计算机农业应用与3S技术论文,3S技术在精细农业中的应用实例分析
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1、計(jì)算機(jī)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用論文 3S技術(shù)在精細(xì)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用實(shí)例學(xué)院: 工學(xué)院 班級(jí): 姓名: 學(xué)號(hào): “3S”技術(shù)在精細(xì)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用實(shí)例【摘 要】:精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是在信息技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上以地理信息系統(tǒng)(GIS)全球定位系統(tǒng)(GPS)、遙感技術(shù)(RS)和計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)為核心技術(shù)引發(fā)的一場(chǎng)新農(nóng)業(yè)技術(shù)革命將對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生重大影響。因此應(yīng)在充分了解國(guó)際精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展的理論基礎(chǔ)和技術(shù)原則的基礎(chǔ)上結(jié)合我國(guó)具體情況研究發(fā)展適合我國(guó)國(guó)情的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)體系關(guān)【關(guān)鍵字】:精細(xì)農(nóng)業(yè);3S技術(shù);應(yīng)用眾所周知,農(nóng)業(yè)是一個(gè)國(guó)家的基本產(chǎn)業(yè),并且農(nóng)業(yè)的發(fā)展歷程是伴隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而不斷變化的,二十世紀(jì)九十年代以來(lái),隨著3S。
2、(全球定位系統(tǒng)GPS、地理信息系統(tǒng)GIS、遙感RS)技術(shù)的研究和發(fā)展,使農(nóng)業(yè)原有技術(shù)生產(chǎn)體系與現(xiàn)代信息技術(shù)相結(jié)合形成一種新型先進(jìn)農(nóng)業(yè)技術(shù)體系精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)(Precision Agriculture或Precision Farming),它將人類農(nóng)業(yè)的發(fā)展帶入了數(shù)字和信息時(shí)代,成為合理利用農(nóng)業(yè)資源、提高農(nóng)作物產(chǎn)量、降低生產(chǎn)成本、改善生態(tài)環(huán)境的主要農(nóng)業(yè)生產(chǎn)形式。故“3S”技術(shù)是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的必要手段。第一章 精細(xì)農(nóng)業(yè)“精細(xì)農(nóng)業(yè)”又稱精確農(nóng)業(yè),是一個(gè)綜合性的復(fù)雜系統(tǒng),是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)低耗、高效、優(yōu)質(zhì)、安全的重要途徑,是二十一世紀(jì)全球農(nóng)業(yè)科技革命的方向。精細(xì)農(nóng)業(yè)是指在地學(xué)空間和信息技術(shù)支撐下的集約化和信息化的。
3、農(nóng)業(yè)技術(shù),其核心技術(shù)是地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)、遙感技術(shù)和計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)。所以,精細(xì)農(nóng)業(yè)是將遙感、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、農(nóng)學(xué)、生態(tài)學(xué)、植物生理學(xué)、土壤學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科有機(jī)地結(jié)合起來(lái),實(shí)現(xiàn)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)農(nóng)作物、土壤從宏觀到微觀的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),生成動(dòng)態(tài)空間信息系統(tǒng),對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的現(xiàn)象進(jìn)行模擬,達(dá)到合理利用農(nóng)業(yè)資源,改善生態(tài)環(huán)境,提高農(nóng)作物產(chǎn)品和質(zhì)量的目的。第二章 “3S”技術(shù)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用主要表現(xiàn)為借助航空與航天遙感,以高空間和高光譜分辨率,及時(shí)提供農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)、水肥狀況和病蟲(chóng)害情況的“征兆圖”(Symptom Maps)供診斷、決策和估產(chǎn)等使用。通過(guò)與航空遙。
4、感或小衛(wèi)星群建立全球數(shù)據(jù)采集網(wǎng),可獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。利用已存貯的土壤背景數(shù)據(jù)庫(kù)、農(nóng)田灌溉、施肥、種子等數(shù)據(jù)庫(kù)以及新獲取的“征兆圖”,進(jìn)行分析、判斷,形成“診斷圖”,將這些結(jié)果與GIS相結(jié)合進(jìn)行綜合分析,并做出投入產(chǎn)出估算,提出實(shí)施計(jì)劃或方案;將GPS與GIS集成系統(tǒng)裝載在農(nóng)業(yè)機(jī)械上,實(shí)現(xiàn)農(nóng)田作業(yè)的自動(dòng)指揮和控制,如自動(dòng)播種、施肥、除草、灌溉、培土以及收割等工作。為了保證作業(yè)的精確性,需要建立相應(yīng)的專題電子地圖和廣域/局域GPS差分服務(wù)網(wǎng)。全球定位系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)是精確定位,地理信息系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)是管理與分析,遙感的優(yōu)勢(shì)是快速提供各種作物生長(zhǎng)與農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境在地表的分布信息,它們可以做到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),促進(jìn)精細(xì)農(nóng)業(yè)的。
5、發(fā)展。21RS在精細(xì)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用遙感技術(shù)可以客觀、準(zhǔn)確、及時(shí)地提供作物生態(tài)環(huán)境和作物生長(zhǎng)的各種信息。它是精細(xì)農(nóng)業(yè)獲取田間數(shù)據(jù)的重要來(lái)源。遙感技術(shù)在精細(xì)農(nóng)業(yè)中主要應(yīng)用于以下幾方面:211農(nóng)作物播種面積檢測(cè)和估算遙感可實(shí)時(shí)記錄農(nóng)作物覆蓋面積數(shù)據(jù),通過(guò)這些數(shù)據(jù)可以對(duì)農(nóng)作物分類,并在此基礎(chǔ)上可以估算出每種作物的播種面積。212監(jiān)測(cè)作物長(zhǎng)勢(shì)和估算作物產(chǎn)量農(nóng)作物遙感估產(chǎn)包括農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)、土地荒漠化和鹽漬化、農(nóng)業(yè)環(huán)境污染、水土流失等的監(jiān)測(cè),這種監(jiān)測(cè)是持續(xù)進(jìn)行的,在監(jiān)測(cè)過(guò)程中不斷提供農(nóng)業(yè)資源的數(shù)字變化和不同時(shí)間序列的圖件依據(jù),農(nóng)田管理者可以通過(guò)遙感提供的信息,及時(shí)發(fā)現(xiàn)作物生長(zhǎng)中出現(xiàn)的問(wèn)題,采取針對(duì)性措施進(jìn)行田間。
6、管理。還可以根據(jù)不同時(shí)間序列的遙感圖像,了解不同生長(zhǎng)階段中作物的長(zhǎng)勢(shì),提前預(yù)測(cè)作物產(chǎn)量。213作物生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)利用遙感技術(shù)可以對(duì)土壤侵蝕面積、土壤鹽堿化面積、主要分布區(qū)域以及土地鹽堿化變化趨勢(shì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。也可以對(duì)土壤水和其他作物生態(tài)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè),這些信息有助于田間管理者采取相應(yīng)的措施。214災(zāi)害遙感監(jiān)測(cè)和損失評(píng)估災(zāi)害遙感監(jiān)測(cè)和損失評(píng)估 包括小麥、玉米、水稻、棉花等農(nóng)作物的產(chǎn)量預(yù)測(cè)和草場(chǎng)產(chǎn)量估測(cè)。氣候異常對(duì)作物生長(zhǎng)具有一定的影響。利用遙感技術(shù)可以監(jiān)測(cè)與定量評(píng)估作物受災(zāi)程度,對(duì)作物損失進(jìn)行評(píng)估,然后針對(duì)具體受災(zāi)情況,進(jìn)行補(bǔ)種、澆水、施肥或排水等抗災(zāi)措施。在自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)方面,開(kāi)展了北方地區(qū)土地沙漠化監(jiān)。
7、測(cè)、黃淮海平原鹽堿地調(diào)查及監(jiān)測(cè)、北方冬小麥旱情監(jiān)測(cè)等。215農(nóng)業(yè)資源調(diào)查及動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè) 農(nóng)業(yè)資源調(diào)查包括土地利用現(xiàn)狀、土壤類型、草場(chǎng)、農(nóng)田等農(nóng)業(yè)資源的調(diào)查以及結(jié)束后的評(píng)價(jià),提供農(nóng)業(yè)資源的準(zhǔn)確數(shù)值和分布圖件。農(nóng)業(yè)部遙感應(yīng)用中心于2000年設(shè)立草地遙感監(jiān)測(cè)和預(yù)警系統(tǒng)。該項(xiàng)目是利用遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)等現(xiàn)代空間信息技術(shù)手段,建立技術(shù)先進(jìn)、快速準(zhǔn)確的中國(guó)草地退化和草畜動(dòng)態(tài)平衡遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。22GIS在精細(xì)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用地理信息系統(tǒng)可以被用于農(nóng)田土地?cái)?shù)據(jù)管理、查詢土壤、自然條件、作物苗情、作物產(chǎn)量等數(shù)據(jù),并能夠方便的繪制各種農(nóng)業(yè)專題地圖,也能采集、編輯、統(tǒng)計(jì)分析不同類型的空間數(shù)據(jù)。目前,地理信。
8、息系統(tǒng)在精細(xì)農(nóng)業(yè)中主要應(yīng)用于以下兩方面:221 管理數(shù)據(jù) GIS技術(shù)是以地理空間數(shù)據(jù)為核心,通過(guò)GIS可以管理農(nóng)業(yè)空間數(shù)據(jù)和實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程尋找所需要的各種地理空間數(shù)據(jù),包括圖形和圖像等,同時(shí)提供分析工具、參與分析過(guò)程、顯示與輸出分析的結(jié)果等。222繪制作物產(chǎn)量分布圖安裝GPS的新型聯(lián)合收割機(jī),在田間收割農(nóng)作物時(shí),每隔一定時(shí)間記錄下聯(lián)合收割機(jī)的位置,同時(shí)產(chǎn)量計(jì)量系統(tǒng)隨時(shí)自動(dòng)稱出農(nóng)作物的重量,置于糧倉(cāng)中的計(jì)量?jī)x器能測(cè)出農(nóng)作物流入儲(chǔ)存?zhèn)}的速度及已經(jīng)流出的總量,這些結(jié)果隨時(shí)在駕駛室的顯示屏上顯示出來(lái),并被記錄在地理數(shù)據(jù)庫(kù)中。利用這些數(shù)據(jù),在地理信息系統(tǒng)支持下,可以制作農(nóng)作物產(chǎn)量分布圖。223 農(nóng)業(yè)專題圖分析。
9、通過(guò)GIS提供的復(fù)合疊加功能,將不同農(nóng)業(yè)專題數(shù)據(jù)組合在一起,形成新的數(shù)據(jù)集。通過(guò)對(duì)其分析,可以分析出土地上各種限制因子對(duì)作物的相互作用與相互影響,從中可以發(fā)現(xiàn)它們之間的關(guān)系。23GPS在精細(xì)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)是利用地球上空的24顆通訊衛(wèi)星和地面上的接收系統(tǒng),同時(shí)接收來(lái)自多顆衛(wèi)星的電波導(dǎo)航信號(hào),測(cè)量地球表面某點(diǎn)準(zhǔn)確地理位置的技術(shù)系統(tǒng),英文簡(jiǎn)稱GPS。上世紀(jì)80、90年代以來(lái),用GPS同時(shí)測(cè)定三維坐標(biāo)的方法將定位測(cè)繪技術(shù)從陸地與近海,擴(kuò)展到整個(gè)海洋和外層空間;從靜態(tài)擴(kuò)展到動(dòng)態(tài);從事后處理擴(kuò)展到實(shí)時(shí)、準(zhǔn)實(shí)時(shí)定位與導(dǎo)航;定位精度也越來(lái)越高。GPS接收機(jī)在精細(xì)農(nóng)業(yè)中的作用包括精確定位、田間作業(yè)。
10、自動(dòng)導(dǎo)航和測(cè)量地形起伏狀況。為了實(shí)現(xiàn)以上功能,GPS接收機(jī)需要與農(nóng)田機(jī)械結(jié)合,隨著農(nóng)田機(jī)械在田間作業(yè),同時(shí)進(jìn)行精確定位、田間作業(yè)自動(dòng)導(dǎo)航和測(cè)量地形起伏。在GPS定位系統(tǒng)的協(xié)助下,農(nóng)田機(jī)械可以根據(jù)不同地塊的差別,自動(dòng)調(diào)節(jié)種子、肥料和化學(xué)藥劑的投放量。例如,播種機(jī)會(huì)根據(jù)地塊內(nèi)部土壤結(jié)構(gòu)、有機(jī)質(zhì)含量、不同土壤含水量來(lái)確定具體地點(diǎn)播種的疏密,這反映出“精細(xì)農(nóng)業(yè)”田間作業(yè)具有定位化的特點(diǎn)。由于GPS具有精確定位功能,農(nóng)業(yè)機(jī)械可以將作物需要的肥料送到準(zhǔn)確位置,也可以將農(nóng)藥噴灑到準(zhǔn)確位置。這不僅有助于提高作物產(chǎn)量,也可以降低肥料和農(nóng)藥的消耗。第三章3S技術(shù)在精細(xì)農(nóng)業(yè)中的綜合應(yīng)用GPS可以確定農(nóng)業(yè)機(jī)械在田間作。
11、業(yè)中的精確位置, GIS可對(duì)各種田間數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析,二者結(jié)合為科學(xué)種田提供了所需要的定位和定量的技術(shù)手段,進(jìn)行田間作業(yè)和田間管理。例如,地理信息系統(tǒng)能夠根據(jù)地塊中土壤特性和土地條件,結(jié)合GPS提供的位置數(shù)據(jù),指揮播種機(jī)進(jìn)行定量播種,確定播種的疏密程度。在GIS和GPS指揮下,農(nóng)藥噴灑機(jī)可以去病蟲(chóng)害發(fā)生地自動(dòng)噴灑農(nóng)藥。RS和GIS結(jié)合提供了多種數(shù)據(jù)源,這為建立農(nóng)田基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)奠定了基礎(chǔ)。農(nóng)田基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)是農(nóng)田科學(xué)管理的基礎(chǔ)。搭載在農(nóng)田機(jī)械上的地理信息系統(tǒng),可以記錄下各種農(nóng)田操作過(guò)程中的數(shù)據(jù),如作物品種、播種深度、噴灑農(nóng)藥類型、施肥和灌溉以及收獲產(chǎn)量,同時(shí)記錄下田間作業(yè)時(shí)的位置與范圍、灌溉量、化肥。
12、使用量、農(nóng)藥噴灑量、噴施部位、使用時(shí)間、當(dāng)天天氣狀況。通過(guò)RS,則可以獲得作物生長(zhǎng)情況、作物生態(tài)環(huán)境等數(shù)據(jù)。將這些數(shù)據(jù)都記錄在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi),日積月累就形成了農(nóng)田基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。第四章 小結(jié) 可以說(shuō),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(dòng)下發(fā)展起來(lái)的現(xiàn)代農(nóng)田精耕細(xì)作技術(shù),它代表了未來(lái)農(nóng)業(yè)發(fā)展的一個(gè)主要方向。3S技術(shù)在精細(xì)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用,面臨的主要問(wèn)題有:農(nóng)業(yè)遙感圖像的解譯技術(shù)的完善、農(nóng)田作業(yè)定位精度的提高、農(nóng)田基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)的更新,以及農(nóng)田機(jī)械與3S技術(shù)的集成。參考文獻(xiàn):1張國(guó)權(quán).計(jì)算機(jī)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用.北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,2007.2何勇.精細(xì)農(nóng)業(yè)M.杭州:浙江大學(xué)出版社,2000.3唐俊華.對(duì)地觀測(cè)技術(shù)與精細(xì)農(nóng)業(yè)M.北京:科學(xué)出版社,2001.4張永生.遙感圖像信息系統(tǒng).北京:科學(xué)出版社,2000.5周忠謨,易杰軍,周琪.GPS衛(wèi)星測(cè)量原理與應(yīng)用.北京:測(cè)繪出版社,1991.6杜道生,陳軍,李征航.RS GIS GPS的集成與應(yīng)用.北京:測(cè)繪出版社,1995.7湯國(guó)安,趙牡丹.地理信息系統(tǒng)M.北京:科學(xué)出版社,2002.8楊敏,趙春生,張濤,等.3S技術(shù)在精細(xì)農(nóng)業(yè)發(fā)展中的應(yīng)用.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2002,25(4):241.9程明華,陳建平.3S技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用.山西農(nóng)業(yè)科學(xué),2006.5。
總結(jié)
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