农业遥感信息技术范文篇1

关键字：数字农业，GIS，RS，GPS

Abstract:3Stechniqueknownasthegeographicinformationsystem(GIS),remotesensing(RS),globalpositioningsystem(GPS)hassetupafileintheforeignwidelyusedindigitalagricultureengineering,inourcountryisstillatthelocalscopeortheexperimentalstage.ThispaperARCGISsoftwareERDASand3Stechnologyusedineveryfieldofdigitalagriculture,expoundsanalysisrealizingagriculturalinformatizationandthesustainabledevelopmentofagricultureinimportantways,introducesthecurrentdomesticintheapplicationofdigitalagriculture,explore3Stechniqueinthepracticeofthedigitalagricultureapplicationandprospect.

Keywords:thedigitalagriculture,GISandRS,GPS

中图分类号：TN711.5文献标识码：A文章编号：

一、前言

土地是人类赖以生存和发展的自然资源，我国是一个农业大国，大部分土地在农村，作为国民经济的基础，农业不仅提供食品，还提供工业原料，可直接影响我国的工业总产值的形成。长期以来，由于农业管理技术手段落后，尤其是农业资源的数据和信息缺乏现势性，不能为规划和决策提供及时可靠的数据和信息，制约了我国农业的发展。总之，中国的农业是一个既关系经济繁荣，也关系国家安定稳定的大问题。解决中国农业问题、获取农业信息的一条重要途径就是利用3S技术走数字农业的道路。

二、3S技术的含义及其应用特点

“3S”技术是指全球定位系统(GPS)、遥感(RS)和地理信息系统(GIS)，是目前对地观测系统中空间信息获取、存贮管理、更新、分析和应用的三大支撑技术。

GIS是地理信息系统，它是为特定应用目标建立的空间信息系统。是在计算机硬件、软件及网络等支持下，对有关空间数据进行预处理、输入、存贮、查询检索、处理、分析、显示、更新和提供应用的技术系统。

RS是遥感技术，遥感就是遥远感知事物的意思，是一种利用物体反射或辐射电磁波的固有特性，通过观测电磁波，识别物体以及物体存在环境条件的技术。也就是不直接接触目标物，在距地物几公里到几百公里、甚至上千公里的飞机、飞船、卫星上，使用光学或电子光学仪器（称为传感器）接受地面物体反射或辐射的电磁波信号，并以图像胶片或数据磁带形式记录下来，形成数字影像。该影像传送到地面，经过各种校正后，进行影像分类、解译，最后获取所需要的信息。遥感技术是上一世纪60年代蓬勃发展起来的，随着空间技术、电子技术和计算机技术、信息科学、环境科学等的发展，遥感技术已成为一种影像遥感和数字遥感相结合的先进、实用的综合性探测手段。

GPS是全球定位系统，GPS具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。经我国测绘等部门的使用表明，GPS具有全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、资源勘察等多种生产领域。

三、国外数字农业的应用

全世界共有80多个国家，利用3S技术在ArcGIS和ERDAS软件下进行农业监测和管理。比如：

也门农业部门利用ERDAS软件探测灌溉的迁移和评估水资源情况并根据坡度、坡向图、径流方向－确定作物水源位置。

澳大利亚农业部门利用ERDAS软件进行红外波－土壤养分测定，实现精确农业中的精确施肥等。

四、3S技术在数字农业中的应用

利用GIS，RS，GPS技术可在数字农业工程中发挥重要作用，采用ArcGIS和ERDAS先进的技术，加上GPS技术，可在数字农业中实现如下领域的应用。

（一）精细农业

“精细农业”技术是用现代高新技术特别是信息技术来改造传统农业，在机械化的基础上，把地理信息系统（GIS）、定位系统（GPS）、决策支持系统、传感技术进行集成，定量获取农田小区作物产量和影响作物生长的环境因素（如土壤肥力、含水量、苗情、病虫草害等）实际存在的空间和时间差异性信息，分析影响小区产量差异的原因，采取技术上可行、经济上有效的调控措施，区别对待，按需实施定位调控的“处方农作”。在“精细农业”技术体系中，DGPS的定位应用以及GIS的应用开发是实施“精细农业”实践的关键技术之一，即利用DGPS定位引导定量获取农田内作物产量和影响作物生长的环境因素的差异性信息，在GIS中利用各种空间分析方法生成差异性信息分布图，通过分析影响小区产量差异的原因，制定经济、合理的生产决策方案，生成作物管理处方图，指导农田定位作业。

（二）山坡地的可持续发展研究关系当地的经济发展、环境保护，有着十分重要的意义。生态环境的好坏，直接影响着整个流域。流域的坡耕地分布状况与土地适宜性类型，区域内既有经济较发达的平原，也有经济欠发达的高原山区。目前在山坡地研究中，大多采用传统的实地丈量，手工圈绘等方法。在研究中针对这种情况，采用先进的地理信息系统（GIS）方法，通过空间分析、模型运算，对该地区的地理环境、土壤类型、土壤质地等进行了详细地分析研究，划分出该地区坡耕地分布范围，并对该地区进行土地适宜性评价，得到了较好的结果。

（三）农作物监测及估产

农作物的生长状况与产量是全社会都十分关注的问题，对每一种作物在生长过程中会发生什么问题，能取得什么样的收获，是国家管理部门和农民们在作物播种后到收获的一段时间内随时都想了解的。

因此，长期以来对农作物产量的预测是农业系统的一项重要工作。随着科学技术的发展，预测的方法和手段逐步完善和提高，不但能较准确地估测出各种作物的最终产量，也能跟踪监测各类作物在不同生长期的长势，从而根据需要及时采取有效措施，对农作物的生长进行监控，保证当年产量的稳定增长。为了在农作物监测和估产中充分发挥和利用现代科学技术的成果，提高快速、准确、经济地获得监测和估产信息，为国家经济建设和农业生产服务，虽然农作物估产和监测技术与理论十分复杂，若干问题还有待进一步探索，但利用现有的遥感、地理信息技术和资料，从不同于传统的统计部门得到信息的途径，已经能够为决策部门提供辅的、快速的、客观的决策信息。

（四）农业气象服务

农业气象服务系统是在GIS和RS平台上开发的集农业气象、遥感应用于一体的业务运行系统。它集成了农业气象服务为城市“菜篮子、米袋子”服务的科研成果；建立了遥感、地学、气象、农情、社会经济统计等基础数据库；建立适应农业发展新需求的服务产品；将GIS分析功能应用于洪涝灾害监测、灾害损失评估、资源合理布局等领域，获取较好的服务效果。比如建立了下述分析模型。

1．暴雨涝害和叶菜损失综合评估模型

2．蔬菜生产资源综合评价模型

（1）气候适宜性评价模型

（2）土壤适宜性评价模型

（3）暴雨承灾能力评价模型

（4）区位优势评价模型

（5）技术优势评价模型

（6）灌溉水污染评价模型

（五）农田监管

我国人多地少，耕地资源十分贫乏，人均耕地面积相当于世界平均数的四分只一，中低产田占三分之二。由于环境污染、水土流失等原因，耕地总体质量还在不断下降。随着国民经济持续高速增长，各项建设占用耕地的问题越来越突出，造成耕地、特别是优良耕地面积不断减少，人地矛盾不断加剧。因此，利用GIS和RS对基本农田进行特殊保护和监管刻不容缓。

（六）绿色农业

进行绿色农业工程，对所有农田的土壤重金属含量进行GIS分析，对绿色农作物的生产进行决策。

（七）草原防火

利用GIS和遥感技术对草原的火灾进行预防和分析。

（八）捕鱼GPS/GIS定位

利用GPS/GIS定位技术，对鱼群的流向进行监控，指挥渔船实现最佳的捕鱼方案。

（九）牲口疫发生点管理

利用GIS技术，对牲口疫发生点进行直观有效的管理，并对牲口疫防扩散进行决策。

（十）植物病虫害分析

利用GIS和遥感技术，对植物病虫害进行分析，高光谱分析也是常用方法。

（十一）土壤养分测定

利用遥感技术，进行土壤养分测定，为精确施肥服务。

（十二）农业运输GIS调度

利用GIS中路经优化调度功能，实现农业运输GIS调度。

（十三）农田水淹没分析

利用GIS和遥感技术，实现农田水淹没分析，评估农田损失情况。

（十四）园区温控室GIS监控

利用GIS技术，对农业园区的温控室进行GIS监控。

（十五）移动GIS在农业应用

利用ESRI公司的ARCPAD软件技术，在掌上电脑上装入电子地图，农田和作物信息等，并在PDA中插入GPS，供农业工作人员在广阔的田野中进行现场GIS操作，信息查询和分析。

五、结束语

近年来RS、GIS技术在农业资源管理中得到了综合或集成应用，GPS技术也为土地利用的变化的精确定位做出了贡献。这3种空间信息技术的广泛的应用，必将为农业管理和发展的科学决策提供可靠的支撑，必将推动数字农业的建设，推动农业资源管理的信息化、科学化和现代化管理水平。

1．刘刚张漫汪懋华，基于DGPS和GIS的农田空间信息管理系统的研制，2000

2．辜寄蓉苗放朱章森王成善蔡靖疆，GIS在岷江流域坡耕地分布与可持续发展研究中的应用，2000

农业遥感信息技术范文

该平台主要由信息采集系统、空间数据库系统统计分析系统、网络管理系统构成[3]。

1.1信息采集系统的实现

信息采集系统是利用多种采集手段构建完整的数据采集体系,获取农业信息系统所需的数据,并通过空间数据建库技术对所采集的数据进行统一管理。与此同时,利用遥感技术对土地利用变化及分布、农作物种植面积的变化、农作物长势等方面进行动态遥感监测。信息采集包括GPS系统的采集;遥感卫星数据的获取(LandsatTM、SPOT、MODIS、P6、ALOS等);农业生产情况、气象、水利、农学参数(黑龙江省主要农作物生长特征参数)、不同比例尺的专题图(地形图、土壤图、土地利用现状图)等数据的收

1.2空间数据库系统的实现

该平台的核心是农业地理信息数据库系统,包括地理要素子数据库、土地利用子数据库、水资源子数据库、气候资源子数据库、粮食作物生产子数据库、土壤资源子数据库。

1.3统计分析系统的实现

通过信息平台的统计分析系统,实现了统计数据与空间数据的挂接,使数据库与地理信息系统有机结合,建立了一套完善的管理、分析和决策体系。从而实现对全省各种农业资源信息的有效管理,达到科学准确的评价与决策。

1.4网络管理系统的实现

WebGIS是利用Internet/Intranet与GIS的结合,GIS通过WWW功能得以扩展,真正成为一种大众使用的工具,用户可以浏览WebGIS站点的空间数据、制作专题图以及各种空间检索与空间分析[4]。此次信息平台的建设,可采用SuperMap软件的WEBGIS开发平台进行系统开发,基于技术和SuperMapObjects组件的技术开发,从而实现黑龙江省农业多维空间信息平台的建设。

2黑龙江省农业多维空间信息平台的功能设计

2.1数据采集功能

遥感数据采集主要用来对遥感卫星数据进行处理、入库;GPS数据采集是利用GPS接收机采集数据,并进行后期处理;其它数据采集包括农业生产情况、气象、专题图等数据的收集。

2.2动态监测功能

2.2.1土地利用变化监测模块该模块通过遥感技术,利用卫星影像数据对不同地物进行提取,并结合GPS、RS技术,生成土地利用现状矢量图形,然后将相关信息进行入库。

2.2.2农作物种植面积监测模块该模块通过遥感技术,利用卫星影像数据对不同作物进行提取,并结合GPS、RS技术,形成农作物种植面积的矢量图形,然后将相关信息进行入库。

2.2.3农作物旱情遥感监测模块通过对土壤湿度的监测,并结合当地的地形和气象条件,建立农作物旱情评估模型。并通过定期的连续监测,预测不同区域的旱情发展趋势,为决策部门和相关生产部门提供旱情的发展态势。

2.2.4病虫害监测模块利用遥感技术和GPS系统对采集到的数据进行处理、分析、分类,抽取出病虫害的发生地点与范围、灾情等信息,并将这些信息入库。

2.2.5农作物长势监测模块通过对农作物长势的定期监测,了解不同时期作物的生长情况,然后将获取的数据进行处理、分析后入库。作物长势模块可提供准确的不同作物的长势信息和不同区域的作物等级,包括不同长势情况等所占比例,以及作物长势与往年的对比情况。

2.2.6粮食产量监测模块对于粮食产量的估算主要通过估算粮食单产和粮食作物种植面积的变化来完成。通过粮食产量估算模块的运行,可以为决策部门和相关的生产部门提供实时的全省主要粮食产量信息,还可以根据其需求,实现对各县粮食产量进行精确预测和估算。

2.3数据查询与空间分析功能

数据查询包括空间数据查询、属性数据查询、空间与属性数据关联查询、文档数据的快速查询等功能;空间分析功能包括属性数据的生成、区位分析、聚类分析、缓冲区分析、空间叠加分析、图层拼接、遥感解译等。

2.4数据输出功能

输出内容主要有空间数据、统计数据两大类。空间数据可用颜色大小不同的点状符号、颜色粗细不同的线状地物、面状图斑,显示土地、水、农作物等资源的分布。对于各类要素应单独建立图层,这样可以单独显示,也可以进行空间叠加来显示各类要素。统计数据可用表格、饼状图、柱状图等方式显示,同时这些统计数据可以和图形数据一同显示,在图形上附上这些表格、饼状图和柱状图,以便使用。

2.5决策分析功能

农业决策分析系统通过动态监测各个模块的运行,可辅助管理者和政府部门对整个农业生产过程进行分析和模拟,试验不同的决策方案并预测其效果或效益,从而达到优化农业生产决策的目的。

农业遥感信息技术范文

关键词:精细农业遥感技术全球定位系统地理信息系统

0引言

“精细农业”的核心指导思想就是要利用现代地球空间信息技术获取农田内影响作物的生长和产量的各种因素的时空差异，避免因对农田的盲目投入所造成的浪费和过量施肥施药造成的环境污染。具体而言，就是利用卫星定位系统对采集的农田信息进行空间定位；利用遥感技术获取农田小区内作物生长环境、生长状况和空间变异的大量时空变化信息；利用地理信息系统建立农田土地管理、自然条件(土壤、地形、地貌、水分条件等)、作物产量的空间分布等的空间数据库，并对作物苗情、病虫害、墒情的发生发展趋势进行分析模拟，为分析农田内自然条件、资源有效利用状况、作物产量的时空差异性和实施调控提供处方信息；在获取上述信息的基础上，利用作物生产管理辅助决策支持系统对生产过程进行调控，合理地进行施肥、灌溉、施药、除草等耕作措施，以达到对田区内资源潜力的均衡利用和获取尽可能高的产量。精细农业技术是运用全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)、传感器及检测系统、计算机控制器及变量执行设备等信息技术，对大田农作物生产和畜牧生产实施监控，从而提高作物和畜牧产量和质量，最大限度地保护生态环境，保证农业的可持续发展。

1国内外“精细农业”技术的应用情况

1.1国外“精细农业”技术的应用情况在北美、欧洲和澳大利亚等地“精细农业”技术主要用于土地资源的详查及监测，农作物生长状况的监测和产量预测，灾害性天气、旱情、涝情和水情的监测，农作物病虫害的监测与精细防治和大地号农田的优化施肥等方面。

到了八十年代和九十年代，由于遥感技术(RS)、全球定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS)的应用，进行农情监测和产量预测已达到更加精确的程度，所用设备的数量和精度都在提高。目前全球已有20000台“产量监测器”投入了使用，有的就装在收获机械上。

目前，在一些国家“可变比率洒施机”的试用引起了人们的极大兴趣。该机器的设计者试图借助于RS、GIS和GPS等技术获取田间信息(包括土壤参数和病虫害情况等)，同时机器自动控制农药、化肥和种子的施入量。由于优化施肥，农场主从中可能获得巨大的经济效益。

另一种“可变比率洒施机”名为“实时闭循环系统”(Real-timeclosed-loopSystem)，其设计者是想尽可能地摆脱对3S技术的依赖，田间信息直接由安在洒施机上的探测设备获取，并立即对数据进行分析并自动控制农药、化肥和种子的施入量。这种机器保证了所测得信息与所采取措施的地点的一致性。

1.2国内“精细农业”技术的应用情况我国是个农业大国，农业生产的自然条件十分复杂，自然灾害频繁，因此“精细农业”技术对我国农业生产来说是非常重要的。

我国利用地球资源技术卫星遥感资料进行土壤和水文调查开始于七十年代末和八十年代初，山西、内蒙等省(区)的土壤调查和农业区划工作就利用了卫星遥感资料。

1984-1986年，我国在京、津、冀地区，进行了大规模的冬小麦卫星遥感试验，取得了一定成果。1985和1986年小麦产量预报准确率分别为92％和95％。

可见，我国“精细农业”基本上还停留在卫星遥感、地理信息系统和产量预测方面

2“精细农业”的技术思想

精细农业其核心思想是通过对农田小区作物产量和影响作物生长的环境因素(如土壤结构、地形、土壤含水量、植物营养、病虫害、杂草等)实际存在的空间和时间差异性的分析，确定影响小区产量差异的原因，采取技术上可行、经济上有效的调控措施，区别对待，按需实施定位调控，以充分利用资源，实现最经济、最合理的投入，获得经济上和环境上的最大效益。精细农业之所以引起全世界广泛的关注，首先是因为它能显著提高产量，提高耕地资源利用潜力和保护环境；其次，是因为精细农业研究的意义已远远超出其技术系统应用发展本身的范围，它提供的技术思想和改造客观世界的认识思维方式，其影响更是深远的。

3精细农业的技术构成

3.1GPS——全球定位系统推动精细农业发展的关键技术是在20世纪70年代末开始建立的全球定位系统。它是一种高精度、全天候、全球性的无线电导航、定位、定时系统，它可提供连续、定位和原子时钟信息。

3.2GIS——地理信息系统地理信息系统以地理空间数据库为基础，在计算机软、硬件的支持下，对有关空间数据按地量坐标或空间位置进行预处理、输入、存储、查询、检索、运算、分析、显示、更新和提供应用、研究，并处理各种空间实体和空间关系。它有如下特征：具有采集、管理、分析和输出多种空间信息的能力；具有空间分析、多要素信息分析和预测预报的能力，可为宏观决策管理服务；能实现快速、准确的空间分析和动态监测研究。将GIS用于精细农业中，可对农田小区的作物产量和各种影响因素进行存储、分析和管理。

3.3RS——遥感技术遥感技术可根据对遥感资料的解译，获得所研究区域内有关信息，具有宏观、快速、动态等特点。

不同含水量的土壤具有不同的地表温度，因而具有不同的热红外特性和热辐射特性。农作物不同生长期和不同生长情况均有不同的光谱反射曲线，所以结合研究区域内抽样调查的资料和GIS数据库，并依靠有关的专业基础知识，利用RS可获得土壤含水量、作物长势和产量等重要资料。