測繪地理信息GIS在農業資源監測與管理中的應用

任江峰 郭新玲 穆志杰

摘要：農業資源監測就是針對農業資源的屬性動態變化的跟蹤。測繪地理信息GIS建立這些屬性的空間和統計數據庫，信息來源于土壤圖、氣候圖、各種統計報表等。測繪地理信息GIS將圖形與數據庫有機結合，可實現農業資源一體化，為農業資源自動化監測和管理服務。

關鍵詞：測繪 GIS 監測 管理

引言：

測繪地理信息GIS地理信息系統是以地理空間數據庫為基礎，具有數據采集與編輯、屬性數據編輯與分析、空間數據庫管理、制圖、空間分析、拓撲查詢、疊置分析、地學分析等多種功能，是當今世界發展最快，應用廣泛的系統。在農業資源監測、管理、農業生態環境評估、農業災害預測、農業氣候、農作物估產與檢測、農作物種植等領域，測繪地理信息GIS的作用與貢獻十分顯著。

1.測繪地理信息GIS在農業領域的發展現狀

1）農業信息的可視化與專題圖制作

測繪地理信息GIS與一般的信息系統相比較而言，具有空間信息可視化的功能，可以將不同類型的空間信息以二維平面顯示 、三維立體顯示以及動態顯示等方式形象直觀地傳遞給用戶。而基于GIS所生成的數字高程模型不僅制作過程相對簡單而且給人視覺上產生真實感，能夠較為真實的再現區域地形特征， 目前已經在病蟲災害覆蓋圖、耕地地力等級圖、農作物產量分布圖以及農業氣候區劃等農業專題地圖等農業方面被廣泛應用。

2）農業信息方便快捷的查詢與統計

測繪地理信息GIS提供了基于空間關系、屬性特征和地址匹配進行信息查詢的查詢方式，其空間查詢能力強大。對于農業信息的查詢，主要是以測繪地理信息GIS所建立的農業信息地理數據庫為基礎，不同級別的用戶可選擇不同的方式進行查詢獲取所需的農業信息，此外，測繪地理信息GIS還具備統計功能，可獲取農業數據的分區域 、分土壤類型、分農用地類型和分用戶級別等多方面的統計信息。

3）農業信息空間分析功能

測繪地理信息GIS在農業領域較為常用的空間分析方法包括空間插值、緩沖區分析、疊置分析、地形分析、流域分析以及空間統計分析。這些空間分析方法可以與各種專項模型相結合，進行農業信息的預測 、評估以及劃分等， 為農業決策提供實時、可靠和快速的依據。

4）測繪地理信息GIS的空間模型的功能

可模擬區域內農業生態環境的動態變化和發展趨勢，為決策和管理（ 部門）提供依據。

2.利用地理信息測繪地理信息GIS進行監測主要幾種方法

1）分類比較監測法

該方法首先對覆蓋區的多時相遙感數據進行裁剪、幾何精度糾正、影像增強處理，以增強原始圖像的光譜信息，消除噪聲，提高信噪比，以有利于遙感圖像植被信息的提取;然后對影像進行監督分類，并通過目標判讀以及結合地面調查數據對分類影像進行分類精度評價，對分類圖像進行各類地物像元統計計算，計算出各類地物特別是各類植物的面積大小;最后對各個時相遙感影像中各類植物的面積進行比較計算，以此得到變化矩陣。

2）圖像差值法

通過遙感數據TM7、TM5、TM4三個波段作差值，得到差值圖像ΔTM7、ΔTM5、ΔTM4，將這差值圖像配以紅、綠、藍進行彩色合成，從彩色合成圖可以看出用不同顏色顯示的森林植被增加、減少、輕微變化或不變的位置和范圍，同時也可以計算出變化的面積值。

3）比值植被指數差值法

比值植被指數（IR/R）與植被的生長有著直接關系，所以通過比較不同時相的植被指數圖像，可以有效地監測植被的變化情況。而且，比值還能夠消除太陽高度角、大氣狀況、土壤水分等因素對遙感圖像的影響，對非地類變化引起的差異進行壓縮，進而突出地類的變化。根據植被指數變化程度對植物生長進行檢測，并依據一定閾值劃分比值植被指數差值圖像來檢測變化區域的位置和面積大小。

4）歸一化差值植被指數法

由植被的光譜反射特性可知，紅光波段（R）是葉綠素的吸收帶，對應TM影像的3波段TM3;近紅外波段（IR）是植被的強烈反射波段，對應于TM影像的4波段TM4。植被在這兩個光譜范圍的反射差異極大。歸一化差值植被指數（NDVI）應用了植被紅光區的強吸收、近紅外波段高反射的特性，通過比值變換，使植被信號放大，并使植被群內方差縮小、群間方差變大，消除或減弱了地形陰影的影響，從而易于提取植被信息，區分植被的動態變化。

3.測繪地理信息GIS在農業資源監測和管理中的應用的實例

1）測繪地理信息GIS在農業災害預測與控制中的應用

在檢測自然災害中GIS與GPS、RS技術相互結合相互利用使得減災防災治災有了科學依據和宏觀世面。對于有災的區域，可根據GIS提供的數據計算出災害面積，須治災人物財力等，同時可以根據GIS的空間特性，對某一地方歷史數據分析，從而推演其災害時空規律，對災害預測并提供宏微觀的數據以分析對策。息GIS在農業災害預測與控制中的應用示例1

2）測繪地理信息GIS在農業保險承保定損中應用

農業災害時常發生，農業保險是確保農民穩定增收的一個重要舉措。目前這項事業的發展非常迅速，現在通過遙感、GIS、無人機技術體系，實現了按圖標定、按圖定損、按圖理賠。這套技術使得保險公司和農民的利益得到了良好保障。通過這樣的空間監測，在面對一些重大的災害和損失時可進行精準的評估定損。GIS在農業保險承保定損中應用的示例2

4.結術語：

隨著地理信息系統測繪地理信息GIS技術不斷地完善，在現代農業與農業集約化、信息化的趨勢下，測繪地理信息GIS在農業方面得到不斷應用和推廣。測繪地理信息GIS在農業災害預測與控制、自動農作物種植、農業資源調查、監測和管理、開展農業適應性評價、農業生態環境研究、農業氣候區劃、農作物估產與檢測、水土保持等方面均有不同程度應用。測繪地理信息GIS在農業方面前景也十分廣闊。

參考文獻

[1]《測繪地理信息GIS成為農業的底盤技術》 趙春江.

[2]《淺談測繪地理信息GIS在農業領域中的應用現狀及前景》 朱小燕.

（自然資源部第二地形測量隊）