1、3s技術在農業中的應用及發展3s技術在農業中的應用及發展PAGE2PAGE23s技術在農業中的應用及發展3S技術在農業中的應用論文 班級： 姓名： 學號： 指導老師：摘要： PAGE4農業是在信息技術發展的基礎上,以地理信息系統(GIS)、全球定位系統(GPS)、遙感技術(RS)和計算機自動控制技術為核心技術引發的一場新農業技術革命,將對我國農業技術的發展產生重大影響。因此,應在充分了解國際精準農業發展的理論基礎和技術原則的基礎上,結合我國具體情況,研究發展適合我國國情的精準農業技術體系。3S系統將信息獲取、信息處理、信息應用集結于一身,突出表現在信息獲取與處理的高速、實時與應用的高精度、可定

2、量化方面。 3S系統是三者相互補充相得益彰構成的一個功能完整強大的空間數據采集處理分析系統，3S集成技術已成為農業、生物信息管理的先進技術手段。關鍵字：3S技術，精準農業，遙感，信息處理正文：一、3S技術的概念：3S 是全球定位系統( GPS)、地理信息系統( G IS)和遙感( RS)的統稱。是空間技術、傳感器技術、衛星定位與導航技術和計算機技術、通訊技術相結合，多學科高度集成的對空間信息進行采集、處理、管理、分析、表達、傳播和應用的現代信息技術。二、3S技術在農業中的應用：1.“3S”技術在農作物中的應用：農作物是一個國家賴以生存的靈魂，以科學技術發展農業是未來發展的必然趨勢。PAGE5“

3、3S”技術在農作物估產中的應用。作物估產的主要內容是估算作物種植面積和由單產模型、長勢遙感監測來確定估產模式。我國農作物遙感估產最初采用FAO推行的美國農業部的框圖面積取樣法，該方法是集統計估產、農學估產、氣象估產和遙感光譜估產于一體的綜合遙感估產，是傳統的統計估產方法與遙感估產的結合，簡易可行。我國遙感估產的第二階段是1984年由國家氣象局主持的“全國冬小麥NOAA衛星遙感綜合估產”項目，這是一種大面積農作物估產方法，在對冬小麥的宏觀地理分布了解的基礎上，根據氣候和生物特點，分區建立綠度修正值，在充分研究了小麥不同生育期的不同綠度值特點之后，利用相應的綠度值日來研究不同的估產模式，在微機網絡

4、上實現通訊和產量計算。遙感估產的第三種方法以“八五”攻關項目“重點產糧區主要農作物遙感估產”為代表，估產內容涉及小麥、玉米和水稻，充分利用了TM影像的多波段特性和高幾何分辨率”（30m），在農作物套作區進行了提高面積解譯精度的研究，同時結合利用NOAA數據，對作物面積、單產和長勢變化等進行了估計。“3S”技術在農業監測和調查的應用。農作物長勢監測。作物在生長發育的不同階段，其內部成分、結構和外部形態特征等都會存在一系列的變化。葉面積指數是綜合反映作物長勢的個體特征與群體特征的綜合指數。遙感具有周期性獲取目標電磁波譜的特點，通過建立遙感植被指數和葉面積指數的數學模型，就可監測作物長勢，進而根據作

5、物長勢能夠估測作物產量。土壤水分含量和分布監測。在植被條件和非植被條件下，熱紅外波段都對水分反應非常敏感，所以利用熱紅外波段遙感監測對象和作業監測土壤和植被水分十分有效。研究表明，不同熱慣量條件下，遙感波譜間的差異性表現最明顯，所以通過建立熱慣量與土壤水分間的數學模型，就能夠監測土壤水分含量和分布狀況。土壤養分分布調查。在播種之前，可用一種適用于在農田中運行的采樣車輛按一定的要求在農田中采集土壤樣品。車輛上配置有PAGE6 GPS接收機和計算機，計算機中配置地理信息系統軟件。采集樣品時，GPS接收機把樣品采集 點的位置精確地測定出來，將其輸入計算機，計算機依據地理信息系統將采樣點標定，繪出 一

6、幅土壤樣品點位分布圖。農作物病蟲害監測。應用遙感手段能夠探測病蟲害對作物生長的影響，跟蹤其發生演變狀況，分析估算災情損失，同時還能監測蟲源的分布和活動習性。長期以來對農作物產量的預測都是農業系統的一項重要工作。隨著科學技術的發展，預測方法和手段逐步完善和提高，不但能較準確地估測出各種作物的最終產量，也能跟蹤監測各類作物在不同生長期的長勢，從而根據需要即使采用有效措施，對農作物的生長進行監控，保證當年產量的穩定增長。為了在農作物監測和估產中發揮和利用現代科學技術的成果，提高快速、準確、經濟地獲得監測和估產信息，為國家經濟建設和農業生產服務，雖然農作物估產和監測技術與理論十分復雜、地理信息技術和資

7、料，從不同于傳統的統計部門得到信息。監測作物產量。在聯合收割機上配置計算機、產量監視器和GPS接收機，就構成了作物產量監視系統。對 不同的農作物需配備不同的監視器。例如監視玉米產量的監視器，當收割玉米時，監視器 記錄下玉米所接穗數和產量，同時GPS接收機記錄下收割該株玉米所處位置，通過計算機最終繪制出 一幅關于每塊土地產量的產量分布圖。通過和土壤養分含量分布圖的綜合分析，可以找出 影響作物產量的相關因素，從而進行具體的田間施肥等管理工作。合理施肥，精確農業管理。依據農田土壤養分含量分布圖，設置有GPS接收機的“受控應用”的噴施器，在GPS的控制下， 依據土壤養分含量分布圖，能夠精確地給田地的各

8、點施肥，施用的化肥種類和數量由計算機根據養分含量PAGE7 分布圖控制。在作物生長期的管理中，利用遙感圖象并結合GPS可繪出作物色彩變化圖。利用GPS定位采集一定數量 的土壤及作物樣品進行分析，可以繪制出作物生長的不同時期的土壤含量的系列分布圖。 這樣可以做到精確地對作物生長進行管理。總之，GPS技術在農業領域將發揮重要作用。在我國，尚需積極開展在農業中的應用研究 以及相關設備的研制，特別在大平原地區，利用大規模的機械化生產的地區，應當重視 GPS技術在農田作業和管理中的應用。 2“3S”技術在土壤侵蝕調查中的應用:土壤侵蝕問題對農業資源和環境問題關系重大。利用衛星遙感影像可提供許多土壤侵蝕因

9、子信息，如地形、坡度、巖性、植被等，據此以通用土壤侵蝕方法為基礎建立土壤侵蝕模式，并與相應地區的水文觀測站的輸沙模式相疊合，進行土壤侵蝕量因子分析和區域侵蝕模數計算，并顧及氣象、水文要素與土壤侵蝕的關系。我國利用遙感方法，先后對山西三江河流域、延安地區、永定河上游等進行了土壤侵蝕調查。1993年在水利部遙感中心的組織下，進行了全國土壤侵蝕的遙感制圖研究，利用TM圖像對全國進行了土壤侵蝕的清查工作，編制了全國150萬（部分地區125萬110萬）土壤侵蝕圖，將全國土壤侵蝕因子編碼建模，而且將全國的水蝕、風蝕和融凍侵蝕采用統一的分類標準，統一編碼制圖，并輸入計算機以備檢索查詢。另外，土壤空間信息查詢

10、有空間定位查詢和空間關系查詢，對如某種土壤類型的空間分布位置進行查詢，查詢與某種土壤類型或某一行政區域包括的土壤類型、沿河流與分布的土壤類型等。GIS既有很強的制圖功能，可以編繪出所需要的各種要素的專題地圖，如土壤肥力圖、土壤評級圖、土壤類型圖、土壤利用圖以及一系列社會經濟指標統計圖等。在可視化方面，這些專題地圖疊加在三維DEM上顯示，可以直觀地看出不同高程的土壤等級分布及N、P、K分布、土壤類型分布等，據此可進行多種專題圖的重疊而獲得土壤綜合信息。同時，課利用RS的實時信息，對土壤空間信息進行動態監測，及時調整和更新各種地圖。PAGE83“3S”技術在精準農業中的應用：“精細農業”技術是用現

11、代高新技術特別是信息技術來改造傳統農業，在機械化的基礎上，把地理信息系統（ GIS ）、定位系統（ GPS ）、決策支持系統、傳感技術進行集成，定量獲取農田小區作物產量和影響作物生長的環境因素（如土壤肥力、含水量、苗情、病蟲草害等）實際存在的空間和時間差異性信息，分析影響小區產量差異的原因，采取技術上可行、經濟上有效的調控措施，區別對待，按需實施定位調控的“處方農作”。在“精細農業”技術體系中， DGPS 的定位應用以及 GIS 的應用開發是實施“精細農業”實踐的關鍵技術之一，即利用 DGPS 定位引導定量獲取農田內作物產量和影響作物生長的環境因素的差異性信息，在 GIS 中利用各種空間分析方

12、法生成差異性信息分布圖，通過分析影響小區產量差異的原因，制定經濟、合理的生產決策方案，生成作物管理處方圖，指導農田定位作業。 高光譜遙感在精準農業中的應用，主要有以下相關工作：利用植被指數進行地表覆蓋分析或作物長勢的動態監測；對植被的葉面積指數、生物量、全氮量、全磷量等生物物理參數進行估算；農作物長勢監測；利用多時相的高光譜數據提取出光譜物征對不同植被和作物進行識別和分類；作物個體生長狀況與作物葉片光譜關系的研究；遙感信息模型研究。4“3S”技術在農業氣象服務的應用：農業氣象服務系統是在 GIS 和 RS 平臺上開發的集農業氣象、遙感應用于一體的業務運行系統。它集成了農業氣象服務為城市“菜籃子

13、、米袋子”服務的科研成果；建立了遙感、地學、氣象、農情、社會經濟統計等基礎數據庫；建立適應農業發展新需求的服務產品；將 GIS 分析功能應用于洪澇災害監測、災害損失評估、資源合理布局等領域，獲取較好的服務效果。建立了下述分析模型。 GPS應用于精準農業中應用：PAGE8 可進行智能化農業機械作業動態定位、農業信息采樣定和遙感信息定位。GPS還運用于地震監測系統、氣象學、捕魚業、放牧和狩獵等方面，形成GPS普及應用的繽紛五彩世界精準農業中的“3S”整體集成 在精準農業中，單純地運用 GPS、RS與 GIS中的某一種技術往往不能滿足綜合工程的需要，不能提供精準農業實施過程中所需要的對地測量、存儲管

14、理、信息處理、分析模擬的綜合能力。這就需要把RS、GIS、GPS有機結合，綜合應用，構成一個一體化信息獲取、信息處理、信息應用技術系統，這是一個充分利用各自技術特點的空間技術應用體系，并逐步成為一個實踐性和應用性較強的新學科，簡稱為“3S”集成技術。在“3S”集成技術中，RS是 GIS的一個重要數據源和強有力的數據更新手段，GIS作為一種空間數據管理、分析的有效技術，可以為RS提供各種有用的輔助信息和分析手段，而GPS則為RS和GIS綜合系統中處理的空間數據獲得準確的空間坐標提供了獲取和定位手段，并且可以作為一個數據源為 GIS提供相關數據，三者已發展成為不可分割的整體，相互滲透相互補充。四、

15、3S技術的未來發展的前景：PAGE103S技術的發展方興未艾，將來還可對下列項目進行開發：西南地區土地資源、土地利用（特別是耕地）的動態監則數據庫（系統），農業布局、產量數據庫，森林、草地數據庫及其信息服務和決策支持系統；西南地區水稻、小麥估產，重點地區荒漠化監測分析；長江上游洪水、川東干旱以及貢嘎山植被、冰川動態變化監測；土地詳查、變更系統；建立三峽地區生態環境和持續發展決策支持信息系統土地管理信息系統；參與國家基本資源環境信息分析決策系統的建立等。通過這些項目的開發應用，可為農業的發展提供一條廣闊的道路，使農業的發展邁上新的臺階，這就需要人類不斷深入研究和探索，以便為農業的未來服務。總結：經過這一個學期的學習，我了解了很多3S技術和精準農業的知識，雖然我是農業電氣化的一名學生，但仍受益匪淺，目前3S技術正在漸漸大眾化和商業化，精準農業已經成為繼現代農業后的必然，隨著我國3S技術的成熟，在將來也一定會實現精準農業，從我們角度來看，我們可以通過3S技術對農業的產量，地區分布提供的信息進行分析和總結，從而對農業生產進行更好的規劃，為農民提供更加具體和全面的建議，從而避免現在我國農業的這種資源浪