农田空间信息管理系统的开发研究

农田空间信息管理系统的开发研究【摘要】将空间信息管理系统应用在农业生产中是未来农业发展的主要趋势，也是促进农业生产的核心技术之一。

在精细化农业生产概念的提出与落实条件下，农田空间环境与空间信息管理系统相结合已成为信息管理系统开发与研究的主要工作重点。

本文就农作物生长状况等进行深入的总结和阐述，并对其在生长和实验中涉及到的各环节进行了分析与总结。

【关键词】农田；信息管理系统；开发
0.前言
在精确化农业生产研究与实施的过程中，离不开农田环境与农作物生长条件信息管理支持。

农田信息系统在目前的工作应用中是一项具有复杂性、多样化的工作产量和作物生长优势，同时其土壤环境等数据形式都出现了较大的变动，以及这些数据的分布及变化情况的空间分布信息资源等。

在当前建立农田信息管理系统可以有效的对这些数据进行分析与统计，并使其能够发挥应有的优势，进而为农业工作人员提供管理依据。

1.农田空间管理系统概述
为了提高农田信息采集和存储的自动化，从而满足实时准确获取农田环境信息的需要。

在目前的信息管理系统中，是以人为主导，利用计算机硬件、软件、网路硬件、软件等其他设备组成一个综合性系统模式，进而通过信息的收集、传输、加工、储存和更新维护来提高管理工作效率和质量。

在农田管理空间管理信息系统中，最
为常见的结构主要可以分为地理信息系统、遥感信息系统等。

本文主要就这两种信息系统模式进行深入总结和分析。

2.精细农业技术思想
二十世纪后半叶，全世界农业发展呈现出高速发展趋势，除了在工作中依靠生物遗传育种技术改进之外，耕地面积与灌溉面积也快速扩大。

在这种农业生产趋势下，基本上所有的农业生产都是以化肥、农药等产品为基础，再配合以机械动力与矿物质能源进行分析与总结获得的，这种高能耗的农业生产与管理引起了众多的农业生产的不利现象，造成了水土流失严重、土壤板结和酸碱性失衡，也导致了化肥与除草剂在土壤中的集结，严重的影响了土壤的成分，甚至是带来环境污染和生态环境恶化。

基于这种情况，新世纪以来，农业工作人员不断对这些问题进行总结和探讨，使得这些环境问题在一定程度上得到了改进与优化。

3.地理信息系统
统计为了获得土壤与作物信息而进行的田间数据采集，在个别试验中结果呈现不确定性，但是在大量试验中其结果又有统计规律性，所以可以将田间数据采集看作是随机现象，同时可以将土壤养分、苗情艮势与作物产量等参数看作随机变量。

随机变量的统计特性可以用分布函数完整的描述，但是在某些情况中很难得到随机变量的分布函数，并且在一些实际问题中也不需要去全面考察随机变量的变化情况，而只需要知道随机变量的某些特征。

二十世纪后半叶世界农业的高速发展，除了依靠生物遗传育种
技术的进步，耕地和灌溉面积的扩大以外，基本上是依赖化肥、农药等化学产品投入的大量增加和机械动力与矿物能源的大量投入
所获得的这种高能耗和化学物质过量投入的农业管理，引起了水土流失、土壤板结和酸碱性失衡，导致化肥与除草剂在土壤和地下水以及农产品中富集，使环境受到污染、农产品品质下降，并带来全球性环境恶化、资源日益短缺与生物多样性损失等诸多问题。

所有这些情况表明要想适应当今社会的发展，必须对传统农业的生产管理方式进行调整与改进。

人们在探索21世纪农业科技革命过程中，充分认识到信息技术的重要作用，在党的十六大报告中也明确提出了我国农业“推动经济结构战略性调整，基本实现工业化，大力推进信息化，加快建设现代化”的发展目标。

4.农田电子测绘技术
4.1电子地图主要测绘方法
精细农业需要利用定位农作技术手段，通过对农业资源空间分布差异的定位管理，来提高农资利用率，从而达到降低成本或增加利润来提高农业生产效率与保护环境的目的。

在精细农业的实施过程中需要涉及到大量关于农田环境与作物生长情况的空间分布数
据和相应的属性数据。

而在使用时，所有这些数据都必须以一个基本图层作为参照。

在理想的情况下，参考图层应该为大比例尺、高精度的电子地图。

4.2 3s系统技术
3s目pos（地理信息系统）、gps（全球定位系统）和rs（遥感）
的简称。

它们都是上个世纪60年代前后逐步发展起来的高新技术，同时也是精细农业的主要支持技术。

目前利用3s技术获取农田基本地图是较为常用的方法。

与传统的测绘方法相比，利用3s技术获取农田基本地图的方法具有成图周期短、更新速度快、测量精度高等优点。

在3s技术中gis作为空间数据与属性数据管理系统，具有数据的输入、修改、编辑、分析、图形显示与输出等功能，而gps可以作为为gis的空间数据库提供快速获取数据和更新数据的手段。

4.3基于遥感图像的地图更新
农田的边界或土地利用状况常常会发生一些变化，比如荒地的开垦、灌溉与排水系统的建设、地块的合并等，所以农田的电子地图就需要根据实际情况随时进行更新。

为了减少人力物力的投入，并保证地图的更新速度。

gis中提供了应用遥感图像作为参考底图进行地图更新的方法。

用户可以首先根据遥感图像判断农田边界等地物是否发生了变化，对于变化的部分可以通过有针对性的进行gps测绘将地图更新。

或者用户也可以依据高分辨率的遥感图像，直接对电子地图直接进行修改编辑。

4.4开发研究
测试与应用的结果表明上述各种数据分析与信息管理功能，其正确性与有效性都具有一定保障，可以作为分析田间数据与管理农田信息的工具。

其中：
（1）统计分析功能中包括最大值、最小值、中值、总和、平均
值、总体方差、均方差、标准差与变异系数等常用统计参数的计算方法，是分析田间数据规律的一个重要功能。

与excel软件进行的对比测试表明系统中这一功能运算可靠，作为数据分析的一个工具，其结果能够正确反映田间数据的统计特征。

（2）利用相关分析功能，可以分析土壤的各种理化特性或其它环境参数对作物产量的影响，以便加以改善。

为检验系统中相关系数计算的正确性，将gis系统与excel软件和spss软件分别进行了对比测试，测试结果完全一致。

这一功能主要适用于分析两个变量之间的线性相关程度，需要分析某一变量与多个因素之间的相关关系时，建议将这一方法与偏相关分析、回归分析、主成分分析、通径分析或灰色关联分析等方法中的一种或几种结合使用，以便取得更加可靠的分析结果。

（3）利用系统中的缓冲区分析，可以根据病虫草害的发生情况和扩散程度，来建立适当大小的防治区域进行处理，来达到既不过量使用农药，又能够有效防治病害的目的。

而叠加分析功能主要用来为农田参数的空间模式识别提供多个图层中的属性数据。

5.结束语
目前，遥感（rs）、地理信息系统（gis）、地球定位系统（gps）三者结合已成为目前农业空间信息管理系统开发与研究的主要核心技术，在地理信息系统支持下的农田资源监测，能够即时展示农田资源的现状及其历史变化，还能模拟资源环境的进一步发展过程。

[科]。