1、3S技術在精細農業中的應用 班級：10農業電氣化與自動化 姓名：王立之 學號：2010094020 指導老師：周蓓蓓1 / 73S技術在精細農業中的應用實例摘要：3S技術中遙感技術（RS），全球定位系統（GPS）和地理信息系統（GIS）在精細農業中的應用，它們綜合應用給精細農業帶來的好處，以及目前3S技術應用在精細農業上的不足和缺陷。關鍵詞：3S技術；精細農業；GPS；RS；GIS1 引言 "3S"技術及其農業應用遙感(RS)、全球定位系統(GPS)和地理信息系統(GIS)被稱為"3S"技術."3S"綜合技術的最新發展是"3

2、S"技術集成,集成反映了空間信息系統從數據獲取到數據處理到信息生成的全過程,"3S"集成也就是要解決該過程的全自動化問題,使空間信息學的研究真正進入大規模實用化階段."3S"技術引入農業研究和實踐,可有效地管理具有空間屬性的各種農業資源信息,對農業管理和實踐模式進行分析測試,便于制定決策、進行科學和政策的標準評價;能有效地對多時期的農業資源及生產活動變化進行動態監測和分析比較;可將數據收集、空間分析和決策過程綜合為一個共同的信息流,提高農業生產效率和效益.我國是個以農業為本的國家，同時又是世界第一人口大國，我國的農業必須自給自足，因此提倡“高產

3、，優質，高效”的現代化農業技術迫在眉急。早在1983年國外就有人提出“精細農業”的概念，并在發達國家得到很好的開展應用。所謂“精細農業”1 指的是：在現代科學技術發展的基礎上，特別是在計算機和信息科學技術發展的基礎上，適應現代農業“提高產量，減少投入，節約資源，保護環境”的要求而引發的一場新的農業技術革命，代表著信息社會農業的發展方向。發展精細農業可以有效的解決我國農業人多地少，資源浪費的問題，解放農業生產所需的人口，促進農業的現代化、機械化，具有很大的潛力。精細農業的發展受到3S技術的推動作用。由于民用3S技術的迅猛發展和成本的降低，3S技術在精細農業示范應用中預示著良好的發展前景。在3S技

4、術支持下的精細農業具有技術性強，定量化，定位化的特點，代表了未來農業的發展方向。本文就簡單談談3S技術在精細農業中的應用。2 . 3S技術分別在精細農業上的應用2.1 遙感（RS）在精細農業中的作用眾所周知，遙感技術指在遙感平臺上，通過傳感器獲取地物的電磁波信息并識別目標幾何物理特征的技術，其最大的特點是：對地物不接觸而進行大面積的同步觀測和具有很好的時效性。在農業生產中，準確及時地了解農作物的生長狀況是十分重要的。這剛好給遙感這一先進技術有了發揮的平臺，使遙感成為農業數據的重要來源之一。利用遙感技術可以估算農作物的播種面積。通過較高分辨率的遙感影像可以估算農作物的種植面積；通過遙感影像的判讀

5、技術，獲取不同農作物的分布區域，從而得到各種不同作物的種植面積和種植結構。在農作物的生長過程中，可以通過遙感圖像分析它的長勢征兆。通過不同階段的作物圖像，可以得到作物是否健康，生長是否遵循自然規律等等，以便及時施肥、灌溉、噴灑農藥、預防災害的發生；當作物即將成熟時期，還可以應用遙感圖像獲取得到它的產量。另外，氣象遙感可以提供天氣預報，比如降水量等信息。這些信息如果及時反饋給農民，使農民“對癥下藥”， 相信今后的農業生產將不再是“靠天收”了。與之同時，遙感技術還可以發現作物受到的自然災害和人為破壞。比如，預測農作物是否會遭受病蟲害；發現有無化學污水排入灌溉區；當作物遭受洪水襲擊后，可以分析得到受

6、災面積和損壞狀況等。針對這些信息提前采取相應的措施，從而就能把損失降到最低程度。2.2 全球定位系統（GPS）在精細農業中的應用GPS在農業上的應用主要是精確定位。傳統中國農業耕作，都需要大量的人力來完成。從耕牛到鐵牛，雖然是個大變革，但是離完全實現自動化還有很大距離。有了GPS加上電子地圖的使用，可以實現自動化耕作機械的導航，播種精確定位，測得農田的微地形變化等。比如，GPS接收機用于灌溉系統時，可以精確把水或肥料適量送給需要的作物，既不產生浪費，也避免了肥料過多產生的危害。因此，GPS的應用給農民田間手工耕作的歷史畫上了句號，節約了大量的勞動力，為實現農業自動化奠定了基礎。2.3 地理信息

7、系統（GIS）在精細農業中的應用GIS可以比喻為精細農業的大腦，精細農業的技術核心是地理信息系統。地理信息系統最主要的特點是強大的空間分析功能，所以，應用GIS對農業生產的全過程進行分析管理及優化，如土地類型，灌溉系統，化肥農藥用量等；并對農作物的生長狀況做橫行和縱向的分析；還可以根據各地社會經濟得到銷售信息等等。利用GIS技術繪制產量分布圖。據說2，安裝GPS導航儀的新型聯合收割機，每個一定時間記錄收割機的位置，同時計量系統隨時自動稱出農作物的重量，自動記錄這些信息，并存于地理數據庫中，可以繪制農作物的產量分布圖。利用GIS技術繪制農業專題圖。根據專題圖，可以分析全國作物分布情況，分析不同農

8、作物的產量狀況等。并可以通過與土地類型圖疊加分析得出某一地區適合種哪種類型的作物，分析土壤的鹽堿度等等，對于我們合理的規劃和指導農業生產有著積極的意義。3. 3S技術在精細農業中的綜合應用3S技術中遙感技術可以實時或準實時地獲取目標的語義或非語義信息3，特點是大面積同步觀測，全球定位系統有實時精確獲取目標的空間位置的作用，兩者均為地理數據源，就如同兩只眼睛獲取農業生產數據；而地理信息系統像大腦是3S技術中最重要最核心的技術，用于綜合分析，科學管理，動態存取這些數據3，并指導數據的合理應用。三者優勢互補，是發展精細農業的好方法。先通過RS影像進行耕作前的土壤的調查，調查土壤的鹽堿度、土壤中的化學

9、成分、水分、溫度等，然后應用GIS進行進一步的綜合的定量分析，確定適宜種植何種農作物；在作物生長的過程中實現自動化機械GPS導航，播種，除草，施肥，灌溉，噴灑農藥都可以做到精確定位，避免浪費節約資源；與此同時，利用RS分析農作物的生長狀況，估算面積和長勢等可以及時地了解農作物的生長狀況，并預防病蟲害的發生并且及時的采取必要的措施減少損失，利用GIS管理分析這些數據，建立農田基礎數據庫，并作出耕作方案和行動計劃。這一系列的高科技的應用使農民坐在家中就可以控制和管理所有勞作，是我國精細農業的發展趨勢，也是人類農業的發展趨勢。4. 3S技術在精細農業應用中面臨的問題和不足之處首先，利用全球定位系統G

10、PS進行導航定位，如果要追求高精度就要損失一定的時效性，反之，要保證時效性就必然要降低一定的精度，二者猶如魚和熊掌，不可兼得。因此，GPS定位精度和時效同時滿足精細定位的要求是個關鍵問題。其次，要真正實現全部室內作業，農民需要每隔35天得到一張農田地區高分辨率遙感圖片。這需要很高的成本，目前還不能做到平民化。對于廣大中國農民，可能在短時間內還難以掌握先進的影像判讀技術，也難以接受如此高的投入。因此，低成本的遙感圖像和智能化提取農作物征兆信息的突破對提高農業田間科學管理具有十分重要的意義。再次，GIS的分析功能雖然強大，但是要求有精確實時的數據源。復雜的數據使分析有時不能順應市場的要求。我國耕地分布廣泛，數據獲取和更新是個瓶頸問題。農業生產原則上要根據市場的供求來指導和調整，但是由于GIS分析不可能考慮所有的影響方面，加上市場有很多不定因素，農業生產目前還不能完全接受GIS指導。5 總結3S技術在精細農業上的應用是農業發展的趨勢之一，自動化的生產節省了大量人力物力。面對技術存在的問題和不足，我們應該結合實際問題努力研究，克服困難，把成熟的3S技術引入農業生產，并依據農業信息采集系統和專家系統，使農機自動完成各種工作，