计算机技术在农林业生产中的应用

2018-02-13孙玉璟

乡村科技 2018年36期

孙玉璟

（高唐县国有旧城林场，山东高唐 252800）

随着科学技术和智能机械的发展，传统的以人工劳作为主的农林业工作模式已不能满足现代化生产要求，计算机相关技术已普遍应用到农林业相关领域，农林业产品的种植、生长、采摘及加工各个环节都可以通过计算机控制的智能机械完成。以机器人为代表的智能机械的技术包括计算机视觉、图像处理、智能控制、人工智能和数据库技术等，通过场景获取、场景分析、优化计算和智能决策处理等过程帮助人类完成智能化农业生产。例如，利用GIS技术进行苗圃选地，利用育苗图像自动识别杂草，利用计算机视觉监测病虫害以及基于计算机的农业机械自动化管理［1-8］等。

1 GIS技术智能选地

地形是影响树木种植和生长的重要因素之一，对果树、林树等树木的种植起到关键性作用。由于我国平原面积比较小，一般树木种植在地势较不平坦的坡地上，坡地的坡度、土质、光照和水源是重要的参考因素。果树必须在光照条件好、水资源丰富、土质肥沃的地带种植，才能提高水果产量，减少病虫害的发生，同时还要考虑交通运输条件，所以苗圃选地是影响果树经营效益的一项重要因素。

传统的地形选择方式是人工实地考察，然后在图纸上绘制地形图。这种方式工作时间久、范围误差大、危险系数大。GIS技术是通过卫星获取地表遥感图像，并利用计算机图像处理技术对遥感图像的计算、分析，描述各类地形地貌，结合光照、水资源等因素，按高程、坡度、坡向等对可种植区域进行分类，计算各类地形的可种植面积及适宜种植的林木数量，制订科学合理的种植策略。利用GIS技术确定地形可减少工作时间，提高工作效率及精确度，并可以做到对树木的实时动态监测。通过卫星获取图像，成本较高，通过无人机低空拍摄遥感图像，能降低成本、减少气候影响，且获取较高分辨率的遥感图像。

2 杂草检测

在苗圃和森林的生长过程中，杂草的泛滥生长会占用树木生长所需的各类养料、水分、光照及空间等资源，严重影响树木的生长。许多杂草还可能寄生细菌、病毒、害虫，导致病虫害的发生和传播。另外，在干燥的春季和秋季，极易引发森林火灾，及时发现并抑制杂草的生长是十分必要的。传统的除草方法包括机械除草、人工除草、化学除草等，这几种除草方式具有成本高、效率低、污染环境等缺点，不能满足现代化农业生产的需求。

随着计算机视觉技术的发展，基于计算机视觉的杂草识别技术发展迅速。杂草识别技术可利用已知杂草的特征，譬如颜色、形状、大小和分布等，通过机器学习算法训练杂草检测分类器，并应用到图像处理或计算机视觉技术中，实现杂草的自动识别和分类。在苗圃或果园中安装的高清摄像设备中应用杂草分类器，可以通过不间断拍摄，实时发现杂草的生长区域和生长面积。

3 病虫害检测

树木和农作物生长过程中，虫害是影响农作物产量和树木质量的重要因素之一。在农林业生产过程中，农民很难预估虫害的发生时间、地点和规模，传统的除虫方式是在固定时间，对全部农作物或树木进行人工或机械化喷药，不仅劳动效率低，污染环境，还浪费农药资源。利用计算机视觉技术，可以实时自动监测农作物虫害的发病地点和发病规模，减少病虫害造成的减产，提高生产效率。

病虫在生长繁殖期间，破坏农作物或树木的同时会留下明显的痕迹特征，如卵包、孔洞等。计算机视觉技术利用这些特征的颜色、形状等信息，利用机器学习算法训练病虫害检测模型，并应用到森林或苗圃中安置的视频监控系统，通过逐帧判断视频流中的图像文件，检测、分类、定位可能出现的病虫害，及时、准确检测病虫害。计算机视觉技术仅可对安有监控设备的空间对病虫害进行监测，所以只能监测地表以上的病虫害，无法检测地下病虫害，还需配合其他技术，以提高病虫害监测效率。

4 农机自动化管理

随着改革开放的不断深入以及经济的发展，我国农林业也发生了较大的结构性改革，农林业生产模式已经从传统的粗放式向现代化的大规模商品式转变。农林业机械化管理是农林业改革中发展最迅速的部分，运用计算机技术科学等学科的研究成果，增加传统农林业机械的技术含量。农林业机械管理也从传统的依靠人工经验的管理模式向计算机软件和信息化平台管理转变，将利用计算机控制、运筹学、信息化管理及系统工程等现代科学研究成果，应用到农林业器械的制造、维修、改进等环节中。

为了提高生产力和生产效率，农业器具机械化是现代化农林生产的必然产物，随着农林业机械设备类型和数量的增加，由于我国部分地区地广人稀的国情以及部分农业人员素质的限制，大部分农业机械设备的管理效率和利用率普遍较低。通过现代化的信息管理技术，开发智能化机械信息管理系统，科学合理地管理某一地区的农林业机械，收集、分析、处理并存储机械内外部信息，根据农业机械的类型、数量和作用制订科学的管理方案，实现农业机械的分类、分时、分地合理化分配，实现科学合理的调度，提高农业机械设备的利用率。结合现有的农业机械管理制度，制订科学的智能养护方案，减少机械设备的维护成本，提高农机设备的利用效率和农业生产效率。