劉世令

（北京農(nóng)學(xué)院 計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院，北京 102200）

1 現(xiàn)代信息技術(shù)及應(yīng)用

1.1 3S技術(shù)

3S 技術(shù)是當(dāng)今農(nóng)業(yè)資源收集、生產(chǎn)裝備、質(zhì)量追溯過(guò)程中必不可少的技術(shù)之一，主要包含全球定位系統(tǒng)（GlobalPositioning System，GPS）、地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）、遙感技術(shù)（Remotesensing，RS）。目前，GPS技術(shù)已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)信息采集的來(lái)源之一，GIS技術(shù)和RS技術(shù)也是農(nóng)業(yè)信息數(shù)據(jù)處理技術(shù)的一部分[1]。

1.2 3S技術(shù)在農(nóng)業(yè)大田中的應(yīng)用

1.2.1 農(nóng)作物估產(chǎn)、監(jiān)測(cè)

將3S技術(shù)應(yīng)用在農(nóng)作物的估產(chǎn)和監(jiān)測(cè)中，對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)趨勢(shì)、土壤含水量及農(nóng)作物病蟲(chóng)害的監(jiān)測(cè)都起到了積極的作用，有利于提高大田農(nóng)作物的產(chǎn)量。

1.2.2 土壤建模

將3S技術(shù)應(yīng)用在土壤侵蝕的研究中，利用衛(wèi)星遙感影像可以監(jiān)測(cè)到地形、巖性、植被等很多環(huán)境信息，根據(jù)這些信息可以建立土壤侵蝕模型，然后制定相應(yīng)的對(duì)策方案，做到防患于未然[3]。

1.2.3 農(nóng)業(yè)氣象

將3S技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)氣象方面，收集遙感、氣象、農(nóng)情等數(shù)據(jù)，建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，可有效預(yù)防農(nóng)作物遭受災(zāi)害威脅。3S 技術(shù)中的GIS 分析功能應(yīng)用到洪澇災(zāi)害監(jiān)測(cè)、災(zāi)害損失評(píng)估、資源布局等領(lǐng)域，可有效避免因自然災(zāi)害而導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)的問(wèn)題。

1.3 3S技術(shù)在鄉(xiāng)村規(guī)劃中的應(yīng)用

1.3.1 建立空間模型

地理信息技術(shù)可以利用地形圖創(chuàng)建圖形信息系統(tǒng)，并對(duì)城鄉(xiāng)整體或部分區(qū)域建立區(qū)域空間模型，利于實(shí)現(xiàn)對(duì)土地集體化管理，為城鄉(xiāng)規(guī)劃人員提供更多土地利用的現(xiàn)狀和土地權(quán)屬界線(xiàn)的數(shù)據(jù)信息。

1.3.2 土地資源管理

遙感技術(shù)可實(shí)現(xiàn)土地資源的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，為土地資源管理有關(guān)部門(mén)提供土地資源信息和改善土地資源的決策信息。

1.4 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Virtual Reality）是指利用計(jì)算機(jī)技術(shù)生成的具有視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等效果，高度接近真實(shí)環(huán)境，可實(shí)現(xiàn)交互、動(dòng)態(tài)的一項(xiàng)新興的工程技術(shù)。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的出現(xiàn)，事物表達(dá)以多維的形式展現(xiàn)出來(lái)，打破了傳統(tǒng)的單維展示模式，使人們對(duì)于事物理解更直觀(guān)。若將VR 技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，將獲得實(shí)質(zhì)性的幫助。

1.4.1 VR技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械上的應(yīng)用

虛擬農(nóng)機(jī)主要指將大型農(nóng)機(jī)如小麥?zhǔn)崭顧C(jī)、花生播種機(jī)等通過(guò)CAD設(shè)計(jì)技術(shù)，將其外形立體模擬展示。通過(guò)虛擬農(nóng)機(jī)，用戶(hù)可以模擬農(nóng)場(chǎng)收種、播種的過(guò)程，也可以對(duì)試驗(yàn)對(duì)象的各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量、實(shí)時(shí)分析處理[4]。

1.4.2 VR技術(shù)在溫室大棚中的應(yīng)用

溫室大棚是現(xiàn)代農(nóng)作物的第二大生長(zhǎng)環(huán)境，人們利用溫室的優(yōu)質(zhì)條件可以生產(chǎn)出反季節(jié)農(nóng)作物，滿(mǎn)足了市場(chǎng)的需求。而什么樣的環(huán)境才真正適合農(nóng)作物的生長(zhǎng)，需要人們不斷調(diào)整溫室的各項(xiàng)指標(biāo)，反復(fù)對(duì)比才可得到需要的數(shù)據(jù)。但是由于農(nóng)作物的生長(zhǎng)周期過(guò)長(zhǎng)，無(wú)法在短期內(nèi)達(dá)到目標(biāo)，通過(guò)虛擬溫室可以解決這一問(wèn)題。虛擬溫室是將數(shù)據(jù)、模型、物理屬性和高級(jí)算法整合的平臺(tái)，通過(guò)分析外界環(huán)境對(duì)溫室的影響，將環(huán)境變化與植物生理信息結(jié)合起來(lái)，有效預(yù)測(cè)和預(yù)報(bào)溫室內(nèi)環(huán)境的變化趨勢(shì)，并進(jìn)行人工干擾，以達(dá)到植物生長(zhǎng)的最優(yōu)條件。

2 集成應(yīng)用案例分析

2.1 小麥信息化育種的應(yīng)用

小麥?zhǔn)俏覈?guó)最主要的糧食作物之一，約60%的中國(guó)人以大米作為主食，約40%的中國(guó)人以小麥作為主食。據(jù)預(yù)測(cè)，我國(guó)對(duì)于小麥的需求量每年都在逐步遞增，但是受氣候等各方面的影響，小麥的年總產(chǎn)量近年來(lái)有所下降，如何利用現(xiàn)有的耕地面積來(lái)培育優(yōu)質(zhì)的小麥品種以達(dá)到增加產(chǎn)量，成為了現(xiàn)階段需要重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。傳統(tǒng)的小麥育種的過(guò)程中，需要耗費(fèi)大量的人力、財(cái)力和物力，并且傳統(tǒng)的育種周期很長(zhǎng)，不能在短時(shí)間內(nèi)提前預(yù)測(cè)小麥的品質(zhì)和產(chǎn)量。針對(duì)這種情況，將現(xiàn)代信息技術(shù)利用到小麥育種的過(guò)程中就成為一種趨勢(shì)，育種信息化也成為目前小麥育種的新方向。

在育種中，通過(guò)遙感技術(shù)和光譜成像技術(shù)等采集小麥植株性狀參數(shù)，通過(guò)圖像處理技術(shù)，無(wú)線(xiàn)傳感技術(shù)等獲取小麥各狀態(tài)數(shù)據(jù)，對(duì)種子萌發(fā)、出苗、生根、長(zhǎng)葉、拔節(jié)、孕穗、抽穗、開(kāi)花、結(jié)實(shí)的全過(guò)程進(jìn)行植株長(zhǎng)勢(shì)、病蟲(chóng)害等情況預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。另外，小麥育種需要一定的時(shí)間周期，為了能夠快速對(duì)小麥的生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)做出精準(zhǔn)評(píng)測(cè)，可以通過(guò)建立評(píng)測(cè)模型，利用虛擬現(xiàn)實(shí)建立小麥生長(zhǎng)模型，育種人員可以選擇合適的模型對(duì)育種目標(biāo)、品質(zhì)進(jìn)行評(píng)測(cè)，進(jìn)而得到更加合理、準(zhǔn)確的決策數(shù)據(jù)。

2.2 旱災(zāi)信息化風(fēng)險(xiǎn)管理的應(yīng)用

民以食為天，糧食的產(chǎn)量關(guān)系著老百姓的溫飽。而旱災(zāi)一直影響著我國(guó)糧食的產(chǎn)量。在“十二五”期間，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部陸續(xù)開(kāi)展了很多國(guó)家級(jí)重點(diǎn)項(xiàng)目，加大了對(duì)自然災(zāi)害信息技術(shù)方面的投入，旱災(zāi)信息化技術(shù)就是其中一項(xiàng)。

要解決旱災(zāi)的問(wèn)題，首先要做好旱災(zāi)預(yù)警和風(fēng)險(xiǎn)管理工作，通過(guò)利用3S技術(shù)將旱災(zāi)旱情的統(tǒng)計(jì)和分析數(shù)據(jù)提交到風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)各部門(mén)的遙感信息和統(tǒng)計(jì)信息，進(jìn)行旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分析，最后制定抗災(zāi)方案和災(zāi)后修復(fù)指導(dǎo)預(yù)案。在采集災(zāi)情數(shù)據(jù)過(guò)程中，利用遙感技術(shù)繪制清晰的干旱氣象圖，迅速做出災(zāi)情分析和損失估算。

2.3 節(jié)水信息化灌溉的應(yīng)用

3S技術(shù)是節(jié)水灌溉關(guān)鍵技術(shù)，利用GPS可以精確地獲取農(nóng)作物的地理位置，并通過(guò)DGPS將地理信息進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，計(jì)算出X、Y、Z的坐標(biāo)位置和灌溉地區(qū)的實(shí)際情況，最后給出每個(gè)區(qū)域的灌溉量，然后在每個(gè)灌溉區(qū)域都裝備土壤濕度傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壤的濕度信息，設(shè)置適合農(nóng)作物生長(zhǎng)的濕度閾值，當(dāng)濕度數(shù)據(jù)超過(guò)閾值時(shí)，將關(guān)閉灌溉機(jī)器的運(yùn)行，從而達(dá)到灌溉的合理化和控制的自動(dòng)化[5]。通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)可以對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)狀況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，在最大程度上減少水資源浪費(fèi)。

3 結(jié)語(yǔ)

農(nóng)業(yè)信息化已經(jīng)進(jìn)入了全新的發(fā)展階段。大力推進(jìn)現(xiàn)代信息技術(shù)的集成應(yīng)用，推動(dòng)農(nóng)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈改造升級(jí)，也是我國(guó)現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向。農(nóng)業(yè)與科技的高度融合必將推進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)程。