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篇1

關鍵詞：3S技術集成；精準農業(yè)；應用；研究進展

一、前言

“3S”技術是以遙感技術（RS）、地理信息系統(tǒng)（GlS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）為基礎,將RS、GlS、GPS三種獨立技術領域中的有關部分與其它高技術領域（如網絡技術、通訊技術等）有機地構成一個整體而形成的一項新的綜合技術。它集信息獲取、信息處理、信息應用于一身,突出表現(xiàn)在信息獲取與處理的高速、實時與應用的高精度、可定量化方面。

在信息社會，精準農業(yè)代表著農業(yè)發(fā)展的方向，精準農業(yè)的誕生和發(fā)展受到3S單項技術的推動，目前國內外關于精準農業(yè)的研究，主要內容仍然集中在3S技術利用上。

近年來，隨著電子計算機技術、無線電通訊技術、空間技術及地球科學的迅猛發(fā)展，3S技術已從各自獨立發(fā)展進入相互融合、共同發(fā)展的階段，并且在農業(yè)生命科學、交通網絡、環(huán)境監(jiān)測、資源調查、區(qū)域管理、城市規(guī)劃等諸多領域里得到了迅速廣泛的應用。3S技術的集成為精準農業(yè)的發(fā)展提供了科學而適用的技術方法和手段，它不僅可為精準農業(yè)工作提供及時、可靠的基礎信息，而且還可對所獲取的信息進行綜合分析、處理，其應用前

景非常廣闊。

二、3S技術及其集成

（一）遙感技術（RS）

遙感（Remote Sensing，RS）是指從遠距離高空以及外層空間的各種平臺上利用可見光、紅外光、微波等電磁波探測儀器，通過攝影、掃描及信息感應、傳輸、處理，從而研究地面物體的形狀、大小、位置及其環(huán)境的相互關系的現(xiàn)代科學技術。現(xiàn)代遙感技術將向集多種傳感器、多級分辨率、多光譜段和多時相為一體的方向發(fā)展，并將與GPS、INS、CCD等技術結合，從而以更快的速度、更高的精度和更大的信息量來獲取對地觀測數(shù)據(jù)。

（二）全球定位系統(tǒng)（GPS）

全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）是美軍自70年代初期開始研制的新一代衛(wèi)星導航和定位系統(tǒng)。

其基本工作原理是通過GPS接收機接收GPS衛(wèi)星發(fā)射的導航電文，獲得必要的導航信息及觀測量，再經數(shù)據(jù)處理，從而完成導航和定位工作。目前，GPS可滿足高精度實時數(shù)據(jù)采集的精度要求。

（三）地理信息系統(tǒng)（GIS）

地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System,GIS）是處理地理數(shù)據(jù)的輸入、輸出、管理、查詢、分析和輔助決策的計算機系統(tǒng)。GIS有兩個顯著特征：一是它不僅可以像傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）那樣管理數(shù)字和文字信息（屬性信息），而且可以管理空間信息（圖形信息）；二是它可以利用各種空間分析的方法，對多種不同的信息進行綜合分析，尋求空間實體間的相互關系，分析和處理在一定區(qū)域內分布的現(xiàn)象和過程。

目前，GIS正向多功能、高精度、現(xiàn)勢性強的時態(tài)GIS（TemporalGIS，TGIS）方向發(fā)展。

（四）RS、GPS、GIS技術集成

GPS提供適時而準確的定位信息，對于空間數(shù)據(jù)的確定有特殊的意義；RS技術利用某些儀器設備在不與被研究對象直接接觸的情況下收集數(shù)據(jù)，通過處理分析最后提取和應用有關對象信息，是一種高效的信息采集手段，具有極高的空間、時間分辨率；GIS是利用現(xiàn)代計算機圖形和數(shù)據(jù)庫技術來輸入、存儲、編輯、查詢、分析、決策和輸出空間圖形及屬性數(shù)據(jù)的計算機系統(tǒng)，即RS發(fā)現(xiàn)變化、GPS測量變化區(qū)域、GIS統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)，形成“一個大腦，兩只眼睛”的框架。

以GIS為核心的3S技術集成，構成了對空間數(shù)據(jù)適時進行采集、更新、處理、分析及為各種實際應用提供科學決策的強大技術體系。

三、精準農業(yè)及其產生背景和國內外發(fā)展現(xiàn)狀

（一）精準農業(yè)的概念

“精準農業(yè)”也被稱為因地制宜農業(yè)（Site Specific Farming）、處方農業(yè)（Prescription Farming）。精準農業(yè)的含義是按照田間每一操作單元的環(huán)境條件和作物產量的時空間差異性（Temporal and Spatial Variability），精細準確地調整各種農藝措施，最大限度地優(yōu)化各種投入（水、肥、種子、農藥等）的量、質和時機，以期獲得最高產量和最大經濟效益，同時保護農業(yè)生態(tài)環(huán)境，保護土地等農業(yè)自然資源。

精準農業(yè)要求實時獲取地塊中每個小區(qū)（每1m2到每10Om2）土壤、水、農作物、光、熱等信息，診斷作物長勢和產量在空間上差異的原因，并按每一個小區(qū)做出決策，精確地在每一個小區(qū)進行施肥、灌溉、殺蟲、除草、播種、耕作、收獲等。

精準農業(yè)要求實現(xiàn)三個精確：一是定位的精確，精確確定灌溉、施肥、殺蟲等的地點；二是定量的精確，精確確定水、肥、藥、種子等的施用量：三是定時的精確，精確確定各種農藝措施實施的時間。

（二）精準農業(yè)的產生背景和國內外發(fā)展現(xiàn)狀

1、產生背景。傳統(tǒng)農業(yè)把耕地看作是具有作物均勻生長條件的對象進行管理，采用統(tǒng)一的耕作、播種、灌溉、施肥、噴藥等農藝措施。傳統(tǒng)農業(yè)一直忽視作物和資源環(huán)境的時空差異性，實行大田均勻施肥、均勻灌溉、均勻噴藥等統(tǒng)一的農藝措施。為了從根本上解決傳統(tǒng)農業(yè)存在的問題，隨著信息技術、人工智能化技術、計算機網絡技術和自動化技術的發(fā)展和應用普及，美國農業(yè)工作者于20世紀90年代初倡導并實施了精準農業(yè)。

2、國內外發(fā)展現(xiàn)狀。精準農業(yè)目前在發(fā)達國家發(fā)展十分迅速，美國國家研究委員會1997年已建議將PA的研究與發(fā)展納入國家發(fā)展戰(zhàn)略。日本政府專門啟動了“2l世紀農業(yè)機械開發(fā)課題”，也將PA的相關技術研究列入計劃。我國精準農業(yè)的研究和應用尚處在起步階段，但已引起各方面的重視。2O02年國家科技部批準在北京農業(yè)科學院成立了“國家農業(yè)信息化工程技術研究中心”，中國農業(yè)大學成立了“精確農業(yè)研究中心”?！笆濉逼陂g，現(xiàn)代農業(yè)信息技術與精準農業(yè)列入了國家高技術研究計劃（“863”計劃）。

四、3S技術集成與精準農業(yè)

精準農業(yè)是基于作物和資源環(huán)境的時空差異性，以最小投入、最大收益和最小環(huán)境危害為目標，以管理信息系統(tǒng)（MIS）、計算機技術、多媒體技術和大規(guī)模存儲技術為基礎，以3S技術為核心，以寬帶網絡為紐帶，運用海量農業(yè)信息對農業(yè)生產實行處方作業(yè)的一種全新農業(yè)發(fā)展模式。

（一）作為精準農業(yè)的核心技術的GIS在精準農業(yè)中的具體應用表現(xiàn)

1、對GPS和傳感器采集的各種離散性空間數(shù)據(jù)進行空間差值運算，形成田間狀態(tài)圖，如土壤養(yǎng)分分布圖、土壤水分分布圖、作物產量分布圖等。

2、對點、線、面不同類型的空間數(shù)據(jù)進行復合疊置，為決策者提供數(shù)字化和可視化分析依據(jù)。例如，不同作物由于其不同的生物特性對土壤類型、土壤養(yǎng)分、耕作層深度、水分條件、光熱條件、有效積溫等均有不同的要求，在進行作物種植規(guī)劃和布局時，只需將上述各專題圖層利用GIS的疊加功能，就可以快速、準確地確定出各種作物的最佳生物布局，如果再將市場、運輸?shù)壬鐣洕鷹l件專題圖與最佳生物布局圖疊加，就可進一步規(guī)劃出作物的最佳經濟布局。

3、利用GIS的緩沖區(qū)分析功能，能直觀地顯示分析灌排系統(tǒng)的控制范圍、水肥的有效滲透區(qū)域、病蟲害的擴散范圍以及周圍環(huán)境對作物生長的影響范圍等。

4、利用GIS的路徑分析功能，能夠快捷地確定出農道、水系、機井等各種農業(yè)基礎設施的最佳空間布局和機械噴施農藥、化肥以及收獲作物的最佳作業(yè)路線。

5、與專家系統(tǒng)和決策支持系統(tǒng)相結合，生成作物不同生育階段生長狀況“診斷圖”（Diagnosis Maps）和播種、施肥、除草、中耕、灌溉、收獲等管理措施的“實施計劃”（Action Plan）。

6、利用GIS的數(shù)字高程模型（DEM），計算作業(yè)區(qū)的面積、周長、坡度、坡向、通視性等空間屬性數(shù)值。

（二）精準農業(yè)的關鍵技術需要GPS

精準農業(yè)的關鍵技術之一是實時動態(tài)地確定作業(yè)對象和作業(yè)機械的空間位置，并將此信息轉變?yōu)榈乩硇畔⑾到y(tǒng)能夠貯存、管理和分析的數(shù)據(jù)格式，這就需要采用GPS。

GPS在精準農業(yè)中的主要作用有：精確定位水、肥、土等作物生長環(huán)境的空間分布；精確定位作物長勢和病、蟲、草害的空間分布；精確繪制作物產量分布圖；自動導航田間作業(yè)機械，實現(xiàn)變量施肥、灌溉、噴藥等作業(yè)。為實現(xiàn)上述功能，需要將GPS接收機和田間變量信息采集儀器、傳感器以及農業(yè)機械有機的結合起來。安裝有GPS接收機的農田機械及田間變量信息采集儀器，除能夠不問斷地獲取土壤含水量、土壤養(yǎng)分、土壤壓實、耕作層深度和作物病、蟲、草害以及苗情等屬性信息，與此同時還同步記錄了與這些變量相伴而生的空間位置信息，從而為進一步生成GIS圖層和專家決策提供了基礎數(shù)據(jù)。

（三）衛(wèi)星遙感是精準農業(yè)農田信息采集的主要數(shù)據(jù)源

衛(wèi)星遙感具有覆蓋面大、周期性強、波譜范圍廣、空間分辨率高等優(yōu)點，是精準農業(yè)農田信息采集的主要數(shù)據(jù)源。

遙感技術在精準農業(yè)中的作用主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

1、農作物長勢監(jiān)測和產量估算。作物在生長發(fā)育的不同階段，其內部成分、結構和外部形態(tài)特征等都會存在一系列的變化。葉面積指數(shù)（LAI）是綜合反映作物長勢的個體特征與群體特征的綜合指數(shù)。遙感具有周期性獲取目標電磁波譜的特點，因此通過建立遙感植被指數(shù)（VI）和葉面積指數(shù)（LAI）的數(shù)學模型，就能夠監(jiān)測作物長勢和估測作物產量。

2、土壤水分含量和分布監(jiān)測。在植被條件和非植被條件下，熱紅外波段都對水分反映非常敏感，所以利用熱紅外波段遙感監(jiān)測土壤和植被水分十分有效。

3、作物水分虧缺監(jiān)測。干旱時，作物供水不足，一方面作物的生長受到影響，植被指數(shù)降低，另一方面由于缺水，沒有足夠的水分供給植物蒸騰蒸發(fā)，迫使葉片關閉部分氣孔，導致植物冠層溫度升高，因此通過遙感植被指數(shù)和作物冠層間數(shù)學模型的建立，能夠監(jiān)測作物水分的虧缺。

4、作物養(yǎng)分監(jiān)測。作物養(yǎng)分供給的盈虧對葉片葉綠素含量有明顯的影響，通過遙感植被指數(shù)與不同營養(yǎng)素（N、P、K、Ca、Mg等）數(shù)學模型的建立，能估測作物營養(yǎng)素供給狀態(tài)。研究表明，遙感監(jiān)測作物氮素營養(yǎng)水平的精度比監(jiān)測其他營養(yǎng)素的精度高。

5、農作物病蟲害監(jiān)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(fā)生演變狀況，分析估算災情損失，同時還能監(jiān)測蟲源的分布和活動習性。

（四）3S技術集成優(yōu)勢

GPS的優(yōu)勢是精確定位，GIS的優(yōu)勢是管理與分析，RS的優(yōu)勢是快速提供各種作物生長與農業(yè)生態(tài)環(huán)境在地表的分布信息，它們可以做到優(yōu)勢互補，促進精準農業(yè)的發(fā)展。如GPS和GIS結合提供了科學種田需要的定位和定量進行田間操作與田間管理的技術手段。RS與GIS結合提供了多種數(shù)據(jù)源，為建立農田基礎數(shù)據(jù)庫奠定了基礎。

五、結論

3S技術集成為精準農業(yè)的發(fā)展提供了科學適用的技術方法和手段，其應用前景非常廣闊。與此同時，3S技術集成在精準農業(yè)應用中也存在許多亟待解決的問題，需要通過深入開展遙感機理和農業(yè)遙感圖像解譯機理研究、進一步提高農田作業(yè)定位精度、加強農田基礎數(shù)據(jù)庫自動更新研究、更加重視新型農田機械與3S技術集成的整合等方法與途徑來解決。

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篇2

論文摘要：概述了“精確林業(yè)”的內涵及其主要支撐技術(包括GPS、GIS、RS、DBMS、DSS、VRT等)、操作過程和國內外研究現(xiàn)狀,并對精確林業(yè)在中國的發(fā)展前景進行了探討。

在現(xiàn)代信息技術、生物技術、工程技術等一系列高新技術的推動下，林業(yè)正在進入以知識高度密集為主要特點的知識林業(yè)發(fā)展階段，于是，“精確林業(yè)(PrecisionForestry)”應運而生。所謂精確林業(yè)，即在林業(yè)生產過程中運用視覺傳感器、衛(wèi)星定位等高新技術，實時測知工作對象所需工作的質、量和時機等數(shù)據(jù)，通過對影響林木生長的環(huán)境因素實際存在的時空差異性的分析，判別林木長勢優(yōu)劣，確定影響長勢的原因，提出科學處方，采取技術上可行、經濟上有效的調控措施，消除和減少這些差異，按需定量實施灌溉、施肥和噴藥，以實現(xiàn)最小資源投入、最大林業(yè)收益和最少環(huán)境危害。

1、精確林業(yè)的主要支撐技術

精確林業(yè)以3S技術、信息技術、智能化決策技術、可變量控制技術等為技術支撐體系，以生態(tài)學、造林學、工程學、系統(tǒng)學、控制學、測繪學為指導，能在自動化、智能化、一體化、時效性、準確性、可靠性等方面滿足人們的需要，它的建立依賴于地球空間信息基礎理論及其它高新科學技術的發(fā)展。

1.1全球定位系統(tǒng)

全球定位系統(tǒng)(GPS)是＿種可供全球享用的空間信息資源，具有全球性、全天候、高精度、用途多、可靠性好、覆蓋范圍廣、定位速度快、抗干擾性強和自動化程度高等特點。在精確林業(yè)中，它主要實現(xiàn)對采集的林間信息進行空間定位，實時、快速地提供包括各類傳感器(如CCD攝像頭)和運載平臺(如作業(yè)車輛、飛機等)目標的空間位置，輔助作業(yè)機械完成處方實施.

1.2地理信息系統(tǒng)

地理信息系統(tǒng)(GIS)可以在計算機硬件、軟件系統(tǒng)的支持下，存儲、管理、分析和描述整個或部分地球表面與空間和地理分布有關的數(shù)據(jù)，把地理位置和相關屬性有機地結合起來，根據(jù)用戶需要將空間信息及屬性信息準確真實、圖文并茂地輸出。在精確林業(yè)中，它主要實現(xiàn)對多種來源的時空數(shù)據(jù)進行存儲、分析和處理，根據(jù)數(shù)據(jù)繪制電子地圖，作為新的集成系統(tǒng)的基礎平臺。

1.3遙感

遙感(RS)是一種多平臺、多波段、高分辨率和全天候的對地觀測技術，主要通過遙感器獲取地球表面(層)自然界目標的波譜特征信息及對這些信息進行加工、處理，從而達到認識自然界的目的。在精確林業(yè)中，它主要用于實時地獲取樹木生長環(huán)境、生長狀況和空間差異的大量時空變化信息，及時對GIS進行數(shù)據(jù)更新。

1.4數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)使存儲和查找數(shù)據(jù)最優(yōu)化，實現(xiàn)了﹁體化存儲和初步的一體化查詢，具有很好的完整性，避免了數(shù)據(jù)過于瑣碎帶來的不便。在精確林業(yè)中，它主要用于建立包含林木長勢、自然條件和歷史數(shù)據(jù)等信息的數(shù)據(jù)庫，同時，它使GIS軟件能充分利用商用數(shù)據(jù)庫已經成熟的眾多特性，如快速索引、數(shù)據(jù)完整性和一致性保證、安全和恢復機制及分布式處理機制，明顯提高GIS軟件管理空間數(shù)據(jù)的能力。

1.5決策支持系統(tǒng)

決策支持系統(tǒng)(DSS)綜合了專家系統(tǒng)(ES)和模型系統(tǒng)(SS)，它根據(jù)專家在長期生產中積累的知識，建立作物栽培模型、統(tǒng)計趨勢分析與預測模

1.6可變量控制技術

可變量控制技術(VRT)就是根據(jù)不同位置及要求自動改變施用比率的技術。它通過計算機控制，對林木所需用的水、肥料、農藥等變量的類別和數(shù)量進行判斷，根據(jù)需要調控如植保機械向林間噴灑這些變量的速率，使系統(tǒng)能在特定時間對特定目標進行操作規(guī)劃，以達到精確定量地灌溉、施肥、噴藥的目的，體現(xiàn)了“對癥下藥”、“按需給予、”“變量投入”的原則，它的實施可有效避免傳統(tǒng)粗放型林業(yè)生產活動中造成的資源浪費和伴隨的環(huán)境污染問題。在精確林業(yè)中，它主要實現(xiàn)對生產過程進行調控，合理地進行施肥、灌溉、施藥等措施。GIS繪制電子地圖，生成林木長勢情況分布圖，分析此圖，獲得林區(qū)內樹木長勢的差異程度一根據(jù)該圖，對影響樹木成長的各項因素進行分析，將地形、土質、土壤肥力、土壤含水量、氣候狀況、蟲害、病害發(fā)生情況空間數(shù)據(jù)輸入計算機，利用樹木生長發(fā)育模型、相關作業(yè)的專家知識庫等建立空間智能決策支持系統(tǒng)，確定產生長勢差異的原因，生成林木管理處方圖一根據(jù)處方圖，生成響應林業(yè)機械的智能控制軟件，按照按需投入、區(qū)別對待的原則，利用可變量控制技術實施施肥、噴藥等操作一對其執(zhí)行效果進行評估。

2、精確林業(yè)的基本操作過程

精確林業(yè)的出現(xiàn)，使定量獲取影響樹木長勢情況的因素及最終生成的空間差異性信息，實施可變量投入，達到低成本、低消耗、高效率、環(huán)保好等目標成為可能。圖1是精確林業(yè)基本操作過程的示意圖，其實施過程可描述為：帶GPS和實時傳感器的作業(yè)機械隨時間和空間變化自動采集林間定位及對應林班的樹木長勢情況數(shù)據(jù)一通過型、空間分析與技術經濟分析模型，通過用戶選擇最優(yōu)模型，輸入模型的參數(shù)，獲得仿真運算結果，從而為決策提供輔助支持的依據(jù)。在精確林業(yè)中，它主要實現(xiàn)對樹木長勢、病害、蟲害的發(fā)生趨勢進行分析模擬，針對林木生長環(huán)境和生長條件的時空差異性，生成處方圖，提供各林班施肥噴藥方案，對精確林業(yè)的實施效果、經濟效益進行評估。

3、精確林業(yè)的研究現(xiàn)狀

3.1國外研究動態(tài)

一些發(fā)達國家在精確林業(yè)相關技術的研究方面發(fā)展較快，如在森林土壤類型分析、林地適應性評價、森林生態(tài)環(huán)境模擬、林木育種以及生長監(jiān)測和森林收獲等領域已有成熟的應用。

美國林務局為每個林管局和林業(yè)研究所配備了資源級GPS接收機，主要用于災害監(jiān)測和防治的飛機導航、林相圖的自動更新和林區(qū)作業(yè)的定位服務。

美國林務局和伊利諾大學聯(lián)合開發(fā)的SmartForest軟件，實現(xiàn)了森林景觀的可視化，以DTM三維顯示技術為基礎，使用GIS作為決策支持媒介來考察景觀尺度的資源狀況，在林業(yè)信息的支持下，可以從不同視角模擬觀察森林景觀及其變化。

美國太空成像公司對原有的利用衛(wèi)星RS數(shù)據(jù)監(jiān)測火災的技術和方法進行了歸納、整理和合并，形成了一套基于Internet影像查詢系統(tǒng)的、實用的火災探測算法，該算法具有自適應和區(qū)域性敏感的特點，所以適合于區(qū)域和全球火災監(jiān)測，可以實時獲取火災位置等信息。

Reid等人(2001)研究開發(fā)了FIAMODEI。來存儲和分析林業(yè)數(shù)據(jù)，主要具有森林現(xiàn)狀分析、發(fā)展趨勢預測、森林生態(tài)景觀分析、觀光風景區(qū)內的森林布局等功能，同時，它還可提供林道、河流、邊界等數(shù)據(jù)的查詢。

Dimitru和Olson運用空間信息系統(tǒng)集成和衛(wèi)星數(shù)據(jù)來確定森林覆蓋率。技術路線是，通過像素尺寸的變化來判別樹種是否有所增加，對比LandsatTM和SPOY—XS遙感衛(wèi)星攝像2、3、4波段得到的數(shù)據(jù)，可以得到林區(qū)內較為準確的信息。

美國克羅拉多大學研究開發(fā)了一套航空錄像的自動配準和校正系統(tǒng)，它是實時獲取資源信息的RS工具，克服了影像配準與幾何校正的時間太長、費用太高、與精確GIS匹配能力有限的缺點，在不增加過多硬件的基礎上，極大降低了人為干預的操作，主要用于監(jiān)測森林病蟲害。

3.2國內研究動態(tài)

福建農林大學交通學院研究開發(fā)了基于GIS的木材運輸決策支持計劃系統(tǒng)，它綜合運用線形規(guī)劃和GIS技術，可以協(xié)助計劃者確定最小費用集運材路徑、確定最佳楞場空間位置和木材流分配，目標是在需材單位定貨和森林資源條件的約束下，木材集運綜合成本最低。

東北林業(yè)大學完成了基于WEB和3S技術的森林防火智能決策支持系統(tǒng)的研究，實現(xiàn)了林火數(shù)據(jù)庫、林火預報預防、林火蔓延模型、撲火指揮決策等方面的智能化、網絡化管理，使系統(tǒng)能夠在互聯(lián)網上實現(xiàn)運行和信息傳輸，自動優(yōu)化系統(tǒng)參數(shù)和自動修正模型參數(shù)，形成撲火指揮決策支持專家系統(tǒng)。

南京林業(yè)大學機電學院開展了利用以機器視覺、圖像處理、GPS、GIS、DBMS、DSS、VRT為代表的高新技術從事精確林業(yè)的構成、實現(xiàn)、應用等研究，開發(fā)了基于機器視覺的室內農藥自動精確施用系統(tǒng)。該系統(tǒng)以實驗室環(huán)境中所建的試驗模型為研究對象，模擬農藥施用的真實情況，用總結出的一套算法進行圖像處理，并以此為依據(jù)做出決策控制噴頭實現(xiàn)農藥的精確施用，分析和探索了在自然環(huán)境中基于實時視覺傳感技術的農藥精確施用的可行性和效果。在實驗室內開展了一系列的試驗和研究，對施藥過程中的運動模擬、樹木圖像采集、圖像分割、施藥決策、數(shù)據(jù)交換、噴霧執(zhí)行等主要問題和技術難點做了較為深入的探討和研究，涵蓋了基于實時視覺傳感技術的農藥精確施用的主要技術要點。實驗室測試表明，該系統(tǒng)運行良好并有很好的戶外應用前景，特別適用于路旁樹木的病蟲害防治，林木栽植株距較大時，和常規(guī)施藥方法相比，可節(jié)省50%以上的用藥量。

此外，該學院還開展了農藥精確噴霧機時空數(shù)據(jù)分析與融合研究，目標是建立集CCD攝像頭、GPS、GIS為一體的移動式農藥精確噴霧系統(tǒng)，圖2為該系統(tǒng)的技術路線圖，它的設計思路是：將CCD實時立體攝像系統(tǒng)、GPS、GIS在線地安裝在高射程噴霧機上，隨著噴霧機的行駛，所有系統(tǒng)均在同一時間脈沖控制下進行實時工作，把GPS精確定位數(shù)據(jù)和CCD獲取的林木數(shù)字圖像通過處理隨時送人GIS中，而G1S中已經存儲有電子地圖信息和林班圖，在GIS平臺上有效集成時空數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)以及歷史數(shù)據(jù)，根據(jù)歷史上病蟲害發(fā)生情況和植物保護專家在長期生產中獲得的知識，進行病蟲害統(tǒng)計趨勢模型和技術經濟分析，建立農藥使用技術專家系統(tǒng)，并根據(jù)實時數(shù)據(jù)分析、圖像處理、噴霧目標特征和病蟲害防治目標閾值，建立智能決策支持系統(tǒng)，從而可針對當時當?shù)氐纳植∠x害防治實際需要確定農藥投入的種類、數(shù)量等，指導自動執(zhí)行變量投入決策，控制可變量噴頭實現(xiàn)農藥精確定量噴霧。根據(jù)不同林業(yè)生產情況及病蟲害發(fā)生類型、程度，利用此系統(tǒng)來對應控制特定區(qū)域做出可變量控制決策而實現(xiàn)農藥精確對靶噴霧，在最大程度上杜絕非目標農藥沉積，減輕環(huán)境污染。

4、精確林業(yè)在我國的發(fā)展前景

我國已經進行了一定規(guī)模的精確農業(yè)試點工作，部分技術、產品已趨成型，如由北京農業(yè)信息技術中心承擔的北京市小湯山精確農業(yè)示范工程已進行了谷物測量、水分在線測量、田間信息采集、RS監(jiān)測作物長勢、水分、病蟲草害、防治環(huán)境監(jiān)測、GPS采樣定位、導航、農業(yè)ES分析、農業(yè)機械的實時在線控制等試驗。林業(yè)與農業(yè)相比有諸多不同，如森林資源類型多、區(qū)域差異大、周期長、干擾多、變化快、條件復雜，決定了精確林業(yè)實現(xiàn)的難度要比精確農業(yè)大。

篇3

【摘要】2016年是“十三五”的開局之年，也是全面建成小康社會決勝階段的開局之年，設施農業(yè)產業(yè)將面臨更多的機遇和挑戰(zhàn)。在以往的研究中，針對物聯(lián)網對設施農業(yè)影響的研究比較多，本文將以人工智能在設施農業(yè)領域應用為視角，分析人工智能對設施農業(yè)的潛在發(fā)展優(yōu)勢。

施農業(yè)是集種植、農業(yè)裝備等多領域為一體的系統(tǒng)工程，是一種在人為可控環(huán)境下進行的高效農業(yè)生產方式，具有成套的生產技術、完整的設施裝備和生產規(guī)范[1]。近幾年，隨著信息技術的發(fā)展，物聯(lián)網技術逐漸被應用到農業(yè)生產和科研中，這是現(xiàn)代農業(yè)依托新型信息化應用的一次進步[2]。本文結合人工智能研究成果，著重介紹人工智能技術在設施農業(yè)種植領域方面的應用前景，根據(jù)設施農業(yè)產前、產中、產后3個階段，對現(xiàn)有研究成果進行了闡述。

人工智能概述

“人工智能”一詞是1956年在Dartmouth學會上提出。從那以后，研究者們發(fā)展了眾多理論和原理，人工智能的概念也隨之擴展。人工智能（Artificial Intelligence），英文縮寫為AI，它是研究用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統(tǒng)的新型科學技術[3]。

作為計算機科學的一個重要分支，人工智能技術著眼于探索智能的實質，模擬智能行為，最終制造出能以人類智能相似的方式做出反應的智能機器。著名的美國斯坦福大學人工智能研究中心尼爾遜教授對人工智能下了這樣一個定義：“人工智能是關于知識的學科，即怎樣表示知識以及怎樣獲得知識并使用知識的科學。”而另一位美國麻省理工學院的溫斯頓教授認為：“人工智能就是研究如何使計算機去做過去只有人才能做的智能工作?！盄些說法反映了人工智能學科的基本思想和基本內容。人工智能自誕生以來，理論和技術日益成熟，應用領域不斷擴大，可以設想，未來應用了人工智能的科技產品，將會是人類智慧的“容器”。

隨著人工智能技術的日益成熟，人們意識到人類已經具備了設計和建造智慧型設施農業(yè)所需的硬件和軟件技術條件，結合設施農業(yè)高投入高產出，資金、技術、勞動力密集型的特點，完成工廠化農業(yè)生產已經不是夢想[4]。依靠人工智能技術，作物可以在適宜的溫度、濕度、光照、水肥等設施環(huán)境下，生產優(yōu)質、高產的農產品，擺脫對自然環(huán)境的依賴，實現(xiàn)設施生產的高度智能化，提高農業(yè)生產的效率，降低勞動成本[5]。

人工智能在設施農業(yè)領域的應用

人工智能技術在產前階段的應用

在設施農業(yè)產前階段，憑借人工智能技術可對土壤、灌溉水量需求、作物品種質量鑒別等方面做出分析和評估，為農民做出科學指導，對后續(xù)的農業(yè)生產起到很好的保障作用。

土壤分析是農業(yè)產前階段最重要的工作之一，是實現(xiàn)定量施肥、宜栽作物選擇、經濟效益分析等工作的重要前提[6]。在土壤分析等農業(yè)生產智能分析系統(tǒng)中，應用最廣泛的技術就是人工神經網絡（簡稱ANN）。ANN是模擬人腦神經元連接的，由大量簡單處理單元經廣泛并互連形成的一種網絡系統(tǒng)，它可以實現(xiàn)對人腦系統(tǒng)的簡化、抽象和模擬，具有人腦功能的許多基本特征。目前可以通過該技術分析土壤性質特征，并將其與宜栽作物品種間建立關聯(lián)模型。土壤性質特征的探測主要是借助非侵入性的探地雷達成像技術，然后利用神經網絡技術在無人指導的情況下對土壤進行分類研究，進而建立起土壤類別與宜栽作物的關聯(lián)關系；土壤表層的黏土含量也可通過人工智能方法預測，該技術通過分析電磁感應土壤傳感器獲取的信號，使用深度加權方法從中提取土壤表層質地信息，然后使用ANN預測土壤表層的黏土含量。

傳統(tǒng)農業(yè)對灌溉用水的使用量往往依靠經驗，無法根據(jù)環(huán)境變化進行精確調節(jié)，對多目標灌溉規(guī)劃問題也無能為力。人工智能技術可幫助人們選擇合適的水源對作物進行灌溉，保證作物用水量，大大減輕灌溉問題對作物產量造成的不良影響。在美國，有專家研制出一個隱層的反饋前向ANN模型和一個位于科羅拉多州地區(qū)阿肯色河流域的消費使用模型，使用它們可勘察區(qū)域氣候變化對灌溉用水供應和需求可能產生的影響。在灌溉項目研究中，為了選擇最好的折中灌溉規(guī)劃策略，還可基于多目標線性規(guī)劃優(yōu)化，利用神經網絡將非支配的灌溉規(guī)劃策略加以分類，將這些策略分為若干個小類別。結果表明，在對多目標灌溉規(guī)劃問題加以建模時，綜合模型方法是有效的。

人工智能技術在產中階段的應用

在設施農業(yè)產中階段，主要應用是農業(yè)專家系統(tǒng)、人工神經網絡技術、農業(yè)機器人等。這些技術能夠幫助農民更科學地種植農作物并對溫室大棚進行合理的管理，指導農民科學種植，提高作物產量。這些人工智能技術的使用推進了農業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，提高了農業(yè)生產的效率，使農業(yè)生產更加機械化、自動化、規(guī)范化。

專家系統(tǒng)是指應用于某一專門領域，擁有該領域相當數(shù)量的專家級知識，能模擬專家的思維，能達到專家級水平，能像專家一樣解決困難和復雜問題的計算機（軟件）系統(tǒng)。國際上農業(yè)專家系統(tǒng)的研究始于20世紀70年代末期的美國，1983年日本千葉大學研制出MTCCS（番茄病蟲害診斷專家系統(tǒng)），到了20世紀80年代中期，農業(yè)專家系統(tǒng)不再是單一的病蟲害診斷系統(tǒng)，美國、日本、中國等國家也相繼轉向開發(fā)涉及農業(yè)生產管理、經濟分析、生態(tài)環(huán)境等方面的農業(yè)專家系統(tǒng)。農業(yè)科研人員把人工智能中的專家系統(tǒng)技術應用到農業(yè)生產中，開發(fā)出了農業(yè)專家系統(tǒng)。它可代替農業(yè)專家走進生產溫室，在各地區(qū)具體指導農民科學種植農作物，這是科技普及的一項重大突破。

在設施生產中可以使用機器人來代替農民進行作物采收，不僅可以降低勞動成本，也可以提高工作效率。Wolfgang Heinemann等人研發(fā)出的具有獨特設計結構的采收機器人，該機器人可以在無需人類干擾的情況下自動采收白蘆筍。為了保證機器人能夠精確行進，它使用了2個獨立的速度控制輪和級聯(lián)控制結構（其中包含了一個內部的定位誤差控制器和一個外部的橫向偏置控制器）。借助PID算法①，機器人系統(tǒng)可以分析自己的運動軌跡，優(yōu)化驅動電機的控制參數(shù)，保證系統(tǒng)能夠穩(wěn)定自主的運行。

在中國，應用人工智能技術的智能雜草識別噴霧系統(tǒng)已經得到了長足發(fā)展。圖像分析系統(tǒng)通過分析田間圖像的顏色模型，根據(jù)色差分量②顏色特征實現(xiàn)雜草實時識別，并基于Canny算子對識別到的雜草進行邊緣檢測，提取其特征參數(shù)，配合超生測距等技術可以精確控制噴頭位置及用藥量[7]。該技術的應用可以大大提高除草劑的經濟性，對保護環(huán)境也大有益處。

人工智能技術在產后階段的應用

人工智能技術在設施農業(yè)產后階段也有相當多的應用前景。

在農產品分類方面人工智能技術能提供很好的支持。張嘏偉[8]等提出了一種基于圖像識別的番茄分類方法，該方法根據(jù)番茄的表面缺陷、顏色、形狀和大小，使用遺傳算法訓練的多層前饋神經網絡對番茄進行分類，并與BP訓練神經網絡③進行了比較。結果表明，遺傳算法在訓練次數(shù)和準確性上都具有優(yōu)勢。謝靜[9]等對圖像識別分類中的圖像預處理方法進行了研究，包括圖像噪聲去除方法、圖像分割方法、邊緣提取方法等。提出了使用改進的canny算法④和當量直徑法相結合來檢測水果大小的新思路，并使用模糊聚類方法處理gabor濾波器提取水果表面缺陷特征，對水果表面缺陷進行了分類。

隨著社會的發(fā)展，人民生活水平的提高，廣大消費者及國家都對食品安全問題越來越重視，農產品質量檢測方法也在不斷進步。圖像識別、電子鼻等技術都應用在了農產品檢測中。李洪濤[10]等利用人工嗅覺裝置，模擬人的嗅覺形成過程分析、識別和檢測農產品在腐敗過程中釋放的不同特征氣體。其制作了小型化的傳感器陣列并利用半導體制冷片搭建了一個PID溫度控制系統(tǒng)，保證傳感器正常工作的溫度及濕度。在當前技術的發(fā)展下，科學家們以彩色計算機視覺系統(tǒng)為重要技術手段，綜合運用圖像處理、人工神經網絡、遺傳算法、模擬退火算法以及決策樹、專家系統(tǒng)等人工智能領域的技術，研究出了眾多實現(xiàn)農產品品質檢測和自動分級的新方法。

草莓、葡萄等農產品很容易破損和受傷，依靠人工采摘和搬運，不僅增加了勞動成本，也影響農產品采摘后的品質。結合磁流變（MR）流體技術，工程師們設計出了一種可用于搬運農產品的磁機器人手爪，該手爪經過精確設計，可以搬運胡蘿卜、草莓、西蘭花和葡萄等不同形狀食品，而且不會在食物表面留下任何淤痕和凹陷。為了讓機器人手爪更為快速、準確地工作，在磁流變手爪的基礎上結合力傳感技術開發(fā)出了更為靈活、智能的新型手爪。該手爪可在410～530 ms內抓握50～700 g重量的農作物，還能顯著減少細菌的交叉感染。

人工智能發(fā)展前景

近年來，人工智能技術已經取得了長足的進步，語音識別、自然語言識別、計算機視覺、自動推理、數(shù)據(jù)挖掘、機器學習以及機器人學都在蓬勃發(fā)展。人工智能的未來就是在智能感知的前提下，結合大數(shù)據(jù)技術自主學習，橢人們做出決策、代替重復性工作。在農業(yè)方面出現(xiàn)全天候全自動平臺，實現(xiàn)農業(yè)生產的全自動化[11]。物聯(lián)網技術在設施農業(yè)中已經得到普及，在溫室大棚中的大量智能傳感器是機器感知的基礎，而感知則是智能實現(xiàn)的前提之一，通過感知，農業(yè)數(shù)據(jù)源源不斷地匯集在一起。云計算的發(fā)展為大數(shù)據(jù)存儲和大規(guī)模并行計算提供了可能[12]，而數(shù)據(jù)則是機器學習的書本。設施農業(yè)是物聯(lián)網、云計算、人工智能三大技術結合應用的領域之一，它們的結合顛覆了傳統(tǒng)農業(yè)生產方式。

面對眾多的新技術、新成果，把它們投入到生產中去才是關鍵。如何讓技術能夠適應中國復雜的農業(yè)生產環(huán)境，同時還要面對不同知識水平的用戶，這些都是人工智能技術、云計算技術等高新技術在農業(yè)生產中所面臨的問題。設施農業(yè)高產出高投入的特點，正適合應用這些新技術，這樣既可以讓新技術有實踐的機會，又可以讓其他涉農用戶對新技術有直觀的感知，這對技術進步和技術推廣都很有幫助[13]。

人工智能技術雖然前景光明，但其應用的研究才剛剛起步，離目標還很遠。未來，人工智能技術可以更好地為人們服務，改善人們的生活，并帶來巨大的社會和經濟效益[14]。在人工智能的引領下，農業(yè)已邁入數(shù)字和信息化的嶄新時代，借助其技術優(yōu)勢來提高農業(yè)生產的經濟效益，是全面實現(xiàn)農業(yè)生產現(xiàn)代化、智能化、信息化的必由之路。

參考文獻

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[12]施連敏.物聯(lián)網在智慧農業(yè)中的應用[J].農機化研究，2013（6）：250-252.

篇4

關鍵詞：都市型農業(yè)；服務體系；信息化專業(yè)；管理運行

中圖法分類號：TP399 文獻標識碼：A

The Research and Construction of Urban Agricultural Information Service System

Lan Bin

(School of Computer and Information Engineering, Beijing University of Agriculture, Beijing 102206,China)

Abstract: Urban higher education system of agriculture gradually took shape with the requirements of talents, technology, and intellectual support by Beijing agriculture in different stages of development. Management and operational means of information runs through the periods before, while and after agricultural production. Regardless of the configuration and optimization of resources in early production, or the digitization, intellectualization and precision in medium-term production, the means aims at standardization of production and management, thus it needs information professional talents with both solid agricultural knowledge and knowledge of agricultural production, operating and management to serve for the construction of urban agricultural information service technology.

Key words: urban agriculture; service system; information professional; management and operational

1引言

當前，農業(yè)結構面臨著戰(zhàn)略性的調整，農民的知識結構已難于適應新形勢的需求，急待加強科學文化素質與提高技能。而農民居住分散，經營規(guī)模小，傳統(tǒng)的農民培訓與科技推廣效率低、時效差、成本高；農村地域廣，地形復雜，地面網絡建設周期長，單純的信息技術移植應用常導致信息傳播無法延伸至“最后一公里”，在城鄉(xiāng)之間形成了一道 “數(shù)字鴻溝”。那么，將信息服務傳遞到千家萬戶，打通服務與用戶之間的最后通道的任務就變得艱巨了。

我校提出的以“立足北京，服務首都現(xiàn)代化，服務都市型郊區(qū)經濟，培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的應用型、復合型技術人才，為實現(xiàn)首都的農村城市化、農業(yè)現(xiàn)代化和農民知識化提供有效的人才與智力支持”為辦學宗旨，以服務地方“三農”為己任，運用信息技術來提升、改造傳統(tǒng)農業(yè)就變得尤為重要了。

2農業(yè)信息化服務智能技術研究

目前，廣大農村在農業(yè)信息化技術的帶動下，積累了大量的數(shù)字化生產、經營、管理數(shù)據(jù)信息，智能化技術研究將為農業(yè)數(shù)據(jù)的深層次利用開辟新的發(fā)展空間。縱觀當前智能化信息服務技術的研究，已經在眾多領域的應用中取得了顯著成效，推進了行業(yè)進步。但在農村信息服務領域的應用研究還比較少。由于農業(yè)生產經營環(huán)境復雜，影響因素較多，農民科技文化水平不高，農村經濟基礎薄弱，將先進的智能技術與農村信息服務相結合，以提高農業(yè)生產力水平，促進農村經濟發(fā)展，是當前急需探索和研究的方向。

2.1農業(yè)文本知識智能理解

文本信息智能理解主要以實現(xiàn)機器對信息的自動分析處理為目標，提供提問理解、搜尋、語義匹配、個性分析等智能服務。其通過對用戶所能表達的自然語言描述問題進行理解，直接返回若干最準確的答案，而不是一大堆相關信息。農業(yè)文本知識智能理解主要研究農業(yè)文本信息的收集、加工、存儲、檢索、分析理解、傳遞與應用中的理論和方法，進行以計算機為基礎的知識信息的處理。包括對文本主題信息自動生成技術、本體技術、語義網格、知識關聯(lián)、聚類技術等內容的研究應用。農行業(yè)的文本信息有著自身的專業(yè)特點和語言風格，因此，需充分考慮其個性化特點才能對農業(yè)文本進行準確全面的理解，從而提供最適宜的信息服務。

2.2農業(yè)數(shù)據(jù)信息智能挖掘

主要研究以人工智能模型為基礎的農業(yè)數(shù)據(jù)信息潛在規(guī)律發(fā)現(xiàn)，為農業(yè)生產、經營、管理環(huán)節(jié)提供智能決策及預測服務。研究將遺傳算法與人工神經網絡模型相結合，在一些復雜非線性系統(tǒng)數(shù)據(jù)的分析預測中開展了研究與應用。包括對應用神經網絡、遺傳算法、時間序列模型、灰色模型、支持向量回歸等對線性、非線性因素進行分析，對不確定性事件建立專門的模型進行處理等。

3果樹病蟲害遠程咨詢診斷專家系統(tǒng)關鍵技術研究

結合農村信息化主題，研究采用基于符號和規(guī)則的推理診斷模式并利用多媒體技術、人機交互技術和網絡化的實現(xiàn)手段，開發(fā)果樹病蟲害遠程咨詢、診斷專家系統(tǒng)，對果樹的病蟲害特征、原因、傳播途徑、發(fā)病條件等作為診斷基本特征，通過推理機制得到診斷結果，提交給用戶，實現(xiàn)基于Internet的果樹病蟲害遠程咨詢、診斷，能夠在果樹生長發(fā)育的全過程為農業(yè)種植農戶和基層農科人員提供不同層次、不同需求的信息咨詢和技術服務。該系統(tǒng)能夠及時解決果樹種植業(yè)中的問題，防止病蟲害的蔓延，提高果實產量、為改善和提高農民生活提供重要的保障。

3.1果樹病蟲害遠程診斷分析

本系統(tǒng)核心是基于知識庫的專家系統(tǒng)，它既具有數(shù)據(jù)庫管理和演繹能力，又提供專家推理判斷等智能模塊。該系統(tǒng)包含客戶端的用戶可以對果樹病蟲害專家遠程咨詢、診斷。病蟲害信息的檢索，集文字、圖片、音頻、視頻各種信息媒體于一體；服務器端的管理員具有對系統(tǒng)維護、知識獲取與維護的功能。果樹病蟲害咨詢、診斷專家系統(tǒng)要對病蟲害進行準確地診斷，必須對病蟲害診斷知識有系統(tǒng)而詳細的結構劃分及分析。

3.2系統(tǒng)果樹病蟲害知識獲取與知識庫建立

本系統(tǒng)主要是以現(xiàn)有果樹病蟲害科技信息作為系統(tǒng)的知識基礎，選擇領域專家正式出版的教材、圖譜、視頻等信息資源，圍繞果樹的種類及生長發(fā)育的階段性、連續(xù)性進行特征庫劃分，對傳統(tǒng)理論知識進行總結、提煉，通過編輯整理，組成相關知識庫，將圖片及視頻資料構建成多媒體數(shù)據(jù)庫。

3.3果樹病蟲害遠程咨詢診斷專家系統(tǒng)應用開發(fā)

在本系統(tǒng)中，推理建立知識庫、特征庫、數(shù)據(jù)庫的基礎上，從用戶提供的已有事實推出新的結果。果樹的部位、病斑/霉層顏色、形狀、生長狀況是一個變化的過程。因而在推理過程中以之作為條件對問題進行求解，系統(tǒng)采用正向推理的方法，其實際上就是完成對樹結構分枝結點的搜索過程。研究服務于農業(yè)生產、農產品流通、農村政務、農市商務、農民教育、農村生態(tài)環(huán)境管理的智能化服務系統(tǒng)，為用戶提供專業(yè)周到個性化的信息服務。

3.4果樹病蟲害遠程咨詢診斷專家系統(tǒng)算法研究

在本系統(tǒng)中有較多的功能模塊需要用到專用設計算法，例如病蟲害診斷、特征庫的創(chuàng)建、病害癥狀檢。構建專家系統(tǒng)知識庫，對系統(tǒng)推理機的實現(xiàn)提供支持。該知識庫既包含專家知識，又包含了系統(tǒng)的推理規(guī)則，是本系統(tǒng)實現(xiàn)的基礎，將利用專用算法來實現(xiàn)規(guī)則的添加、修改和刪除。此外，推理機和專家系統(tǒng)知識庫在本系統(tǒng)的研究中占有同等重要的地位，也是決定本系統(tǒng)功能能否實現(xiàn)的關鍵，系統(tǒng)將采用“向導式”診斷推理算法與“關鍵詞”檢索等診斷算法分別來實現(xiàn)果樹病蟲害農作物的精確推理與非精確推理診斷。

4基于Web GIS的農業(yè)資源信息系統(tǒng)關鍵技術研究

當前，隨著遙感、計算機等高新技術的發(fā)展和各種應用軟件的成熟，通過遙感手段可以及時采集到土地、水域、生物(林、草)資源和環(huán)境信息。據(jù)此，近年來國內許多地區(qū)在農業(yè)資源信息系統(tǒng)建設方面都開展了一定程度的研究和開發(fā)應用，總的來說項目的設計重點和研發(fā)進展不盡相同，各有側重。

研究采用Web GIS技術、數(shù)據(jù)庫技術與網絡技術整合構建農業(yè)資源信息系統(tǒng)，利用地理信息為載體，通過Interment在Web上為用戶提供直觀的農業(yè)資源的時空分布、動態(tài)分析區(qū)域農業(yè)資源狀況，實現(xiàn)土地利用、土壤類型、氣候、道路、水利、作物管理、農業(yè)社會經濟等資源信息的交互查詢和專題圖的定制，實現(xiàn)真正的網絡空間信息共享與跨平臺應用。采用GPS接收機、傳感器搭建信息獲取實驗平臺，通過該平臺獲取農田位置信息、農田水分信息，使學生掌握GPS接收機、傳感器設置，并能夠使用GPS與土壤水分傳感器結合來記錄農田位置信息和水分信息，完成信息采集工作的實踐訓練。

建設數(shù)字農業(yè)模擬平臺，建立實驗室物聯(lián)網模型，通過模擬農田環(huán)境的土壤類型、肥力等土壤信息，降雨、日照等氣象信息以及農業(yè)生產動態(tài)等信息收集，利用信息分析系統(tǒng)將這些信息進行綜合分析處理，決定耕作的種類、方式，在模擬農田環(huán)境中根據(jù)不同地塊的情況進行精耕細作，實現(xiàn)變量施肥、噴藥、灌溉等生產過程，集合了農業(yè)灌溉、施肥、溫室調控等幾大領域的功能，為數(shù)字農業(yè)實訓提供強大的技術原型支持。為農業(yè)資源的管理、規(guī)劃和決策提供了快速、直觀和有效的手段。

5結束語

北京市農業(yè)生產正處于由傳統(tǒng)農業(yè)向現(xiàn)代農業(yè)的過渡中，農民收入普遍不高，城鄉(xiāng)差距依舊很大。因此，在提高農民生活水平，增加經濟收入的過程中，農民對市場信息的需求急為迫切。利用農業(yè)信息化服務智能技術，搭建農業(yè)信息服務平臺（果樹病蟲害遠程咨詢診斷專家系統(tǒng)、基于Web GIS的農業(yè)資源信息系統(tǒng)），使農民在信息服務平成信息交互，實現(xiàn)信息對等。在現(xiàn)代農業(yè)生產中，通過計算機技術、3S技術、人工智能技術、農業(yè)專家系統(tǒng)、農業(yè)生產模擬技術，發(fā)揮農業(yè)信息化技術在農田基本建設、農作物生產管理的應用，實現(xiàn)優(yōu)質高效農業(yè)，提高農業(yè)生產過程的科學化、精確化和標準化水平。

都市型農業(yè)信息化服務技術體系集成方案，并通過推廣，進行實踐總結，研究提升都市型農業(yè)信息化的服務水平，完善農村信息服務體系的解決方案與有效模式，提升農村信息服務技術水平，增加農村信息服務效果顯示度。

參考文獻：

參考文獻：

[1] 孫素芬.新形式下北京市農村信息服務體系建設實踐與思考[M].“第二屆國際計算機及計算技術在農業(yè)中的應研討會”暨“第二屆中國農村信息化發(fā)展論壇”論文集，2008.

[2] 黎宏生，楊叔子等.基于B/S的遠程診斷專家系統(tǒng)研究[J].計算機工程與應用，2003，（3）.

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[3] 張榮沂 等. 應用型本科院校中卓越工程師應具備的技能[J]. 交通科技與經濟，2011，（2）.

作者姓名：蘭彬

工作單位：北京農學院計算機與信息工程學院 (102206)

聯(lián)系方式：北京市昌平區(qū)回龍觀鎮(zhèn)龍騰苑二區(qū)14號樓3單元301 室 （102208）

聯(lián)系電話：13671195943

篇5

關鍵詞：地理信息系統(tǒng)精確定位應用

中圖分類號： C931.6 文獻標識碼： A 文章編號：

隨著現(xiàn)代測繪技術的飛速發(fā)展，測繪在經濟社會發(fā)展和人們的生活越來越密切，與我們的生活息息相關。例如，神舟六號的發(fā)射、回收，需要測繪的支持；國家“十二五”要制定各類和區(qū)域地域、空間有關系的規(guī)劃，需要測繪保障；在汶川地震、玉樹地震、舟曲泥石流等地質、氣象的重大災害的應急救災和災后重建，需要測繪先行；各類大型工程的建設，需要測繪貫穿其中；老百姓要出去旅游、出行、探險，需要測繪的服務。因此，現(xiàn)代測繪技術和我們經濟社會發(fā)展，和老百姓的生活密切相關。

1.現(xiàn)代測繪技術簡介

測繪技術起源于社會的生產需求，有著悠久的歷史，并隨社會的進步而發(fā)展。現(xiàn)代測繪就是以計算機技術、光電技術、網絡通訊技術、空間科學、信息科學為基礎，以全球定位系統(tǒng)(GPS)、遙感(RS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)為技術核心，將地面已有的特征點和界線通過測量手段獲得反映地面現(xiàn)狀的圖形和位子信息。

當前，我國測繪地理信息事業(yè)正處于轉型發(fā)展的重要時期?！笆濉睖y繪地理信息發(fā)展的總體戰(zhàn)略是“構建數(shù)字中國、監(jiān)測地理國情，發(fā)展壯大產業(yè)、建設測繪強國”。它要求積極促進地理信息應用社會化，大力發(fā)展衛(wèi)星導航、位置服務、現(xiàn)代測繪裝備制造、網上地圖服務以及經營性測繪等產業(yè)，測繪的應用更為廣泛。

2.測繪技術在精確定位與導航的應用

人們進入了使用電子地圖時代，隨著汽車技術的不斷進步，車載導航系統(tǒng)作為高附加值的電子產品在汽車里所占的比重越來越高。同時，互聯(lián)網基礎設施的完善，智能手機的普及，電子地圖、手機導航的需求量和使用量也越來越大，生活中，人們利用電子地圖尋找美食、店鋪等。測繪技術正逐漸滲透到我們生活的各個層面，為我們生活的便利、豐富添彩。

GPS即為全球定位系統(tǒng)，是美國從20世紀70年代開始研制，于1994年全面建成的利用導航衛(wèi)星進行測時和測距，具有在海、陸、空進行全方位實時三維導航與定位能力的新一代衛(wèi)星導航與定位系統(tǒng)。各種類型的GPS接收機體積越來越小，重量越來越輕，便于野外觀測。GPS已遍及國民經濟各種部門，并開始深入人們的日常生活。

由中國自主研制和建立的用于導航和定位的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)，與美國GPS、俄羅斯格羅納斯、歐盟伽利略系統(tǒng)并稱全球四大衛(wèi)星導航系統(tǒng)。目前，北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)開始正式向中國及周邊地區(qū)提供連續(xù)的導航定位和授時服務。

3.現(xiàn)代測繪技術在農業(yè)信息化方面的應用

進入21世紀后，測繪新技術應用到農業(yè)生產中，農業(yè)信息化成為了農業(yè)發(fā)展的重要標志，許多發(fā)達國家的信息農業(yè)已經進入了新的階段，出現(xiàn)了數(shù)字農業(yè)、智能農業(yè)、精細農業(yè)等來稱謂以信息為基礎的農業(yè)。農業(yè)信息化系統(tǒng)通過GIS與GPS、RS以及INTERNET的集成，實現(xiàn)農業(yè)相關資源信息的搜集、監(jiān)測和分析。我國的農業(yè)信息化工作起步較晚，自20世紀80年代以來，開展了數(shù)據(jù)庫與信息管理系統(tǒng)、遙感、地理信息系統(tǒng)等技術應用于農業(yè)，已取得一些階段性成就。當前，加強農業(yè)信息化建設是農業(yè)現(xiàn)代化建設的重中之重。

目前在農業(yè)生產實踐中應用較多的是地理信息系統(tǒng)技術（GIS），利用GIS技術建立農田土地管理、自然條件、作物產量的空間分布等的空間數(shù)據(jù)庫；對作物苗情、墑情的發(fā)生發(fā)展趨勢進行分析模擬，為分析農田內自然條件、資源有效利用狀況、作物產量的時空差異性和實施調控提供處方信息。再利用GPS技術對采集的農田信息進行空間定位；利用遙感技術（RS）技術獲取農田小區(qū)內作物生長環(huán)境、生長狀況和空間變異的大量時空變化信息；GPS、RS、GIS技術及自動化控制技術為支撐的精確農業(yè)將促進現(xiàn)代農業(yè)的發(fā)展。它能夠收集土地利用現(xiàn)狀、植被分布、農作物的生長情況、農作物的災情分布、土壤肥力等多種信息，將信息技術與農藝、農機有機地結合起來，最大限度地優(yōu)化各項農業(yè)資源與生產要素的合理分配，獲取高產量和最大經濟效益，同時又能有效地保護生態(tài)環(huán)境和農業(yè)自然資源，有利于農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

4.現(xiàn)代測繪技術在綜合防災減災中的應用

現(xiàn)代測繪新技術實現(xiàn)了對災害過程的實時監(jiān)測，為各級領導、各級部門的指揮調度、快速響應、聯(lián)合行動提供著可靠依據(jù)。災害嚴重地威脅著人類的生存與發(fā)展。防災減災是一項系統(tǒng)工程，災害的監(jiān)測、預報、評估、恢復、管理等每一個過程都與地理空間信息密切相關，地理空間信息分析和處理已經成為防災減災的重要手段。尤其目前將“3S”（即是地理信息系統(tǒng)GIS、遙感RS、和全球定位系統(tǒng)GPS）集成使用，可以更好的預測預報災害，并為相關部門提供實時的決策參考。

例如，應用GPS技術可監(jiān)測活斷層的現(xiàn)今活動狀態(tài)和構造應力場狀態(tài)，利用測出的地殼變形資料等可對地震活動進行預測，也是對地震活動、地震危險性評價的依據(jù)；RS可進行對活斷層

遙感技術（RS）能對大江、大河和湖水水位進行及時監(jiān)測， RS和GIS集成能及早預報洪水淹沒范圍和干旱災情范圍，為防災、抗災提供準確信息。遙感技術還可調查地下水資源狀況，監(jiān)測水污染。在水利樞紐工程竣工后，需對水庫大壩、大型橋梁等進行連續(xù)的、精密的監(jiān)測?，F(xiàn)代測繪技術提供了連續(xù)、實時的安全運行監(jiān)控手段。利用全數(shù)字攝影測量或數(shù)字測圖技術建立數(shù)字地面模型，應用GIS的分析決策功能，可以方便快速地進行水庫大壩選址、庫容計算、引水渠修建、受益范圍等設計工作，為開發(fā)利用水資源提供科學依據(jù)。目前，我國許多地方和部門建立了眾多的災情預報系統(tǒng)，它們將在防災、抗災、救災中發(fā)揮重大作用，為我們的生命和財產安全提供保障。

5.現(xiàn)代測繪技術推進數(shù)字城市建設

“十二五”期間，將在全國全面推進數(shù)字化城市建設，力爭完成全部333個地級市和部分有條件的縣級市的數(shù)字城市建設。

建設地理信息數(shù)字城市，所涉及到的幾乎所有的管理和運營對象都與地理空間位置有關。地理信息系統(tǒng)（GIS）是重要的基礎，它管理城市基礎地形數(shù)據(jù)、城市部件數(shù)據(jù)等空間數(shù)據(jù)，以及基于空間數(shù)據(jù)的分析和處理。城市管理本身也從單純的管理、執(zhí)法，向管理、執(zhí)法與服務相結合過渡。借助GIS這個平臺，城市管理能為市民提供更好的城市基礎功能和公共空間服務，使全體市民都能夠公平合理地分享。

結束語

測繪是社會發(fā)展的助推器，為城市經濟社會發(fā)展和信息化建設提供了有力支撐，為促進科學發(fā)展、構建和諧社會將作出更大的貢獻。

參考文獻

[1]廖克等. 地球信息科學導論[M]. 北京：科學出版社，2007.

篇6

摘要良種結合良法，才能更好地發(fā)揮優(yōu)新品種的產量潛力和經濟效益?？偨Y了早熟晚粳機插秧精確定量栽培技術，包括苗床制作、播前準備、適期播種、秧苗期管理、大田準備、適齡移栽、分蘗期管理、孕穗期管理、成熟期管理、適期收獲等內容，以期為大面積機插秧種植提供科學依據(jù)。

關鍵詞機插稻;精確定量栽培;苗床制作;適期播種;田間管理

武運粳19號、武運粳23號系江蘇省常州市武進區(qū)農業(yè)科學研究所育成的早熟晚粳優(yōu)新品種，全生育期158d左右。有效穗數(shù)315~345萬穗/hm2，每穗實粒數(shù)136.0粒，結實率92%，千粒重27g左右，產量10.5t/hm2以上，產量潛力12 t/hm2。株高98cm左右，主莖17.5葉，6個伸長節(jié)間，分蘗力中等，葉色淡綠，葉片寬挺，株型較緊湊，長勢較旺，穗型較大，莖稈粗壯，群體整齊度較好，后期熟色較好，耐肥抗倒性強。接種鑒定中感白葉枯病、條紋葉枯病，感穗頸瘟、紋枯病。米質理化指標達到國標三級優(yōu)質稻谷標準?，F(xiàn)將其精確定量栽培技術總結如下。

1苗床制作

適合用作機插育秧的床土，一是菜園土和耕作熟化的旱地土;二是冬閑田耕翻后經凍融的稻田土。切忌在草荒地或當季噴施過除草劑的田中取土作營養(yǎng)土。移栽大田要備足過篩細土1 125kg/hm2。利用旱地土、稻田土作育秧床土的，要先粉碎后過篩(土粒粒徑小于5mm)，同時要揀去床土中稻根、草根、小石子等雜物，以免影響立苗及機插。培肥時間能早則早，一般要在播種前1個月培肥到位。使用壯秧劑培肥法，即用0.8kg壯秧劑均勻拌入75kg過篩細土中，然后起堆用農膜覆蓋防雨淋，以防養(yǎng)分淋失及便于播種時床土鋪設的操作[1]。

機插稻育秧的苗床應相對集中，宜選擇灌排通暢、便于操作管理的田塊作苗床。機插稻育秧的秧大田比例按1∶100配置，移栽大田應備足有效苗床75m2/hm2。建立通氣式苗床，秧田整地可采用干整水驗平法或水軋水驗平法，干整即在播種前20d進行，水做應在播種前1個月進行，并將建成后的秧板脫水露田硬板。大田用作秧田的應采用長田橫做畦，秧板規(guī)格掌握畦寬140~150cm，畦溝寬30~40cm，畦溝深10cm，圍溝深15cm;秧畦板面要求達到平、實、光、直、凈。

2播前準備

利用塑盤育秧的移栽大田應備足機插育秧專用塑盤375張/hm2;采用地膜育秧的需備打孔地膜150cm×350cm(地膜打孔的孔徑為2~3mm，孔間距為2~3cm)。選用優(yōu)質種子37.5~45.0kg/hm2(發(fā)芽率90%以上)，于播種前選擇晴天曬種1~2d。先用清水淘種，再用適量浸種藥劑浸種(按植保情報要求)，浸足60~72h，將種子起水后用清水淘洗一下，然后催芽至露白落谷。需備幅寬160cm的白色無紡布57m/hm2。采用地膜育秧需用20mm×20mm鐵方管制作長方形框架(內徑為200cm×120cm)，以供鋪設底土。

3適期播種

按秧齡15~20d適齡移栽來確定播種期，機插面積大的應分期分批落谷，金壇市單晚稻播種期掌握在5月20~28日為宜。將育秧塑盤或打孔地膜平鋪于秧板上，鋪放塑盤時要將相鄰塑盤與塑盤的邊相互重疊排放。定量上底土，每張塑盤(或等面積)中勻鋪預先培制好的營養(yǎng)土2kg左右。底土鋪設后播種前應進行造墑，實行溝灌洇墑法，切忌大水漫灌，以防沖散鋪設床土，洇透底墑確保播種后出齊苗。適宜播種量的確定應按單位面積和種子千粒重來測算，以2.5粒/cm2為宜，并做到精播勻播[2]。落谷后要及時加土蓋籽，蓋籽土用量約為1kg細土(厚3~5mm)，以不露籽為宜。播種蓋籽后用無紡布覆蓋，覆蓋后用泥塊將無紡布四周壓實，以防大風吹刮。

4秧苗期管理

采用無紡布全程覆蓋的可在移栽前1~2d揭蓋煉苗，但在育秧過程中應在齊苗后將無紡布四周壓實泥塊移去，使無紡布覆蓋物隨秧苗的生長而松動自如，以免影響秧苗正常生長發(fā)育。

秧田期以濕為主，以保持“晴天平溝水，陰天半溝水，雨天溝無水”為原則，并使無紡布經常保持濕潤，移栽前2~3d控水煉苗，掌握秧塊含水量40%左右[3]?？疵缱肥皵嗄谭省焙汀八图薹省?，床土沒有培肥的為在一葉一心期適施斷奶肥，施尿素1.25g/盤，“送嫁肥”宜在移栽前3~4d追施，施尿素2.5g/盤;追肥方法為將苗床建立2~3cm薄水層后進行追施。應用壯秧劑進行床土培肥的秧苗期不用追肥。切實做好秧苗期病蟲害防治工作。應用無紡布全程覆蓋的一般可不噴藥或少噴藥，若要噴藥，應做到隨揭布、隨噴藥、隨覆蓋，并在揭蓋后移栽前做到帶藥移栽。

5大田準備

夏收后搶耕曬垡，耕翻深度10~12cm;推廣麥草全量還田;耕翻田即先耕翻后施有機肥，而旋耕田即先施有機肥再旋耕，然后上水旋軋平田沉實1~2d，基施高含量復合肥(15-15-15或16-16-16，下同)225kg/hm2后再插秧。稻谷產量10.5t/hm2以上其肥料施用量分別為純氮270~315kg/hm2、五氧化二磷90kg/hm2、氧化鉀150kg/hm2。其中氮素運籌基蘗肥與穗粒肥之比按5∶5或6∶4運籌。

6適齡移栽

秧齡15~20d，葉齡3~4葉，苗高12~18cm適時移栽[4]。起秧時小心將秧塊卷起，運秧時秧塊堆疊2~3層。地膜育秧的用定制切塊機具按58cm×28cm標準分割切塊，搬運過程做到隨起、隨運、隨栽。栽插規(guī)格為行距30cm，株距12~13cm，插25.5萬穴/hm2以上，3~5苗/穴，基本苗75~105萬根/hm2。薄水淺插，插秧深度以“不漂不倒、越淺越好”為原則，一般以入泥0.5~1.0cm為宜。

7分蘗期管理

及時化除，適期分次追施分蘗肥，促進低位分蘗，適期擱田，控制無效分蘗，提高成穗率。分蘗肥分2次施用，第1次于機插后5~10d結合化除施尿素150kg/hm2，第2次于機插20d后施高含量復合肥225kg/hm2;7月中旬結合擱田施單質鉀肥112.5kg/hm2。淺濕灌溉，排灌結合，促進根系下扎(尤其是采用麥草全量還田的田塊，要經常排水露田，促通透防僵苗)，增強抗逆能力。適時擱田，掌握當總莖蘗苗數(shù)達預期穗數(shù)苗80%~90%時脫水擱田[5]，并由輕到重分次進行，逐步到位，控制無效分蘗，改善通風透光條件，提高群體質量，提高成穗率。根據(jù)植保病蟲情報，及時用藥防治條紋葉枯病、稻薊馬、稻象甲、稻飛虱、螟蟲類等病蟲害。

8孕穗期管理

幼穗分化期田間保持水層，其后采用間歇濕潤灌溉。堅持“兩查兩定”法，根據(jù)品種生長發(fā)育的特征特性，適時穩(wěn)妥施用。穗肥采用重促輕保2次施用，促花肥(余葉齡3.5~4.0葉)施尿素112.5kg/hm2加高含量復合肥112.5~150.0kg/hm2，?；ǚ?余葉齡1.0~1.5葉)施尿素75.0~112.5kg/hm2加高含量復合肥75.0~112.5kg/hm2。密切注意病蟲發(fā)生情況，選準藥種，積極綜防水稻紋枯病、稻瘟病、稻曲病、稻飛虱、稻縱卷葉螟和其他螟蟲類等病蟲害[6，7]。同時，在孕穗破口期及齊穗期時用苯甲丙環(huán)唑225mL/hm2各噴施1次，以提高防病效果，延緩和增強功能葉光合作用效率，提高稻米品質。

9成熟期管理

大力推廣養(yǎng)老稻技術，抽穗揚花期保持水層，齊穗期干濕交替，以氣養(yǎng)根，保葉增重，收割前7d斷水，確保飽水綻谷。齊穗后可用興欣肥力素、磷酸二氫鉀等進行葉面噴施，以提高粒重。

10適期收獲

待水稻籽粒黃熟后適期搶晴收脫，收脫后的谷粒應立即進行晾曬或烘干，使稻谷含水量達14.5%的標準，然后入倉貯藏。

11參考文獻

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篇7

氣象部門始終把為農業(yè)服務作為首要任務，農業(yè)氣象業(yè)務已成為現(xiàn)代氣象業(yè)務體系中最重要的業(yè)務之一，而基層氣象為農服務又是最基礎、最不可缺的部分。近年來暴雨洪澇、高溫干旱、低溫陰雨等氣象災害對農業(yè)的影響越來越重，氣象部門要以科技及現(xiàn)代監(jiān)測設備為依托，找準需求與防災減災（公共安全）的切入點，落實到扎扎實實的各項氣象服務中，體現(xiàn)一個部門為政府排憂解難的社會管理職能上，最終凸顯氣象服務的社會經濟效益。

1 農業(yè)氣象服務主要內容 

1.1 提供災害性天氣預報。為農業(yè)部門及廣大農民提供旱、澇、低溫、霜凍等災害性天氣的預報，為農業(yè)部門提前制定防災措施、農民提前預防災害提供了主要依據(jù)。

1.2 提供災情信息。在災情發(fā)生時，能夠及時準確的提供災情覆蓋面積、嚴重程度等信息，為農業(yè)部門更有效的實施救災提供可靠資料。

1.3 農作物動態(tài)監(jiān)測。利用遙感技術和地面監(jiān)控網絡數(shù)據(jù)，獲取農作物生長情況、氣候實時變化等農業(yè)信息，并分析出當前農作物生長狀況，定期公布分析結果，提出合理的農業(yè)管理建議。

1.4 作物生長及產量預報。提供播種、施肥、發(fā)育期、收獲期預報。根據(jù)作物長勢、面積及氣象條件，進行農作物產量預報，從而為農業(yè)經濟發(fā)展服務。

2 氣象部門為農服務存在的問題

2.1與當前農業(yè)發(fā)展需求不適應。著農業(yè)產業(yè)結果的調整以及新技術的不斷應用，常規(guī)性的氣象服務已經不能滿足農業(yè)的需求，當前農業(yè)市場正向著操作機械化、分工精細化的方向發(fā)展，對氣象服務的要求也由以往的籠統(tǒng)模糊的數(shù)據(jù)即可滿足需要，變成對具體氣象信息的需求越來越具體。但是從目前的情況來看，氣象部門所提供的服務依舊是常規(guī)的農業(yè)氣象服務，并且服務的形式較為單一，這種狀況反而阻礙了農業(yè)生產多樣化的發(fā)展。

2.2 氣象為農服務的基礎設施較差，氣象為農服務工作的順利進行，需要有過硬的基礎設施的支持，這樣才能夠提供更好的服務，促進農業(yè)的健康發(fā)展。但是從目前的情況看，氣象服務部門的基礎設施較差，現(xiàn)代化程度低，并且觀測的手段和方法有待于進一步提升，在資料的處理上效率偏低，這些狀況在很大程度上制約了其服務水平的發(fā)揮。

2.3監(jiān)測手段陳舊、專業(yè)人員不足。雖然氣象科技近年來獲得了快速的發(fā)展，但是依然有很大一部分地區(qū)的氣象監(jiān)測設備陳舊，沒有得到及時的更新?lián)Q代，對專業(yè)人員的引進也不夠重視，許多資料還需要依靠人工處理，分析出的氣象信息自然也無法完全滿足農業(yè)生產需求。缺乏專業(yè)技能高的人才。專業(yè)技術人員短缺，且呈現(xiàn)出人員知識老化的情況，不能夠緊跟技術發(fā)展的步伐，這也是氣象為農服務中存在的問題。

2.4信息更新及不夠及時。氣象信息的最重要特征就是時間性強，如果信息傳遞速度不夠快，及時預報的再準確也是枉然。如果農戶能夠更早的獲知預報信息，就能夠有足夠的時間去抵御災害的發(fā)生。

2.5 農村的居住格局限制了氣象信息的有效傳播。受地理條件限制，廣袤的農村里民居分布相對松散，部分山區(qū)交通欠發(fā)達，通訊較落后。這些狀況導致外界信息進入農村的渠道匱乏，獲得的信息面較窄。特別是時效性強的氣象預警信息缺乏快速、有效的傳播途徑。

3強化縣級氣象服務農業(yè)的主要措施

3.1加強氣象信息服務站及信息員的管理。要想做好農村公共服務單靠氣象部門的力量是推不下去的，應該以防災減災社會管理為切入點，要建立政府主導、部門聯(lián)動、社會參與的氣象防災減災格局；建立公共財政的支撐保障體系，堅持有為才有位的工作思路。并以此為切入點做好氣象信息服務站及信息員的管理。

3.2要創(chuàng)新為農氣象服務載體。創(chuàng)新為農氣象服務載體，為農村提供氣象服務。一方面網絡建設要加強，另外可以通過和電視臺舉辦氣象科普節(jié)目，通過固定的時間向公眾播放。天氣預報上了節(jié)目主持人，除了每天固定的未來24小時預報外，還有未來72小時天氣趨勢預報。每當有重要災害預警信息時，還進行滾動字幕播出，提醒廣大市民群眾注意防御?，F(xiàn)在網絡、通信也到達了農村，以后在專業(yè)氣象及精細化信息服務方面要做到一對一對接服務、手機預警聲音提示服務也是發(fā)展的方向。

3.3拓寬農業(yè)服務范圍。在農業(yè)結構優(yōu)化升級的今天，要為農業(yè)發(fā)展提供更為精確的數(shù)據(jù)信息，就需要拓寬農業(yè)服務的范圍，提高服務的質量和水平。為了加強農業(yè)氣象服務，提高質量，保證服務的精確性、時效性和全面覆蓋行，就需要加強對特色農業(yè)和設施農業(yè)的服務措施，充分的發(fā)揮氣象服務在農業(yè)生產中的比重。除此之外，在此基礎上還需要加大對縣、鄉(xiāng)、鎮(zhèn)等基層對象的服務工作，為他們農業(yè)的發(fā)展提供高效的信息數(shù)據(jù)支持。

3.4不斷提升氣象為農服務的能力。提升為農服務的能力，也是保證農業(yè)健康發(fā)展的關鍵環(huán)節(jié)，要想實現(xiàn)這一目的，就需要在發(fā)展的過程中逐步建立起農業(yè)氣候資源示范基地，并且對特色農業(yè)、設施農業(yè)以及精準農業(yè)等的氣象問題進行科學分析，并進行深入研究，創(chuàng)新服務理念，擁有前瞻性的服務眼光，為農業(yè)的發(fā)展提供及時準確的決策依據(jù)，以此來提升氣象服務的能力。 

3.5加強對相關氣象部門的監(jiān)督檢查。作為政府，還需要引導，并建立激勵機制，形成各方廣泛參與的氣象為農服務體系。需要注意的是，在氣象為農服務工作開展的過程中，氣象部門需要充分的重視這一工作，將農村氣象災害防御體系切實的貫徹到為農服務工作中來，將其保障作用和支撐作用充分發(fā)揮，促進氣象為農服務工作得以順利開展。

3.6進先進設備提升相關人員的技能。設備和人才是保證氣象為農服務工作順利進行的重要因素，上文中提出，在現(xiàn)階段該工作中的設備和人員問題，要想改變這一現(xiàn)狀，就需要更新設備，引進先進的氣象監(jiān)測技術，增強硬件設施，并加大資金投入，為設備的更新打下堅實的物質基礎。同時需要在完善氣象為農服務體系的基礎上積極開發(fā)新技術，例如3S技術的開發(fā)，能夠使我國的農業(yè)氣象部門獲得更多的服務效益。同時，大力培養(yǎng)氣象為農服務人才，政府和氣象部門需要為其提供良好的學習平臺，提升他們的技術水平。

篇8

（1江西省農業(yè)科學院農業(yè)工程研究所，南昌330200；2江西農業(yè)大學工學院，南昌3300451；3南京農業(yè)大學，南京210095）

摘要：光譜技術可以快速、準確、無損地獲取水稻生長狀態(tài)的實時信息，是水稻生長監(jiān)測和精確管理中實施變量投入不可或缺的關鍵技術。綜述了以光譜技術監(jiān)測水稻長勢（包括葉面積指數(shù)和生物量）、水稻生物化學參數(shù)（包括氮素營養(yǎng)和葉綠素含量）和水分的國內外研究進展，并提出了一些今后研究的設想，以期為提高水稻精確管理水平和單位面積產量提供技術支撐。

關鍵詞 ：水稻；光譜技術；生長監(jiān)測

中圖分類號：S311 文獻標志碼：A 論文編號：2014-0613

0 引言

精確農業(yè)是現(xiàn)有農業(yè)生產管理措施與現(xiàn)代信息高新技術的有機結合，其核心是針對作物群體生長差異精確投入，是實現(xiàn)農業(yè)高產、優(yōu)質、高效、低耗和安全的重要途徑[1-2]。光譜技術可實時、快速、準確、無損地獲取農作物生長發(fā)育、水肥狀況等信息，是實施精確農業(yè)的重要工具[3]?；诜瓷涔庾V監(jiān)測作物生長狀況是實現(xiàn)作物長勢實時、無損、快速診斷的有效工具和手段，與傳統(tǒng)的診斷手段相比，該技術快速、無損、省時、省力，而且信息獲取量大，是作物精確管理中實施變量投入不可或缺的關鍵支撐技術。近年來，許多學者利用光譜技術在作物生長監(jiān)測方面開展了大量的相關研究，取得了不錯進展。如Shibayama 等[4]利用多元回歸法分析了水稻多時相的可見光、近紅外與中紅外光譜和葉面積指數(shù)與地上部干物質的關系；Bodo 等[5]利用冠層光譜反射率估測了作物氮營素養(yǎng)狀況；田永超等分析了光譜植被指數(shù)與水稻葉面積指數(shù)[6]、葉層全氮含量[7]和植株含水率[8]等指標間定量關系。光譜技術已成為精確農業(yè)發(fā)展的重要方向和研究熱點之一，水稻是中國種植面積最大、單產最高的糧食作物之一，在中國糧食安全保障與社會經濟發(fā)展中占有極其重要的地位，而前人專題針對光譜技術在水稻生長指標監(jiān)測中的綜述研究較少。為此，筆者綜述了光譜技術在水稻葉面積指數(shù)、生物量、氮素營養(yǎng)、葉綠素含量、水分含量等生長指標監(jiān)測中的應用研究進展，以期為提高水稻精確管理水平和單位面積產量提供技術支撐。

1 水稻長勢的監(jiān)測

1.1 水稻葉面積指數(shù)的監(jiān)測

葉面積指數(shù)(LAI)決定著水稻的許多生物和物理過程，是表征水稻光合面積大小和冠層結構的重要參數(shù)，也是水稻生長模型和決策支持系統(tǒng)的重要輸入參數(shù)。因此，快速、實時地監(jiān)測水稻LAI狀況具有重要意義。光譜技術以其快速、實時、無損探測等特點，正逐步成為水稻LAI 估測的有力工具，受到國內外學者的廣泛關注[9]。利用遙感數(shù)據(jù)提取水稻LAI 的方法可以采用構造比值植被指數(shù)、歸一化植被指數(shù)、垂直植被指數(shù)等不同形式的光譜參數(shù)與LAI 的相關分析來反演LAI[10-11]。隨著高光譜遙感技術的迅速發(fā)展，基于植被冠層反射光譜分析的導數(shù)和紅邊參數(shù)光譜技術也用來反演作物LAI。劉偉東等[12]研究表明，LAI與一階微分光譜均表現(xiàn)出良好的相關性。王秀珍等[13]指出，歸一化差值植被指數(shù)、藍邊內一階微分總和與紅邊內一階微分總和的比值是估測水稻LAI的最佳參數(shù)。田永超等[6]研究指出，水稻LAI與部分高光譜植被指數(shù)存在良好的相關性，其中以差值指數(shù)DI(854,760)為變量建立的水稻LAI 監(jiān)測模型效果最好，可用于水稻LAI 的估測。Broge 等[14]研究指出，基于高光譜的植被指數(shù)對LAI 的估測并不優(yōu)于寬波段植被指數(shù)，加之高光譜遙感數(shù)據(jù)量大，處理復雜，實用性不如寬波段植被指數(shù)。為了提高水稻LAI 的估測精度，有學者采用支持向量機和主成分分析法等模糊統(tǒng)計方法來估算LAI[15- 16]。也有學者利用各種衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，如MODIS具有不同波段設置和分辨率的影像在大范圍的LAI監(jiān)測中獲得了較好的反演效果[17]。上述研究表明，利用光譜技術可較好的估測水稻葉面積指數(shù)，能較好的解決傳統(tǒng)破壞性取樣獲取水稻葉面積指數(shù)方法費力費時的缺陷。

1.2 水稻生物量的監(jiān)測

生物量的大小是衡量水稻生長狀況的重要指標，與水稻產量和LAI 緊密相關。所以，用來監(jiān)測水稻LAI 的方法均可用于生物量的監(jiān)測，主要是利用高光譜參數(shù)、植被指數(shù)和生物量進行相關分析。如Casanova 等[18]利用植被指數(shù)反射模型反演的光合有效輻射可準確估算水稻的生物量。Prasad 等[19]研究表明，生物量與近紅外波段(740~1100 nm)的反射率呈正相關，與紅光波段(620~700 nm)的反射率呈負相關。Takahashi 等[20]研究表明，可利用冠層可見光和近紅外高光譜反射率來建立估算水稻干物質重的監(jiān)測模型。Gitelson 等[21]指出，可利用紅邊位置的對數(shù)方程估算生物量。同時，國內學者也對水稻生物量的監(jiān)測開展了大量研究。唐延林等[22]利用760~900 nm和630~690 nm這2 個寬波段的組合比值植被指數(shù)和歸一化植被指數(shù)估測了水稻鮮干葉重；他還利用紅邊位置、紅邊幅值監(jiān)測水稻、玉米等作物的鮮干葉重[23]。王秀珍等[24]指出，可利用藍邊內一階微分總和與紅邊內一階微分總和組成的比值植被指數(shù)來構建水稻鮮重的監(jiān)測模型。為尋求有效的水稻生物量估算方法，張遠等[25]嘗試開發(fā)了微波冠層散射模型，結果表明，利用微波遙感機理模型來反演水稻結構參數(shù)和估算水稻生物量效果較好，具有應用潛力。所以，通過對光譜數(shù)據(jù)進行有效提取，建立高光譜參數(shù)與植被指數(shù)均可準確的估測水稻生物量。

2 水稻生化參數(shù)的監(jiān)測

2.1 水稻氮素營養(yǎng)的監(jiān)測

氮素是水稻生長發(fā)育中最重要的營養(yǎng)元素之一，是評價水稻長勢、估測產量與品質的重要參考指標。氮肥施用過多或過少均會不同程度的影響水稻生長，導致葉綠素含量、生物量、葉面積指數(shù)等的變化，進而改變水稻群體的冠層光譜反射率。所以，利用光譜技術無損監(jiān)測水稻氮素營養(yǎng)狀況始終是作物遙感監(jiān)測研究的重點[5]，對于診斷水稻生長特征、提高氮肥利用率、降低過量施氮帶來的農田環(huán)境污染具有重要意義。20 世紀70 年代以來，國內外許多學者廣泛開展了作物葉片氮素監(jiān)測診斷研究，尋找氮素的敏感波段及其反射率在不同氮素水平下的表現(xiàn)。Thomas 等[26]利用550 nm和670 nm兩個波段定量估算了甜椒的氮素含量。Stone 等[27]研究指出，可利用671 nm 和780 nm這2 個波段的光譜反射率組合植株—氮—光譜指數(shù)估測小麥全氮含量。以上研究提出的氮素敏感波段多位于可見光波段，并且認為綠光附近效果最佳。在闡明氮素敏感波段后，國內外學者利用各種統(tǒng)計方法尋找氮含量與光譜反射率及其演生參數(shù)間的定量關系，且構建了估算作物氮素含量的監(jiān)測模型。如Nguyen等[28]采用偏最小二乘法預測了水稻葉片氮素狀況。Inoue等[29]研究指出，可利用可見光和近紅外區(qū)域內高光譜數(shù)據(jù)的多元回歸模型來估測水稻葉片的氮素含量。楊長明等[30]研究發(fā)現(xiàn)，水稻葉片氮素含量和1376 nm 波段的冠層光譜反射率呈負相關。朱艷等[31]研究指出，小麥和水稻的葉片氮素含量都與歸一化差值植被指數(shù)(1220，610)具有很好的相關性，可利用共同的波段與光譜指數(shù)來監(jiān)測其葉片氮素含量。譚昌偉等[32]分析了水稻氮素含量和原始光譜反射率、一階微分光譜及高光譜參數(shù)間的定量關系，建立與檢驗了以光譜參數(shù)為變量的水稻氮素營養(yǎng)監(jiān)測診斷模型。田永超等[7]研究發(fā)現(xiàn)，綠光560 nm 和紅邊705 nm 波段附近光譜反射率與葉層全氮含量呈極顯著負相關，兩者分別與近紅外波段組合而成的光譜比值指數(shù)可較好地監(jiān)測水稻葉層全氮含量，其中綠光、紅邊窄波段比值指數(shù)SR(R780，R580)和SR(R780，R704)表現(xiàn)較好。覃夏等[33]建立基于水稻冠層歸一化植被指數(shù)NDVI 的早稻氮素診斷模型，并利用模型指導水稻生產實踐，實現(xiàn)水稻氮素追肥的精確定量。由于水稻冠層光譜反射率受到葉片面積、角度、土壤覆蓋度和含水量等因子影響，同時，上述因子具有明顯的時空動態(tài)性，所以，這樣構建的氮素光譜診斷模型具有明顯的局限性，難以用于建模以外的時空條件，如何提高氮素光譜診斷模型的普適性有待進一步深入探討。

2.2 水稻葉綠素的監(jiān)測

葉綠素是水稻葉片吸收轉化光能的重要物質，是評價作物光合效率與營養(yǎng)脅迫的重要指標?？梢姽獠ǘ问侨~片葉綠素含量最敏感波段，藍光與紅光被葉綠素強烈吸收，導致反射率較小，綠光是葉綠素吸收低谷區(qū)[34]。許多研究表明[35-36]，可利用光譜技術來監(jiān)測作物葉片葉綠素含量。吳長山等[37]分析了水稻等作物的葉片光譜特征與葉綠素密度的關系，指出在762 nm波段的導數(shù)光譜與葉綠素密度具有高度的相關性。劉偉東等[12]分析了水稻整個生育期內葉綠素密度與高光譜數(shù)據(jù)的關系，指出微分技術能夠改善光譜數(shù)據(jù)與葉綠素密度的相關性。另外，許多學者對水稻不同葉位葉片的葉綠素含量與光譜反射率間的關系進行大量研究。孫雪梅等[38]研究指出，植被指數(shù)GNDVI和水稻抽穗后頂一葉葉綠素含量的關系最好。陳維君等[39]研究表明，mSR705和mND705是預測水稻乳熟后頂一葉葉綠素含量的良好光譜指數(shù)。楊杰等[40]分析了水稻主莖頂部4 張葉片的高光譜反射率與葉綠素含量的定量關系，發(fā)現(xiàn)紅邊波段的比值和歸一化光譜指數(shù)可較好的估測水稻上部4 葉的葉綠素含量。所以，利用高光譜數(shù)據(jù)可準確地監(jiān)測水稻葉片的葉綠素密度與葉綠素含量等信息。

3 水稻水分的監(jiān)測

水分是影響作物生長發(fā)育、光合作用和呼吸作用的主要環(huán)境因子之一。葉片含水量是水稻水分狀況良好度量和診斷指標，采用傳統(tǒng)的測定方法存在測試時間長并具破壞性等缺陷。近年來，光譜技術的快速發(fā)展，使作物水分狀況的無損實時監(jiān)測成為可能。許多學者針對干旱對作物光譜特性的影響及光譜對葉片水分虧缺的響應等開展了廣泛研究，同時構建光譜指數(shù)來診斷植株水分狀況。干旱時，作物冠層光譜反射率在近紅外區(qū)域都有所降低，認為760~900 nm是監(jiān)測作物水分脅迫的最好波段，可以作為作物中度干旱時水分狀況的指示器[3]。Danson等[41]研究發(fā)現(xiàn)，1360~1470 nm和1830~2080 nm為水分吸收波段，其葉片反射率一階導數(shù)和葉片含水量具有很好的相關性，并且不受葉片結構的影響。Ceccato 等[42]研究表明，利用短波紅外波段(1600 nm)與近紅外波段(820 nm)的比值來估算含水量比用單一波段估測的結果更準確。田永超等[8]研究了不同土壤水氮條件下水稻冠層光譜反射特征與植株含水量的相關性，表明水稻冠層短波紅外光譜反射率隨土壤含水量的降低而升高，而近紅外光譜反射率隨土壤含水量的降低而降低，比值植被指數(shù)R810/R460可以較好的監(jiān)測不同生育期水稻葉片和植株含水率。孫俊等[43]于水稻孕穗期同時測量室外水稻冠層光譜反射率和葉片含水率，分別應用BP 神經網絡和GA-BPNetwork、傳統(tǒng)多元線性回歸方法建立葉片含水率預測模型，試驗表明，GA-BP-Network 模型的預測效果最好。

4 展望

光譜技術可實時、快速、準確地獲取作物長勢、生物化學參數(shù)等信息。隨著高光譜遙感的快速發(fā)展，可以更準確地探測并獲取作物的精細光譜信息來估測生物量、LAI 和氮素等指標，但是，目前的作物監(jiān)測模型多為靜態(tài)的統(tǒng)計模型，難以提示作物生長發(fā)育、產量形成及其與氣候土壤環(huán)境的互作機理，缺乏普適性與動態(tài)性[44]。因此，將光譜遙感信息與作物生長模型相耦合，以利于構建普適性強且方便可靠地光譜監(jiān)測模型，進而進一步提高模型的反演能力與精度，是解決光譜監(jiān)測問題的有效途徑和農業(yè)遙感研究的重要方向之一。利用光譜技術探測作物生長狀態(tài)可在地面和高空兩個層面下進行，相對于基于航空航天平臺的作物生長監(jiān)測，地面遙感監(jiān)測作物生長具有受大氣干擾和傳感器本身性能等因子的影響小、監(jiān)測精度高等優(yōu)點，但存在監(jiān)測區(qū)域小的缺點。所以，將精度較高地地面光監(jiān)測模型與空間遙感信息相結合，構建作物長勢、氮素含量等指標的遙感監(jiān)測模型，用來指導大尺度的作物生長監(jiān)測與肥水精確調控。此外，目前作物長勢、生物化學參數(shù)等信息的獲取大多是基于國外進口的地物光譜儀，不但價格昂貴，而且結構復雜，操作繁瑣，不便于田間生產使用。因此，研制結構簡單、價格便宜和易于田間操作的便攜帶式作物生長監(jiān)測診斷儀仍然是光譜監(jiān)測研究中的一個重要方向，有利于解決當前作物生長信息實時、快速、無損測量手段瓶頸問題，以提高作物生產精確管理水平和綜合效益。

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篇9

關鍵詞標準化;現(xiàn)代農業(yè);基本特征;關系

勞動生產率是衡量現(xiàn)代農業(yè)的重要指標，現(xiàn)代農業(yè)的發(fā)展離不開大的社會經濟條件，現(xiàn)代農業(yè)有著明顯的時代和區(qū)域特征。標準化是現(xiàn)代農業(yè)發(fā)展的基礎和重要特征之一，標準化在穩(wěn)定農產品質量、農業(yè)產業(yè)化、科技成果推廣等方面發(fā)揮更加重要的作用?，F(xiàn)代農業(yè)發(fā)展對標準化提出了更高要求，將在農產品質量安全、農業(yè)機械化、精確高效農業(yè)、提高勞動生產率和規(guī)范市秩序等方面發(fā)揮更加重要的作用。

國內外農業(yè)發(fā)展的實踐經驗表明，農業(yè)標準化是農業(yè)現(xiàn)代化的重要內容和基礎。無論是大規(guī)模農場化經營還是設施農業(yè)的發(fā)展，都離不開標準化的支持。大規(guī)模農場化經營所必需的機械化、農藝與農機相適應的生產方式，都是標準化的成果。設施農業(yè)更是以市場為導向的高科技、高標準精確農業(yè)生產。因此，大力推行農業(yè)標準化，包括農產品生產及加工、流通的標準化，帶動農業(yè)生產專業(yè)化和區(qū)域化，進而推動農業(yè)的戰(zhàn)略性結構調整。

推進農業(yè)標準化是保障農產品質量和消費安全的重要手段[1]。近年來，因農藥殘留、獸藥殘留和其他有毒有害物質超標，導致的農產品污染和中毒事件時有發(fā)生，嚴重威脅了廣大消費者的身體健康和生命安全。這些問題的出現(xiàn)或多或少都與沒有建立起完善的標準體系和農產品質量監(jiān)督體系有關。同時，又缺乏相應的標準化生產體系對農產品生產和加工過程進行嚴密的過程監(jiān)控，使得農產品安全問題日益突出。沒有農業(yè)標準化，就沒有農業(yè)現(xiàn)代化，就沒有食品安全保障。

推進農業(yè)標準化是建設現(xiàn)代農業(yè)的現(xiàn)實選擇，是現(xiàn)代農業(yè)的重要標志。現(xiàn)代農業(yè)不僅要求農產品品種要標準化、農業(yè)生產技術標準化，農業(yè)生產管理也要標準化，還要求農業(yè)市場規(guī)范、農村經濟信息建設也要標準化。建設現(xiàn)代農業(yè)的過程在某種程度上也是農業(yè)標準化的過程、農業(yè)信息化的過程和農業(yè)市場化的過程[2]。

1現(xiàn)代農業(yè)的基本特征

世界農業(yè)發(fā)展的歷史，尤其是歐美現(xiàn)代農業(yè)的發(fā)展已經證明農業(yè)現(xiàn)代化是在工業(yè)現(xiàn)代化基礎上發(fā)展起來的。其具備以下幾個重要特征。

1.1較高的勞動生產率

勞動生產率是衡量現(xiàn)代化發(fā)展水平的最重要標志，也是農業(yè)現(xiàn)代化的核心要素。農業(yè)發(fā)展的歷史表明，持續(xù)提高的勞動生產率是農業(yè)產業(yè)吸引人才和資本進入的重要指標，作為社會經濟發(fā)展中的第一產業(yè)，農業(yè)的發(fā)展依賴于社會經濟發(fā)展的條件、不同的社會發(fā)展水平和經濟條件，農業(yè)現(xiàn)代化有著不同的表現(xiàn)形式，因而有著鮮明的時代特征。

1.2具有很強的區(qū)域特色

農業(yè)對環(huán)境的依賴很強，現(xiàn)代農業(yè)的發(fā)展水平與其所處的區(qū)域環(huán)境密切相關，因而現(xiàn)代農業(yè)有著很強的區(qū)域特色，這也是特色農業(yè)發(fā)展的基礎。但是農業(yè)資源又是脆弱的，部分資源如淡水等又是不可再生的，因此注重對農業(yè)資源和環(huán)境的保護和可持續(xù)利用是現(xiàn)代農業(yè)發(fā)展所必需的。

1.3科技貢獻率高

現(xiàn)代農業(yè)是在工業(yè)化基礎上發(fā)展起來的，用現(xiàn)代工業(yè)裝備的，其基本特征是:技術性能優(yōu)良的現(xiàn)代農業(yè)機器體系被廣泛應用，因而機器作業(yè)基本上替代了人畜力作業(yè);同時用現(xiàn)代組織管理方法來經營?，F(xiàn)代農業(yè)是廣泛應用現(xiàn)代科學技術、現(xiàn)代工業(yè)提供的生產資料和科學管理方法的產業(yè)。

1.4市場化程度高

傳統(tǒng)農業(yè)最重要的特征是自給自足，因而現(xiàn)代農業(yè)只有面向市場，提高商品率，通過市場機制來配置資源，才能建立起科學完整的產業(yè)體系。廣泛采用先進適用的農業(yè)科學技術、生物技術和生產模式，改善農產品的品質、降低生產成本，以適應市場對農產品需求優(yōu)質化、多樣化、標準化的發(fā)展趨勢。現(xiàn)代農業(yè)的發(fā)展過程實質上是先進科學技術在農業(yè)領域廣泛應用的過程，是用現(xiàn)代科技改造傳統(tǒng)農業(yè)的過程。

2農業(yè)標準化與現(xiàn)代農業(yè)的關系

2.1農業(yè)標準化是農業(yè)現(xiàn)代化的重要內容和基礎

(1)標準體系的過程控制作用。標準化最重要的作用是過程控制作用，即準確識別過程、制訂優(yōu)化的程序和方法，實施標準得到最佳秩序、持續(xù)改進和提高，也就是常說的PDCA循環(huán)。農業(yè)生產過程中準確地識別農產品的生產和加工過程，建立起系統(tǒng)化的標準，就形成了覆蓋農業(yè)生產和加工全過程的標準體系[3]。標準體系的實施將強化對農產品生產過程的控制，使農產品的質量更加符合市場的需求。

而農業(yè)生產與工業(yè)生產相比，最大的不同就在于生產過程不可預期性更強，也就是農業(yè)生產的結果即是最終的農產品受環(huán)境變化的影響特別大，任何一個環(huán)節(jié)的失控就會使最終的產品質量失去控制，近年來反復出現(xiàn)的農產品質量安全事故就證明了這一點。因而在農業(yè)生產中加強對生產過程的控制尤其重要，只有過程受到生產者和監(jiān)管方法的控制，才能確保生產的結果符合市場的預期。

(2)保障農產品質量的穩(wěn)定和提高。農產品是農業(yè)生產和加工的最終結果，是農業(yè)生產成果的集中體現(xiàn)，是農業(yè)產業(yè)利潤實現(xiàn)的載體。對農產品質量的要求隨著社會經濟的不斷發(fā)展而提高，因而市場對農產品的質量要求是持續(xù)變化的，或者說是持續(xù)提高的。農產品質量的最直接體現(xiàn)就是產品標準。產品標準是農業(yè)生產標準體系的核心，也是農業(yè)生產的目標。農產品質量標準既能夠客觀地反映市場，又能在市場需求的推動下不斷改進和提高，再回到生產環(huán)節(jié)，對生產過程提出更高的要求，對生產過程的標準也提出更高的要求[4]。

農業(yè)標準化還是增強農產品國際競爭力和調節(jié)農產品進出口的重要手段。我國加入WTO后，價格優(yōu)勢在國際市場上受到了安全標準的挑戰(zhàn)。我國90%的農產品出口企業(yè)，不同程度地受到國外技術壁壘的影響，如有機農產品、農業(yè)GAP生產等都是更高標準的農業(yè)生產。同時，由于我國標準“門檻”低，加之檢測能力弱，客觀上為國外農產品大量進入我國市場提供了便利。在此形勢下，加快建立符合國際規(guī)范和食品安全的農業(yè)標準化體系，已成為現(xiàn)代農業(yè)發(fā)展的必然要求。

(3)加快農業(yè)科技成果的推廣應用。推進農業(yè)標準化是促進農業(yè)科技成果轉化和推進產業(yè)化經營的有效途徑。農業(yè)標準化生產示范區(qū)建設的實踐證明:農業(yè)標準化是促進科技成果轉化為生產力的有效途徑，是提升農產品質量安全水平、增強農產品市場競爭能力的重要保證，是提高經濟效益、增加農民收入和實現(xiàn)農業(yè)現(xiàn)代化的基本前提。加快農業(yè)標準化進程，是新世紀新階段推進農業(yè)產業(yè)革命的戰(zhàn)略要求。

農業(yè)標準化既源于農業(yè)科技創(chuàng)新，又是農業(yè)科技創(chuàng)新轉化為現(xiàn)實生產力的載體?？萍汲晒D化為標準，可以成倍地提高推廣應用的覆蓋面。同時，標準的提高又會推動科技創(chuàng)新。農業(yè)產業(yè)化經營是新時期推進農業(yè)和農村經濟發(fā)展的重要組織形式。農業(yè)產業(yè)化的實施過程，既是農產品生產、加工、流通行為標準化的過程，也是規(guī)范千家萬戶農民生產行為和應對千變萬化農產品市場的過程?？梢哉f，沒有農業(yè)的標準化，就難以實現(xiàn)農業(yè)的產業(yè)化。

2.2現(xiàn)代農業(yè)發(fā)展需要更高水平的標準化

(1)土地制度。規(guī)模化是現(xiàn)代農業(yè)的基本要素之一，農業(yè)產業(yè)發(fā)展的基礎是土地制度，這是由于農業(yè)對土地資源的嚴重依賴決定的。無論從歷史還是國外發(fā)展歷程看都是如此。我國農業(yè)過去逾30年所取得的成果是建立在以家庭為單位的農業(yè)承包制基礎上的，曾經給中國的農民帶來了實惠和富裕，也在部分上解放了農業(yè)生產力。但從現(xiàn)代農業(yè)標準發(fā)展的要求來看，從農業(yè)產業(yè)化和工業(yè)化的發(fā)展來看，這種劃地為制的承包顯然也存在著一些不足。國外農業(yè)發(fā)達國家大多實行的是私人農場主或農田主制，這種形式也許更便于實施企業(yè)化式的標準化管理。目前，我國政府正在著力推進合理的土地流轉制度，即在不改變土地所有權性質的基礎上，鼓勵土地經營權的流動，在一定范圍內擴大農業(yè)生產的組織規(guī)模[5]。但隨著社會主義市場經濟的成熟發(fā)展，尤其是城市化進程的加快，有必要探索一條更適合于我國國情、更利于農業(yè)現(xiàn)代化的生產的土地制度。

(2)農業(yè)產業(yè)化的市場規(guī)范機制?，F(xiàn)代農業(yè)是直接面向市場的產業(yè)，充分發(fā)揮市場配置資源的作用是必需條件。而我國農業(yè)產業(yè)市場化程度仍然較低。近幾年來很多農產品出現(xiàn)價格的巨幅波動，造成農民收入大幅降低。這一方面是由于我國的農業(yè)生產者綜合素質還比較低，還不具備直接面向市場的能力;另一方面，一個重要的原因是市場規(guī)范機制未完全建立起來，流通環(huán)節(jié)對農產品市場的主導作用太強，農業(yè)專業(yè)化合作社未能真正發(fā)揮聯(lián)系市場的橋梁作用，并在一定程度上對市場的波動起到推波助瀾的作用。而國外農產品在市場上的流通都是由專門的協(xié)會或公司來組織，相應的法律法規(guī)、行業(yè)協(xié)會標準等都起到約束和規(guī)范作用。因此，建立起適應我國國情與社會主義市場經濟相適應的市場規(guī)范機制和體系顯得尤為迫切。

(3)農業(yè)生產效率的不斷提高。農業(yè)現(xiàn)代化最明顯的標志是勞動生產率的提高。因此，實現(xiàn)農業(yè)現(xiàn)代化需要不斷地改善生產條件，提高基礎設施和現(xiàn)代化的物質裝備條件。而我國人多地少的國情又要求不能片面地追求大規(guī)模農場化生產，集約化、高效率地使用各種現(xiàn)代生產投入要素，包括水、電力、農膜、肥料、農藥、良種、農業(yè)機械等物質投入和農業(yè)勞動力投入，從而達到提高農業(yè)生產率的目的是人們現(xiàn)實的選擇。標準化作業(yè)可以提高農業(yè)資源的使用效率，規(guī)范使用可以提高農業(yè)生產的控制水平，對農產品質量穩(wěn)定起到保障作用。

探索不同形式的農業(yè)合作組織和專業(yè)化生產是提高勞動生產率有效的方式。最高水平的專業(yè)化生產應該是社會化，也就是將農業(yè)生產過程中的部分產品或服務進行工業(yè)化改造，利用工業(yè)化的成果來提高農業(yè)產業(yè)的勞動生產率?，F(xiàn)實情況下涌現(xiàn)了很多農業(yè)組織，要充分利用標準化“統(tǒng)一、簡化、選優(yōu)”的原則進行組織，獲得最佳秩序，以確實提高生產率。

3結語

農業(yè)現(xiàn)代化是一個漸進的過程，離不開當?shù)氐纳鐣洕l(fā)展條件。標準化是現(xiàn)代管理和現(xiàn)代大規(guī)模農業(yè)生產的基礎，也是現(xiàn)代農業(yè)發(fā)展的基礎?，F(xiàn)代農業(yè)生產追求的高質量農產品需要標準化;現(xiàn)代農業(yè)生產要求的機械化需要農機與農藝相結合的標準化;高投入高產出的集約化生產、精準農業(yè)都需要更高水平的農業(yè)標準化來控制生產過程，因而現(xiàn)代農業(yè)發(fā)展過程需要更加重視標準化的基礎和保障作用。

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篇10

關鍵詞:水資源；協(xié)調發(fā)展度模型；評價指標

引言

水資源是人們生活的必需品，但是隨著人們的過度開發(fā)和使用，水資源的短缺便成為了社會發(fā)展所需要面臨的重要問題，我國政府對其的關注度也比較高，尤其是在工農業(yè)用水加劇的狀況下，水資源使用之間的爭奪更是變得越發(fā)的嚴峻，農業(yè)用水空間所受到的壓力也十分的明顯。水資源的過度開發(fā)和使用都會影響到我國的生態(tài)環(huán)境。所以，必須要就水資源的使用和環(huán)境經濟協(xié)調性的發(fā)展進行更為深入的探究。

1協(xié)調度的概述

水資源、環(huán)境和區(qū)域經濟的可持續(xù)發(fā)展主要就是為了提升三者之間發(fā)展高度，是一個和諧發(fā)展的過程，這個發(fā)展過程不能過于簡單，其并不直接和增長保持一致，其增長主要是在一定的時間內，提升其總量。讓社會更具系統(tǒng)化的特性，在實際的發(fā)展過程中，不能一味的以犧牲環(huán)境和破壞生態(tài)環(huán)境當做發(fā)展的代價，需要統(tǒng)籌規(guī)劃，合理的使用水資源、環(huán)境和區(qū)域經濟，讓其發(fā)展更具可持續(xù)以及可循環(huán)的特性，將協(xié)調度概念放置到其中，對其進行更為精確合理的評價。了解協(xié)同發(fā)展的和諧趨勢，對其協(xié)調的狀況進行定量性的評價，該過程始終處于一個動態(tài)的變化狀態(tài)，所以在某時間點以及某時間段都不能單獨的考慮其數(shù)據(jù)的變化情況，需要把其放置在相應的時間序列之中，對其進行綜合性的考慮，分析時間段的協(xié)調狀況，在協(xié)調度的評價內容中，合理的使用空間區(qū)域，對其進行精確的衡量。

2構建協(xié)調發(fā)展評價模型

2.1協(xié)調發(fā)展指標體系構建原則

首先，要遵循科學性的原則，在其所構建的指標內容中，需要嚴苛且精準的反饋出水資源的使用狀況，找出水資源使用和環(huán)境經濟發(fā)展之間所存在的連接關系，設定好環(huán)境管理機制。其次，要遵循全面性的原則，在其構建的指標體系之中，其所涉及到的層面比較廣，所以其所設定的指標必須要帶有代表性的特征，這樣可以較為全面的反應出三者之間的關系。最后是動態(tài)性的原則，水資源的使用以及環(huán)境經濟的發(fā)展都處于一個動態(tài)的變化過程，所以，在構建協(xié)調發(fā)展指標體系時，需要分析系統(tǒng)的動態(tài)化特征，了解其發(fā)展的趨勢以及變化的現(xiàn)狀。收集整理相關的數(shù)據(jù)信息，對其進行過量化的處理。

2.2指標體系的構建

使用時間序列協(xié)調度來正確的評價相關指標，同時還應當在選擇指標時，盡可能的選擇可以反饋出經濟、水資源利用率和環(huán)境的指標。站在農業(yè)用水的層面上選擇指標。

2.3協(xié)調度評價等級

利用相關的公式去計算協(xié)調發(fā)展度的等級，并對協(xié)調發(fā)展度的等級進行精確合理的劃分，深入的分析各個系統(tǒng)之間所存在的協(xié)調關系，對協(xié)調發(fā)展等級進行論述。

3水資源使用和環(huán)境經濟協(xié)調發(fā)展的措施

3.1堅持系統(tǒng)、長期、全局的指導思想

城市的可持續(xù)發(fā)展內容比較復雜，需要在提升經濟的同時，合理且高效的使用各類資源能源，切實的保障城市的生態(tài)環(huán)境，賦予其生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定性以及舒適性的特征。所有的城市發(fā)展都會和周邊的城市地區(qū)相交流，其關系十分的緊密，對此，在制定可持續(xù)發(fā)展措施時，需要從全局的角度上出發(fā)，利用好各類經濟發(fā)展的機遇以及條件，不斷的提升水資源使用的高效性。

3.2尊重自然發(fā)展環(huán)境經濟

城市的自然環(huán)境是城市賴以生存的基礎，但往往是城市發(fā)展的制約因素。城市的地形地貌、水源容量、地質分布狀態(tài)、植被條件和氣候特征等因素，都是影響城市規(guī)劃非常重要的限制性條件?？沙掷m(xù)發(fā)展的城市規(guī)劃，在綜合考慮城市功能的前提下，必須慎重考慮這些自然條件。規(guī)劃師與資源管理者必須有清醒的認識，山地城市等都是自然環(huán)境與城市建設有機結合的結果。