現代信息技術在農業發展中的集成應用

劉世令

（北京農學院 計算機與信息工程學院，北京 102200）

1 現代信息技術及應用

1.1 3S技術

3S 技術是當今農業資源收集、生產裝備、質量追溯過程中必不可少的技術之一，主要包含全球定位系統（GlobalPositioning System，GPS）、地理信息系統（Geographic Information System，GIS）、遙感技術（Remotesensing，RS）。目前，GPS技術已經成為農業信息采集的來源之一，GIS技術和RS技術也是農業信息數據處理技術的一部分[1]。

1.2 3S技術在農業大田中的應用

1.2.1 農作物估產、監測

將3S技術應用在農作物的估產和監測中，對農作物生長趨勢、土壤含水量及農作物病蟲害的監測都起到了積極的作用，有利于提高大田農作物的產量。

1.2.2 土壤建模

將3S技術應用在土壤侵蝕的研究中，利用衛星遙感影像可以監測到地形、巖性、植被等很多環境信息，根據這些信息可以建立土壤侵蝕模型，然后制定相應的對策方案，做到防患于未然[3]。

1.2.3 農業氣象

將3S技術應用到農業氣象方面，收集遙感、氣象、農情等數據，建立基礎數據庫，可有效預防農作物遭受災害威脅。3S 技術中的GIS 分析功能應用到洪澇災害監測、災害損失評估、資源布局等領域，可有效避免因自然災害而導致農作物減產的問題。

1.3 3S技術在鄉村規劃中的應用

1.3.1 建立空間模型

地理信息技術可以利用地形圖創建圖形信息系統，并對城鄉整體或部分區域建立區域空間模型，利于實現對土地集體化管理，為城鄉規劃人員提供更多土地利用的現狀和土地權屬界線的數據信息。

1.3.2 土地資源管理

遙感技術可實現土地資源的動態監測，為土地資源管理有關部門提供土地資源信息和改善土地資源的決策信息。

1.4 虛擬現實技術

虛擬現實技術（Virtual Reality）是指利用計算機技術生成的具有視覺、聽覺、觸覺等效果，高度接近真實環境，可實現交互、動態的一項新興的工程技術。隨著虛擬現實技術的出現，事物表達以多維的形式展現出來，打破了傳統的單維展示模式，使人們對于事物理解更直觀。若將VR 技術應用于農業生產中，將獲得實質性的幫助。

1.4.1 VR技術在農業機械上的應用

虛擬農機主要指將大型農機如小麥收割機、花生播種機等通過CAD設計技術，將其外形立體模擬展示。通過虛擬農機，用戶可以模擬農場收種、播種的過程，也可以對試驗對象的各個指標進行數據測量、實時分析處理[4]。

1.4.2 VR技術在溫室大棚中的應用

溫室大棚是現代農作物的第二大生長環境，人們利用溫室的優質條件可以生產出反季節農作物，滿足了市場的需求。而什么樣的環境才真正適合農作物的生長，需要人們不斷調整溫室的各項指標，反復對比才可得到需要的數據。但是由于農作物的生長周期過長，無法在短期內達到目標，通過虛擬溫室可以解決這一問題。虛擬溫室是將數據、模型、物理屬性和高級算法整合的平臺，通過分析外界環境對溫室的影響，將環境變化與植物生理信息結合起來，有效預測和預報溫室內環境的變化趨勢，并進行人工干擾，以達到植物生長的最優條件。

2 集成應用案例分析

2.1 小麥信息化育種的應用

小麥是我國最主要的糧食作物之一，約60%的中國人以大米作為主食，約40%的中國人以小麥作為主食。據預測，我國對于小麥的需求量每年都在逐步遞增，但是受氣候等各方面的影響，小麥的年總產量近年來有所下降，如何利用現有的耕地面積來培育優質的小麥品種以達到增加產量，成為了現階段需要重點關注的問題。傳統的小麥育種的過程中，需要耗費大量的人力、財力和物力，并且傳統的育種周期很長，不能在短時間內提前預測小麥的品質和產量。針對這種情況，將現代信息技術利用到小麥育種的過程中就成為一種趨勢，育種信息化也成為目前小麥育種的新方向。

在育種中，通過遙感技術和光譜成像技術等采集小麥植株性狀參數，通過圖像處理技術，無線傳感技術等獲取小麥各狀態數據，對種子萌發、出苗、生根、長葉、拔節、孕穗、抽穗、開花、結實的全過程進行植株長勢、病蟲害等情況預測預報。另外，小麥育種需要一定的時間周期，為了能夠快速對小麥的生長態勢做出精準評測，可以通過建立評測模型，利用虛擬現實建立小麥生長模型，育種人員可以選擇合適的模型對育種目標、品質進行評測，進而得到更加合理、準確的決策數據。

2.2 旱災信息化風險管理的應用

民以食為天，糧食的產量關系著老百姓的溫飽。而旱災一直影響著我國糧食的產量。在“十二五”期間，農業農村部陸續開展了很多國家級重點項目，加大了對自然災害信息技術方面的投入，旱災信息化技術就是其中一項。

要解決旱災的問題，首先要做好旱災預警和風險管理工作，通過利用3S技術將旱災旱情的統計和分析數據提交到風險數據庫，根據各部門的遙感信息和統計信息，進行旱災風險分析，最后制定抗災方案和災后修復指導預案。在采集災情數據過程中，利用遙感技術繪制清晰的干旱氣象圖，迅速做出災情分析和損失估算。

2.3 節水信息化灌溉的應用

3S技術是節水灌溉關鍵技術，利用GPS可以精確地獲取農作物的地理位置，并通過DGPS將地理信息進行模數轉換，計算出X、Y、Z的坐標位置和灌溉地區的實際情況，最后給出每個區域的灌溉量，然后在每個灌溉區域都裝備土壤濕度傳感器，實時監測土壤的濕度信息，設置適合農作物生長的濕度閾值，當濕度數據超過閾值時，將關閉灌溉機器的運行，從而達到灌溉的合理化和控制的自動化[5]。通過計算機技術可以對農作物生長狀況進行遠程監測，在最大程度上減少水資源浪費。

3 結語

農業信息化已經進入了全新的發展階段。大力推進現代信息技術的集成應用，推動農業全產業鏈改造升級，也是我國現階段農業的發展方向。農業與科技的高度融合必將推進我國農業現代化的進程。