3S技术在准确农业中的研究与应用

王维亮 潘多斌

摘 要：精细农业是以小麦与资源环境的时空变化为基础，以计算机科技、多媒体技术和存储科技为基础，以物理信息为载体，以最小投入、最大效益、最小环境危害为目标，以作物与资源环境的时空变化为基础。以地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）和遙感（RS）为核心。以网络为纽带，利用长期的农业信息，实施农业生产办公本地化管理是农业发展的一种新模式。

关键词：GNSS；GPS；GIS；精准农业

中图分类号：S23 文献标识码：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20190430004

基金项目：兰州资源环境职业技术学院支持项目 “基于“3S”技术准确农业形成”（项目编号：JT2017-04） 农业信息化是21世纪全球农业发展的态势，是农业现代化的基本标志和重要保证。充分利用信息技术等高新技术发展现代林业已作为中国渔业发展的热点跟新增长点。传统农业采取统一耕种、播种、施肥、喷施等农艺措施管理土地。农业生产成本高、农作物产量和经济效益低、环境污染等弊端。精准农业是农业工程的一门课。农业的演进呼唤农业科技的新革命，农业现代化需要高新技术的支持。随着全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、遥感（RS）技术的演进，精准农业已作为集约化农业信息化和高新技术的基础，而生态农业领域的重点是渔业的可持续发展。理论探究与实践应用，有效地促进了我国农业现代化的演进。精准农业是增加农业生产管控水平、科学有效运用资源跟环境保护效益的重要方法。实施准确农业虽然具备重要的经济效益，而且具备明显的社会效益和生态效益。

传统农业以土地为对象，统一作物生长条件。采取农业、播种、灌溉、施肥、喷施等统一的农艺措施。事实上，同一农田存在显著的时空变化。这些差别主要表现在3个方面：田间条件与收获的空间变化；年产能的时间变化；预测数量与实际产能的差别。传统农业忽视了作物与资源、环境的时空变化，采取了均匀施肥、均匀灌溉、均匀喷灌等农艺措施。

精密农业是3S技术和自动化技术的综合应用。根据现场各作业单位的详细状况，更好地利用耕地资源潜力，科学合理地运用物质投入，旨在提升作物产值和品质，降低生产成本，减少农业活动污染，改善环境品质。与特色农业相比，精细农业颇具最大的特征：通过技术投入和科学管理的交流，最大限度地节省自然资源，最大限度地满足农业生产的意愿，主要表现在农业生产方式的精细化、农业资源的精细化投入、农业生产过程的精细化经营和管控、农业生产过程的精细化、农业生产过程的林业土壤的耕种，农业产值的优质、高效、低消耗。

精准农业的科技原理是按照土壤肥力和玉米生长情况的空间变化来调节作物的投入。在对土地跟作物生长进行定量实时检测的基础上，充分认识田间生产力的空间差异，以平衡土壤肥力、提高数量为目标，实施准确的田间定位跟定量管理，实现对各类农业生产要素的有效运用。种植业。可持续发展的目标是提高资源跟环境。实施准确农业，不仅可以最大限度地减少农业生产力，而且可以推动高质量、高产、低消耗、环保的农业可持续发展目标。

1 3S技术

1.1 地理信息系统（Global Position System，GPS）

地理信息系统是计算机科技和空间数据结构地理分布的一个新的跨学科研究。可以有效地搜集、存储、管理、分析、描述跟显示地球表面或者数据的空间跟地理分布。也能适于同一区域内各类类型的空间数据组织、分析跟映射。这些信息可以产生一个地理信息系统的层次，不同层次的信息数据也可以被预测和组合成一个新的层次。

1.2 全球卫星定位系统（Global Position System，GPS） GPS是以高精度、全天候空间导航卫星网络、全球定位系统、导航平台跟定时系统为基础的。它由空间部分、控制个别和用户部分构成。GPS监测时间短，仪器重量轻，操作简洁，具有统一的坐标系和时间系统。它可以提供连续、实时、高精度、全天候、三维位置、三维速度跟时间数据。

1.3 遥感技术（Remote Sensing，RS）

RS是运用遥感系统，携带各类传感器，不远距离接触目标物体，根据接收物体反射或发射的电磁波来判定、测量和预测目标物体特征的现代测量科技。包括信息的收集、传输、处理和分析。

2 GIS在准确农业中的应用

地理信息系统（GIS）的主要用途是管控各种空间数据。将地形、土壤种类、土壤试验结果、化肥和肥料用量及数量等数据输入GIS平台，进行信息处理，绘制信息电子地图，提取相关信息提供帮GIS平台。施肥专家系统跟其它决策支持平台构成了土地耕作、灌溉、喷灌等作业决策。通过各类离散空间数据的收集和GPS传感器的计算，形成状况图。例如：土壤养分分布图、土壤水份分布、作物总量分布；不同类型的点、线、面空间重叠，基于决策者的数字化和可视化分析；利用GIS的缓冲分析用途。可以直观地显示跟预测排灌系统，控制水肥利用率。利用GIS路径预测用途，可以快速确认农业道路、河流、水井等水利基础设施的绝佳空间发力，以及机械喷洒农药、化肥和农作物收获的最佳作业模式。将专家系统与决策支持平台相结合，生成不同生长阶段的水稻生长诊断图和栽种、施肥、除草、栽培、灌溉、收获等管控机制的“实施计划”。计算了地理信息系统数字高程模型、作业面积、周长、坡度和能见度空间属性值。

3 GPS在准确农业中的主要作用

GPS定位技术具有定位精度高、观测时间短、不需要站间可视通信、提供三维坐标、操作简便、全天候操作等特点。准确定位水、肥、土、作物生长环境的空间分布，准确定位作物生长和病虫害的位置，准确定位杂草的空间分布，准确描绘作物总量图。可配数量自动导航田间机械、施肥、灌溉、变量喷洒作业。为了推动上述用途，需要将GPS接收机与现场变量信息收集设备、传感器和农机相结合。

4 遥感在准确农业中的作用

遥感和传感器检测平台主要用于数据收集跟现场运行观测。现代遥感技术分辨率达1m以下。通过多波段遥感和遥感，可以获得大量的多时段地面信息。应用传感器可以迅速获得信息，进行作物生长监测与数量计算、土壤水份含量与分布监测、作物水分亏缺监测、作物养分监测、作物病虫害监测等。

精密农业是3S技术和自动化技术的综合应用。根据现场各作业单位的详细状况，更好地利用耕地资源潜力，科学合理地运用物质投入，旨在提升作物产值和品质，降低生产成本，减少农业活动污染，改善环境品质。与特色农业相比，精细农业颇具最大的特征。通过野外网格取样和实验室分析，形成基本过程。制作精确的营养图，绘制函数管理的控制图。通过成立集中式数据系统，将GIS数据、农业信息数据、产品可追溯性数据和电子商务交易数据集成到系统中，实现项目间的数据共享、统一管理跟统一分配。为了研发基于物联网的农业信息智能管理平台，将农业生产过程中的室温、湿度、光照、土壤水份、养分、害虫、杂草和玉米生长等信息集成至智能决策中。通过技术投入和科学管理的交流，最大限度地节省自然资源，最大限度地满足农业生產的意愿，主要表现在农业生产方式的精细化、农业资源的精细化投入、农业生产过程的精细化经营和管控、农业生产过程的精细化、农业生产过程的林业土壤的耕种，农业产值的优质、高效、低消耗。

5 总结

精准农业是一种以信息为基础、以知识为基础的农业生产、管理跟管理科技。需要借助先进的田间信息采集技术获取土地作物总量空间分布信息或者妨碍作物生长的主要原因。还要处理这种信息，利用农业科学常识制定土地和农作物生长规划。作物种植管理决策，以指导分布式配方种植，以超过有效运用资源、高产出、低投入和可持续发展的改进目标。我国是世界上最重要的农业国。占全球土地的7%，解决了世界22%人口的衣食住行问题3s技术 精细农业3s技术 精细农业，取得了明显成绩。然而，人口增长与土地资源降低之间的冲突是不可逆转的。为了满足日渐下降的经济跟人民生活的还要，必须维持农业的可持续发展。解决这一难题的根本方法在于科学技术。这种局势使得我们开启精准农业科技，寻找发展高效农业的方式。因此，精准农业在增加投资、降低费用、减少环境污染、控制农产品、标准化和批量生产、易加工、出口等方备积极的作用跟意义。

参考文献

[1] 翟传凤. GPS在准确农业中的应用 [J].当代农机， 2007（6）：59-60.

[2] 李志伟.基于3S技术的农田信息采集系统的研究与研发 [D].南京：南京农业大学，2005.

[3] 王永真.3S技术在准确农业中的应用[J].研究分析.2018（1）：184-185.

[4] 郭菁，范舒爽.爱科发布中国精准农业战略[J].农机质量与监督，2013（08）：39.

农业与技术2019年8期

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