3S技术用于精准农业发展研究探析

□姬鑫慧巩凡溪吴新宇范 翔

(1.成都理工大学地球科学学院；2.成都理工大学商学院 四川 成都 610059)

当前大多数研究将农业阶段分为：原始农业、传统农业以及精准农业。我国当代农业则步入精准农业阶段[1]。其主要特点：3S技术基础上用多种辅助决策系统进行“因地适宜”工作，即：根据不同地块土壤水分、病虫害、杂草等特征精准播种、施肥。相比传统农业污染严重、农药用量不定等缺陷，精准农业可对农业生产定量化，降低成本，减少环境污染，物有所值甚至物超所值。基础方法为：在RS宏观控制基础上用GPS进行精准定位，后用GIS空间分析将地面信息、地形、地貌、作物种类和长势等基本数据进行分析获取定量数据，用于普通农业操作流程[2]。

1 3S技术于精细农业中的综合应用

1.1 GIS在精准农业中的应用

作为精准农业主导部分[3]，GIS可结合区域土壤类型，将土壤测试结果、化肥农药使用等采集大范围数据，构建地理数据库，对数据分析结果进行空间统计，对未来的情况进行判断以及预测，达到辅助决策目的[4]。

其在精准农业中应用见下，近几年文献中所用较多为管理决策支持系统：

（1）农业环境要素信息：采集土壤信息；（2）农田空间数据库：包括基础信息、专题图、辅助决策以及元数据库等；（3）管理决策支持系统：基于GIS构建管理系统，为部门提供辅助决策。如：卢健[5]等基于三维GIS开发玉米精准作业农田环境模拟检测系统，为研究区土壤墒情动态监测和玉米精准作业奠定基础;朱毅[6]基于组件GIS，设计农作物分析与评价专题图系统，完成以地块为单位的变量作业等。丁克奎[7]等基于嵌入式技术开发多功能信息采集终端，指导信息入库处理;房超[8]等进行玉米精准施肥专家系统研制等。

1.2 GPS在精准农业中的应用

GPS于精准农业中主要功能：（1）机械动态定位指在管理系统命令基础上对农田各阶段工作精确定位[9]。如王熙[10]用VB6.0及Map Object工具开发施肥控制软件，提出并解决了变量施肥作业数据在车载计算机的储存和解析问题。庄卫东[11]开发变量施肥控制软件，满足变量施肥播种机自动控制需要。（2）与GIS结合构建系统：何勇[12]用GPS采集位置数据，用GIS进行空间数据的分析，研究信息处理系统，实时测定和显示懂点轨迹。杨青[13]将GPSGIS结合，研发田间农业转杯实时监控和信息管理系统等。

1.3 RS在精准农业中的应用

RS技术于精准农业中通过高空间或高光谱分辨率数据对农田基本信息及动态变化信息进行调查分析。如，刘秀英[14]用高光谱遥感建立生理参数及土壤信息监测模型，为监测研究区田间施肥管理提供依据；其中：（1）基本信息：农田设施、农作物种类、土壤肥力等；（2）动态变化信息：病虫害状况、农作物产量变化、杂草生长状况等[15]。

1.4 3S集成技术在精准农业中的应用

3S 集成技术综合 RS、GIS、GPS 优点。GPS 精准定位基础上，RS收集数据及监控，最后用GIS空间分析完成系统等工具构建以辅助重大决策。其优势为效率高，方法简便，减投增收等。于精准农业中应用分为以下两个部分：（1）动态监测：李建龙[16]基于3S技术和生态系统分析方法 ,动态监测新疆天山草地农业资源，进行大面积估产。王芳[17]基于3S技术对研究区进行大比例尺土壤养分制图，反应土壤养分空间分布特征为精准农业提供依据；3S技术在红星农场现代农业中的应用[18]等。（2）管理系统：Omid Noori[19]于研究区基于3S技术进行的健康普通橄榄树冠的特定地点管理；吕鹏[20]对烟叶生产过程中空间数据进行管理和分析处理，高效地综合管理烟叶生产流程，实现现代烟草农业的增产、增收、增效；刘凤仙[21]基于Visual Basic与MapObjects开发邯郸农业资源环境信息系统,计算模拟玉米不同生产水平等。

2 展望

3S集成技术实现农业空间信息精确采集与应用[22],21世纪00年代数据缺乏、设备限制[23]等问题已随卫星发射等科技进步解决。但目前仍存在多种不足，如：

（1）数据不确定性；（2）数据压缩数据更新淘汰；（3）计算机网络上不同软件系统间交互式互操作语义化操作；（4）网格格式全球空间信息的表达方面欠缺等。

精准农业的发展不能随一个问题的解决而一劳永逸，问题越先进，制约因素便越高端，解决问题的过程便是产业进步过程。基于3S技术的精准农业过程复杂、综合性强，但其为农业低耗高效的重要途径。因此于我国，应在了解基本国情基础上，结合科技发展热潮创建精准农业体系，创建更大效益。

[1]王素珍,吴崇友.3S技术在精准农业中的应用研究[J].中国农机化学报,2010(6)：79-82.

[2]张前勇.基于3S技术的精准农业[J].安徽农业科学,2006,34(16)：4170-4171.

[3]孙玉文,沈明霞.精准农业及“3S”技术概述[J].甘肃农业科技,2008(12)：39-43.

[4]陈恋,周卫军,余德,等.GIS在精准农业中的应用进展及展望[J].安徽农业科学,2015(22)：352-354.

[5]卢健,陈桂芬,孟颖,等.基于三维GIS的农田环境模拟监测的研究及系统实现 [J].中国农业科技导报,2017,19(3)：50-55.

[6]朱毅,宋良图,魏圆圆,等.农作物分析与评价专题图系统[J].计算机系统应用,2012,21(4)：1-5.

[7]丁克奎,钟凯文.基于“3S”的精准农业管理系统设计与实现[J].江苏农业科学,2015,43(1)：399-401.

[8]房超.GIS技术在玉米精准施肥专家系统研制中的应用研究[D].吉林农业大学,2011.

[9]纪婉玉,蒋超.基于北斗的农田处理采集系统及应用[J].卫星应用,2015(6)：24-26.

[10]王熙.精准农业大豆变量施肥控制技术研究[D].黑龙江八一农垦大学,2010.

[11]庄卫东,汪春,王熙.基于GPS和土壤养分图的变量施肥控制软件开发[J].农机化研究,2010,32(7)：189-192

[12]何勇,方慧,冯雷.基于GPS和GIS的精细农业信息处理系统研究[J].农业工程学报,2002,18(1)：145-149.

[13]杨青,张征,庞树杰,等.一种基于GPS和GIS农业装备田间位置的监控系统[J].农业工程学报,2004,20(4)：84-87.

[14]刘秀英.玉米生理参数及农田土壤信息高光谱监测模型研究[D].西北农林科技大学,2016.

[15]蒙继华,吴炳方,杜鑫,等.遥感在精准农业中的应用进展及展望[J].国土资源遥感,2011,2011(3)：1-7.

[16]李建龙,蒋平.利用3S技术动态监测天山草地农业产量及其成因分析[J].安全与环境学报,2003,3(2)：8-12.

[17]王芳,李友宏,米丽娜,等.基于3S技术编制大比例尺土壤养分图方法研究——以吴忠国家农业科技园区为例[J].干旱地区农业研究,2009,27(5)：123-126

[18]王文富,郑红梅.3S技术在红星农场现代农业中的应用[J].现代化农业,2010(5)：49-51.

[19]Noori O,Panda S S.Site-specific management of common olive：Remote sensing, geospatial, and advanced image processing applications[J].Computers&Electronics in Agriculture,2016,127：680-689.

[20]吕鹏,王拓,王云飞,等.基于3S技术的现代烟草农业信息综合管理系统[J].计算机系统应用,2012,21(2)：30-33.

[21]刘凤仙.基于3S技术的农业资源管理信息系统的研究[J].湖南农业科学,2008(4)：134-136.

[22]杨微,周宏璐,韩成伟,等.3S技术在我国农业生产中的应用[J].吉林农业科学,2009,34(6)：58-59.

[23]张学俭,李晓瑞.精准农业及其支撑技术[J].甘肃农业科技,2006(11)：16-19.[13]