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摘要
:作为重要生产部门的农业部门,GIS发挥的作用更是不可小觑。GIS在农业领域的应用主要体现在一下几个方面:1):GIS农业灾害预测与控制中的应用;2):GIS技术在水土保持中的应用;3):GIS农业资源调查和管理中的应用;4):GIS开展农业适应性评价中的应用;5):GIS开展农业生态环境研究中应用;6):GIS在农业气候区划中的应用;7):GIS在农作物估产与检测中的应用;8):GIS自动农作物种植俄作用。

关键词:GIS  农业领域  现状  前景

GIS即地理信息系统(Geographic Information
System),地理信息系统是以地理空间数据库为基础,在计算机软硬件的支持下,运用系统工程和信息科学的理论,科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据,以提供管理、决策等所需信息的技术系统。它具有数据采集与编辑、属性数据编辑与分析、空间数据库管理、制图、空间分析、拓扑查询、叠置分析、地学分析等多种功能,是当今世界发展最快,应用广泛的系统。经过半个世纪的发展,GIS理论与技术已经相当成熟,并得到了广泛的应用。在资源管理、环境评估、灾害预测、国土管理、城市规划、交通运输、水利水电森林牧业等领域,GIS的作用与贡献十分显著。当然作为重要生产部门的农业部门,GIS发挥的作用更是不可小觑。GIS在农业领域的应用主要体现在一下几个方面:

1)GIS农业灾害预测与控制中的应用

2)GIS技术在水土保持中的应用

3)GIS农业资源调查和管理中的应用

4)GIS开展农业适应性评价中的应用

5)GIS开展农业生态环境研究中应用

6)GIS在农业气候区划中的应用

7)GIS在农作物估产与检测中的应用

8)GIS自动农作物种植的作用

下面我就分节对每一个应用进行阐述,并就其发展现状及前景进行描述。

一  GIS在具体农业领域的应用

GIS在具体农业领域的应用主要有以下七个领域,他们分别是

(一)GIS农业灾害预测与控制中的应用


随着地球气候的变幻莫测,各种复杂极端的气候层出不全,水灾、旱灾、风沙、冰冻都是危害农业的重大气象气候灾害,在人类与自然灾害作斗争中,GIS可以为人们在这方面做出重大贡献。在检测自然灾害中GIS与GPS、RS技术相互结合相互利用使得减灾防灾治灾有了科学依据和宏观世面。对于有灾的区域,可根据GIS提供的数据计算出灾害面积,须治灾人物财力等,同时可以根据GIS的空间特性,对某一地方历史数据分析,从而推演其灾害时空规律,对灾害预测并提供宏微观的数据以分析对策。

(二)GIS技术在水土保持中的应用

目前G IS 已经成为土壤侵蚀分析、水土保持规划设计、水土保持监测等方面的重要工具。

 1)GIS 技术在土壤侵蚀分析中的应用

GIS 技术在土壤侵蚀分析中, 主要是利用G IS 与RS 技术的有机结合,即利用RS 技术提供的卫星遥感图片, 通过GIS技术对图形和属性进行输入、
输出、 修改和查询的功能,从而建立土壤侵蚀信息系统,为后期水土保持工作的开展提供科学依据。

2)GIS 技术在水土保持监测中的应用

主要用于土壤侵蚀监测、 治理效益监等。G IS 技术的应用使监测工作更加动态化、
科学化, 特别是以小流域为单元的监测管理,能把水土保持工作中的土壤侵蚀和治理效益等情况及时而准确地落实在小流域的地块上,使得G
IS 技术在水土保持监测工作中起着极其重要的作用。

(三)GIS在农业资源调查和管理中的应用


农业资源是人们从事农业生产或农业经济活动所利用的各种物质与能量。农业资源调查就是针对农业资源的属性进行清查。GIs建立这些属性的空问和统计数据库,信息来源于土壤图、气候图、各种统计报表等。GIS将图形与数据库有机结合,可实现农业资源档案的计算机一体化,为农业资源自动化管理服务。利用GIS建成的信息系统较传统的数据库管理系统查询更科学、空问数据更及时,农业资源统计表和图形的同时输出使得信息更直观。由此我们可以看出GIS在现代农业资源调查和管理中有着非常重要和不可或缺的重要作用。

(四)  GIS开展农业适应性评价中的应用


农业土地适宜性评价是通过对农用土地自然属性的综合鉴定,将农用土地按质量差异分级,以阐明在一定科学技术水平下,农用土地在各种利用方式中的优劣及对农作物的相对适宜程度,是农业土地利用决策的一项重要工作。利用GIS进行土壤适宜性评价就是讲土壤类型、质地、有机质含量等土地空间和属性数据进行整合,依据各个因素对作物生长的重要性进行权重运算和评价,实现土地适宜性分级。

(五)  GIS开展农业生态环境研究中应用


农业生态环境是农业发展中的一个重要课题,农业生态环竟直接影响着农业生产和农村人居环境。如何实现好农业生态环境的美好,GIS可以发挥重要的作用。依据GIS的模型功能,结合环境监测日常工作需求,简历农业生态环境模型,模拟区域内农业生态环境的动态变化和发展趋势为决策和管理提供依据;同时,由于污染源的区域性、污染物的流动性以及区域梯度变化,用GIS作为支持系统可以更加科学和直观的对环境质量进行评估。

(六)  GIS在农业气候区划中的应用

农业气候资源不仅在空间上有变化而且随着时间的推移也是变化的。用传统的区划方法 ,缺乏直观的空间数据反映, 也难以做到随时间变化而及时变化。GI
S技术的应用就恰恰解决这一 困难。运用地理信息系统软件建立气候资源及地理要素信息数据库 ,并到该地数字高程模型,建立气象资料推算模型
,再根据作物气候区划指标进行多个气候要素空间分析综合评价,得到客观精细的气候资源和作物气候区划成果。其方法是:

   1)气象资料数据库的建立

2)地理信息数据库的建立

3) 空间分析模型的建立

(七) GIS在农作物估产与检测中的应用


农作物的估产和检测对国家的粮食政策和粮食进出口至关重要。它主要包括种植面积及和产量的估计和检测。目前3S技术已经被许都国家用作是进行来农业行情分析。这么一来既可以减少人财物力的过大投入,又可以比较准确的得到数据,是科学的估计和检测方法,具有十分重要的作用。

(八)精确农业作物种植的作用


精确农业,他是指在遥感、遥测、GPS\GIS、计算机技术、自灌,自己耕作、自己收获技术、保存技术等定位到中、小尺度的农田,在微观尺度上直接与农业生产活动和管理相结合的高新技术系统,GIS在其中是一个重要环节,其在精确农业中的应用主要包括:

1)它是承载平台与基础,各种数据的流入流出以及对信息的决策管理都要进过GIS。

2)它是其核心组件,将其他硬件软件系统的组合起来,起到搜集熔接的作用。

3)它用作各种农田土地数据的采集、编辑统计、分析不同类型的空间数据。

4)它完成作物产量分布图等农业专业地图的绘制和分析等重要的工作和环节。


综上可见在农业各个具体领域GIS发挥者其重大和独特的作用,当然GIS不止由上面的八大用途,同时在用于评价农业药品的投入和产生的效益和作用,农田的灌溉空间分布,污染综合治理,农业气象规划等方面也有着重要的作用,相信随着GIS功能的不断开拓和农业集约化、现代化、信息化的发展GIS会在更多的具体领域发挥其重大作用。

二 GIS在农业领域的发展现状

G I S引入到农业研究和实践当中, 已经用于农业宏观决策、农业科学研究和生产管理等方面,包括上节内容所述。而上述的应用主要依赖于 G I
S对数据处理和分析的强大功能,因此下文将从G I S角度出发,将其在各农业领域中的应用现状做阐述。   

(一)农业信息的可视化与专题图制作

GIS与一般的信息系统相比较而言,具有空间信息可视化的功能,可以将不同类型的空间信息以二维平面显示
、三维立体显示以及动态显示等方式形象直观地传递给用户。而基于GIS所生成的数字高程模型(DEM)不仅制作过程相对简单而且给人视觉上产生真实感,能够较为真实的再现区域地形特征,
目前已经在农业被广泛应用。制图功能GI是一基本功能,例如,利用GIS不仅可以制作出用于农业研究的基础专题信息图,还可以制作出如病虫灾害覆盖图、耕地地力等级图、农作物产量分布图以及农业气候区划等农业专题地图。

(二)农业信息方便快捷的查询与统计

 GIS提供了基于空间关系、属性特征和地址匹配进行信息查询的查询方式,其空间查询能力强大。对于农业信息的查询,主要是 以G I
S所建立的农业信息地理数据库为基础,不同级 别的用户可选择不同的方式进行查询获取所需的农业信息, 此外,G I还具备统计功能,可获取农业数据的分区域
、分土壤类 型、 分农用地类型和分用户级别等多方面的统计信息。

(三)海量农业信息的收集存储与管理

 农业受自然和社会环境的共同影响,农业信息复杂数据量庞大,对于现代农业,传统的数据管理方式已无法 满足信息化农业的需求。G I
S不仅可以收集和存储遥感数据、G P
S数据、地图和统计数据等多种数据信息,而且可以高效的管理数据。目前,基于 GIS可以收集存储和管理多种不同类型的海量农业信息数据。这些不同类型的数据在GIS中是以地理数据库的方式实现高效存储和管理,而且从根源上解决数据收集时的错误,为后续的处理和分析做了很好的准备,减少了误差。

(四) 农业信息的空间分析与建模


1)空间分析功能是GIS区别于其他信息系统最大的功能。在农业领域较为常用的空间分析方法包括空间插值、缓冲区分析、叠置分析、地形分析、流域分析以及空间统计分析。这些空间分析方法可以与各种专项模型相结合,进行农业信息的预测
、评估以及划分等, 为农业决策提供 实时、可靠和快速的依据。

2)G I S的空间分析和模型功能, 可模拟区域内农业生态环境的动态变化和发展趋势,为决策和管 理( 部门) 提供依据。

3)在耕地土壤空间变异性研 究上常使用 G IS提供的空间插值方法来研究整个区 域上的养分空间变异特性 , 分析土壤空间分布成因,
以便了解整个区域土壤养分状况, 及时调节土壤机能。

4)在在农业病虫害管 理工作中的应用, 可以利用 G I S所提供的叠置分析、缓 冲区分析等分析方法来分析病虫害规律和环境,对病虫害进行的有效、可持续控制。

5)在农业气候区划应用中,G I
S的空间分析功能和传统的区划方法结合,可以分析农业气候资源和空间地理条件对农作物布局的综合影响,得到客观精细的农业气候区划成果, 给当地农业生
产决策提供可靠依据。

6)在农作物估产方面,可构建出不同条件下作物生长模型和多种估产模式 ,估算出大面积的作物的产量和长相长势。

7)在农业土地利用适宜性评价中,利用GI对土壤、气候和农作物数叠置匹配分析,并进行地理建模
,获取不同农作物不同土地适宜性程度,从而为合理地调整和规划农作物布局以及种植制度提供科学依据。G I S 事实上在农业施肥管理、 水资源管理、
保护与规划等许多方面也有其身影。

(五):GIS的在农业推广应用的主要限制因素:

尽管GIS的技术水平及前景广阔但是其的发展与推广除了广泛的用途之外也面临着发展的瓶颈,其主要表现在:

1)  软件与硬件的不适宜性。

2)  信息数据的更新迟缓,数据收集难。

3)  系统质量有待提高。

三:GIS在农业方面的发展前景:


GIS随着技术的不断进步,应用的不断广泛,其发展有着广阔的前景。在农业方面GIS作为现代化农业得以实现的重要技术支撑,利用其自身优势已经在农业领域发挥着重要作用,在我国农业领域应用不断扩大和发展。按G
I S发展趋势在农业中的应用前景有下面的内容:

1 ) 应用型 G I S与专家系统结合,产生智能 GIS系统,可以非常有效的解决农业领域复杂的空间问题 ;

2 ) 真三维GIS将更真实、更具体的展示农业资源信息和
农业信息分析结果;                                                       3 ) 网络 G I
S,利用强大的网络技术,实现协同工作、数据共享,实现空间信息网络化,可为农业信息的共享 、分布式查询
、分析以及辅助决策和管理提供服务;                                    

4 ) 移动 G I S可在不同时空不同用户供不同的信息服务 ,用户可以将农业调查数据随时随地入库 ,也可以对各种农业信息进行随时随地的查询 、管理和分析;

 5 ) G I S与遥感( RS ) 、全球定位 系统( G P S ) 等信息技术充分集成, 为各种农业信息的采 集、存储
、分析、处理和应用提供支持,以实现农业信息化、数字化和现代化。 


GIS不断地完善技术不断地进步,在现代农业与农业集约化信息化的趋势下,GIS在农业方面得到不断应用和推广也随着二者相向发展和需求应用领域不断深化。他在农业灾害预测与控制、自动农作物种植俄、农业资源调查和管理、开展农业适应性评价、农业生态环境研究、农业气候区划、农作物估产与检测、水土保持等方面均有不同程度应用。GIS在农业方面前景也十分广阔,随着GIS的发展,农业发展的需求,GIS在农业领域的应用会更广阔。

 

参考文献:


《GIS发展应用综述》陈军、李洁、南立波国防科技大学信息系统与管理学院,湖南.长沙410073;2华为技术上海终端公司基础业务部,上海200127;3中国人民解放军71309部队二中队,河南襄城461700

《地理信息系统(GIS)的发展及在农业领域的应用现状与展望》王璐,翟义欣,王 菲。

《地理信息系统(GIS)的发展及在农业领域的应用现状与展望》及《GPS和GIS技术在精准农业监控系统中的应用研究进展》史国滨

浅谈G I S在农业领域中的应用现状及前景 朱小燕 ( 甘肃农业大学 资源与环境学院, 甘肃 兰州 7 3 0 0 7 0 )

《浅谈GIS在农业领域中的应用现状及前景》 朱小燕