精准农业农田地理信息系统

精准农业农田地理信息系统1、系统概述精准农业是一种把科学的精确性引进农田耕作的现代农业生产技术体系。它根据田间作物生长条件和产量状况等差别，应用地理信息系统技术（GIS）、全球定位系统技术（GPS）和智能农机技术进行农业生产信息管理及农田投入的调节与控制，从而达到提高效益、避免资源浪费、减少环境污染的目的。中科院地理所精准农业农田地理信息系统由中科院地理所与北京超图地理信息技术有限公司合作开发。系统采用了全组件式GIS软件SuperMap Objects作为开发平台，充分利用其开发便利，易于与其它系统集成的特点，将农田GIS和农田的定量计算模型系统进行结合，为定量化地研究农田生态系统，研究农田单位产值的提高，提供了有力的工具。系统数据库软件采用Microsoft Access2000，开发工具采用Microsoft Visual Basic6.0。2、系统总体目标农田地理信息系统的总体目标是：准确地获取农田小区内作物产量和影响作物生长的环境要素在空间与时间上分布的差异性信息，生成各种差异性信息的分布图，并在各种辅助决策系统的支持下，生成指导农田内定位作业管理的处方图（Prescription Map），提供给智能农机实施定位作业管理，提高农业生产的科学性与合理性。3、系统组成中科院精准农业农田地理信息系统由农田信息采集模块、空间内插模块、通用GIS功能模块、决策支持模块和数据库系统共同构成，其总体结构如图1所示。（1）数据采集模块农田地理信息系统的数据来源主要是样区的各种实测数据，包括记录有经纬度坐标的农田养分元素含量数据、作物产量数据等属性数据，以及通过测绘而得的各种空间数据。通过系统可以快速、方便地获取上述各种空间数据和属性数据。图2所示为其它空间数据的转入界面。 （2）空间内插模块为了使得采样数据具有普遍性，可以尽量增加样点数量，并使样点的布设更符合科学性。为了从这些有限的采样数据得到样点覆盖区域的全局数据，空间内插是最有效、可行的方法。就农田地理信息系统而言，通过空间内插，可以得到产量的空间分布情况即产量图（如图3所示）以及各种营养元素的空间分布图（图4所示），图6所示为生成采样点空间分布图界面。 农田地理信息系统提供逆距离加权（IDW，即Inverse Distance Weighted）插值、样条插值（Spline）、克立格插值（Kriging）等多种插值方法。用户可以根据实际需要选择适合自己的插值方法。（3）决策支持模块农田地理信息系统为实施精准农业提供必要的决策支持，决策支持的关键是支持，而不是代替决策或进行决策。所谓支持，主要是提供信息，提供分析计算手段，辅助决策者制订作业方案，并产生对实施该方案的结果的预期与评价。精准农业中的决策主要有播前决策、施肥决策、农药使用决策、灌溉决策、综合决策等。其中施肥决策的制定是精准农业最为核心的部分。农田地理信息系统为施肥决策的制定提供必需的数据支持，包括实测的原始数据和通过空间内插生成的产量图、营养元素分布图等，帮助决策者制定施肥方案，并将该方案以施肥作业图的形式加以表达（如图7所示）。 4、总结精准农业是现代农业生产技术发展的大势所趋，及时地搞好相关技术的储备工作对于我国而言是十分必要的。农田地理信息系统的研究与开发是组件式GIS技术应用于精