基于GIS的玉米生长及环境数据管理研究

2021-03-19崔慧慧山东省东营市利津县农业农村局农业综合服务中心山东东营257400

农业工程技术 2021年36期

崔慧慧（山东省东营市利津县农业农村局农业综合服务中心，山东东营 257400）

如今，粮食安全已经成为国家战略，事关民生问题和社会发展。为此，中国在农业产业方面逐步加大投入，积极发挥智慧农业的优势功能，使之实现由传统农业向智慧农业的跨越。玉米作为中国的主要农业产品，具有悠久的种植历史，在中国具有极为广泛的分布，其属于食品、养殖、畜牧等产业的主要原料，发挥着不可替代的作用。随着市场需求的持续扩大，玉米种植无论是规模上还是技术需求上，均达到了前所未有的高度，急需更为有效的技术给予支撑。为此，将GIS系统应用其中，无疑将有助于智慧农业发展目标的实现。

1 GIS系统基本概述

地理信息系统（Geographic Information System，GIS）属于现代信息技术的范畴，其主要利用计算机技术、地理科学、遥感技术及信息科学的整合，构建起完整的信息技术应用系统，可采取图像数据的方式，为使用者提供明确的位置坐标，利用各图形之间的拓扑关系，获取相关的管理信息，大幅提升测量的效率[1]。目前，GIS系统在农业生产中的应用日益广泛，可以利用GIS系统所采集的信息，实现对农作物生长及环境数据的实时掌握，包括作物特征信息、土壤信息、气象数据等。

在GIS系统的应用中，主要涉及了Leaflet技术和Echarts技术等[2]。其中，Leaflet属于一种开源的地图库，依托Map加载地图，并以瓦片的形式加载图层，并且可以在相关的图层实施丰富的操作，其优势在于能够保持信息的完整性，实现绘制点线面，测量面积等操作。Echarts技术也属于开源的前端数据可视化图表库，其层利用的是矢量图形库ZRender，利用图表容器及组件的形式加载图表控件，展现出较强的兼容性，能够形成全面且原始的数据，有效提升了农业生产管理的效率，为农业生产提供充足的参考。

2 基于GIS的玉米生长及环境数据管理方法

2.1 种植区位生长信息数据管理

基于GIS系统，玉米种植区域以及生长信息均可以获得有效的规划和保障。如利用Leaflet前端渲染绘图，以及卫星绘制的地块矢量图层，实施相应的函数处理，实现数据记录与实际地图间的整合，借助图象获得相关区域的玉米生长信息[3]。随后，再利用Echarts动态制表展示，技术人员利用地图控件实施点线面操作，用以测量图形中的面积，达到准确测量的结果。另外，在专题图的应用中，可以依据玉米在某一属性时间及空间尺度上的变化，通过作物区域颜色的变化，建立相关的固定亮度（S）和饱和度（L）判断模型，从而对玉米的生长信息进行判断[4]。

2.2 土壤水分温度分布数据管理

玉米种植土壤结构对于其产量和品质具有显著影响，因此需要对土壤水分、温度等分布信息实施管理。基于GIS系统，可以建立土壤水分、土壤温度等动态监测模型，根据采集的数据分析，其土壤水分含量与土壤深度密切相关，会因其深度增加而增加。在不同的时间区间内，其土壤水分含量、温度等变化不一致，其会因深度的增加而降低。据此，为玉米种植管理提供了极大便利，可以实时实现对产区土壤水分、温度的监测，根据数据显示，通常在6月份土壤水分较低，7月上旬水分含量较高；土壤温度在6月上旬最低，7月上旬最高。

2.3 种植区域气象数据分析管理

气象条件对于玉米种植具有重要影响，在玉米的种植过程中需要依赖GIS系统，突出对气象条件的监测，以获取玉米种植区域的气候特征信息，为种植区域规划提供支持和参考。实践中主要利用统计分析方法，包括平均值、最大值、最小值、标准差、累计值线性回归分析及时间序列分析等，用以预测气象条件的变化特点及规律[5]。可以结合全国742个基本气象站点的信息，实施准确地分析和判断，利用气象数据的有效监测，保证玉米种植区域的安全，降低灾害性气候所带来的影响，满足玉米种植需求。