第4讲 “精细农作”的主要支持技术（二）.doc

第4讲“精细农作”的主要支持技术(二)
地理信息系统与遥感技术
中国工程院院士汪懋华
“精细农作”的实践要分析农田作物产量和影响作物产量诸因素的空间分布差异性,按空间小区差异性实施定位变量处方农作。因此,获取和处理农田中这些空间分布的差异性数据,提取有利于优化作物管理决策,支持定位处方农作的信息是十分重要的。这些都需要地理信息系统(GIS?/FONT>Geographical Information System)及支持地理空间数据采集、更新及遥远监测农田空间信息的遥感技术(RS?/FONT>Remote Sensing)与上一讲介绍过的差分全球定位系统(DGPS)的支持。例如:目前,国外用于精细农作的带GPS的谷物联合收获机,可按每亩区分为约40-60 个小区自动定位采集、计算单产数据,每一单产数据与对应的农田地理座标位置同步记录下来,进一步通过计算机处理生成小区产量分布图。为了分析产量空间差异性的原因,需要相应地对田间土壤特性、病虫草害、作物苗情等空间分布信息进行定位采集,经过地理统计与空间信息处理技术,生成各种数据信息的空间分布图。并使这些基于同一农田不同类型的空间分布信息对应起来进行分析,提出按小区实施定位管理的处方决策方案。这些过程都可以通过地理信息系统协助来完成。
地理信息系统(GIS)是一个用于输入、存储、检索、分析、处理和表达地理空间数据的计算机软件平台。当然,GIS软件需要装载在适当性能的计算机上,并为计算机配置必要的输入输出外部设备,如用于输入数据的扫描仪、数字化仪、读卡机和用于输出和显示结果的计算机显示器、彩色打印机或绘图仪,并以不同格式将处理结果保存在存储介质中备用。GIS是以带有地理坐标特征的地理空间数据库为基础的系统。GIS中的数据可以被访问、变换、交互式处理。GIS从外部看,它表现为计算机软硬件系统,而其内涵确是由计算机程序和地理数据组织而成的地理空间信息模型。由GIS数据库中,可以从不同侧面、不同层次提取、重新组织地理空间和时间特征信息,作为研究环境、生态和作物生长过程,分析发展趋势,预测、规划和制定管理决策的基础。在“精细农作”技术体系中,GIS主要用于建立农田土地管理,土壤数据、自然条件、作物苗情、病虫草害发生发展趋势、作物产量等的空间信息数据库和进行空间信息的地理统计处理、图形转换与表达等,为分析差异性和实施调控提供处方决策方案。图1表示一个典型的GIS矢量格式农田多层空间信息分布图。它将纳入作物栽培管理辅助决策支持系统,与作物生产管理与长势预测模拟模型、投入产出分析模拟模型和智能化作物管理专家系统一起,并在决策者的参与下根据产量的空间差异性,分析原因、作出诊断、提出科学处方,落实到GIS支持下形成田间作物管理处方图,分区指导科学的调控操作。
GIS是数据库管理系统的一种类型,它用于管理地理空间数据。这种地理参考数据,不但包括属性数据,还包括这些属性数据所在的地理空间位置数据,如特定小区的产量数值是属性数据,该小区所在的地理位置座标(x,y)的数值,即为空间位置数据。GIS数据库管理系统,可以随时提取或处理相关信息,以不同方式或颜色直观地显示在有地理坐标的地理图形上,也可以对这些信息进行不同方式的处理,输出统计处理结果等。GIS的强大功能是:它能将一种以上同一坐标位置的数值相互联系在一起,可以显示和分