3s技术在农业气象上的应用研究

2022-11-12

3s技术是遥感 (Remote Sensing) 技术、地理信息系统 (Geographic Information System) 技术和全球定位系统 (Global Positioning System) 的总称, 其主要是基于摄影测量学和地理学而发展起来的。近年3s技术发展很快, 并且正在向实际应用系统组合方向发展, 以3s技术为代表的地球空间信息技术不仅仅局限于数据的采集, 而是强调对地球空间数据和信息从采集、处理、测量、分析、管理、储存、显示和发布形成信息流的全过程, 体现出很强的多学科交叉特点。

农业气象是气象科学的一个传统分支, 实际上气象科学自诞生起就与农业密不可分。而卫星遥感技术很早就用于农作物估产, 这是卫星遥感技术与农业气象结合的一个十分成功的范例。农业气象可以说是农业科学与气象科学的交叉学科。这两门学科的很多问题都有可能利用遥感技术进行探测。正因如此, 3s技术在农业气象上将会得到广泛的应用。当前如何引入高科技手段解决农业气象当中的一些难点问题, 进一步提高业务、服务水平, 使之更加实用化是气象部门亟待解决的新课题。

1 3s技术在农业气象上的应用领域

1.1农业小气候的三维表述

我们在进行陕北地区生态环境遥感调查研究时, 成功地生成了比例尺为1:5万的三维精细遥感图象。众所周知, 地形对小气候的影响非常大, 而小气候可能是仅次于大气候对农作物影响之外最重要的气候因子。从技术上讲, 实现三维小气候表达已经成为可能, 甚至可以利用这种三维地理信息对部分小气候要素进行推算。当然, 另一个困难是对不同地方的小气候, 尤其是大面积区域进行必要的考察。但鉴于这一课题目标的重要性, 值得一试。

1.2精准农业

精准农业是当今世界农业发展的新潮流。精准农业是以信息技术支持的, 根据空间变异, 定位、定时、定量地实现一整套现代化农事操作技术与管理系统。农业气象信息和3s技术在其中占有相当重要的地位, 尤其是在上节所述的农业小气候三维表达实现以后, 对精准农业技术会有一个很大地促进。

1.3农业气象灾害

在各类农业气象灾害当中, 有一些是可以利用卫星遥感技术进行动态监测的。利用3s技术。对监测结槊进行实时动态叠加或变更分析无疑有着十分积极的意义。干旱是我国北方地区经济损失最严重的农业气象灾害。目前, 一些省 (区) 已开始进行干旱的遥感监测, 但对农作物受旱的面积、品种等情况还无法做出详尽的分析, 对干旱的空间变化也无能为力。另外, 干旱的遥感监测模型也还很不完善。3s技术的引入, 对解决这些问题会有很大帮助。

1.4农业区划地理信息系统

农业区划的结果实际上是一种地理信息的表达, 照以往的方式, 工作量十分巨大。使得叠加复台分析和数据更新都很困难, 因此在建立一个基础性的农业区划地理信息系统后, 深人分析和数据更新都会变得极为方便。在这样一个系统之上还可以派生出诸如农业气候相似引种系统等工具, 这对农业气象服务会是一个极大的促进。

1.5 3s技术与农业气象服务产业化

3s技术的引入, 其成本高, 在实现起来, 尤其是起步会有相当的困难。如果没有持续性的投入, 即便起步也难以为持。但是3s技术引入农业气象服务当中以后, 产生的经济效益是十分可观的。有些产品在开发之初就可以考虑设计为商业化的产品, 还可以考虑做一些有针对性的商业化应用软件开发 (专业化的3s软件普通用户在相当长的时间内是很难应用的) 。在农业气象服务产业化问题上, 建议中国气象局做一个统一的安排, 分轻重缓急, 集中力量, 高起点、高标准地进行开发。

2 3s技术在烟草种植中的应用

湖南是我国重要烟草的种植区, 下面用3s技术在湖南烟草种植中的作用为例, 来具体阐述3s技术在农业气象中的应用。2.1利用3 s技术描述烟草的种植地域的气象条件

烟草产量是由各种各样的因子决定的, 其中气象因子对烟草单产的影响是非常复杂的。由于地形等对气象条件有重要的影响, 而3s技术是描述地形的利器, 因此3s技术在烟草种植中三维气象描述中具有重要作用。其能从气象角度对土生产潜力评价、土地的适宜性评价、土地持续利用评价及土壤侵蚀中, 随时对烟草种植基地的气象条件进行描述, 从而对烟草种植起到至关重要的作用。

2.2利用3 s技术采集烟草种植的农业信息

3S集成系统的建设, 可建立起一套完整的烟草种植的农业信息采集体系, 通过RS、GIS以及人工监测网络, 可迅速采集烟草种植中精确的地块信息、作物产量、农业灾害、作物长势、种植结构等农情信息并能迅速收集农业经济信息;通过一些测量仪器的结果, 可将全自动定氮仪、原子分光光度仪等设备测定的土壤水分含量、氮、磷、钾等土壤理化特征精确的采集和表述;通过自动化微气象站测定示范田气象元素;将这些立体的农情信息集成采集、管理和分析, 从而为农业管理决策和农作决策提供准确、及时、全面的数据。

2.3利用3s技术预测烟草产量

烟草的单产众多决定因子之中的, 农业气象单产预测的基本模型是:y=y (t1) +y (t2) +…+y (tn) , y为实际产量, tn与烟草种植有关的温度、压强、日照等气象信息。可以利用3s采集各种气象条件, 并定量描述, 从而建立适合湖南烟草种植的单产预测系统。

3结语

3s技术能以矢量化图形对各县 (市、区) 的轮作种植进行详细展示, 并抽取相关信息提供给决策支持系统, 形成科学的轮作管理决策。其在农业小气候的三维表述、农业气象灾害预警、农业区划地理信息系统以及3s技术与农业气象服务产业化和产量预测中都有重要作用。3s技术在湖南烟草种植中的应用例子表明, 3s技术对农业气象规划, 建的区域化布局、专业化生产和产业化经营都具有重要的现实意义。

摘要：本文描述了3s技术在农业小气候三维表达、农业气象灾害预防、农作物估产等方面的应用研究进展。以及3s技术在湖南烟草种植领域应用研究表明, 3s技术在农业气象领域的应用具有重要作用。

关键词：3s技术,农业应用,烟草种植