譜、農(nóng)學(xué)參數(shù)和 NOAA/AVHRR等資料的基礎(chǔ)上建立了北疆試驗(yàn)區(qū)各層冬小麥種植面積估算和產(chǎn)量預(yù)報衛(wèi)星遙感模型，并在應(yīng)用過程中獲得了很高的單產(chǎn)預(yù)報精度。1.2 2 遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)災(zāi)害監(jiān)測和預(yù)測上的應(yīng)用干旱、洪澇、凍害以及作物病蟲害往往會給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶

8、來巨大的損失，遙感技術(shù)為監(jiān)測此類災(zāi)害提供了一種全新而有效的技術(shù)手段。其中應(yīng)用的主要信息源仍然是NOAA/AVHRR。旱情遙感監(jiān)測主要通過對作物長勢、地表溫度等的監(jiān)測來跟蹤旱情。常用的方法有熱慣量法、作物缺水指數(shù)法、 歸一化植被指數(shù)法、植被指數(shù)距平法、 植被供水指數(shù)法、植被狀態(tài)指數(shù)法、溫度狀態(tài)指數(shù)法、溫度植被干旱指數(shù)法、高光譜法、微波遙感法。地面氣象資料和地圖，選用作物缺水指數(shù)(CWSI) 模型和熱慣量模型對黃淮海平原春小麥旱情進(jìn)行監(jiān)測，與實(shí)測結(jié)果比較，該監(jiān)測方法達(dá)到很高精度。洪澇災(zāi)害主要應(yīng)用光學(xué)遙感或雷達(dá)遙感監(jiān)測水面的變化，根據(jù)耕地的背景資料可以計(jì)算淹沒面積，對產(chǎn)量的影響與淹沒的作物種類、時間

9、有關(guān)。 凍害是冬小麥常見的嚴(yán)重自然災(zāi)害之一，冬小麥遭受凍害通常造成植被指數(shù)的降低，運(yùn)用遙感技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對凍害的監(jiān)測。3. GIS在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System， GIS) 是一種特定的空間信息系統(tǒng)。它是在計(jì)算機(jī)硬、 軟件系統(tǒng)支持下，對整個或部分地球表層( 包括大氣層 ) 空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲存、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)處理、管理的對象是多種地理空間實(shí)體數(shù)據(jù)及其關(guān)系，包括空間定位數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)、遙感圖像數(shù)據(jù)、 屬性數(shù)據(jù)等， 用于分析和處理在一定地理區(qū)域內(nèi)分布的各種現(xiàn)象和過程，解決復(fù)雜的規(guī)劃、決策和

10、管理問題。GIS 在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用廣泛，如農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的監(jiān)測、精確農(nóng)業(yè)變量施肥、 農(nóng)作物病蟲害管理、農(nóng)田灌區(qū)灌溉管理以及農(nóng)業(yè)景觀格局研究等諸多方面。趙朋等設(shè)計(jì)開發(fā)了基于GIS的蘋果病蟲害管理信息系統(tǒng)；孫波等通過田間試驗(yàn)建立基于土壤肥力的紅壤旱地和水田的平衡施肥模型， 利用組件式地理信息系統(tǒng)技術(shù)， 針對典型紅壤丘陵區(qū) - 江西余江縣開發(fā)了縣級尺度的施肥專家決策支持系統(tǒng)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中 3S 的發(fā)展方向一是大力發(fā)展節(jié)水精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)。二是大力發(fā)展節(jié)肥精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)。三是借鑒國外精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)理念和經(jīng)驗(yàn)， 以智能化、 信息化技術(shù)改造和提升中小型農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備，實(shí)現(xiàn)變量作業(yè)的功能;建立中小規(guī)模集中化、規(guī)范化的試驗(yàn)示范點(diǎn)，嚴(yán)格地

11、進(jìn)行精確化和科學(xué)化管理，用現(xiàn)代化信息技術(shù)指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn);研究發(fā)展適合我國國情的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)體系，創(chuàng)建一條符合精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)理念，依靠中小型設(shè)備實(shí)現(xiàn)的適合中小生產(chǎn)規(guī)模的中國特色的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展道路適合國情的特色精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)首先要充分利用GIS技術(shù)，在空間定位數(shù)據(jù)框架下將每個地塊的土壤類型、質(zhì)地、 pH 值、有機(jī)質(zhì)含量和地下水平均水位等相對靜態(tài)的數(shù)據(jù)，事先輸入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，構(gòu)建接收各種定位動態(tài)數(shù)據(jù)的接口，為定位定量施肥灌溉準(zhǔn)備條件。在包產(chǎn)到戶和農(nóng)業(yè)高度集約化的農(nóng)區(qū)，開展以GIS 為基礎(chǔ)、操作單位為小地塊的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)。其次做到信息技術(shù)與現(xiàn)有農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)施相結(jié)合，精確農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)，定位、定量灌溉、施肥、撒藥，推動農(nóng)

12、業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)。3 3S 技術(shù)在我國精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中的問題21 世紀(jì)是信息化高速發(fā)展的時代，同樣精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展離不開3S技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的支撐， 精細(xì)農(nóng)業(yè)是在遙感、地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)技術(shù)推動下發(fā)展起來的現(xiàn)代農(nóng)田精耕細(xì)作技術(shù), 它代表了未來農(nóng)業(yè)發(fā)展的一個主要方向。但，目前3S技術(shù)真正成功用于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)管理中的例子還不多，究其原因, 主要有以下3個方面： 農(nóng)業(yè)遙感圖像的解譯技術(shù)還不完善、農(nóng)田作業(yè)定位精度的不高、農(nóng)田基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的更新過慢以及農(nóng)田機(jī)械與3S技術(shù)的集成還很不完善。隨著科技和經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，3S技術(shù)在現(xiàn)代精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展過程中必將會產(chǎn)生重要的作用，為推動精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展做出杰出的貢獻(xiàn)。參考

13、文獻(xiàn)13S技術(shù)在精細(xì)農(nóng)業(yè)發(fā)展中的應(yīng)用楊敏 1, 趙春生1,張濤 2, 燕新程1, 姚會武第25 卷第4 期河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報2002 年 10 月2楊邦杰，王茂新，裴志遠(yuǎn)3趙 朋，劉 剛，李民贊，等.冬小麥凍害遙感監(jiān)測J .農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，基于 GIS的蘋果病蟲害管理信息系統(tǒng)J.2002，18 (2)：136- 140農(nóng)業(yè)工程學(xué)報， 2006，22 (12)：150- 154 .孫 波, 嚴(yán) 浩，施建平，等 . 基于組件式 GIS 的施肥專家決策支持系統(tǒng)開發(fā)和應(yīng)用 J . 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報， 2006,22 (4) 75-795 3S技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用及展望鄭 聯(lián)壽出師表兩漢：諸葛亮先帝創(chuàng)業(yè)未半而

14、中道崩殂， 今天下三分， 益州疲弊， 此誠危急存亡之秋也。然侍衛(wèi)之臣不懈于內(nèi)，忠志之士忘身于外者，蓋追先帝之殊遇，欲報之于陛下也。誠宜開張圣聽，以光先帝遺德，恢弘志士之氣，不宜妄自菲薄，引喻失義，以塞忠諫之路也。宮中府中，俱為一體；陟罰臧否，不宜異同。若有作奸犯科及為忠善者，宜付有司論其刑賞，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使內(nèi)外異法也。侍中、侍郎郭攸之、費(fèi)祎、董允等，此皆良實(shí)，志慮忠純，是以先帝簡拔以遺陛下：愚以為宮中之事，事無大小，悉以咨之，然后施行，必能裨補(bǔ)闕漏，有所廣益。將軍向?qū)?，性行淑均，曉暢軍事，試用于昔日，先帝稱之曰愚以為營中之事，悉以咨之，必能使行陣和睦，優(yōu)劣得所?！澳?”，是以眾議舉寵為督：親賢臣， 遠(yuǎn)小人， 此先漢所以興隆也； 親小人， 遠(yuǎn)賢臣， 此后漢所以傾頹也。 先帝在時，每與臣論此事， 未嘗不嘆息痛恨于桓、 靈也。 侍中、尚書、 長史、 參軍，此悉貞良死節(jié)之臣，愿陛下親之、信之，則漢室之隆，可計(jì)日而待也。臣本布衣，躬耕于南陽，茍全性命于亂世，不求聞達(dá)于諸侯。先帝不以臣卑鄙，猥自枉屈，三顧臣于草廬之中，咨臣以當(dāng)世之事，由是感激，遂許先帝以驅(qū)馳。后值傾覆，受任于敗軍之際，奉命于危難之間，爾來二十有一年矣。先