基于3S技術的農業地理信息系統設計與實現

■贠倩

（青海省第二測繪院青海西寧810001）

基于3S技術的農業地理信息系統設計與實現

■贠倩

（青海省第二測繪院青海西寧810001）

本文基于對農業信息化及3S（GIS、GPS、RS）技術研究與實踐的基礎上，提出了建設基于3S技術的農業地理信息系統的技術路線和實現方案，具有廣泛適用的實踐參考價值。

3S技術農業地理信息系統設計實現

我國是世界農業大國，建設現代農業、提高綜合生產能力是當今農業可持續發展的要求。基于現代農業生產對加快實現全行業數字化、信息化的迫切需要及3S（GIS、GPS、RS）技術研究發展與實踐的基礎上，提出了建設基于3S技術并應用于現代農業種植生產的農業地理信息系統的技術路線與實現方案的初步設計，為農業更好地利用3S技術，加快推進行業數字化、信息化提供參考和依據。

1　系統建設目標

為達到建立農業地理資源信息采集、發布、預告、決策系統的目標，利用計算機技術和3S技術，并結合數據倉庫、數據挖掘等數據庫技術，基于現今最流行的BS結構，建立動態的、多元化的農業地理信息系統。通過地理信息采集點及遙感系統（RS）和全球定位系統（GPS）收集土地利用現狀、植被分布、農作物的生長情況、農作物的災情分布、土壤肥力等多種信息。在GIS平臺上建立完善、權威的農業信息多要素矢量資源庫，實現農業監測與速報系統、統計預測分析、精準農業等功能。從總體上來說，系統將實現以下幾個主要目標:

1.1建立覆蓋農業信息采集與監測系統

應用遙感技術、全球定位系統技術、人工監測技術建立完善、權威的農業信息采集體系，實現對土地變化及分布、種植面積及種類的變化、土壤水分、病蟲害、農作物長勢等內容的動態監測。

1.2在GIS平臺上建立完善、權威的農業信息庫

農業信息庫的內容包括基礎地形圖數據；土地利用、地形地貌、遙感影像等農業空間信息；農作物播種面積和產量、農業產值、農村基本情況等農業基本數據；農作物長勢、水旱災害、病蟲災害等動態監測數據。

1.3完善的管理、分析、決策支持系統

實現對具有空間屬性的各種農業資源信息的有效管理，對農業管理和實踐模式進行快速和重復的分析測試，達到科學準確地評價與決策；農業資源的管理、清查與核算；在強大的統計分析功能基礎上對農作物產量進行評估；對土地資源及土地價值進行評估。

1.4“精準農業”示范田。

“精準農業”是未來農業發展的趨勢，是21世紀的農業領先技術，也是農業可持續發展的重要途徑。

1.5上述四個方面構造成一個綜合的農業地理信息系統

將數據采集、建庫、空間分析和決策過程綜合為一個共同的信息流。整個系統采用B/S（瀏覽器服務器）結構，必須保證系統具有較高的安全性和穩定性。

2　系統總體結構設計

系統主要由數據采集與檢測、統計分析系統、支持決策系統以及精準農業示范組成，在應用和數據中心之間有專門的數據處理中心（即數據查詢統計引擎、數據分析引擎和信息發布引擎），數據處理中心通過數據采集接口和數據輸出接口完成采集檢測與信息管理之間的聯系。

根據相關數學模型，對采集到的數據和統計數據進行分析，并最后為農業的決策支持提供服務。數據分析是為決策支持服務的，O-racle提供了很強大的數據分析功能，而且ESRI產品ArcInfo也提供了很強的空間。

通過對地理信息系統（WebGIS）和專家系統（ES）進行集成，建立智能化決策支持系統，一方面具有地理信息系統的功能，可以有效地管理具有空間屬性的各種農業資源信息，具有高效的空間數據管理和靈活的空間數據綜合分析能力；另一方面具有智能決策的功能，可以為用戶播種、施肥、灌溉、病蟲草害防治等實現精確管理提供技術支持。根據精確農業研究發展水平的現狀，精確農業示范點重點實現兩個方面的功能:（1）實現精準灌溉，提高水資源利用率；（2）實施精準施肥，提高化肥資源利用率。

3　方案實現分析

3.1信息采集監測子系統實現

信息采集與監測是結合多種數據采集手段構建完整的數據采集體系，以及合理的數據處理手段，獲取農業信息系統所需的數據，并通過先進的空間數據建庫技術對所有的農業數據進行統一、安全的管理，并實現對土地變化及分布、種植面積及種類的變化、土壤水分、病蟲害、農作物長勢等信息內容的動態監測。

3.2空間數據庫子系統實現

建立整個農業地理信息系統的數據來源途徑多、類型復雜、數量大，因此如何有效的存儲、管理和使用這些數據，是數據建庫的核心和功能，也是關系到整個系統成敗的關鍵。另外，如何把空間數據和非空間數據集成起來，也是數據庫建立的重點和關鍵技術。數據庫設計的主導思想是采用“數據庫管理系統+空間數據庫引擎”共同對農業地理信息系統中的數據進行管理，利用SDE技術提供的MultiUser GeoDatabase模型組織復雜的空間數據，用二維關系型表格組織非空間數據，統一存儲在本次項目選定的商業數據庫Oracle中，通過內部關聯碼來關聯這兩種數據，建立一個開放的、靈活的農業信息數據庫。

3.3統計分析子系統實現

統計分析子系統可以建立一套完善的管理、分析、決策系統。實現對具有空間屬性的各種農業資源信息的有效管理，對農業管理和實踐模式進行快速和重復的分析測試，達到科學準確的評價與決策。

4　結語

農業現代化是相對于傳統農業而言的，其實質體現了當代科學技術在農業上的綜合應用，它是一個歷史的、動態的概念。在經歷了原始農業、傳統農業、工業化農業（石油農業或機械化農業）后，農業正在進入以知識高度密集為主要特點的知識農業發展階段，將現代信息技術、生物技術和工程裝備技術應用于農業生產，已成為發達國家面向21世紀的現代知識農業的重要生產形式。

［1］楊正偉.基于GIS的國土執法監察信息系統設計與實現 ［D］.電子科技大學，2012.

［2］呂賢軍.城鄉一體化空間發展規劃方法與技術創新研究 ［D］.中南大學，2013.

［3］張少利.基于3S技術的突發公共事件應急處理與指揮系統 ［D］.電子科技大學，2014.

P2［文獻碼］ B

1000-405X（2016）-8-213-1