精准农业与3S技术

1、精准农业精准农业GISGPSRS民 以食天！为农业农业3S3S技术技术Sub Title精准农业精准农业1.GIS,RS,GPS1.GIS,RS,GPS简介简介2.3S2.3S整体集成模式整体集成模式1.1.精准农业概述精准农业概述2.3S2.3S技术的具体应用技术的具体应用3.3.我国精准农业存在我国精准农业存在的问题及发展前景的问题及发展前景GIS地理信息系统地理信息系统 GIS GIS 技术优势在于它的集地理数据技术优势在于它的集地理数据采集、存储、管理、分采集、存储、管理、分析、三维可视化显示析、三维可视化显示与与输出输出于一体的数据流程，在于它的于一体的数据流程，在于它的空间分空间分

2、析、预测预报和辅助决策析、预测预报和辅助决策的能力。的能力。 地理信息系统从外部来看它表现为计算机软硬件系统，而其地理信息系统从外部来看它表现为计算机软硬件系统，而其内涵是由内涵是由计算机程序计算机程序和和地理数据地理数据组织而成的组织而成的地理空间信息模型地理空间信息模型，是一个逻辑缩小的，高度信息化的地理系统。是一个逻辑缩小的，高度信息化的地理系统。RS遥感遥感1.1.定义：不直接接触物体，从远处通过探测仪器接收来自定义：不直接接触物体，从远处通过探测仪器接收来自目标地物的电磁波信息，经过对信息的处理，判别出目标目标地物的电磁波信息，经过对信息的处理，判别出目标地物的属性。地物的属性。2.

3、2.空间特性：视域范围大，具有宏观特性。空间特性：视域范围大，具有宏观特性。 光谱特性：探测的波段从可见光向两侧延伸光谱特性：探测的波段从可见光向两侧延伸, ,扩大了地物扩大了地物特性的研究范围。特性的研究范围。 时相特性：周期成像，有利于进行动态研究和环境监测。时相特性：周期成像，有利于进行动态研究和环境监测。3.3.特点特点：大面积的同步观测大面积的同步观测、时效性时效性、数据的综合性和可数据的综合性和可比性比性、经济性经济性。GPS全球定位系统全球定位系统 GPSGPS定位技术是利用高空中的定位技术是利用高空中的GPSGPS卫星，向地面发射卫星，向地面发射L L波段的波段的载频无线电测距

4、信号，由地面上用户接收机实时地连续接收，并载频无线电测距信号，由地面上用户接收机实时地连续接收，并计算出接收机天线所在的位置。因此，计算出接收机天线所在的位置。因此，GPSGPS定位系统是由以下三定位系统是由以下三个部分组成：个部分组成： （1 1）GPSGPS卫星星座（空间部分）卫星星座（空间部分） （2 2）地面监控系统（地面控制部分）地面监控系统（地面控制部分） （3 3）GPSGPS信号接收机（用户设备部分）信号接收机（用户设备部分）应用特点：应用特点：定位精度高，观测时间短，测站间无需通视，可提供定位精度高，观测时间短，测站间无需通视，可提供三维坐标，操作简便，全天候作业，功能多、应

5、用广三维坐标，操作简便，全天候作业，功能多、应用广“3S”整体集成模式整体集成模式3S3S整体集成包括：整体集成包括： 以以GISGIS为中心的集成方式（目的：非同步数据处理。通过利用为中心的集成方式（目的：非同步数据处理。通过利用GISGIS作为集成系统的中心平台，对包括作为集成系统的中心平台，对包括RSRS和和GPSGPS在内的多种来源的在内的多种来源的空间数据进行综合处理、动态存储和集成管理。）空间数据进行综合处理、动态存储和集成管理。） 以以GPS/RSGPS/RS为中心的集成方式（目的：同步数据处理。通过为中心的集成方式（目的：同步数据处理。通过RSRS和和GPSGPS提供的实时动态

6、空间信息，结合提供的实时动态空间信息，结合GISGIS的数据库和分析功能，的数据库和分析功能，为动态管理、实时决策提供在线空间信息支持服务。该模式要求为动态管理、实时决策提供在线空间信息支持服务。该模式要求集成多种信息采集和信息处理平台，同时需要实时通信支持，实集成多种信息采集和信息处理平台，同时需要实时通信支持，实现代价高。现代价高。 精准农业概述精准农业概述 1定义定义 “精准农业精准农业”：按照田间每一操作单元的环境条件和作物按照田间每一操作单元的环境条件和作物产量的时空间差异性，精细准确地调整各种农艺措施，最大产量的时空间差异性，精细准确地调整各种农艺措施，最大限度地优化各种投入限度地

7、优化各种投入( (水、肥、种子、农药等水、肥、种子、农药等) )的量、质和时的量、质和时机，以期获得最高产量和最大经济效益，同时保护农业生态机，以期获得最高产量和最大经济效益，同时保护农业生态环境，保护土地等农业自然资源环境，保护土地等农业自然资源，是农业可持续地发展下去，是农业可持续地发展下去。 精准农业要求实现精准农业要求实现3 3个精确：一是个精确：一是定位定位的精确，精确确的精确，精确确定灌溉、施肥、杀虫等的地点；二是定灌溉、施肥、杀虫等的地点；二是定量定量的精确，精确确定的精确，精确确定水、肥药、种子等的施用量：三是水、肥药、种子等的施用量：三是定时定时的精确，精确确定各的精确，精确

8、确定各种农艺措施实施的时间。种农艺措施实施的时间。精准农业技术体系框架精准农业技术体系框架精准农业实施过程简图精准农业实施过程简图主要内容主要内容 精准农业主要包括精准种子工程精准农业主要包括精准种子工程( (含生物工程与机械工程含生物工程与机械工程) )、精准播种、精准施肥、精准灌溉、作物动态调控及精准收获六大精准播种、精准施肥、精准灌溉、作物动态调控及精准收获六大技术系统。技术系统。 精准种子工程通过加快种子产业化体系建设，增加种子本精准种子工程通过加快种子产业化体系建设，增加种子本身的科技含量。提高种子质量为实现精准播种奠定基础。身的科技含量。提高种子质量为实现精准播种奠定基础。 精准种

9、子工程是精准农业优质高效的物质基础，也是农产精准种子工程是精准农业优质高效的物质基础，也是农产品更新换代的生物工程，更是良种繁育、种子加工以适应精准品更新换代的生物工程，更是良种繁育、种子加工以适应精准农业要求的物质保证，其科技贡献率约为农业要求的物质保证，其科技贡献率约为5 51010。1 1、精准种子工程精准种子工程2 2、精准播种精准播种 精准播种精准播种( (包括精准栽植包括精准栽植) )是在精准种子的前提下对土地潜力是在精准种子的前提下对土地潜力( (水分、肥料水分、肥料) )的最佳利用，也是对光能、空气的最佳利用，也是对光能、空气的的最大限度利用。最大限度利用。精准播种不仅要求种子

10、质量精准播种不仅要求种子质量( (发芽率、整齐度发芽率、整齐度) )优良，更要求播种优良，更要求播种到田后的种子分布到田后的种子分布“三维空问三维空问”坐标位置精准、均匀一致、深浅坐标位置精准、均匀一致、深浅一致为作物创造最佳的生长空间。一致为作物创造最佳的生长空间。 精准播种是精准农业的精准播种是精准农业的核心技术核心技术，其科技贡献率约为，其科技贡献率约为10101515。3 3、精准施肥精准施肥 精准施肥不仅体现在对土壤肥力的科学补充和对作物所需营精准施肥不仅体现在对土壤肥力的科学补充和对作物所需营养的精准调配上，而且体现在按作物生育规律的动态营养需求适养的精准调配上，而且体现在按作物生

11、育规律的动态营养需求适量供给。它不仅要求肥料质量、品质精优，更要求量供给。它不仅要求肥料质量、品质精优，更要求“三要素三要素”调调配和施肥位置精准。因而精准施肥是配和施肥位置精准。因而精准施肥是农艺与农业机械技术农艺与农业机械技术的高的高度紧密结合。度紧密结合。4 4、精准灌溉精准灌溉 精准灌溉技术是按照精准灌溉技术是按照田间每一操作单元田间每一操作单元的具体条件，精细准的具体条件，精细准确地调整各项土壤和作物管理措施。最大限度地优化灌溉水用量，确地调整各项土壤和作物管理措施。最大限度地优化灌溉水用量，以获得最高产量和最大经济效益，同时保护生态环境的一种高科以获得最高产量和最大经济效益，同时保

12、护生态环境的一种高科技灌溉技术。技灌溉技术。 精准灌溉是精准农业的重要支持系统。精准灌溉是精准农业的重要支持系统。5 5、作物生长动态调控作物生长动态调控 通过作物生长动态调控系统对水、肥、药和化学制剂进行调通过作物生长动态调控系统对水、肥、药和化学制剂进行调控，使农业的投人和产出达到最佳效果。目前作物生长动态的控，使农业的投人和产出达到最佳效果。目前作物生长动态的监测仍依靠传统农艺方法和常规手段。监测仍依靠传统农艺方法和常规手段。 精准收获是指根据地理信息系统或遥感技术掌握作物的生精准收获是指根据地理信息系统或遥感技术掌握作物的生长情况，适时利用精准收获机械做到长情况，适时利用精准收获机械做

13、到颗粒归仓颗粒归仓并根据一定标并根据一定标准对作物进行准对作物进行精确分级精确分级。它要求实现对作物收获过程的。它要求实现对作物收获过程的最少损最少损失和最快捷收集失和最快捷收集，同时又要求，同时又要求对作物秸秆进行科学处理对作物秸秆进行科学处理。6 6、精准收获精准收获 3S 3S技术的具体应用技术的具体应用 21)1)智能化农业智能化农业机械作业的动机械作业的动态定位态定位GPS在精准农业中的应用在精准农业中的应用 根据管理信息系统发出的指根据管理信息系统发出的指令，实施田令，实施田间间耕作、播种、施肥、耕作、播种、施肥、灌溉、排水、喷药和收获的精确灌溉、排水、喷药和收获的精确定位。定位。

14、 在农田设置的数据采集点、在农田设置的数据采集点、自动或人工数据采集点和环境自动或人工数据采集点和环境监测点均需监测点均需GPSGPS定位数据，以便定位数据，以便形成数字信息进行存贮与共享。形成数字信息进行存贮与共享。2)2)农业信息采农业信息采集样点定位集样点定位3)3)遥感信息遥感信息GPSGPS定位定位 对遥感信息中的特征点用对遥感信息中的特征点用GPSGPS采集定位数据，以便于与采集定位数据，以便于与GISGIS配套应用。配套应用。GIS在精准农业中的应用在精准农业中的应用1)1)在防虫治病在防虫治病 方面方面 包括分析病虫害发生的空间动态；包括分析病虫害发生的空间动态；评估其发生的适

15、宜生活环境及影响因评估其发生的适宜生活环境及影响因子；监测、预测病虫害发生趋势等，子；监测、预测病虫害发生趋势等，通过结合网络、数据库、模型库、专通过结合网络、数据库、模型库、专家系统等组建基于网络的病虫害综合家系统等组建基于网络的病虫害综合管理地理信息系统。管理地理信息系统。 G1SG1S主要用于在水资源管理决主要用于在水资源管理决策支持系统、区域水资源管理、策支持系统、区域水资源管理、地下水资源管理和水资源保护。地下水资源管理和水资源保护。2)2)水资源管理水资源管理方面方面 应用相关的地理信息系统软件，应用相关的地理信息系统软件，可以建立用于精确农业变量施肥的田可以建立用于精确农业变量施

16、肥的田间土壤养分信息数据库及田间土壤养分信息数据库及田间间施肥管施肥管理方式。根据土壤采样数据生成田理方式。根据土壤采样数据生成田间间土壤养分分布图，依此可以了解田间土壤养分分布图，依此可以了解田间土壤养分差异，并根据该差异进行变土壤养分差异，并根据该差异进行变量施肥决策和变量施肥作业量施肥决策和变量施肥作业。3)3)农业生产中农业生产中施肥管理施肥管理RS在精准农业中的应用在精准农业中的应用1)1)作物长势监作物长势监测和大面积农测和大面积农业估产。业估产。 作物长势遥感监测是利用遥感作物长势遥感监测是利用遥感数据对作物的实时苗情、环境动态数据对作物的实时苗情、环境动态和分布状况进行宏观的估

17、测，及时和分布状况进行宏观的估测，及时了解作物的分布概况、生长状况、了解作物的分布概况、生长状况、肥水行情以及病虫草害动态，便于肥水行情以及病虫草害动态，便于采取各种管理措施，为作物生产管采取各种管理措施，为作物生产管理者或管理决策者提供及时准确的理者或管理决策者提供及时准确的数据信息平台。数据信息平台。2 2) )提供大量数提供大量数据源据源 在精准农业体系中，遥感在精准农业体系中，遥感( (特特别是高光谱遥感别是高光谱遥感) )将为精准农业实将为精准农业实施提供大量的田施提供大量的田间间时空变化信息，时空变化信息，遥感技术将成为监测土壤和作物遥感技术将成为监测土壤和作物养分变化、水分胁迫和

18、病虫害等养分变化、水分胁迫和病虫害等的主要数据源的主要数据源。3)3)用于灾害遥用于灾害遥感监测和损失感监测和损失评估评估例如从例如从19951995年开始，我国就开展了年开始，我国就开展了利用卫星等资料进行黄淮海平原地利用卫星等资料进行黄淮海平原地区旱灾监测的业务化运行工作，到区旱灾监测的业务化运行工作，到19991999年旱灾监测由监测黄淮海平原年旱灾监测由监测黄淮海平原地区扩展到了全国冬小麦主产区。地区扩展到了全国冬小麦主产区。我国精准农业存在的问题及发展前景我国精准农业存在的问题及发展前景3存在问题存在问题1)1)现有的农业经营体制限制。现有的农业经营体制限制。2)2)技术人才和设备缺乏。技术人才和设备缺乏。3)3)创新能力不足。创新能力不足。发展方向发展方向 一是大力发展一是大力发展节水节水精准农业。精准农