計算機地理網格技術在現(xiàn)代農業(yè)檢測與控制中的應用

1、計算機地理網格技術在現(xiàn)代農業(yè)檢測與控制中的應用 摘要：伴隨知識經濟的到來信息技術向傳統(tǒng)產業(yè)不斷滲透，使得計算機信息技術在農業(yè)生產應用領域逐漸擴大，極大水平催生了農業(yè)生產形式的變動，從而使現(xiàn)代化領域延續(xù)擴大，更為符合市場經濟現(xiàn)實需要，是現(xiàn)代農業(yè)發(fā)展的重要改進。駐足于計算機信息技術應用于現(xiàn)代農業(yè)生產領域，考慮了現(xiàn)代農業(yè)生產領域使用計算機信息技術的現(xiàn)實情況，有條理的分析了計算機信息技術的農業(yè)應用，以期更深入優(yōu)化農業(yè)生產效能，推動農業(yè)科技創(chuàng)新，助推我國農業(yè)持續(xù)穩(wěn)定健康增長，增進農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和更好地服務于“三農” 關鍵詞：計算機；地理網格技術；農業(yè)生產 中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編

2、號：1009-3044（2016）28-0231-02 自計算機技術的廣泛發(fā)展，刺激形成全球性產業(yè)的新格局，計算機技術儼然成為人類生產生活中的一項重要技術。據(jù)國家信息產業(yè)網統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示：“美國信息產業(yè)銷售額占據(jù)整體GDP的1/3，遠超建筑、汽車等傳統(tǒng)產業(yè)，成為國民經濟支柱”。事實證明，誰先掌握計算機信息技術發(fā)展的制高點，誰掌握了發(fā)展的機遇，未來的農業(yè)生產必將引用計算機技術并廣泛應用 1 農業(yè)領域的計算機信息技術在我國發(fā)展軌跡及其優(yōu)勢 計算機信息技術在農業(yè)領域的發(fā)展伴隨新數(shù)字媒體時期的到來，得到了更進一步的拓展，同時改變了傳統(tǒng)的農業(yè)生產模式，使得信息農業(yè)格局有效形成。追溯到上世紀八十年代末期，政

3、府已經組建中國科學院計算中心，首次以研究計算機農業(yè)發(fā)展及農業(yè)發(fā)展的前景列入一項專題，開啟了以遙感技術、科學計算法、數(shù)學統(tǒng)計法為一體系的農業(yè)科研的新篇章。1987年，國家通過建立了農業(yè)信息中心，逐漸重視在現(xiàn)代農業(yè)生產中對計算機技術的應用1，將遙感衛(wèi)星技術和物理信息技術等運用于農作物病蟲害預測預報，并對農作物病蟲害進行了模擬試驗2。1997年在深圳召開的首屆全國信息工作會議肯定了應將計算機信息資源的建設作為未來農業(yè)發(fā)展的一個實際工作方向，用以輔助各項工作的全面開展與推進。在黨的十六屆五中全會會議上明確提出的將計算機信息化發(fā)展列入到了服務三農體系之內，成為新世紀農村建設的重要內容3 計算機信息技術的

4、農業(yè)應用機制及優(yōu)勢分析“農業(yè)信息化”也稱“信息農業(yè)”4-8，通過將計算機信息技術的引入與農業(yè)生產有機結合，使二者合二為一延伸成為新型現(xiàn)代化農業(yè)模式。利用計算機信息技術，結合信息經濟和農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，結合智能信息系統(tǒng)和決策系統(tǒng)，為各區(qū)域農業(yè)生產者提供幫助和技術服務，達到以精細組織定量分析、定量分析為重點的現(xiàn)代農業(yè)生產生產格局的轉變。通過建立健全信息系統(tǒng)模型，更科學的制定決策為農業(yè)生產服務。大大提高了生產效率，及其生產資源的使用、利用效率。通過對計算機信息技術的應用改變傳統(tǒng)精耕細作對生態(tài)的破壞，有利于農業(yè)生產可持續(xù)性發(fā)展 2 計算機技術在現(xiàn)代農業(yè)中的具體運用 通過對計算機地理網格的設計實現(xiàn)計算機技術

5、對現(xiàn)代農業(yè)的檢測與控制 取決于地理區(qū)域的研究與應用尺度地理網格的單元大小取決于地理區(qū)域的研究與應用尺度。不同的地理區(qū)域，因土壤特性、自然地理環(huán)境特點，以及應用領域的不同，其所適合的尺度是不同的。尋找合適的網格尺寸是地理研究的關鍵，研究和應用需要多年的積累，傳統(tǒng)的地理網格技術與經緯度網格法是簡單的，但面積、形狀變形較大 現(xiàn)代精準農業(yè)的研究基準尺度一般為19m19m。劃分后的網格形狀和實際地塊要相似接近一致，更能確保形狀和面積的變形可控，有利于變量投入和采樣的實際操作。高斯-克呂格大比例尺下的投影更為契合現(xiàn)代農業(yè)地理網格數(shù)據(jù)根蒂要求。能夠保證網格的全球編碼唯一考有助于網格數(shù)據(jù)的共享與標準化。鑒于差

6、別研究與應用方向，有必要在同一地理區(qū)域創(chuàng)建不同的研究標準，網格設計時充分斟酌建立完整的分層網格系統(tǒng)。依據(jù)此方法，可以從最基礎的基準網格大小的網格數(shù)據(jù)庫，逐一通過抽樣建立更符合要求的研究基礎標準，得到更全面的結論充分的把握微觀、中觀與宏觀等多個尺度。四叉樹分層網格系統(tǒng)能夠充分滿足相同網格基準上不同的研究的標準需求。通常在做精準農業(yè)研究與應用時，更高的尺度大小沒有固定和嚴格的要求，用以解決遇到的更大難度上的了解整個地域整體特征。為此，采用四叉樹方式的分層體系是可以滿足要求的?？刹捎玫捏w系是EOSG：3785坐標系下的四叉樹分層網格體系，四叉樹的頂層（1級）網格范圍是（-20037508.34m，-

7、20037508.34m）-（20037508.34m，20037508.34m）。精準農業(yè)應用所需要的基準單位大小處于22級，網格單位為19m19m左右，分層網格編碼對網格單元進行編碼，為了滿足分層網格中每個網格單元的每個級別而進行的位置 以滿足統(tǒng)一標識分層網格中的每一級每一個網格單元的位置。為了方便數(shù)據(jù)庫的查找與運算，采用字符串方式來進行編碼。具體設計如下：唯一的編碼字符串t頂格的定義，網格為1，以整個世界為尺度，邊長為40，075，016.68m，頂層網格（1級）Fig.1 The grid level 1單一網格四分為4個網格后，網格二級字符串編碼依次為Q（左上網格），R（右上網格），

8、T（左下網格），S（右下網格）。其唯一編碼字符串為TQ、TR、TT、TS，以此類推。網格字符串的數(shù)量則是網格的層級，如字符串“TSTQ”表示是該網格屬于第4級網格 四分網格編碼Fig.1 The grid code假若想從基準網格單位（第22級網格單元），建立更高尺度（層級）的研究網格單元，只需要創(chuàng)建網格四叉網格融合的規(guī)則，將更高層級的編碼相同的單元挑選后采用柵格抽樣算法進行合并計算即可，如：臨近抽樣、三次樣條抽樣、立方抽樣等等在確定精準農業(yè)的地理網格系統(tǒng)后，需要考慮建立地理網格的數(shù)據(jù)庫。將現(xiàn)代農業(yè)所需的數(shù)據(jù)指標信息存儲記錄到數(shù)據(jù)庫中 在綜合考慮各種現(xiàn)代農業(yè)對數(shù)據(jù)精度的要求，以及大量的已有研究

9、的情況下對農業(yè)網絡數(shù)據(jù)庫進行設計，將現(xiàn)代農業(yè)中地理網格的基礎單元，合理設定在19m19m，網格的屬性數(shù)據(jù)即為全部數(shù)據(jù)。 與傳統(tǒng)農業(yè)數(shù)據(jù)庫最大的區(qū)別是基于網格數(shù)據(jù)庫對每個網格的位置，在網格內發(fā)現(xiàn)不同的信息，從而實現(xiàn)了農田精細化和差異化管理10?？梢酝ㄟ^建立差異化的網格實現(xiàn)網格間的區(qū)別，實現(xiàn)每個網格內能夠體現(xiàn)的差異農田信息，使得每個網格單元內即使存在差異，也可在數(shù)據(jù)庫中找到相應的存儲記錄信息。充分滿足現(xiàn)代精準農業(yè)對數(shù)據(jù)的要求，與現(xiàn)代精準農業(yè)的特點相吻合。充分考慮數(shù)據(jù)的精度，計算的速度，產量圖的制作，因地制宜（根據(jù)土壤肥力、氮磷鉀含量，制定相應的變量施肥方案）提高產量11 3 計算機技術對我國現(xiàn)代農

10、業(yè)發(fā)展的重要意義 3.1 有利于農業(yè)產量的提高 傳統(tǒng)的農業(yè)生產以精工細作為主，產量難以大幅度提高，引用計算機技術后可從各方面對農業(yè)的生產進行監(jiān)測，實時掌控農作物生長動態(tài)，農業(yè)生產過程中對氣象的信息化預測，即通過對大氣環(huán)境及其數(shù)值變化進行實時動態(tài)預測，對田間指標進行實時監(jiān)測、記錄模擬計算機數(shù)據(jù)模型，做好農業(yè)生產防范工作，對農業(yè)生產進行科學有利的指導，展現(xiàn)出因地制宜地真正的詮釋，有利于提升了產量與效益 3.2 有利于節(jié)省人工 在農業(yè)生產過程當中計算機兼?zhèn)淙四X具備與不具備的所有辨識本領，對計算機數(shù)據(jù)篩選選擇制定符合現(xiàn)代農業(yè)生產的優(yōu)化方案。運用計算機技術在現(xiàn)代農業(yè)生產后可大大縮少人員使用，便面人為因素

11、對現(xiàn)代農業(yè)產量的直接影響。利用計算機信息技術，人工智能的知識推理、使用表示、采集等技術手段，匯集整合農業(yè)領域極為龐大的技術、知識、資料數(shù)據(jù)體系，構造成為智能問答系統(tǒng)，利用計算機信息技術進行科學選種、土壤準備、種植、管理和收獲；科學提出防治方法；制定銷售方案，避免收獲后的積壓，造成不必要的人工勞動 3.3 有利于確保糧食的安全 “國以民為本，民以食為天”。糧食作為廣大人民的生產生活資料同樣關系到國家整體的生產建設與戰(zhàn)略安全。糧食安全與國土安全同樣重要，關乎社會穩(wěn)定和諧，關乎經濟持續(xù)發(fā)展。運用計算機信息技術能夠準確的判斷大環(huán)境氣候，根據(jù)當?shù)貧夂蛞虻刂埔说闹贫ㄟm合的生產計劃，做到最大限度保障農業(yè)生產

12、。糧食安全的保障同樣作為現(xiàn)代農業(yè)發(fā)展現(xiàn)階段的重要目標，在現(xiàn)代農業(yè)生產活動中運用計算機技術，有助于加強對糧食安全進行保障 3.4 有利于確保農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展 利用計算機技術在現(xiàn)代農業(yè)生產當中的地位和應用，更加科學規(guī)范的管理耕地，是現(xiàn)代農業(yè)可持續(xù)發(fā)展中的重要一環(huán)，為現(xiàn)代農業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展締造了一個無限的前景，提供一個難得的機遇。通過推進計算機技術在現(xiàn)代農業(yè)生產中的應用，建立健全現(xiàn)代農業(yè)計算機信息網絡系統(tǒng)；加速計算機在現(xiàn)代農業(yè)生產中的開發(fā)研究與應用，有助于現(xiàn)代農業(yè)可持續(xù)性發(fā)展 4 結束語 計算機技術在現(xiàn)代農業(yè)生產中的應用，在經濟全球化的趨勢下，充分滿足了現(xiàn)代農業(yè)生產的各種技術的需求，對促進現(xiàn)代農業(yè)的

13、發(fā)展起到了有效的作用，伴隨計算機技術的在我國的不斷發(fā)展，農業(yè)生產活動中對計算機技術的應用勢必成為不可阻擋的必然趨勢可以預見，尤其在科技不斷發(fā)展創(chuàng)新的今天，計算機技術對現(xiàn)代農業(yè)生產建設的積極影響也將進一步得到完善發(fā)展，為我國現(xiàn)代農業(yè)生產建設提供穩(wěn)定持續(xù)的發(fā)展動力，助推我國農業(yè)生產更快、更好地走向現(xiàn)代農業(yè)道路 參考文獻： 1 楊洪偉. 以計算機為核心的信息技術在農業(yè)領域的應用J. 安徽農業(yè)科學， 2007， 35（2）. 2 李芬， 陳穎曼. 現(xiàn)代信息技術在農村氣象服務中的應用J. 山西農業(yè)科學， 2014， 42（3）. 3 黃玉寶， 喬玉良， 張紅艷. 基于GIS和遙感的土地利用演變及驅動力分

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