基于GIS的酿酒葡萄园信息化实现与应用

刘金豹，隋寿山，张静，刘建波，白翎，袁小单，马君，汪之，李泽福*

（1. 中粮长城葡萄酒（烟台）有限公司，山东蓬莱 265608；2. 山东省蓬莱市农业局，山东蓬莱 265600；

3. 西门子工业软件（上海）有限公司，上海 200042）

基于GIS的酿酒葡萄园信息化实现与应用

刘金豹1，隋寿山1，张静2，刘建波1，白翎1，袁小单1，马君3，汪之3，李泽福1*

（1. 中粮长城葡萄酒（烟台）有限公司，山东蓬莱 265608；2. 山东省蓬莱市农业局，山东蓬莱 265600；

3. 西门子工业软件（上海）有限公司，上海 200042）

以出产葡萄品质均一性为标准，结合品种、土质、小气候条件等，将酿酒葡萄园进行地块划分。以地块为基本信息，通过GIS技术，将酿酒葡萄园进行电子化转化。利用计算机网络技术，对酿酒葡萄园进行信息化改造，以地块二维码为信息载体，为酿酒葡萄园的信息化管理提供基础。

葡萄园；GIS技术；信息化；改造

近年来，GIS技术在产地环境监测、病虫害防治等方面应用越来越多[1-2]。在葡萄园管理方面，GIS技术也得到一定程度的应用[3-4]。带有GIS定位信息的传感器有序分布在葡萄园内，定期检测葡萄园土壤温湿度、有害物的数量，确保葡萄健康生长。以GIS为基础的信息化葡萄园不仅能以影像的形式为果农提供实时的数据呈现，而且还能对记录下的数据进行保存存档，形成数据库。逐年积累，就能就不同年份的数据进行对比分析，构建起土壤状况、气候状况和葡萄品质之间的关系体系，为将来的葡萄园管理决策做指导[4-5]。此外，此项技术能极大地节约人力成本。而在我国，这种以GIS为基础的信息化葡萄园技术还未见实施。本研究基于GIS地理信息系统，以信息化网络技术手段，对现有酿酒葡萄园进行信息化改造，为酿酒葡萄园信息化构建提供基础条件。

1 材料与方法

1.1 场地选择

选择中粮长城葡萄酒（烟台）有限公司自控基地作为试验场地，涉及公司葡萄基地200 hm2，分别位于蓬莱市新港街道赵格庄村、蓬莱市刘家沟镇刘家沟村、蓬莱市大辛店镇南郑家村、蓬莱市大辛店镇仙人脚罗家村。土地类型包含平地及丘陵坡地，土质有从黏质壤土到砂土不等。种植的红色品种主要包括马瑟兰、小味儿多、品丽珠等，白色品种主要为小芒森、贵人香、霞多丽等。

1.2 主要仪器设备

IBM X3650M4型服务器2台，成为手持终端8台，Zebra 105SL标签打印机1台，托普环境监测站4套，TM-YS型叶面湿度记录仪1台，YM-BZY孢子捕捉仪2台，1080P彩色嵌入式网络球型摄像机5台，其他辅助设备、网络布线等若干。

1.3 技术路线

葡萄园要实现信息化管理，首先要在系统内对葡萄园的基本信息进行维护，将品质信息、位置信息、土壤信息、种植户信息等导入系统，组成地块信息，通过生成地块二维码，实现地块信息的可读性。通过布局在葡萄园内的自动气象站，自动发送气象信息，通过连接到系统内的程序控制，实现气象信息的在线共享。实地测量地块GPS坐标，在系统内进行输入，生成地块电子地图，实现地块的电子化定位（图1）。

图1 GIS信息化管理构建图

1.4 地块划分与定义

按照地理位置特点，将基地内基础信息一致的葡萄园划分为一个地块。地块内的品种信息、土壤信息、地理位置信息、种植户信息等保持一致，保证地块所生产原料的一致性。在系统内，地块的定义为：系统内能够独立进行所有信息化操作的最小葡萄园单元，包含了所代表葡萄园所有信息。

1.5 数字化地图构建

葡萄园内通过手持GPS设备，实地测量地块的GPS坐标，系统内设计GPS位置定位程序，输入GPS坐标后，系统生成地块的电子地图。电子地图在实时更新的卫星地图上显示，电子地图和地块信息进行关联，并显示地块的基本信息（图2）。

1.6 地块二维码创建

根据地块信息，系统通过二维码生成程序生成地块二维码，地块二维码信息包含地块的品种、面积等信息，扫描二维码和系统连接后，可追溯该地块进行的所有农事操作、病虫害防控、产量质量等信息。

在葡萄基地地块内粘贴系统生成的二维码图标，在进行施肥施药、中耕锄草、葡萄采收等农事操作时，扫描地块二维码，则上述农事操作信息自动纳入系统内。

葡萄采收时，扫描系统二维码，并将对应的二维码附带在葡萄收购单据上，葡萄入厂检测时，生产部门通过扫描二维码，将地块葡萄收购信息与生产环节对接，可实现从葡萄酒到原料的正反向追溯。

2 结果与分析

2.1 园区信息维护

图2 通过GPS坐标定位酿酒葡萄园

种植园基本信息包括：种植园编码、种植园名称、面积、地理位置等（图3）。其中，种植园编码作为种植园的身份代码是固定不变的，命名规则为种植园所在地汉语拼音首字母大写。种植园名称、面积、地理位置可根据实际情况进行修改。新建或放弃一个种植园时，可在系统内新建种植园，或者将当前种植园删除。

通过GPS定位信息，将种植园位置在电子地图上进行显示，并显示种植园的基本信息。选中某个种植园滚动鼠标可进一步显示种植园详细的地块信息。

将种植园信息准确、全面的录入系统进行管理，可非常方便的实时了解各种植园的实际情况，对整个基地的面积、品种、病虫害等情况做到随时掌控。与系统建立前相比，位置精准定位，信息传递快速准确，方便基地管理者随时掌握基地情况，并对基地管理作出针对性措施。

2.2 品种品系信息统计分析

将种植园所有品种信息进行统计，并在品种内划分详细的品系信息，结合苗木类型和砧木品种信息，统计后在系统内进行维护，同时对品种品系基本特征进行描述，方便品种识别。品种品系ID命名规则为品种英文拼写首字母加品系名称加苗木类型，无品系名称时以“000”代替，苗木类型A代表嫁接苗，B代表扦插苗（图4）。

图3 种植园基本信息

图4 种植园品种信息图示

酿酒葡萄的品种有自己独特的特性，在同一品种内，根据育种情况，又分为很多品系。在长期的栽培管理过程中，种植者不断淘汰表现不好的品系，使得优良品系得到推广。但是，在不同的地理和气候条件下，优良品系的表现是有差别的，类似的情况发生在扦插苗与嫁接苗上的表现。因为不同的砧木品种具有自己的特性，不同砧木在抗寒性、抗旱性、抗涝性以及抗病性方面表现各异，因此砧木对栽培品种长势有一定影响。通过统计基地所有品种品系信息，基地管理者可及时了解这些信息，结合地块的葡萄长势、历年产量、质量情况等，对品种品系表现进行分析，更有利于筛选适合本产区的优良品种品系。

2.3 农户及农机信息统计

根据基地类型和种植户与公司合同关系，将种植户信息进行收集并对种植户进行命名。种植户信息包括姓名、类别、种植户状态、身份证号码、联系方式、住址等信息。当某个种植户与公司解除合同关系时，可定义该种植户的状态为失效。失效的种植户不能在系统内进行任何操作。

基地管理者可随时了解种植户的情况，当种植户的登记信息有变动时，要随时在系统内对种植户信息进行更新，保证种植户信息的准确性。种植户信息与产量质量信息、葡萄结算信息相关联，系统通过内部设定程序，可直接进行相关项的统计，方便了财务和技术分析。

2.4 地块配置情况

地块是葡萄栽培的载体，是基地管理的基本单元，地块划分的合理性直接关系到葡萄园管理的精细度；地块划分以同一地块产出的葡萄质量尽量均一，满足酿酒对于葡萄质量均一度的要求为原则；地块划分依据：土壤同质、葡萄同品种品系、苗木类型一致、树龄相同划为同一地块；地块信息：地面面积、树体信息、农户信息（图5）。建立地块和葡萄品种品系的关系。

图5 地块主要配置示意图

图6 葡萄园在卫星地图上的信息示意图

以GIS技术为基础，在卫星地图上显示各葡萄园的地块位置、葡萄品种品系、种植面积等静态数据信息；同时可以在地图上实时显示当前的气象信息、病虫害信息，帮助用户直观、快捷的了解种植园的基本信息和关键信息（图6）。

3 讨论

本文利用GIS技术、计算机信息技术，开发信息化葡萄园操作系统。通过对葡萄园地块信息、品种品系信息、种植户信息等的信息化改造，使得该系统具有了进行信息化操作的基本条件。在后续开发中，可通过系统功能的不断开发完善，在精准栽培管理、食品安全管控、病虫害预警与辨识等方面进行研究，充分利用信息化网络技术，不断提高葡萄栽培的标准化、信息化水平。

[1] 郝涛, 钱庆, 石道良. 地理信息系统在我国森林病虫害信息管理中的应用[J]. 湖北林业科技, 2005(3): 46-49.

[2] 周星, 杨信延, 汪善勤, 等. GIS支持下的安全农产品产地环境评价系统设计与实现[J]. 农业系统科学与综合研究, 2007, 23(4): 389-393.

[3] 钟礼珍, 张小栓, 穆维松, 等. 基于GIS的葡萄绿色果品产地环境质量评价系统[J]. 中国果树, 2011(1): 26-28.

[4] 秦文韬, 王忠跃. GIS在葡萄研究与生产中的应用[J]. 中外葡萄与葡萄酒, 2012(3): 54-57.

[5] 李华, 王庆伟, 刘树文, 等. 智能系统在葡萄与葡萄酒产业中应用的研究进展[J]. 农业工程学报, 2006, 22(7): 193-199.

10.13414/j.cnki.zwpp.2017.01.012

2016-11-10

山东省自主创新专项（编号：2013CXB90201）

*通讯作者：李泽福，高级工程师，从事葡萄种植及酿造工作。E-mail: greatwallgrape@163.com