3s技术在农业中的应用及发展

3s技术在农业中的应用及发展（精选8篇）

3s技术在农业中的应用及发展篇1

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摘要：

农业是在信息技术发展的基础上,以地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)、遥感技术(RS)和计算机自动控制技术为核心技术引发的一场新农业技术革命,将对我国农业技术的发展产生重大影响。因此,应在充分了解国际精准农业发展的理论基础和技术原则的基础上,结合我国具体情况,研究发展适合我国国情的精准农业技术体系。3S系统将信息获取、信息处理、信息应用集结于一身,突出表现在信息获取与处理的高速、实时与应用的高精度、可定量化方面。3S系统是三者相互补充相得益彰构成的一个功能完整强大的空间数据采集处理分析系统，3S集成技术已成为农业、生物信息管理的先进技术手段。

关键字：

3S技术，精准农业，遥感，信息处理

正文：

一、3S技术的概念：

3S 是全球定位系统(GPS)、地理信息系统(G IS)和遥感(RS)的统称。是空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术和计算机技术、通讯技术相结合，多学科高度集成的对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术。

二、3S技术在农业中的应用：

1.“3S”技术在农作物中的应用：

农作物是一个国家赖以生存的灵魂，以科学技术发展农业是未来发展的必然趋势。

1.1“3S”技术在农作物估产中的应用。作物估产的主要内容是估算作物种植面积和由单产模型、长势遥感监测来确定估产模式。我国农作物遥感估产最初采用FAO推行的美国农业部的框图面积取样法，该方法是集统计估产、农学估产、气象估产和遥感光谱估产于一体的综合遥感估产，是传统的统计估产方法与遥感估产的结合，简易可行。我国遥感估产的第二阶段是1984年由国家气象局主持的“全国冬小麦NOAA卫星遥感综合估产”项目，这是一种大面积农作物估产方法，在对冬小麦的宏观地理分布了解的基础上，根据气候和生物特点，分区建立绿度修正值，在充分研究了小麦不同生育期的不同绿度值特点之后，利用相应的绿度值日来研究不同的估产模式，在微机网络上实现通讯和产量计算。遥感估产的第三种方法以“八五”攻关项目“重点产粮区主要农作物遥感估产”为代表，估产内容涉及小麦、玉米和水稻，充分利用了TM影像的多波段特性和高几何分辨率”（30m），在农作物套作区进行了提高面积解译精度的研究，同时结合利用NOAA数据，对作物面积、单产和长势变化等进行了估计。

1.2“3S”技术在农业监测和调查的应用。

1.2.1农作物长势监测。作物在生长发育的不同阶段，其内部成分、结构和外部形态特征等都会存在一系列的变化。叶面积指数是综合反映作物长势的个体特征与群体特征的综合指数。遥感具有周期性获取目标电磁波谱的特点，通过建立遥感植被指数和叶面积指数的数学模型，就可监测作物长势，进而根据作物长势能够估测作物产量。

1.2.2土壤水分含量和分布监测。在植被条件和非植被条件下，热红外波段都对水分反应非常敏感，所以利用热红外波段遥感监测对象和作业监测土壤和植被水分十分有效。研究表明，不同热惯量条件下，遥感波谱间的差异性表现最明显，所以通过建立热惯量与土壤水分间的数学模型，就能够监测土壤水分含量和分布状况。

1.2.3土壤养分分布调查。在播种之前，可用一种适用于在农田中运行的采样车辆按一定的要求在农田中采集土壤样品。车辆上配置有 GPS接收机和计算机，计算机中配置地理信息系统软件。采集样品时，GPS接收机把样品采集点的位置精确地测定出来，将其输入计算机，计算机依据地理信息系统将采样点标定，绘出一幅土壤样品点位分布图。

1.2.4农作物病虫害监测。应用遥感手段能够探测病虫害对作物生长的影响，跟踪其发生演变状况，分析估算灾情损失，同时还能监测虫源的分布和活动习性。

长期以来对农作物产量的预测都是农业系统的一项重要工作。随着科学技术的发展，预测方法和手段逐步完善和提高，不但能较准确地估测出各种作物的最终产量，也能跟踪监测各类作物在不同生长期的长势，从而根据需要即使采用有效措施，对农作物的生长进行监控，保证当年产量的稳定增长。为了在农作物监测和估产中发挥和利用现代科学技术的成果，提高快速、准确、经济地获得监测和估产信息，为国家经济建设和农业生产服务，虽然农作物估产和监测技术与理论十分复杂、地理信息技术和资料，从不同于传统的统计部门得到信息。1.2.5监测作物产量。在联合收割机上配置计算机、产量监视器和GPS接收机，就构成了作物产量监视系统。对不同的农作物需配备不同的监视器。例如监视玉米产量的监视器，当收割玉米时，监视器记录下玉米所接穗数和产量，同时GPS接收机记录下收割该株玉米所处位置，通过计算机最终绘制出一幅关于每块土地产量的产量分布图。通过和土壤养分含量分布图的综合分析，可以找出影响作物产量的相关因素，从而进行具体的田间施肥等管理工作。

1.2.6合理施肥，精确农业管理。依据农田土壤养分含量分布图，设置有GPS接收机的“受控应用”的喷施器，在GPS的控制下，依据土壤养分含量分布图，能够精确地给田地的各点施肥，施用的化肥种类和数量由计算机根据养分含量分布图控制。

在作物生长期的管理中，利用遥感图象并结合GPS可绘出作物色彩变化图。利用GPS定位采集一定数量的土壤及作物样品进行分析，可以绘制出作物生长的不同时期的土壤含量的系列分布图。这样可以做到精确地对作物生长进行管理。

总之，GPS技术在农业领域将发挥重要作用。在我国，尚需积极开展在农业中的应用研究以及相关设备的研制，特别在大平原地区，利用大规模的机械化生产的地区，应当重视 GPS技术在农田作业和管理中的应用。

2．“3S”技术在土壤侵蚀调查中的应用: 土壤侵蚀问题对农业资源和环境问题关系重大。利用卫星遥感影像可提供许多土壤侵蚀因子信息，如地形、坡度、岩性、植被等，据此以通用土壤侵蚀方法为基础建立土壤侵蚀模式，并与相应地区的水文观测站的输沙模式相叠合，进行土壤侵蚀量因子分析和区域侵蚀模数计算，并顾及气象、水文要素与土壤侵蚀的关系。我国利用遥感方法，先后对山西三江河流域、延安地区、永定河上游等进行了土壤侵蚀调查。1993年在水利部遥感中心的组织下，进行了全国土壤侵蚀的遥感制图研究，利用TM图像对全国进行了土壤侵蚀的清查工作，编制了全国1∶50万（部分地区1∶25万—1∶10万）土壤侵蚀图，将全国土壤侵蚀因子编码建模，而且将全国的水蚀、风蚀和融冻侵蚀采用统一的分类标准，统一编码制图，并输入计算机以备检索查询。

另外，土壤空间信息查询有空间定位查询和空间关系查询，对如某种土壤类型的空间分布位置进行查询，查询与某种土壤类型或某一行政区域包括的土壤类型、沿河流与分布的土壤类型等。GIS既有很强的制图功能，可以编绘出所需要的各种要素的专题地图，如土壤肥力图、土壤评级图、土壤类型图、土壤利用图以及一系列社会经济指标统计图等。在可视化方面，这些专题地图叠加在三维DEM上显示，可以直观地看出不同高程的土壤等级分布及N、P、K分布、土壤类型分布等，据此可进行多种专题图的重叠而获得土壤综合信息。同时，课利用RS的实时信息，对土壤空间信息进行动态监测，及时调整和更新各种地图。3．“3S”技术在精准农业中的应用：

“精细农业”技术是用现代高新技术特别是信息技术来改造传统农业，在机械化的基础上，把地理信息系统（GIS）、定位系统（GPS）、决策支持系统、传感技术进行集成，定量获取农田小区作物产量和影响作物生长的环境因素（如土壤肥力、含水量、苗情、病虫草害等）实际存在的空间和时间差异性信息，分析影响小区产量差异的原因，采取技术上可行、经济上有效的调控措施，区别对待，按需实施定位调控的“处方农作”。在“精细农业”技术体系中，DGPS 的定位应用以及 GIS 的应用开发是实施“精细农业”实践的关键技术之一，即利用 DGPS 定位引导定量获取农田内作物产量和影响作物生长的环境因素的差异性信息，在 GIS 中利用各种空间分析方法生成差异性信息分布图，通过分析影响小区产量差异的原因，制定经济、合理的生产决策方案，生成作物管理处方图，指导农田定位作业。

高光谱遥感在精准农业中的应用，主要有以下相关工作：①利用植被指数进行地表覆盖分析或作物长势的动态监测；②对植被的叶面积指数、生物量、全氮量、全磷量等生物物理参数进行估算；③农作物长势监测；④利用多时相的高光谱数据提取出光谱物征对不同植被和作物进行识别和分类；⑤作物个体生长状况与作物叶片光谱关系的研究；⑥遥感信息模型研究。4．“3S”技术在农业气象服务的应用：

农业气象服务系统是在 GIS 和 RS平台上开发的集农业气象、遥感应用于一体的业务运行系统。它集成了农业气象服务为城市“菜篮子、米袋子”服务的科研成果；建立了遥感、地学、气象、农情、社会经济统计等基础数据库；建立适应农业发展新需求的服务产品；将 GIS 分析功能应用于洪涝灾害监测、灾害损失评估、资源合理布局等领域，获取较好的服务效果。建立了下述分析模型。

5.GPS应用于精准农业中应用：

可进行智能化农业机械作业动态定位、农业信息采样定和遥感信息定位。GPS还运用于地震监测系统、气象学、捕鱼业、放牧和狩猎等方面，形成GPS普及应用的缤纷五彩世界

三、精准农业中的“3S”整体集成

在精准农业中，单纯地运用 GPS、RS与 GIS中的某一种技术往往不能满足综合工程的需要，不能提供精准农业实施过程中所需要的对地测量、存储管理、信息处理、分析模拟的综合能力。这就需要把RS、GIS、GPS有机结合，综合应用，构成一个一体化信息获取、信息处理、信息应用技术系统，这是一个充分利用各自技术特点的空间技术应用体系，并逐步成为一个实践性和应用性较强的新学科，简称为“3S”集成技术。在“3S”集成技术中，RS是 GIS的一个重要数据源和强有力的数据更新手段，GIS作为一种空间数据管理、分析的有效技术，可以为RS提供各种有用的辅助信息和分析手段，而GPS则为RS和GIS综合系统中处理的空间数据获得准确的空间坐标提供了获取和定位手段，并且可以作为一个数据源为 GIS提供相关数据，三者已发展成为不可分割的整体，相互渗透相互补充。

四、3S技术的未来发展的前景：

3S技术的发展方兴未艾，将来还可对下列项目进行开发：西南地区土地资源、土地利用（特别是耕地）的动态监则数据库（系统），农业布局、产量数据库，森林、草地数据库及其信息服务和决策支持系统；西南地区水稻、小麦估产，重点地区荒漠化监测分析；长江上游洪水、川东干旱以及贡嘎山植被、冰川动态变化监测；土地详查、变更系统；；建立三峡地区生态环境和持续发展决策支持信息系统土地管理信息系统；参与国家基本资源环境信息分析决策系统的建立等。通过这些项目的开发应用，可为农业的发展提供一条广阔的道路，使农业的发展迈上新的台阶，这就需要人类不断深入研究和探索，以便为农业的未来服务。

五、总结：

经过这一个学期的学习，我了解了很多3S技术和精准农业的知识，虽然我是农业电气化的一名学生，但仍受益匪浅，目前3S技术正在渐渐大众化和商业化，精准农业已经成为继现代农业后的必然，随着我国3S技术的成熟，在将来也一定会实现精准农业，从我们角度来看，我们可以通过3S技术对农业的产量，地区分布提供的信息进行分析和总结，从而对农业生产进行更好的规划，为农民提供更加具体和全面的建议，从而避免现在我国农业的这种资源浪费状况，避免菜贱伤农的发生。并提高农业生产的效率，因地制宜！

参考资料：

3s技术在农业中的应用及发展篇2

中国是世界上最主要的农业国家之一, 用占世界7%的耕地解决了世界22%人口的温饱问题。经过几十年的改革与发展, 我国农业的发展已进入了一个新的发展阶段, 农业综合生产力大幅度提高, 农产品产量稳步增长, 农业抗风险能力逐步增强。但随着农业领域国际竞争日趋激烈, 我国农业的产业素质和农产品的国际竞争能力与发达国家相比仍具有较大的差距, 农业高投入低产出、农业环境污染严重的问题表现的尤为突出。

农业的发展呼唤新的农业技术革命, 农业现代化建设需要农业高新技术的支持。迄今为止精细农业在发达国家发展时间也不长, 部分支持技术手段还不十分成熟, 有待不断研究完善, 相关的应用基础研究还比较薄弱。精细农业应用实践可根据不同国家、不同地区的社会、经济条件, 围绕提高生产、节本增效、保护环境的目标, 采用不同的技术组装方式, 逐步提高作物生产管理的科学化与精细化水平。在进入以信息和生物技术为主的农业技术创新的新时代, 精细农业作为现代化农业的新思想应运而生, 精细农业研究的革命性意义是提出了一种经营现代农业的新技术思想并付诸于实践, 其理论和实践的发展将有力地促进我国农业现代化的发展, 其广阔的应用前景已在国际上形成共识。

我国农业仍处在传统农业向现代农业转化的历史过程中, 全面实践这一新技术体系的路程还很遥远。但启动这一新技术的示范与实践研究, 将有利于推动实现我国农业生产知识化与信息化进程, 改变传统技术思想, 追踪科技进步, 有利于推动基于信息和知识的农用先进技术产品制造业、服务业的发展、完善、管理, 提高资源的高效利用和加强环境的有效保护[1~4]。因此, 在我国对精细农业的研究和探讨将会有利于改善农产品质量, 提高作物产量, 减少环境污染, 最终实现可持续发展的目标。

1 精细农业技术思想内涵

传统农业的管理是针对某一片土地的管理, 而忽略了大多数土地都存在的时空差异。精细农业是随着信息技术水平的提高而出现的, 它是一种战略思想, 是信息和人工智能等高新技术在大农业中的微观和宏观运用。它的全部概念建筑在“空间差异”和“时间差异”的数据采集和处理上, 其核心意图是实时测知作物 (畜禽) 个体、小群体、小区地块生长或防疫的实际需要, 而及时确定针对性投入 (肥、水、药、饲料等) 的量、质和时机, 一反传统农业大群体大面积平均投入的作法, 以求最佳效果而付出最低资源成本。其技术思想是获取农田小区作物产量和影响作物生长的环境因素 (如土壤结构、地形、土壤营养、含水量、病虫草害等) 实际存在的空间和时间差异性信息, 分析影响小区产量差异的主要原因, 采取技术上可行、经济上合算的调控措施, 区别对待, 按需实施定位调控的“处方农作”[1,2]。

精细农业最早实践于美国, 美国国家研究院于1997年建议将精细农业的研究与发展纳入国家战略, 随后欧洲各国也相继开始了精细农业的研究与实践。近几年, 美国、欧洲一些技术先进的农场在精细农业方面已经进入了中等规模的实施阶段。有的农场将遥测传感器装置、GPS仪器、微型计算机以及化肥、杀虫剂等全都装在拖拉机上, 拖拉机在田间行驶的同时, 由传感器获取作物生长状态信息, GPS给出精确位置, 计算机软件系统将事先存贮在地理信息系统中的该地块的土壤、作物品种以及作物生长阶段已完成的耕作措施等有关参数调出, 运行快速诊断决策模型, 给出灌溉、施肥、杀虫、除草配方, 就地采取耕作措施[5,6]。

信息技术革命为农业生产现代化发展提供了新机遇。精细农业思想也开始在我国传播, 并已引起科技和产业界的重视。国家在“863计划”中已列入了精细农业的内容, 国家计委和北京市政府共同出资在北京建立了精细农业示范区, 推动了一些科研单位和地区进行精细农业技术开发研究。1998年在工程院院士汪懋华的带领下, 中国农业大学建立了我国第一个“精细农业研究中心”, 开展了与国外同行的广泛交流与合作。随后中国农业科学院土肥所、浙江大学生物系统工程与食品科学学院等单位也开展了有关的研究, 并取得了一定的成绩。浙江大学数字农业与农村信息化交叉研究中心已在精细农业关键技术和装备方面开展了广泛的研究, 取得了一系列实用性的技术成果和装备, 并已经开始在生产实际中应用。

2 精细农业的主要支持技术及其应用

精细农业是基于田间小区农作条件的时空差异性, 为实现优化作物生产系统目标而提出的, 因此, 精细农业技术必须能随时间、空间变化采集数据, 根据数据绘制电子地图, 并加工、处理, 形成管理设计 (或作业执行电子图) , 精确控制田间作业并对精细农业的农业效果、经济效益及生态效益进行评估。实现这些的关键技术是:全球定位系统 (GPS) 、地理信息系统 (GIS) 、遥感 (RS) 、传感器及检测系统、计算机控制器及变量执行设备等。由于前三者的英文名称最后一个单词均含有“S”, 通常将这三种技术合称为3S技术, 它是精细农业进行抽样调查, 获取作物生长的各种影响因素信息 (如土壤结构、含水量、地形、病虫害等) 的重要技术手段之一[7~9]。

2.1 全球定位系统 (Global Position Systems, GPS)

2.1.1 GPS系统的组成

全球定位系统 (GPS) , 由地球导航卫星组成的空间部分, 由地面控制站、一组地面监测站组成的地面监控部分和用户接收机3个主要部分组成。其中主要设备GPS接收机是一种相关接收机, 具有码的捕捉、码的补定、电文解调和位置计算等功能。它的主要功能是利用接收卫星发来的信息来定位。现在应用最广的是美国GPS系统, 它包括在离地球约20 000km高空近似圆形轨道上运行的24颗地球导航卫星, 其轨道参数和时钟, 由设于世界各大洲的5个地面监测站和设于其本土的1个地面控制站进行监测和控制。使得在近地旷野的GPS接收机在昼夜任何时间、任何气象条件下最少能接受到4颗以上卫星的信号, 通过测量每一卫星发出的信号到达接收机的传输时间, 即可计算出接收机所在的地理空间位置。

2.1.2 GPS技术在精细农业中的应用

精细农业的关键技术之一是确定作业者或机器的瞬间位置, 并将此信息转变成计算机可接受的格式。精细农业又是实现农业现代化的必经之路, 所以我们利用GPS技术来进行土地精确划分及导航定位, 解决好作业者 (或机器) 瞬间准确地回答“我在哪里”这个简单的问题, 从而实施GPS导航下的精准作业, 其精度可精确到一颗玉米的距离, 每一点采样时间只需5 s。

精细农业中GPS主要是用来确定田间地块土壤信息采样点位置, 然后结合其土壤的含水量、氮、磷、钾、有机质、病虫害等不同信息的分布情况, 辅助农业生产中的灌溉、施肥、喷药等田间操作。另外在翻耕机、播种机、田间取样机、施肥喷药机、收获机等农具上安装GPS, 可以精确指示机具所在位置坐标, 对农业机械田间作业和管理起导航作用。从本质上来说是提供三维位置和时间。

2.2 地理信息系统 (Geographic Information Sys-tems, GIS)

2.2.1 GIS技术概况

地理信息系统 (GIS) 是用于存储、分析、处理和表达地理空间信息的计算机软件平台。它在“精细农业”技术体系中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、作物产量的空间分布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信息。它是以地理空间数据库为基础, 采用地理模型分析方法, 适时提供多种空间和动态的地理信息的计算机技术系统。该项技术上已经成熟, 并向着集成化、产业化和社会化方向迈进。它不仅与GPS和RS结合, 构成3S集成系统, 而且可与CAD、多媒体、通信、因特网、办公自动化、虚拟现实等多项技术结合, 构成综合的信息技术。全球GIS产业每年以15%~40%的速度增长, 发展势头强劲, 市场前景广阔。根据国际权威信息评估机构的划分, GIS产业包括硬件、软件、数据系统和转换、电子数据、遥感数据获取与处理系统开发与集成、咨询和技术服务等7个方面。

一般的地理信息系统是一个空间型的信息系统, 应具有如下4个功能: (1) 具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力, 具有空间性和动态性; (2) 以地理研究和地理决策为目的, 以地理模型方法为手段, 具有区域空间分析和动态预测的能力; (3) 在计算机系统支持下, 完成空间地理数据管理、地理分析、地理决策等, 并快速、准确、综合地进行地理定位及其过程的动态分析, 即现代地理信息系统是具有地理图形和空间定位的空间型数据管理系统; (4) 能够对空间信息数据进行图形化输出, 表达直观, 便于应用决策。

2.2.2 GIS技术在精细农业中的应用

GIS在精细农业中的应用主要包括以下几个方面:

(1) GIS作为精细农业中整个系统的承载运作平台和基础, 起着大脑和神经中枢的作用。精细农业作为一个完整的大系统, 各种农业资源数据的流入, 决策、控制信息的流出都要经过GIS来执行;GIS作为精细农业的核心组件, 将RS、GPS、专家系统、决策支持系统等组合起来, 又能起到“容器”的作用。

(2) 作为农田空间数据库的管理系统。在精确农业中, GIS用于农田土地数据管理, 查询土壤、自然条件、作物苗情、作物产量等数据, 也能采集、编辑、统计分析不同类型的空间数据。

(3) 绘制作物产量分布图。安装GPS的新型联合收割机, 在田间收割农作物时, 每隔一定时间记录下联合收割机的位置, 同时产量计量系统随时自动称出农作物的重量, 而其中的计量仪器能测出农作物流入储存包的速度及已经流出的总量, 这些结果可随时在驾驶室的显示屏上显示出来, 并被记录在地理数据库中。利用这些数据, 在地理信息系统支持下, 可以制作农作物产量分布图。

(4) 农业专题图分析, 地理信息系统与传统地图相比最大的优点是能够很快地将各种专题要素地图组合在一起, 产生新的地图。通过GIS提供的复合叠加功能, 将不同农业专题数据组合在一起, 形成新的数据集。通过对其分析, 可以分析出土地上各种因子对作物的相互作用与相互影响, 从中可以发现它们之间的关系, 如土壤p H值与产量的关系, 这对于指导农业生产是很有现实意义的。

2.3 遥感技术 (Remote Sensing, RS)

2.3.1 遥感技术概况

遥感技术的基本原理是利用物体的电磁波特性, 通过观测物体的电磁波, 从而识别物体及其存在的环境条件。

遥感技术系统由传感器、遥感平台和遥感信息的接受和处理系统组成。其中接受从目标反射或辐射的装置叫做遥感器 (如扫描仪、雷达、摄影机、摄像机、辐射计等) 。装载遥感器的平台称为遥感平台 (如飞机、人造卫星等) 。经过遥感器得到的数据在使用前根据需要还要进行纠正、增强、变换、滤波、分类等处理。

相对于传统的观测技术, 遥感具有以下特点:

(1) 可以进行大面积同步观测。如:一帧美国陆地卫星 (Landsat) 图像覆盖面积为34 225 km2 (185 km×185 km) , 5~6 min即可扫描完成, 而一帧同步气象卫星可覆盖1/3的地球表面。

(2) 可以短时期内重复观测。如:美国陆地卫星 (Landsat) 每16 d对同一地区观测一次, 而地球同步轨道卫星可以每30 min对地面观测一次。

(3) 进行全天候观测。遥感使用的电磁波波段从X光到微波, 远远超出人眼所能观测的可见光范围, 在微波范围内, 传感器可以不受制于昼夜和天气变化。

(4) 观测精度高。航天照片的分辨率可以达到厘米级甚至毫米级。

2.3.2 遥感技术在精细农业中的应用

遥感技术可以客观、准确、及时地提供作物生态环境和作物生长的各种信息, 它是精细农业获取田间数据的重要来源。遥感技术在精细农业中主要应用于以下几个方面:

(1) 农作物播种面积检测和估算:遥感可实时记录农作物覆盖面积数据, 通过这些数据可以对农作物分类, 并在此基础上可以估算出每种作物的播种面积。

(2) 监测作物长势和估算作物产量:利用遥感技术在作物生长不同阶段进行观测, 获得不同时间序列的图像。农田管理者可以通过遥感提供的信息, 及时发现作物生长中出现的问题, 采取针对性措施进行田间管理。还可以根据不同时间序列的遥感图像, 了解不同生长阶段中作物的长势, 提前预测作物产量。

(3) 作物生态环境监测:利用遥感技术可以对土壤侵蚀面积、土壤盐碱化面积及其主要分布区域以及土壤盐碱化变化趋势等进行监测。也可以对土壤、水和其他作物生态环境进行监测, 这些信息有助于田间管理者采取相应的措施。

(4) 灾害损失评估:气候异常对作物生长具有一定的影响, 利用遥感技术可以监测与定量评估作物受灾程度, 对作物损失进行评估, 然后针对具体受灾情况, 进行补种、浇水、施肥或排水等抗灾措施。

2.4 3S集成技术在精细农业中的应用

全球定位系统的优势是精确定位, 地理信息系统的优势是管理和分析, 遥感的优势是快速提供各种作物生长与农业生态环境在地表的分布信息。它们可以做到优势互补, 促进精细农业的发展。

GPS可以确定农业机械在田间作业中的精确位置, GIS可对各种田间数据进行处理和分析, 二者结合为科学种田提供了所需要的定位和定量的技术手段, 进行田间作业和田间管理。例如, 地理信息系统能够根据地块中土壤特性和土地条件, 结合GPS提供的位置数据, 指挥播种机进行定量播种, 确定播种的疏密程度。在GIS和GPS指挥下, 农药喷洒机可以去病虫害发生地自动喷洒农药。

RS和GIS结合提供了多种数据源, 这为建立农田基础数据库奠定了基础。农田基础数据库是农田科学管理的基础。搭载在农田机械上的地理信息系统, 可以记录下各种农田操作过程中的数据, 如作物品种、播种深度、喷洒农药类型、施肥和灌溉以及收获产量, 同时记录下田间作业时的位置与范围、灌溉量、化肥使用量、农药喷洒量、喷施部位、使用时间、当天天气状况等等。通过RS, 则可以获得作物生长情况、作物生态环境等数据。将这些数据都记录在数据库内, 日积月累就形成了农田基础数据库。再由专家系统及其它决策支持系统对数据进行加工、处理, 做出科学的农业作业决策, 在通过作业者或农业机器携带的计算机控制器控制变量执行设备, 实现对作物的变量投入或操作调整。

3 结语

21世纪是信息时代, 信息技术的进一步发展应用也将给精细农业带来新的创新点和增长点。随着我国加入WTO后, 农业也面临着严峻的挑战和新的技术革命, 精细农业、数字农业、信息农业就在我们身边。我们只有及时跟踪国际农业高新技术的研究进展, 采取跨越式的发展才能缩短与发达国家的差距, 从容迎接挑战。因此, 我们应该在充分了解精细农业的原则和有关技术原理的基础上, 结合我国国情加快研究发展适合我国国情的精细农业技术体系并进行推广应用。3S技术在精细农业中有着广阔的发展前景。可以说, 精细农业是在3S技术推动下发展起来的现代农田精耕细作技术, 它代表了未来农业发展的一个主要方向。现在3S技术在精细农业中的应用, 面临的主要问题有:农业遥感图像的解译技术的完善、农田作业定位精度的提高、农田基础数据库的更新, 以及农田机械与3S技术的集成, 这些问题的研究和解决对促进我国农业发展和经济水平的提高有着积极的作用, 也是我们向高科技进步、提高技术水平的必经之路。

摘要：主要介绍了3S技术在精细农业中的应用及3S技术在国内外发展现状, 深入探讨了精细农业技术思想内涵, 重点介绍了3S技术支持体系:全球定位系统 (GPS) 、地理信息系统 (GIS) 、遥感 (RS) 及3S集成技术概况及其在精细农业中的应用, 综述了3S技术在精细农业中的应用发展趋势。

关键词：3S技术,精细农业,应用,发展现状,技术支持体系,发展趋势

参考文献

[1]汪懋华“.精细农业”的实践与农业科技创新[J].中国软科学, 1999 (4) :249-252.

[2]汪懋华“.精细农业”发展与工程科技创新[J].农业工程学报, 1999 (1) :1-8.

[3]王克林, 李文祥.精确农业与农业生态工程创新[J].农业工程学报, 2000 (1) :5-8.

[4]邝扑生.精确农业基础[M].北京:中国农业大学出版社, 1999.

[5]董美对, 何勇, 赵云飞“.精确农业”—21世纪的农业工程技术革命[J].浙江大学学报 (农业与生命科学版) , 2000 (4) :433-436.

[6]杨印生, 马成林, 冯传平.精确农业的社会经济特征和经济分析问题探讨[J].农业工程学报, 2000 (5) :123-125.

[7]Adamsen, F.J.;Bareas, D.J.;Hausaker D.J.;Surface Irriga-tion and Precision Crop Management[J].Proceedings of Fifth International Conference on Precision Agriculture (CD) , 2000.

[8]Stafford, J.V.Implementing Precision Agriculture in the21st Century[J].Journal of Agricultural Engineering Research, 2000 (76) :267-275.

3S技术在农业生产中的应用浅谈篇3

摘要 3S技术是现代农业的重要标准之一。介绍了3S技术的内涵及其在农业生产中的作用，以提高人们对3S技术的认识，促进其在我国农业生产中的应用和推广。

关键词遥感技术；地理信息技术；全球定位技术；农业生产

中图分类号：S127 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2016.24.083

3S技术是遥感技术（RS）、地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）的最后单词首字母的集合体，三者在3S体系中分别扮演着不同的角色，三种技术相互配合，逐渐成为支撑我国现代农业发展的重要技术。我国是农业大国，在空间技术和信息技术迅猛发展的今天，单靠传统的农业栽培和收获技术已不能满足当今我国农业的迅猛发展。本文重点介绍3S技术的内涵及其在农业生产中的作用，以提高人们对3S技术的认识，促进其在我国农业生产中的应用和推广。

1 遥感技术在农业生产中的应用

遥感（RS）是一种用于探测的技术。在进行探测时探测仪不与探测目标相接触，而是在很远处就能把监测目标的电磁波特性记录下来，通过对数据的分析处理，揭示出物体的特征特性。它在3S体系中扮演着“千里眼”和“顺风耳”的角色。遥感一词是由美国学者布鲁伊特于1960年提出，1961年正式通过。

1.1 农业资源调查

农业遥感对土地利用现状、土壤类型和水资源等问题的调查与评价都有显著的作用。基于遥感技术所建立的国土资源卫星影像数据库、全国县级土地利用数据库、土壤侵蚀数据库、生态环境背景数据库和1∶25万DEM数据库都对农业的发展有重要的作用。例如，鄱阳湖流域生态环境动态遥感监测试验，利用“农田-土壤-湿地-森林”生态系统地面数据、相关气象数据、小气候数据、叶片生理参数和土壤含水量等方法，对湿地动态变化监测、水土流失和水体污染等进行监测与评价，在水土方面指引了当地的农业生产[1]。

1.2 农业资源监测

农业遥感对作物生长、土壤侵蚀、荒漠化、盐碱化和土壤污染等问题都具有监测作用。常规测试主要采取人工测量和室内化学分析的方法，在对样本进行监测时费工、费时并会造成破坏性。相比之下，遥感技术的宏观、动态、无损的实时监测优点，在农业资源监测中就显得尤为重要。

1.3 遥感估产

作物估产是用遥感手段大面积地对某种作物做出产量预测，可以为国家国民经济重大决策提供基础信息。遥感技术开发应用以前国家获取此种信息的手段依赖行政组织的统计，由于遥感技术获取信息的客观性、准确性和现势性获得了各国特别是农业大国的重视。大面积农作物的遥感估产步骤可分为：获得作物种植分布图、利用高时相分辨率的卫星影像对作物生长全过程进行动态监测、建立单产估算模型、总产估算。利用遥感技术，我国对农作物的长势监测与估产和品质预测等方面都有了显著地进展。

1.4 农业灾害监测

利用遥感技术可对农作物的病虫害、旱灾、水灾等进行检测与预报，并且还可进行灾后评估等。例如，利用NOAA/AVHRR和MODIS卫星数据，陆地地表温度（LST）和植被指数（NDVI）等旱灾检测技术方法可对大面积旱灾地区进行监测；利用雷达遥感可对水灾进行准确监测；利用气象卫星可对森林火灾与草原火灾进行监测等。

2 地理信息系统在农业上的应用

地理信息系统（GIS）是能对空间数据进行分析处理的应用软件。在进行操作时需要计算机硬、软件环境的支持。GIS能对采集到的数据进行清晰的描述分析，在3S体系中扮演着“大管家”的角色。地理信息系统产生于20世纪60年代，到90年代得以普及应用。

2.1 农业资源调查的工具

农业资源是进行农业研究和农事作业最根本的物质，农业资源调查顾名思义，就是按照不同的资源属性进行分类汇总。利用GIS技术建成的农业资源地理数据库、绘制的农业资源分布图和产生的正规报表，比传统的数据管理系统更准确，更智能化，可促使农业资源数字化、直观化。

2.2 农业资源的分析工具

除了制图和查询外，GIS技术还具有“独立思考”的重要特点，它能将图形和数据重新进行综合分析，最后获得新信息，生成专题地图和进行地图数据的叠加分析。

2.3 农用地适应性评价

不同的地区，在不同的自然环境及人为因素的影响下，其农用地的利用价值是不一样的。利用GIS可以对土壤的质地组成，有机质含量，腐殖质含量、酸碱状况等进行精准分析[2]。基于不同作物对土壤的需求各异，可将分析得到的数据重新进行综合分析，然后在地理信息系统中进行分析运算，在现实条件下建立数学模型，以便于进行农用地适应性的综合评价。

3 GPS在农业生产中的应用

全球定位系统（GPS）是由美国开发的新一代卫星导航定位系统，可连续、实时地向全球用户提供精准的三维位置，三维速度和时间信息。由于其可在全球范围内进行精准的定位，并且速度快、功能多，因此该系统在当今社会生活的各个方面都有显著的应用，且在农业方面的应用也极为广泛。

3.1 地质测绘

GPS作为测量工具除了遮蔽物的限制外，几乎不受地形的影响，精度也相当高。在进行农业作业时，利用GPS测绘，可以对地形地势做出精准的分析，有利于農业作业的良好进行。

3.2 土壤养分分布调查

使用GPS收集土壤样品和特定时期的土壤，可以绘制一系列不同作物不同生长期的养分分布图。因此，使用这种方法，不仅可以在不同水平的需求条件下研究植物生长营养物状况，还可以及时通过施肥对土壤进行改良，保证作物的正常生长。

3.3 减轻育种工作

当今，作物品种的选育，尤其是粮食作物中，高产仍是品种评定中的首要目标。在育种工作的最后阶段，进行复杂的产量比较试验时，在联合收割机上安置计算器、产量监视器和GPS接收机，就可以随时监控作物产量。通过这样的技术改良后，不仅可以节省大量的人力物力，还能精准的获得产量数据、及时有效地获取作物产量分布情况，减轻育种人员的工作。

3.4 引导精准开沟、施肥

一方面，在对育种田进行开沟工作时，借助全球定位系统可以依据人为设定好的行距、间距进行作业；另一方面，在给农田进行施肥工作时，可在喷施器上安装上GPS接收机，按照已获取的农田土壤养分含量分布图，就可使喷施器精准的按需给各点施肥，施用的养分种类和数量也都会按照土壤养分分布图进行调控。这种高精准化的操作，有时甚至会比人为操作的效果更加理想。

4 结语

在当今资源节约型，环境友好型社会建设中，基于3S技术发展的现代农业可以最大限度地节约农业生产成本，有效地避免资源的浪费，推动我国的农业现代化建设，且符合生态文明建设的发展要求。如果在农业生产中要有突破性的进展，就要进一步提高3S技术的实用性和准确性，培养更多的专业人才，对农业数据进行深度的挖掘和处理，使3S技术激荡中国梦。

参考文献

[1]李飞，杨小平，杨文华.浅谈3S技术在农业中的应用及面临的问题[J].陕西农业科学，2014（6）：110-111，118.

[2]杨微，周宏璐，韩成伟，等.3S技术在我国农业生产中的应用[J].吉林农业科学，2009（6）：58-59，62.

3s技术在农业中的应用及发展篇4

刘江刘方成李保珠

摘要：本文首先简要介绍了3S技术，并对3S技术运用于中学地理教学的必要性进行了分析，最后以具体案例详细说明此应用及效果。

关键词：GIS；RS；GPS；中学；地理教学；应用

引言

“3S”技术是英文遥感（Remote Sensing RS）、地理信息系统（Geographical information System GIS）、全球定位系统（Global Positioning System GPS）这三种技术名词中最后一个单词字头的统称，这三者之间紧密联系在一起,遥感技术是信息采集（提取）的主力[1]；全球定位系统是对遥感图像（像片）及从中提取的信息进行定位，赋予坐标，使其能和“电子地图”进行套合；地理信息系统是信息的“大管家”，为3S技术的核心[2]。目前3S技术是解决人口、资源、环境及经济发展等重大地理问题的重要手段和关健技术。因此，《普通高中地理课程标准》要求：新的高中地理课程在必修、选修模块中必须介绍有关3S的知识，这是课程内容本身的要求[3]。

另一方面，3S技术是地理课程独特的辅助教学技术。目前，中学生普遍不喜欢地理课，《普通高中新课程试验监测报告》显示：在七门学科当中，地理仅排在物理之后，居于第二难学课程，造成这一结果的一个重要原因是目前地理课程教学手段落后，在中学地理教学过程中，大多数教师仍然偏重如何辅助学生记忆，其手段仍然是以地理挂图和幻灯片等作为辅助工具，学生感到枯燥无味，因而教学效果不甚理想。因此地理教学改革的一个重要课题是使课堂教学整体优化，将信息技术引入地理教学，是改革教学方法和教学模式的重要途径之一，结合地理学科的特点，将信息技术中的高端3S技术用于地理教学，是地理教学发展的必然[4]。下面以一些具体实例说用3S技术在地理教学中的应用。

1.GIS技术及其在地理教学中的应用

地理信息系统是20世纪60年代中期才发展起来的新技术，至今已40多年，始终发展迅猛。国内外学者由于对GIS技术研究视角、应用目的的不同，所给出的定义也不尽相同，例如，美国学者Parker认为“GIS是一种存储、管理、分析和显示有关地理现象信息的综合系统”；加拿大的Roger Tomlinson博士认为“GIS是全方位分析和操作地理数据的数字系统”；我国著名GIS专家陈述彭院士认为“GIS是在计算机软硬件支持下，把各种地理信息按空间分布或地理坐标，以一定格式输入、存储、查询检索、显示和综合分析应用的技术系统”。虽然这些学者对GIS的定义不尽相同，但都认为GIS具有数据的采集、管理、处理、分析和输出等基本功能。目前，GIS广泛应用于国民经济的各行各业，如环境评估、灾害预测、国土管理、城市规划、邮电通讯、交通运输、军事公安、水利电力、公共设施管理、农林牧业、统计、商业金融等几乎所有领域。

在中学地理教学中，GIS技术可将复杂的自然景观、地理现象的空间分布甚至抽象的概念用三维的、动态的、直观的方法方式表现出来，将地理教学中不易明察与掌握的内容通过虚拟场景来展现，提高教学效果，下面以地貌演变、地形分析和天体运动这三个教学内容为例进行应用分析。

地貌教学是中学地理教学的基础内容，在地貌教学中，褶皱和断裂的形成是比较抽象的内容，传统的平面、静态的教学方法难以达到满意的教学效果。使用GIS技术的真三维显示与动态模拟功能，模拟岩石受力及相关地貌的形成过程与结果，如岩石受到强大压力和张力时会发生断裂，并沿断裂面有错动或位移的现象，相对上升一侧地貌表现为断裂山或高地，相对下沉的岩石地貌表现为裂谷或低地。受内力作用，岩石在水平方向上受挤压导致褶皱；受外力作用，背斜中心岩石易被侵蚀形成谷地，向斜中心岩石坚固不易被侵蚀形成山，形象地展示了“背斜成谷，向斜成山”的过程。GIS技术把漫长的地貌历史演变过程在瞬间完成，使学生对所学知识有较形象的理解。

在地形分析中,平面地图缺乏对山峰、山脊、山谷、鞍部、陡崖等概念的直观形象的可视化表达，利用GIS的数字高程模型（DEM）模块来创建数字高程模型，这样便可三维立体显示一座山体，让学生直观地观察山峰、山脊、山谷、鞍部、陡崖等多种地形。并通过旋转动态技术，让学生自己上机操作，使山峰的方向任意旋转，或移走山体，或变换颜色以突出某种地形，在此基础上，将影像数据与矢量数据再镶嵌在数字高程模型上，进行数据的融合，实现三库一体，则山体表现得更加形象逼真，使人感到浑然天成，这种教学明显调动了学生学习的积极性和主动性，加深了学生对地形特征的理解，让学生有身临其境的感觉。

在天体运动的教学中，一般教学挂图三维效果不突出且缺乏动感，不易掌握其运动规律，通过GIS的二次开发子系统，建立场景，制作太阳、地球、月球以及地球及月球的运动轨迹，指定月球和地球的链接，进而完成天体的运动制作与飞行漫游，从而具体地模拟出天体的运动规律。在此基础上，教师进行讲解，调动学生观察思考的积极性，使学生产生强烈的求知欲望，收到事半功倍的效果。

2.RS技术及其在地理教学中的应

遥感是20世纪60年代发展起来的对地观测的综合性技术，它是指应用探测仪器，不与探测目标接触，从远处把目标的电磁波特性记录下来，通过分析，揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术。经过40多年的发展，遥感技术已成为一种影像遥感和数字遥感相结合的先进、实用的综合性探测手段，被广泛应用于资源、环境、地质、地理、气象、海洋、农业、林业及军事侦察等各个领域。在中学地理教学中，RS技术可广泛地应用于辅助教学，提高教学效果，下面以利用遥感辅助讲授全球变化、环境生态问题为例进行应用分析。

通过遥感监测案例及其影像，帮助学生对地球环境进行立体观察，帮助认识全球环境的整体性与变化过程。例如，利用遥感影像帮助学生了解全球温度变化、温室效应。美国宇航局（NASA）以遥感手段获得全球臭氧的分布，每年在网络上发布南极臭氧浓度分布合成图，这些材料是辅助讲授全球臭氧分布及异常变化等全球变化的极好素材。另外，利用遥感在全球植被覆盖变化监测、地球大气监测等应用案例与影像，可以辅助讲授环境变化；利用遥感在城市环境问题、城市水体污染、城市大气污染等监测的案例与影像辅助讲授环境问题。

在讲授城市、区域或全球生态环境问题中，可以借助遥感影像帮助学生了解植被分布、土地利用及分布，提高学生宏观观察、分析能力。例如利用遥感在毁林过程监测、全球森林分布变化监测等方面的实例及影像，辅助讲授全球植被覆盖变化；利用遥感在土地利用普查中的实例和影像，辅助讲授土地利用和农作物分布；利用遥感在城市生态监测、绿化率调查的实例和影像，辅助讲授城市环境与生态等。

地表许多灾害从影像区域来说，可能涉及一个很大的区域，遥感的大范围观测的特征提供了监测灾害的可能，相关的遥感影像有助于在教学过程中帮助学生理解这些区域性过程。例如，利用遥感在草原和森林火灾监测、沙尘暴灾害监测、海洋污染监测、火山喷发和地震等监测的案例和影响，辅助讲授自然灾害的发生、发展过程，进行灾害影响分析。例如，遥感在森林火灾监测中的应用案例，可以帮助学生认识现代技术对森林防灾救灾中的意义。

3.GPS技术及其在地理教学中的应用

全球定位系统(GPS)是美国国防部为满足军事部门对海上、陆地和空中设施进行高精度导航和定位的要求而建立的，于20世纪70年代初开始设计、研制，1993年6月建成。GPS主要由空间星座、地面监控系统和用户接收机三大部分组成，空间星座包括21颗工作卫星和3颗备用卫星，分布在6个等间隔的轨道面上，每个轨道面上分布4颗卫星，卫星轨道接近圆形，运行周期为11小时58分，地面上每个观测站上每天出现的卫星分布图相同，这样的布局保证了在地球上和近地空间任意一点、任意时刻均可至少同时观测到4颗GPS卫星。GPS具有全球地面连续覆盖、功能多、精度高、实时定位速度快、抗干扰性能好、保密性强、全天作业、操作简便等优点，目前在精确导航和精确定位方面得到了广泛应用。在中学地理教学中，GPS的辅助作用没有GIS、RS广泛，下面仅以借助GPS辅助讲授制图、交通、气象等为例说明其在教学中的应用。

具体地说，GPS可以辅助讲授地图、计算机制图的发展；辅助讲授现代农业的发展（例如，GPS在“精细农业”中的应用）；辅助讲授现代交通的发展（例如，GPS在智能交通中的自动导航作用）；辅助讲授天气与气候（例如，GPS在大气物理观测中的应用）；辅助讲授地球研究进展（例如，GPS在地球勘探、变形监测中的应用）；辅助讲授海洋地理（例如，GPS在远洋航线设定与监测、船只调度与导航、海洋救援、海平面升降监测等的应用）；辅助讲授宇宙、太空知识（例如，GPS在飞机导航、航空遥感控制、卫星定轨、导弹制导、航空救援等的应用）等。

参考文献：

[1]梅安新，彭望琭．遥感导论[M]．北京：高等教育出版社，2004：1-30．

[2]陈述彭．地理信息系统导论[M]．北京：科学出版社，2000：1-13．

[3]教育部．普通高中地理课程标准（实验）[M]．北京：人民教育出版社，2003：12-45．

[4]陆静．地理信息系统（mapinfo）在中学地理教学中的应用研究[J]．中学地理教学参考，2000，NO．1：108-109．

3s技术在农业中的应用及发展篇5

有线通信技术是通过两个不同空间的电子设备作为传送数据的媒介，其优势在于传播数据稳定、抗干扰能力强等。在农业生产领域常用的通信技术主要有RS-232/422/485、Field-bus、Ethernet等。RS-232/422/485在农业生产早期应用较为广泛的有线通信技术受到地势、距离以及环境的影响，其安装以及维修的成本较高，当受到恶劣天气或是环境变化的影响事，容易导致电子通信设备受损，从而降低其传播数据的质量，因此这种通信技术逐渐被农业生产所被淘汰。Field-bus技术在农业发展的几十年间不断研究和创新，在40多种技术中最具代表性的有CAN、PROFIBUS、FF等。它取代了传统的分布式控制系统，实现了用户的互操作性、网络的开放性、通信网络的全数字化。虽然这种技术可以节省成本及硬件数量，但其受到距离的`限制，要依靠Ethernet和信息网的骨干Inter-net进行传送数据，这两种通信技术的融合对实现全球化生产以及精细化生产起到促进作用。

2.2无线通信技术在农业生产中的应用

无线通信技术根据所需通信距离可以氛围短距离无线通信技术和长距离无线通信技术。短距离无线通信技术包括无线局域网以及无线个域网，长距离无线通信技术包括无线广域网和无线城域网。无线广域网主要采用GSM，GPRS，CDMA，GPS和3G等常见的全球化通信技术;无线城域网采用WiMAX(全球微波接入互操作性)通信技术，可以利用天线向地面设备提供高效的互联网连接;无线局域网就是生活中最为普遍的WI-FI，用户只需简单的操作和小小的投资就能获得良好的网络资源。但是Wi-Fi受距离限制和环境的干扰而产生信号强弱变化，其路由器电子设备耗电量大;无线个域网主要包括Bluetooth，IrDA，RFID等技术，小范围下的个体间传播数据的网络通信技术。在农业现代化发展的建设中，无线广域网在大型农业设施及其管理领域中获得极大的收获，例如，根据GPRS、GPS、GSM等技术为设计基础的土壤信息实时监测系统、农田水样数据监测系统、温室大棚控制系统等。方便农户实时掌握农作物状态的同时，极大的提高了生产效率。另外，随着通信技术在农业生产领域研究的深入，无线个域网在农业科技工作者的研究下也取得了许多成果，例如基于红外线技术为基础的变量磷肥施肥系统、以蓝牙技术为基础的温室环境控制系统、对农作物灌溉水量的控制系统等。无线通信技术在农业生产中的应用较有线通信技术的应用更为广泛，因为无线通信技术在设备的建设和维护方面的资金更为低廉、组网操作便捷、扩展更为灵活，可以根据不同的生产需求使用不同的无线通信技术，促进我国农业设施的自动化、信息化、智能化的建设[2]。

3结束语

电子通信技术在农业生产中的应用是未来农业发展的必然趋势，根据不同的农业生产需求可以选择与之相对应的通信技术，在合理使用现有通信技术的同时，加大对新型农业装备通信技术的研发力度，促进我国精细化农业的发展，为我国农业生产提供新的现代化发展方向。

参考文献：

[1]刘涛，郑承云，张宾.无线通信技术在现代农业中的应用[J].现代农业，(12)：174-175.

3s技术在农业中的应用及发展篇6

硅微技术在导航、制导与控制中的应用及发展趋势

主要对近几年来微机电系统的技术进步和应用情况作了介绍,特别对基于微机电技术的敏感器和执行机构在航空和航天领域的导航、制导和控制方面的`应用进展作了较为详细的叙述,最后指出了MEMS技术的发展趋势和目前正在突破的关键技术.

作者：周凤岐刘智平周军 ZHOU Feng-qi LIU Zhi-ping ZHOU Jun 作者单位：西北工业大学,航天学院,陕西,西安,710072刊名：测控技术 ISTIC PKU英文刊名：MEASUREMENT & CONTROL TECHNOLOGY年，卷(期)：26(3)分类号：V241关键词：硅微敏感器导航、制导与控制执行机构噪声模型

3S技术在警用GIS中的应用篇7

3S是GIS (Geographic Information System, 地理信息系统) , GPS (Global Positioning System, 全球定位系统) 和RS (Remote Sensing, 遥感) 的简称, 是目前应用广泛的空间信息技术。 (GIS-存贮、查询、更新和显示的技术;GPS-空间信息定位、追踪技术;RS-大范围快速的空间、物理信息的采集及可视化技术) 。应用3S技术, 可以对人类环境从地下地表到太空进行立体监控, 实现公安管理信息化和科学化。

公安机关主要管理公安信息五要素, 即:地、人口、案事件、单位场所、物品。警用地理信息系统的最基本的功能就是要通过人口-案事件-场所-物品的快速关联, 实现人口、案事件、单位场所、物品的关联管理;实现对重点人口的有效管理, 以防范行政刑事案件的发生, 打击犯罪人员, 优化警力部署;实现对案事件的快速反应;实现重特大突发事件的有效指挥作战。

1 警用GIS的应用现状

警用地理信息系统 (Police Geographic Information System, PGIS) , 就是公安机关用于日常管理、指挥决策、安全防卫、打击犯罪用的地理信息系统, 是一种将地理空间信息融入常规管理信息系统的高级信息系统, 是一种涉及电子、信息、空间技术的软硬件综合系统。

目前, 经济发达的欧美国家已经建设得比较完善, 我国正处在大规模建设的时期。日前, 公安部信息中心开会进行了PGIS建设培训与规划部署, 将警用地理信息系统作为公安机关信息化建的“金盾工程”的重要组成部分。

我国已有部分较发达的城市建立好了警用地理信息系统, 包括北京市、杭州市、常州市等, 也已经达到了比较先进的水平, 但警用地理信息系统的应用尚有较大的提升空间, 主要包括应用的广泛程度与应用深度, 更要注意与公安机关其它信息系统综合应用, 实现高效的信息共享与信息挖掘, 满足深层次的应用。

2 警用GIS的应用方向

警用地理信息系统, 是一个综合的管理信息系统, 主要应用在三个方面:指挥决策、业务管理、服务实战。

指挥决策:应用GIS技术, 可以提升公安机关在处置突发性、群体性、恐怖事件中的快速反应能力。当110报警电话接入系统, 快速的实现报警地图定位, 查询报警点周边的警力部署, 分析最佳路径, 结合分布在报警点周围的视频监控, 实现最有效的警情处理。当有重大的公共活动时, 需要制定安全保卫预案, 如奥运圣火的传递、奥运会的举行, 都要制作详细的警卫预案, 通过预案进行警力部署, 最大限度的做好安全保卫工作。

业务管理:应用GIS技术, 可以加强公安业务系统和信息资源的规范管理, 夯实基层基础工作, 提高公安机关警务工作效能。公安机关的业务管理主要包括以下几部分:人口管理、案事件管理、单位场所管理等, 如暂住人口的管理, 通过GIS系统对人口轨迹的跟踪, 可以实现对重点人口的高效管理;通过统计数据地图可视化, 可以实现警情的动态分析、辅助决策。

服务实战:应用GIS技术, 可为基层所队有效开展打击和防范工作提供可视化技术手段。警务态势分析, 可以清楚的显示当前警力的部署情况、人口行为轨迹、车辆行为轨迹, 都可为侦破工作提供有力的分析支持。

3 警用GIS的功能模块

警用地理信息系统主要管理公安信息五要素, 即以地为中心, 实现人口、案事件、机构、物品的关联管理, 实现信息的充分共享。

围绕公安信息五要素, 具体的应用模块包括:警用信息综合查询, 实有人口, 指挥调度, 案件事管理, 警情研判, 消防预案, 警卫预案, 视频监控, 移动目标追踪, 110报警定位, 城市交通管理, 三维预案与三维布警等等。

警用信息综合查询:通过PGIS平台实现人口、案事件、单位场所的综合关联查询, 有利于提高工作人员的工作效率, 迅速挖掘出有用信息。

实有人口管理:包括常住人口、暂住人口、寄住人口、重点人口等, 通过PGIS平台实现人口的信息查询、可视化管理、人员的空间定位、在线追逃等, 提高了工作机关的管理效能。

案事件管理:通过PGIS平台实现案件的综合查询、空间定位、案事件案发地上图等, 有利于公安工作员通过电子地图这一可视化工具进行侦破分析, 从时间与空间上对案事件进行串并联。

指挥调度:指挥调度是公安工作中非常重要的一环, 特别是处理突发事件、案犯或嫌疑人追捕等, 如犯人追捕, 通过PGIS系统的地理空间信息可视化展示, 可以轻松的掌握当时警车, 警员的具体的位置、分布情况, 结合现场的电子地图, 进行总体的指挥调度, 从而为抓获犯人提供保障。

警情研判:通过PGIS平台的统计分析, 案事件的综合分析, 得出有利的宏观信息, 从而从宏观上把握当前的情况, 实现警力优化部署, 增强防范与打击能力。

消防与警卫预案:PGIS平台的消防与警卫预案制作管理功能, 实现了预案的制作管理科学化, 可视化。针对重大的公共活动, 如奥运圣火的传递, 通过电子地图, 制作出科学的消防与安保预案, 实现优化部署, 并可通过公安专用通信网, 实现方案的网上部署, 进行大范围的网上作战。

视频监控:通过PGIS平台调用部署在各重要位置的摄像头, 实现兴趣点的可视化实时监控, 迅速掌握监控范围内的案事件动向, 为指挥中心提供辅助决策。

移动目标追踪:通过GPS技术, 实现对重要的移动目标实时轨迹追踪, 如运钞车的轨迹与状态追踪, 实现重要目标的实时监控。

110报警定位:当110接警中心接到报警电话时, 平台即可在地图上显示出报警人当前的位置, 指挥中心通过对报警位置周边警力分布查看, 最佳路径分析等, 迅速的作出有效的反应, 实现对受害人的有效救援与罪犯的有效打击。

城市交通管理:城市交通状况在电子地图上实现适时的分色显示, 如用红色、蓝色、绿色代表不同的交通状况, 并结合摄像头, 实现交通的宏观调控, 提高公路运行效率。

三维预案与三维布警:对特别重要的场所, 通过仿真的三维场景, 制作三维预案, 并实现三维布警, 实现地下, 地表, 空中立体的指挥防控体系, 有效的进行警卫安保工作。

4 警用GIS的架构

警用地理信息系统, 以地理空间数据为基础, 融入了各种警用业务数据, 以网络为依托, 实现各部门各模块的信息通信与业务应用。其结构如图2:通过数据库管理数据, 包括各公安部门的业务数据与地理空间数据, 以在基础上配置地图服务器与网络服务器, 通过公安信息通信专网, 构成警用地理信息系统, 并创建Web Service地理关联服务, 实现与其它系统间的服务调用, 从而实现信息共享。

其中, 空间数据库是一系列的综合库, 包括矢量电子地图库, 栅格地图库、遥感影像库、标准地址编码库、实时/历史数据库等, 通过程序对各数据库进行综合应用, 满足应用需求。

GIS的应用开发, 目前主要是采用控件二次开发形式, 即通过通用的开发平台, 如Eclipse, Visual Studio 2005等, 加载二次开发控件, 如Arc Engine, Super Map Object等, 迅速的实现相关业务与功能的集成开发。地图服务器, 目前市场上流行的主要是:Arc IMS, Arc GIS Server, Map GIS-IMS, Super Map IS等等。

5 警用GIS应用实例

某市警用地理信息系统在2006年启动建设, 经过一年多时间的建设, 于2007年底通过公安部的验收, 并获得了国内领先的评价, 目前, 某市运用警用地理信息系统已经成功的抓获了犯罪嫌疑人数人, 逐步的走上了应用的正轨。

该系统是一个基于公安信息通信专用网的一个B/S系统, 以公安局信息通信中心的服务器为中心, 通过专用网关实现客户端对服务器的访问。其结构如图4:

该系统使用JAVA语言开发, 主要应用Arc SDE 9及其JAVA API与Arc IMS 9及其JAVA ADF, 实现了功能定制开发。

从图4可知, 系统底层是Oracle 9i与Arc S-DE 9结合的存储各类空间数据的空间数据库, 选用Oracle数据库有力的保证了数据库运行的正常与访问性能, 通过对Arc IMS 9的Java ADF进行定制开发, 实现了地图的展示、地理信息的查询、公安业务统计数据上图、在地图上制作管理消防与警卫预案、移动目标跟踪、110报警定位, 视频系统接入、交通指挥管理等功能, 随着应用研究的深入, 警用地理信息系统将得到更加广泛的应用。

结语

实践证明:警用地理信息系统是新时代进行公共安全管理的有力工具。通过系统既可实现资源宏观管理、整体调度, 也可实现微观跟踪 (如暂住人口轨迹分析等) , 通过矢量电子地图, 高分辨率的遥感影像构建一个系统的地理环境, 并通过空间分析技术与GPS技术实现对地理环境的跟踪管理, 将极大的提高公安机关对突发事件的反应速度, 从宏观上对环境进行把握, 迅速实现人口-案事件-场所-物品的关联, 更好的服务社会。

参考文献

[1]邬伦.地理信息系统原理、应用与方法[M].北京:科学出版社, 2002.

[2]宋新龙, 邓学锋.警用地理信息系统技术探索[J].河南测绘, 2004 (2) :2-4.

[3]袁媛, 赵俊刚.基于GIS交通应急指挥系统的方案研究[J].深圳职业技术学院学报, 200 (72) :25-28.

[4]魏振顺.GIS多元化发展趋势与警用GIS建设构想[J].福建电脑, 200 (711) :62-64.

[5]栾明君, 王玉枚.警用GIS中三维时序处理技术的设计与实现[J].计算机工程与设计, 2007 (9) :4270-4272.

[6]卢战伟, 杨国平.警用GIS中网络分析的功能设计与实现[J].测绘学院学报, 200 (36) :129-131.

[7]ESRI.ArcGIS警用地理信息系统.pdf., 2005, 6.

[8]http://www.supermap.com.cn/gb/application/0zfxxh/GAXF/wuhu/.

3S测绘技术在土地整理中的应用篇8

关键词：3S测绘技术专项规划土地整理

土地整理除了是使耕地面积可以增加的根本途径和有效手段之外，同时也能够有效地促进耕地总量的动态平衡的实现。通过生物、工程等措施在一定的区域内整治在生产过程中由于压占、塌陷以及挖损导致的废弃以及破坏的土地，或者整治由于自然灾害而导致的废弃的或者破坏的土地，使其能够将可利用状态恢复的这样一种活动就是所谓的土地整理。在现代的土地整理活动中测绘技术得到十分广泛的应用，通过对测绘技术的利用能够使土地整理工作的水平得以极大提升。

1 测绘技术在土地整理潜力调查中的应用

以往的土地开发整理潜力调查工作在具体的调查中大多是结合野外实地调查以及1：10000土地详查图，然而由于1：10 000土地详查图往往具有较差的现实性，因此不能够将实际的状况很好地反映出来，这样就使得土地整理潜力调查工作具有较低的准确性，同时再加上野外工作具有较大的工作量，因此很难做到高效以及快捷的完成该项工作。通过对RS面技术的利用能够将这一问题得到有效的解决，RS能够达到10m的几何分辨率，有效地结合多元遥感数据以及多时相遥感数据还可以进一步的提升分辨率，因此其精度能够使潜力调查的需要得到充分的满足。从土地利用信息中还可以利用RS自动的提取土地整理潜力资源信息，这样就能够使土地整理潜力调查的准确性和速度得以极大提升，并且还可以对野外的工作量进行有效的控制，将直接的数字信息提供给下一步的数据分析[1]。

2 测绘技术在土地整理专项规划中的具体应用

在地理信息系统技术的基础之上就能够将土地后备潜力信息系统建立起来，从而能够使土地整理专项规划的合理性和科学性得到有效提升。在各种空间信息以及基础信息资料的基础之上，将数字地面模型建立起来，通过对数字底面模型的利用能够实施各种供需分析以及条件分析。利用对internet/web技术的融合还能够使不同层次不同要求的省、市、县所具备的土地后备潜力信息系统实现数据共享以及近期更新的功能。土地后备潜力信息系统中包括了生态环境状况、人口资料、经济社会状况、景观、自然灾害、水文、地质、地形地貌以及气候等各种基础性的资料，既可以将这些数据输入进去，同时也可以汇总和评价各类基础资料，其可以通过图形的方式编排和输出任何一个阶段的规划成果，同时还可以将各类的统计报表输出；其可以以各种条件的变动为根据相应的调整规划方案。通过对土地后备潜力信息系统的利用，再与相关的环保、交通水利、城乡建设、林业、农业以及土地等部门规划有效的结合起来，就能够将一个具有较好的综合效益以及科学合理的规划方案提出来[2]。

3 测绘技术在土地整理项目中的具体应用

一般来说可以将土地整理项目划分为三个不同的阶段，也就是土地整理项目的可行性研究阶段、规划设计的阶段以及实施项目的阶段。一般要求在可行性研究中需要选择不小于1：10000规划图和现状图的比例尺，这时候就需要对近几年施测的地形图以及土地详查图作为土地整理项目的工作底图。因为项目区具有较高的边界要求，而且也要要求边界控制点的经纬度坐标以及平面坐标，在这种情况下就可以通过对GPS测量方式的利用从而能够对项目区边界控制点进行精确的测量[3]。

高程、长度以及面积等在可行性研究阶段并不具备较高的要求。因此可以选择小于15米平面定位精度的手持式GPS到测定电力线、排灌沟渠、道路、土地权属界限以及项目规模的现场进行实测。用这种方法采集到的数据大多都能够直接使用，如果一些数据具有较高的精度要求，就需要对其进行一定的加工处理，然后再予以适用。在使精度要求得到满足的情况下，这种作业方式同时还能够使工作的效率得以极大提升。

高程、长度以及面积等在规划设计阶段具有较高的要求，一般要求在规划设计阶段选择不小于1∶5 000比例尺的全要素地形图作为规划设计的底图。这时候就可以先选择GPS技术对控制进行布设，随后再选择全站仪采集野外的数据。将实测设计地图作为基础，然后通过对GPS技术的利用分析对比整个项目区以及周边的人口、经济、自然灾害、水文、气候以及生态等各种基础资料，从而能够将各种规划设计模型得出来，最终能够保证规划设计方案的合理性。

通过处理数据摄像采集的资料以及全站仪野外数据采集的资料，在项目实施阶段就能够将数字高程模型形成，然后通过对数字高程模型的利用对计算工作进行辅助，这样就能够将每个设计田块的施工填挖土方量以及设计填挖土方量非常方便的计算出来。

4 在土地整理项目运行管理中对3S技术的应用

因为GPS技术能够将人们需要的地物空间信息准确以及快速的获取到，所以GPS技术在具体的项目管理中主要是被运用在监测各种地质灾害方面，比如可以监测堤坝变形以及山体滑坡等，同时也可以监测矿区土地整理项目中的塌陷地区，这样就能够对地面的塌陷起到有效的预防作用[4]。

RS则可以动态地监测项目区内的大气物理化学性质地表地下水结构以及生态系统等，从而能够将病虫害、洪涝、旱情、气象以及环境等各种信息提供出来，这样就可以将项目区的景观生态农业及土地规划科学地制定出来，从而保证土地生产力的提升。在土地整理项目区运行管理中对GIS技术的应用主要包括以下几个方面的主要内容：

首先是重新分配和管理项目区的土地使用权以及土地所有权。

其次是统一的管理土地的空间位置、面积、地类以及权属的各种信息。

再次是统一的管理项目区内的土地附属物，包括房屋、电信、电力、排水灌水等地下或者地上管线。

第四是科学合理的评价土地整理项目的效果。在竣工验收项目之后，可以在数年之后系统的分析土地整理项目所带来的影响和作用、土地的经营状况和利用状况工程管理的维护情况等。

第五是可以接受RS，GPS数据，同时还可以有效的分析这些数据，从而将信息提供给项目的科学管理。

5 结语

在土地整理工作中通过对3S技术的应用能够使土地整理项目的工作效率、准确性和科学性得以极大提升，因此在土地整理项目中必须要对3S技术进行充分合理的利用，从而能够有效的保证3S技术的作用能够充分的发挥出来，最终能够推动土地整理工作水平的进一步提升。

参考文献：