劉文 胡靖濱

(1.河南省煙草公司鄭州市公司,河南鄭州 450000;2.河南省數(shù)字城市科技有限公司,河南鄭州 450000)

3DGIS在煙草農(nóng)田管理中的應(yīng)用及發(fā)展

劉文1胡靖濱2

(1.河南省煙草公司鄭州市公司,河南鄭州 450000;2.河南省數(shù)字城市科技有限公司,河南鄭州 450000)

伴隨著計算機技術(shù)和GIS技術(shù)的發(fā)展,GIS技術(shù)在越來越多的行業(yè)中得到應(yīng)用。介紹了三維地理信息系統(tǒng)(3DGIS)在煙草農(nóng)田管理中的應(yīng)用,展望了3DGIS在煙草農(nóng)田管理中的應(yīng)用前景,如結(jié)合GPS和RS技術(shù),模擬煙草生長、煙草生產(chǎn)管理決策等,以提高煙草的產(chǎn)量。

3D GIS 煙草 農(nóng)田管理 可視化建模

1 引言

煙葉生產(chǎn)的產(chǎn)量與質(zhì)量,是煙草行業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ),而煙田生產(chǎn)管理又是影響煙葉產(chǎn)量與質(zhì)量的關(guān)鍵因素。依賴于空間信息、人工智能等技術(shù)的高速發(fā)展,為煙葉生產(chǎn)管理實施提供了實時定位管理和依據(jù)實際需要進行變量投入?；诳臻g信息和遠程精準(zhǔn)分析現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的管理策略和自動化農(nóng)業(yè)操作技術(shù)體系,對煙葉生產(chǎn)管理系統(tǒng)進行重組,實現(xiàn)一體化、自動化、遠程化管理,達到低投入高效率的效果。通過GIS、GPS和RS技術(shù),把煙葉的空間信息整合為煙葉生成的各種業(yè)務(wù)信息,根據(jù)煙葉煙田的地形環(huán)境、土壤肥力和煙葉生長狀況的空間差異,調(diào)節(jié)對煙草的投入。在對煙草生長狀況、病蟲害等進行實時定量的監(jiān)控診斷,充分了解煙田生產(chǎn)力的空間變異的基礎(chǔ)上,以平衡地力、提高產(chǎn)量為目標(biāo),實施定位定量的精準(zhǔn)管理,實現(xiàn)高效利用各類資源和改善環(huán)境。

2 煙田GIS系統(tǒng)總體設(shè)計

現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)基地單元的建設(shè)與發(fā)展離不開規(guī)劃,目前的規(guī)劃依靠二維地圖或是現(xiàn)場調(diào)研,很難對基地單元進行直觀的整體把握,規(guī)劃結(jié)果停留在文字描述或者簡單的規(guī)劃圖紙。基于3DGIS的三維可視化規(guī)劃管理研究,利用三維數(shù)字地圖的直觀性及包含足夠的信息量為規(guī)劃管理提供準(zhǔn)確的參考數(shù)據(jù),從整體上把握基地單元規(guī)劃,并且可以把規(guī)劃的效果以三維可視化的方式展示在基地單元三維地圖上,供決策人員分析或用于規(guī)劃成果的可視化展示。同時,系統(tǒng)還能為規(guī)劃成果提供可視化的評估結(jié)果。

基于3DGIS的煙草農(nóng)田管理系統(tǒng)開發(fā)研究,是通過對煙草農(nóng)業(yè)基地單元三維可視化研究,以及遙感影像技術(shù)應(yīng)用于煙葉生長情況的動態(tài)監(jiān)測與管理的研究,解決當(dāng)前煙草生產(chǎn)監(jiān)測、規(guī)劃、管理中的問題,使煙草生產(chǎn)監(jiān)測、規(guī)劃、管理更科學(xué)、更高效,為提高煙草生產(chǎn)規(guī)劃管理信息化、數(shù)字化水平提供強有力的技術(shù)保障?？蚣軓南露戏譃?支撐層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、框架層、應(yīng)用層。

3 煙田GIS系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 三維定量分析模型的構(gòu)建技術(shù)

當(dāng)前針對現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)基地單元的基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)劃管理,主要還是以文字表述和二維地圖顯示為主,對規(guī)劃的合理性、建設(shè)的可行性分析主要憑個人的經(jīng)驗,尚未形成一套清晰、直觀、科學(xué)的量化標(biāo)準(zhǔn),而要實現(xiàn)計算機輔助規(guī)劃管理,形成具有量化標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)劃建設(shè)的合理性、可行性分析結(jié)論,必須首先構(gòu)建一套完整的三維定量分析模型。

3.2 基于專家系統(tǒng)的煙葉光譜特性分析

對于綠葉農(nóng)作物而言,近紅外波段是判斷葉片含量的最佳波段。考慮到烤煙葉片較大,因此,近紅外是遙感識別煙田的最適宜波段,此外由于可見光也常用來進行植物種類的辨識,為區(qū)分烤煙與其他作物的區(qū)別,分類中也將考慮可見光波段。利用光譜儀對基地單元內(nèi)多個采樣點的煙葉光譜進行測量,記錄整個生長過程中煙葉光譜的變化情況,重點記錄其在近紅外和可見光波段的響應(yīng)值,建立光譜特性數(shù)據(jù)庫,利用專家系統(tǒng)分析建立煙葉光譜變化趨勢模型,為煙田信息自動識別與提取提供準(zhǔn)確可靠的光譜數(shù)據(jù)。

4 煙草GIS系統(tǒng)的應(yīng)用前景

GIS技術(shù)與許多學(xué)科都緊密相關(guān),每個學(xué)科的發(fā)展都會給GIS帶來重大的影響。隨著GIS技術(shù)的發(fā)展,其在煙草行業(yè)的應(yīng)用也會越來越深入,越來越廣。

4.1 3S在煙草模擬生長中的應(yīng)用研究

基于3S的作物模擬生長模型,對煙草農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)具有重要的指導(dǎo)意義。但是,對煙草生長過程的模擬模型研究則相對滯后,而且多為經(jīng)驗?zāi)Ｐ?。這就使模型在生產(chǎn)中的應(yīng)用范圍受限,需要進一步的深入研究。

4.2 3S在煙草決策管理的應(yīng)用研究

以GPS和遙感為根基,在地理信息系統(tǒng)技術(shù)支持下建立完整的煙草農(nóng)田生產(chǎn)管理決策體系,為煙草的健康生長,測土定位、平衡施肥、預(yù)測病蟲害和自然災(zāi)害、防止病蟲害等提供技術(shù)服務(wù),降低煙草生長中的風(fēng)險,提高煙草質(zhì)量和產(chǎn)量。

5 結(jié)語

目前,3DGIS在國內(nèi)煙草農(nóng)田管理中的應(yīng)用還有很大的發(fā)展空間,有許多管理問題亟待解決。相信在煙草農(nóng)田管理信息化、科技化和系統(tǒng)化的今天,3DGIS以及相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用將會縱橫發(fā)展,將進一步加速完善煙草農(nóng)田管理數(shù)字化的實現(xiàn)進程。

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[2]趙其國.現(xiàn)代土壤學(xué)與農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展[J].土壤學(xué)報,1996(1):1-12.

[3]金繼運.精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)及其在我國的應(yīng)用前景[J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報,1998(1):1-7.

[4]石元春.土壤學(xué)的數(shù)字化和信息化革命[J].土壤學(xué)報,2000(4):289-295.

With the development of computer technology and GIS technology, GIS technology has been applied in more and more industries. In this paper, a review of applications of three dimensional geographic information system (GIS) in tobacco agricultural management is presented. The applying prospect of 3DGIS in the area of tobacco-growing simulation and production management is also discussed, based on GPS and RS, enhancing the output of tobacco.

3D GIS Tobacco Farmland management Visual modeling