3s技术在农业上的应用.doc

山东农业大学论文课题名称：3S技术在农业上的应用 班级： 姓名： 学号：3S技术在农业上的应用09级植科（1） 王朝红 学号：20092324摘要：“3S” 技术，指的是对地观测的三种空间高新技术系统，即RS、GPS和GIS。3S系统是三者相互补充相得益彰构成的一个功能完整强大的空间数据采集处理分析系统，3S集成技术已成为农业、生物信息管理的先进技术手段。一、3S技术介绍（一）全球定位系统(GPS)全球定位系统(GPS) 的工作原理是根据测量中的距离交会定点原理实现的;GPS 系统是一种采用距离交会法的卫星导航定位系统。利用该系统可以在全球范围内全天候、连续性、实时的进行精密三维导航定位, 三维速度测量和获取时间信息等技术参数。（二）遥感技术(RS)遥感技术(RS) 的原理。遥感是20 世纪60 年代新兴的科学领域之一。光谱学是遥感的物理基础。遥感技术是不通过直接接触物体而获得信息的技术。遥感技术系统包括: 空间信息采集系统( 包括遥感平台和传感器) , 地面接收和预处理系统( 包括辐射校正和几何校正) , 地面实况调查系统( 如收集环境和气象数据) , 信息分析应用系统。（三）地理信息系统(GIS) 地理信息系统(GIS) 的原理。地理信息系统(Geographic InformationSystem或Geo- Information system,GIS) 有时又称为“地学信息系统”或“资源与环境信息系统”。它是人类在生产实践活动中, 为描述和处理相关地理信息而逐渐产生的软件系统, 是一种特定的十分重要的空间信息系统。是在计算机硬、软件系统支持下, 对整个或部分地球表层( 包括大气层) 空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述, 并将其它各种与其有关的空间位置信息结合起来的技术系统。它的诞生改变了传统的数值处理信息方式, 使信息处理由数值领域步入空间领域地理信息系统处理、管理的对象是多种地理空间实体数据及其关系, 包括空间定位数据、图形数据、遥感图像数据、属性数据等, 用于分析和处理在一定地理区域内分布的各种现象和过程, 解决复杂的规划、决策和管理问题。二、用于农作物估产和监测：作物估产一是估算作物种植面积，二是由单产模型、长势遥感监测来确定估产模式。我国农作物遥感估产最初采用联合国粮农组织（FAO）推行的美国农业部的框图面积取样法，该方法是集统计估产、农学估产、气象估产和遥感光谱估产于一体的综合遥感估产，是传统的统计估产方法与遥感估产的结合，简易可行。我国遥感估产的第二阶段是1984年由国家气象局主持的“全国冬小麦NOAA卫星遥感综合估产”项目，这是一种大面积农作物估产方法，在对冬小麦的宏观地理分布了解的基础上，根据气候和生物特点，分区建立绿度修正值，在充分研究了小麦不同生育期的不同绿度值特点之后，利用相应的绿度值日来研究不同的估产模式，在微机网络上实现通讯和产量计算。遥感估产的第三种方法以“八五”攻关项目“重点产粮区主要农作物遥感估产”为代表，估产内容涉及小麦、玉米和水稻，充分利用了TM影像的多波段特性和高几何分辨率”（30m），在农作物套作区进行了提高面积解译精度的研究，同时结合利用NOAA数据，对作物面积、单产和长势变化等进行了估计。把RS和GIS相结合，取得了较好结果。其中浙江农业大学“水稻卫星遥感估产运行系统及其应用基础研究”已于2002年12月26日通过了浙江省科技厅组织的专家鉴定。三、在精准农业中的应用：程一松等讨论了高光谱遥感在精准农业中的应用，主要有以下相关工作：利用植被指数进行地表覆盖分析或作物长势的动态监测；对植被的叶面积指数、生物量、全氮量、全磷量等生物物理参数进行估算；农作物长势监测；利用多时相的高光谱数据提取出光谱物征对不同植被和作物进行识别和分类；作物个体生长状况与作物叶片光谱关系的研究；遥感信息模型研究。四、用于遥感制图与土地资源调查:中国西部地区的多波段遥感影像合成、制图、分类与特定任务的专题研究。如资源勘探、环境监测、城市规划、作物估产、灾害监测等。其中刘文等利用GMS卫星遥感资料监测暴雨，能较准确地监测暴雨发生的区域和面积，实际应用取得较好的效果。通过利用时空分辨率较高的GMS5红外、可见光两通道1：1原始图像资料，结合常规雨量观测资料，通过对逐时降水率、日降水量的估计，可弥补常规气象观测资料时、空分辨率的不足，从而比较准确地监测暴雨发生的强度、范围和面积，为农业生产服务。李亚春等还运用计盒维法与其它方法结合从一个新的角度研究云雾遥感监测技术，进行雾的识别与分离，取得一些有益的结果。五、用于土壤侵蚀调查:土壤侵蚀问题对农业资源和环境问题关系重大。利用卫星遥感影像可提供许多土壤侵蚀因子信息，如地形、坡度、岩性、植被等，据此以通用土壤侵蚀方法为基础建立土壤侵蚀模式，并与相应地区的水文观测站的输沙模式相叠合，进行土壤侵蚀量因子分析和区域侵蚀模数计算，并顾及气象、水文要素与土壤侵蚀的关系。我国利用遥感方法，先后对山西三江河流域、延安地区、永定河上游等进行了土壤侵蚀调查。1993年在水利部遥感中心的组织下，进行了全国土壤侵蚀的遥感制图研究，利用TM图像对全国进行了土壤侵蚀的清查工作，编制了全国150万（部分地区125万110万）土壤侵蚀图，将全国土壤侵蚀因子编码建模，而且将全国的水蚀、风蚀和融冻侵蚀采用统一的分类标准，统一编码制图，并输入计算机以备检索查询。六、3S技术的未来3S技术可以实现远程寻找所需的各种地理空间数据，包括图形和图像，可以进行各种地理空间分析。通过现代通讯技术可以将RS、GPS和GIS有机地集成起来，成为各行各业，包括农业发展和进步的有力技术手段。3S技术的发展方兴未艾，将来还可对下列项目进行开发：西南地区土地资源、土地利用（特别是耕地）的动态监则数据库（系统），农业布局、产量数据库，森林、草地数据库及其信息服务和决策支持系统；西南地区水稻、小麦估产，重点地区荒漠化监测分析；长江上游洪水、川东干旱以及贡嘎山植被、冰川动态变化监测；土地详查、变更系统；建立三峡地区生态环境和持续发展决策支持信息系统土地管理信息系统；参与国家基本资源环境信息分析决策系统的建立等。通过这些项目的开发应用，可为农业的发展提供一条广阔的道路，使农业的发展迈上新的台阶，这就需要人类不断深入研究和探索，以便为农业的未来服务。参考资料：1 程一松,胡春胜.高光谱遥感在精准农业中的应用.农业系统科学与综合研究.2001,17(3):193-1952 李亚春,孙涵,徐萌等.计盒维法在云雾遥感监测中的应用研究.科技通报,2003,19(1):29-313 于野,王闯,王铮.地理信息支持下的降雨时空统计分析.测绘通报,2003,2:44-464 刘金铜,陈谋询,蔡虹等.我国精准农业的概念内涵及理论体系的初步构建.农业系统科学与综合研究,2001,17(3):180-1825 王树进,张景顺.农业高新技术产业的成长规律探讨.农业科技管理,2002,5:14-166 刘文,赵玉金,张善君.GMS卫星遥感资料监测暴雨技术.气象,2003,29(3):49-527 刘晓,蒋刚毅,叶锡思.宁波市土地TM遥感图像Bayes分类.科技通报,2003,19(2):116-1208 梁丰,李成才,王迎春等.应用区域地基全球定位系统观测分析北京地区大气总水汽量.大气科学,2003,27(2):236-2449 李成才,毛节泰,李建国等.GPS遥感水汽总量.科学通报,1999,3:333-33610 王小亚,朱文耀,严豪建等.地面GPS探测大气可降水量的初步结果.大气科学,1999,23:605-61211 高秋华,张渝庆.土地利用数据库建设与管理中3S集成的应用.测报通报,2003,2:30-3512 李德仁. 空间信息技术与农业发展.大自然探索.1999,1:1-613张成才GIS空间分析理论