3S技术在现代农业中的应用与前景

3S技术在现代农业中的应用与前景郑连寿（山西省农业科学院玉米研究所，山西忻州034000）摘要: 精准农业是现代农业发展的方向，描述了精准农业与3S的关系. 技术和3S技术是精确农业发展中的一个问题. 关键词: 精准农业3S技术；准编号: 3S技术在现代农业中的应用前景郑连寿（山西农业科学院玉米研究所，山西忻州034000）介绍了3S技术在精细农业中的应用. 讨论了中国发展精准农业的问题. 关键词: 精准农业3S技术；前言0简介农业是国民经济中国的人口众多，耕地面积很小. 它使用全球7％的耕地来养活世界五分之一的人口. 随着经济的发展和城市化的加快，耕地面积将减少.

因此，提高农业效率和增加耕地单位面积的产量已成为摆在我们面前的现实问题. 生产实践的需要是科学技术进步的根本动力. 任何一项技术的发展都是生产实践需求和人类智慧相结合的产物. 同样，“ 3S”技术是为解决人类重大问题而开发的，它是科学技术进步的产物. 目前，世界上大多数国家都在应用这项科学技术成果并在这一领域进行大量投资. “ 3S”技术已越来越广泛地应用于农业，地理，地质，海洋，水文，气象和环境监测，地球资源勘探，军事侦察等方面. 1998年6月，江泽民同志提议重视对“数字地球”的研究，这标志着数字信息时代的到来. 21世纪是“数字地球”时代，“ 3S”技术是“数字地球”的核心. 目前，“数字地球”包括中国研究领域中的“数字中国”，“数字海洋”，“数字长江”和“数字”. “北京”，精准农业（数字农业）等[1-3]. 随着计算机和网络技术的发展和普及，相继提出了“信息农业”，“精密农业”和“数字农业”.

所谓的“数字农业”实质上就是利用互联网技术，技术和遥感技术（RS），全球定位系统（GPS），地理信息系统（GIS）决策支持系统技术，管理和管理农业生产资料，农业实用性技术，农产品和可再生产品的生产，使用，贸易，销售，推广和推广[4]，将促进跨区域和跨国的物质，能源，资本，价值的交换和农业生态系统信息. 在介绍“ 3S”技术和现代农业的基础上3s技术农业，作者概述了两者的有机结合. 1精准农业的概念和意义1.1精准农业的概念与传统农业相比，精准农业是一种社会农业，被现代科学技术，生产资料和现代工业提供的科学管理方法广泛应用. 它基于作物和资源与环境的时空差异，以管理信息系统（MIS），计算机技术，多媒体技术和存储技术为基础，以最小的投入，最大的收益和最小的环境危害为目标. ，以地理信息系统（GIS），全球定位系统（GPS），遥感技术（RS）（简称“ 3S”技术）为核心，以宽带农业网络为纽带，利用海量农业信息实施新的农业生产农业发展模式. 刘爱民，冯志明认为，精准农业是现代农业生产的一种重要形式，它是在现代信息技术，生物技术，工程技术等一系列高新技术的最新成果的基础上发展起来的. 核心技术是地理信息系统，全球定位系统，遥感技术和计算机自动控制技术[5-8].

核心思想是获取影响农田土地上作物生产的作物产量和环境因素（例如土壤结构，土壤肥力，地形，气候，疾病，虫害和草病）的实际时空差异信息. 分析影响社区产量差异的原因，采取技术上可行和经济上有效的控制措施，改变传统农业大面积，大样本平均投入资源浪费的方法，实施作物种植管理的定位，并根据需求[9]. 1.2精准农业的特点与传统农业相比，精准农业具有以下特点: a）精准农业是技术支持型农业. 生物工程，材料科学，原子能，激光和遥感技术等最新技术已用于农业生产；农业生产高度社会化和化；经济数学方法，电子计算机等越来越多地用于农业管理； b）精准农业是一种集约化产业，以高素质的农民和企业家为管理主体. 由于现代农业的生产和发展离不开科学技术，因此农业工人必须具有相关的知识和技能，并具有较高的文化素养，技术素养和管理素养. 现代农业的建设最终将取决于具备知识，专有技术和管理能力的新农民. c）精准农业是高生产率和高效率的农业. 例如，实现农业现代化的西方发达国家的农业人口不到总人口的5％. 美国和法国农民的人均谷物产量是中国的50倍，人均肉类产量是中国的100倍； d）精准农业是可持续发展的产业，旨在生产，生态和利益的协调发展.

根据建设生态文明的要求，发展经济农业，循环农业和生态农业. 在实现经济增长的同时，还必须保护自然和生态资源，实现农业的可持续发展，使经济增长与农业生态环境的质量得到改善和协调. 1.3发展精确农业的意义20世纪下半叶，世界农业的迅速发展，除了依靠生物技术的进步以及耕地和灌溉面积的扩大外，基本上还处于大量的条件下. 化工和矿产能源（如肥料和杀虫剂）的投资. 然而，由水土流失，土壤生产力下降，农产品和地下水污染以及水富营养化引起的生态和环境问题引起了国际社会的广泛关注. 精准农业的出现和发展有效地将3S技术，计算机网络技术和自动化技术等高科技技术与地理，农学，生态学，植物生理学和土壤科学等基础学科相结合，实现了农业生产过程. 从宏观到微观实时监测农作物和土壤，生成动态空间信息系统，模拟农业生产中的现象，实现农业资源的合理利用，改善生态环境，提高农作物产量和质量. 因此，实施精准农业是促进农业可持续发展的有效途径，将对我国农业生产产生重大影响. 2 3S技术及其在精准农业中的应用2.1遥感技术（RS）自1960年代以来，遥感技术已进入现代物理学（包括光学技术，红外技术，微波雷达技术，激光技术和全息技术等）. 在空间科学，电子计算机技术，数学方法和地球科学理论的基础上发展起来的新兴的综合边缘学科，是一种先进且实用的检测技术[10]，它是无法从远距离目标物体上触摸到的一种现代检测技术它根据接收对象反射或发射的电磁波确定，测量和分析目标对象的属性. 它包括信息获取，传输，处理和分析应用程序.

在中国的农业应用中，农田管理者可以及时发现农作物生长的问题，并针对田间管理采取针对性的措施（例如施肥，喷洒农药等）. 管理人员还可以根据不同时间序列的遥感图像了解不同生育阶段的作物生长情况，并提前预测作物产量. 2008年12月1日，中国的“ 4号遥感卫星”成功发射. 它的主要功能之一是负责收集中国作物质量和产量的监测数据. 遥感技术和计算机技术的发展和应用已将农业生产和研究从使用传统概念和方法的阶段转移到精密农业，定量农业和机制农业的新阶段，农业研究也从经验水平提高到理论水平. 2.2空间定位技术（GPS）精准农业广泛使用GPS系统进行信息获取和精确定位. 为了提高精度，广泛使用了DGPS（差分全球定位系统）技术，即所谓的“差分校正全球卫星定位技术”. 它具有定位精度高的特点，可以根据不同目的自由选择精度不同的GPS系统. 在农业应用中，将GPS技术与遥感技术（RS）和地理信息系统（GIS）结合使用，可以监测农作物的产量分布，土壤成分和自然分布，实现合理的施肥，播种和喷洒农药，从而节省成本，降低成本，达到增加产量，提高效率的目的.

使用GPS技术3s技术农业，您可以: 2.2.1土壤养分分布的调查在播种之前，可以根据特定要求，使用适合在农田中使用的采样车来收集农田中的土壤样品. 该车辆配备有GPS和计算机，并且计算机配备有地理信息系统软件. 收集样品时，GPS可以准确确定样品收集点的位置，并将其输入计算机. 计算机根据地理信息系统校准采样点，并绘制土壤采样点分布图. 2.2.2监测作物产量在联合收割机上配置计算机，产量监测器和GPS构成了作物产量监测系统. 不同的作物需要使用不同的监视器. 例如，监控玉米产量的. 收获玉米时，会记录耳朵的数量和玉米的产量. 同时，GPS记录了收获的玉米的位置，最后通过计算机绘制了每块玉米的图片. 土地产出的产出分布图. 通过对土壤养分含量分布图的综合分析，可以确定影响作物产量的相关因素，以进行特定的田间施肥和其他管理工作. 2.2.3合理施肥和精确的农业管理根据农田土壤养分含量的分布图，提供带有GPS的“受控施药”喷雾器. 在GPS的控制下，根据土壤养分含量分布图，可以准确地给田间施肥，并根据养分含量分布图由计算机控制施用的化肥的种类和数量.

在作物生长期的管理中，利用遥感图像和GPS可以绘制作物的颜色变化图. 使用GPS定位来收集一定数量的土壤和农作物样品进行分析，您可以绘制一系列不同农作物生长时期土壤含量的分布图. 这样，可以准确地控制农作物的生长. 使用飞机进行播种，施肥，除草等，运行成本昂贵. 合理的飞行路线和飞机的正确引导将大大节省飞机的运营成本. 根据国外的介绍，使用差分GPS进行飞机的精确导航估计将减少50％的投资. 在特定的应用中，GPS差分定位技术的使用可使飞机在喷洒化肥和除草剂时减少水平重叠，节省化肥和除草剂的量，并避免过多的量影响农作物的生长. 它还可以减少边角重叠，避免浪费并节省资源. 对于夜间喷涂，它具有更多优势. 由于夜间的蒸发和漂移损失很小，并且植物的气孔在夜间开放，因此更容易吸收除草剂和化肥，并提高了除草和施肥的效率. 依靠差分GPS进行精确导航，引导农业机械进行夜间喷洒和田间作业，可以节省大量农药和化肥. GPS技术在农业领域的应用不仅是耕作，而且是小规模农田，特别是在小面积的网格种植中，小型自动化设备的应用，结合差分GPS导航设备，电子监视和控制电路，可以适应科学管理农业的需求.

这种投资低，易于安装且操作灵活. 简而言之，GPS技术将在农业领域发挥重要作用. 在中国，仍然有必要积极进行农业应用研究和相关设备的开发. 尤其是在使用机械化生产的大平原地区，应强调GPS技术在农田运营和管理中的应用. 2.3地理信息系统技术（GIS）地理信息系统是一个特定且非常重要的空间信息系统，它收集，存储，管理，分析和描述地球表面（包括大气层）和空间的全部或部分空间与地理分布有关的数据信息系统. 地理信息系统主要用于农田和土地的数据管理@查询土壤，自然条件，作物状况，生长，产量等数据，可以轻松绘制各种农业专题图，并进行收集，编辑和统计分析不同类型的空间该数据用于绘制作物产量分布图和分析农业专题图. 地理信息系统提供的复合覆盖功能将不同的农业专题数据组合在一起，形成一个新的数据集. 例如，通过叠加土壤类型，地形和农作物覆盖数据以在这三种数据之间建立空间关系，可以轻松分析土壤类型，地形和农作物覆盖之间的关系. 与传统地图相比，GIS的最大优势在于它可以快速组合各种主题特征地图以生成新地图. 通过叠加不同的专题特征图，可以分析作物上土地上各种限制因素的相互作用和相互影响，并找到它们之间的关系.

3S技术在中国精准农业发展中的问题21世纪是信息技术快速发展的时代. 同样，精准农业的发展离不开3S技术和计算机网络的支持. 精准农业基于遥感和地理信息系统. 借助全球定位系统技术开发的继云，白有禄. 精准农业研究的回顾与展望[J]. 农业网络信息，2004（4）: 3-10. [7]张立明，邓万刚. 精准农业——21世纪农业发展方向[J]. 热带农业科学，2004（1）: 65-70. [8]秦启明. 3S技术在精准农业发展中的应用研究[J]. 中国农业资源与区划，2000（6）: 55-58. [9]王茂华. “精细农业”技术发展与农业装备技术创新（系列讲座）[J]. 农业机械，1999（6）: 18-19. [10]胡竹枝，王慧林，陈勤lu. 遥感技术与地球科学应用［Ｍ］. 南京: 南京大学出版社，佘，1999: 1-5. 作者简介: 郑连寿，男，1956年出生，山西原平人，副研究员，主要从事作物育种和栽培研究.

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