3DGIS在煙草農田管理中的應用及發展

劉文 胡靖濱

(1.河南省煙草公司鄭州市公司,河南鄭州 450000;2.河南省數字城市科技有限公司,河南鄭州 450000)

3DGIS在煙草農田管理中的應用及發展

劉文1胡靖濱2

(1.河南省煙草公司鄭州市公司,河南鄭州 450000;2.河南省數字城市科技有限公司,河南鄭州 450000)

伴隨著計算機技術和GIS技術的發展,GIS技術在越來越多的行業中得到應用。介紹了三維地理信息系統(3DGIS)在煙草農田管理中的應用,展望了3DGIS在煙草農田管理中的應用前景,如結合GPS和RS技術,模擬煙草生長、煙草生產管理決策等,以提高煙草的產量。

3D GIS 煙草 農田管理 可視化建模

1 引言

煙葉生產的產量與質量,是煙草行業發展的基礎,而煙田生產管理又是影響煙葉產量與質量的關鍵因素。依賴于空間信息、人工智能等技術的高速發展,為煙葉生產管理實施提供了實時定位管理和依據實際需要進行變量投入。基于空間信息和遠程精準分析現代農業的管理策略和自動化農業操作技術體系,對煙葉生產管理系統進行重組,實現一體化、自動化、遠程化管理,達到低投入高效率的效果。通過GIS、GPS和RS技術,把煙葉的空間信息整合為煙葉生成的各種業務信息,根據煙葉煙田的地形環境、土壤肥力和煙葉生長狀況的空間差異,調節對煙草的投入。在對煙草生長狀況、病蟲害等進行實時定量的監控診斷,充分了解煙田生產力的空間變異的基礎上,以平衡地力、提高產量為目標,實施定位定量的精準管理,實現高效利用各類資源和改善環境。

2 煙田GIS系統總體設計

現代煙草農業基地單元的建設與發展離不開規劃,目前的規劃依靠二維地圖或是現場調研,很難對基地單元進行直觀的整體把握,規劃結果停留在文字描述或者簡單的規劃圖紙。基于3DGIS的三維可視化規劃管理研究,利用三維數字地圖的直觀性及包含足夠的信息量為規劃管理提供準確的參考數據,從整體上把握基地單元規劃,并且可以把規劃的效果以三維可視化的方式展示在基地單元三維地圖上,供決策人員分析或用于規劃成果的可視化展示。同時,系統還能為規劃成果提供可視化的評估結果。

基于3DGIS的煙草農田管理系統開發研究,是通過對煙草農業基地單元三維可視化研究,以及遙感影像技術應用于煙葉生長情況的動態監測與管理的研究,解決當前煙草生產監測、規劃、管理中的問題,使煙草生產監測、規劃、管理更科學、更高效,為提高煙草生產規劃管理信息化、數字化水平提供強有力的技術保障。框架從下而上分為:支撐層、數據層、服務層、框架層、應用層。

3 煙田GIS系統關鍵技術

3.1 三維定量分析模型的構建技術

當前針對現代煙草農業基地單元的基礎設施的規劃管理,主要還是以文字表述和二維地圖顯示為主,對規劃的合理性、建設的可行性分析主要憑個人的經驗,尚未形成一套清晰、直觀、科學的量化標準,而要實現計算機輔助規劃管理,形成具有量化標準的規劃建設的合理性、可行性分析結論,必須首先構建一套完整的三維定量分析模型。

3.2 基于專家系統的煙葉光譜特性分析

對于綠葉農作物而言,近紅外波段是判斷葉片含量的最佳波段。考慮到烤煙葉片較大,因此,近紅外是遙感識別煙田的最適宜波段,此外由于可見光也常用來進行植物種類的辨識,為區分烤煙與其他作物的區別,分類中也將考慮可見光波段。利用光譜儀對基地單元內多個采樣點的煙葉光譜進行測量,記錄整個生長過程中煙葉光譜的變化情況,重點記錄其在近紅外和可見光波段的響應值,建立光譜特性數據庫,利用專家系統分析建立煙葉光譜變化趨勢模型,為煙田信息自動識別與提取提供準確可靠的光譜數據。

4 煙草GIS系統的應用前景

GIS技術與許多學科都緊密相關,每個學科的發展都會給GIS帶來重大的影響。隨著GIS技術的發展,其在煙草行業的應用也會越來越深入,越來越廣。

4.1 3S在煙草模擬生長中的應用研究

基于3S的作物模擬生長模型,對煙草農業的生產具有重要的指導意義。但是,對煙草生長過程的模擬模型研究則相對滯后,而且多為經驗模型。這就使模型在生產中的應用范圍受限,需要進一步的深入研究。

4.2 3S在煙草決策管理的應用研究

以GPS和遙感為根基,在地理信息系統技術支持下建立完整的煙草農田生產管理決策體系,為煙草的健康生長,測土定位、平衡施肥、預測病蟲害和自然災害、防止病蟲害等提供技術服務,降低煙草生長中的風險,提高煙草質量和產量。

5 結語

目前,3DGIS在國內煙草農田管理中的應用還有很大的發展空間,有許多管理問題亟待解決。相信在煙草農田管理信息化、科技化和系統化的今天,3DGIS以及相關技術的應用將會縱橫發展,將進一步加速完善煙草農田管理數字化的實現進程。

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With the development of computer technology and GIS technology, GIS technology has been applied in more and more industries. In this paper, a review of applications of three dimensional geographic information system (GIS) in tobacco agricultural management is presented. The applying prospect of 3DGIS in the area of tobacco-growing simulation and production management is also discussed, based on GPS and RS, enhancing the output of tobacco.

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