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精准农业发展分析

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精准农业发展分析

精准农业发展分析范文第1篇

关键词:现代信息技术;精准农I;数据化;智能化

中图分类号:F320.1 文献标识码:B 文章编号:1008-4428(2017)03-11 -03

一、引言

精准农业是一种以大数据科学为核心的信息化的现代农业理念,其发展颠覆了我国日出而作日落而息的手工劳作方式,打破了粗放的传统生产模式转而迈向集约化、精准化、智能化、数据化,促使我国农产品由线上零销售改成私人订制。20世纪80年代,我国开始对精准农业进行研究,建立了小汤山国家精准农业研究示范基地和黑龙江友谊农场的“精准农业示范项目”试验基地;2012-2013年在黑龙江垦区农机推广产品中,GPS自动导航和驾驶系统全部由国外进口,这表明我国亟需自主研制开发精准农业设施装备。总体上看,我国对精准农业的研究大多局限于对概念的补充和延伸,没有形成系统成熟的学术思想。在实践中,并未建立较大规模的试验示范基地,基础设施、经营规模和经济效益等都不及发达国家。因此,需对精准农业的发展作进一步研究,以加快我国农业现代化进程。

二、精准农业内涵及主要技术组成

(一)精准农业内涵

精准农业(precision agriculture,PA)又称精细农业,精确农业或处方农业,是以实现农业高产、优质、高效为目的的现代农业生产模式。它的全部概念建筑在“空间差异”的数据采集和数据处理上,在定位、导航的基础上,根据管理单元的土壤特性和作物生长的需要,管理作物的每个生长过程及各种农资投放量,最大限度地发挥土壤和农作物的潜力,做到既满足作物生长发育的需要,又减少农资的投入,从而降低物质消耗、增加产量、保护生态环境,实现农业的可持续发展。

(二)精准农业的核心技术组成

精准农业技术体系是支撑精准农业发展的关键部件,精准农业技术通常不以单项技术的形式出现,在组装集成单项技术应用于农业生产的同时,形成了精准农业所独有的技术体系,如产量图、配备有“3S”技术的播种机、联合收割机等。精准农业技术体系如图1所示:

1.现代信息技术

现代信息技术主要由全球卫星定位系统、地理信息系统、遥感系统和计算机自动控制技术组成,其基本含义是把农技措施的差异从地块水平精确到平方厘米水平的一套综合农业管理技术。这项技术依赖全球定位系统和计算机控制定位,精确定量实施,极大地提高了种子、化肥、农药的利用率,同时在管理决策环节上,可根据具体情况选择“单纯获取高产”“以适量投入获取较高经济利润”或“减少资源消耗、保护生态环境”等多种不同优化目标。

2.生物技术

生物技术是现代生物学与其相关学科交差融合的产物,其中核心是基因工程技术。随着人们对动植物基因学和蛋白质学的认识,生物技术在农业生产中的应用越来越广。通过对动植物基因重组,可增强农作物对生长环境的适应能力,增加农作物单产,减少农药化肥的施用量,改善食物的营养结构和口感。例如,在棉花中引入抗虫基因,可减少病虫害对棉花的侵蚀,减少农药的使用;在水稻中导入能产生维生素A的基因,可以提高稻米的营养价值。

3.工程装备技术

农业工程装备技术是精准农业发展的物质基础,也是衡量精准农业发展水平的重要指标。用于我国精准农业生产的农机装备主要有新型高效拖拉机、播种施肥灌溉机、精量植保机、节水灌溉与水肥一体化设备、高效能收获机械等,可实现精准平整土地、建立模块信息,为农作物生产管理收割做好准备。我国于2009年建立农业智能装备工程技术研究中心,以自主研制适合我国农业发展的农业机械,近几年,我国农机科技创新能力提升较快,2016年全国农作物耕种收综合机械化率高达63%。

三、我国精准农业发展存在的问题

(一)发展精准农业的成本较高

精准农业技术在新疆兵团棉花的大面积种植应用中取得了客观的经济、社会及生态效益:平均单产增加17%,每亩播种量减少2千克,氮磷肥的利用率提高3%-8%。对农作物生长环境的检测,节约检测成本高达90%,检测效率提高500%以上。但这些农业机械价格昂贵,适合大面积作业,主要面向大型农场。而我国地形复杂,以小农经济为主,农户多分散且产能较低,导致发展精准农业的成本较高,不适合我国目前的农业经济发展水平和生产作业规模。

(二)农业从业人员素质偏低

我国农业劳动力文化程度较低,近年来,市场的各种优质资源也逐渐由农村转移到城市,在农村形成了“38、61、99”部队、“空心村”“末代农民”等现象,进一步降低了农业劳动力的素质。文化知识的缺乏,降低了农业从业人员接受新事物、学习新技术的能力,导致一些高新技术成果难以推广运用,阻碍了农业生产发展向高端升级的进程。虽然我国政府大力提倡精准农业的发展,但由于我国基础薄弱,农民吸纳新技术的能力差,精准农业在我国的推广实践困难重重。

(三)精准农业基础设施不健全

我国精准农业技术装备远远落后于世界先进水平,仅相当于发达国家20世纪60-70年代的水平。目前我国精准农业的生产机具多从国外进口,尤其是在技术含量较高的新型行业,这种差距还在不断加大。精准农业装备研发和创新的技术储备严重缺乏,适用农业机具设备品种少、水平低,而且可靠性极差,远不能适应精准农业发展的需要。另外,精准农业机械设备价格高昂,我国零散的农户和小型农场无法承担高额的费用,导致精准农业基础设施严重缺乏。

(四)现代信息技术在精准农业生产中的应用有限

我国已利用现代信息技术建立了农业数据库及农业信息系统,将3S等各项高科技应用到精准农业的生产发展中,并在北京、黑龙江、新疆等各地建立了大规模的精准农业实验基地,在一定程度上解决了我国农业发展中存在的化肥农药利用率低、劳动效率较低、环境污染严重等问题。总体来看,现代信息技术在我国精准农I中的应用仍处于初级阶段,很多技术在精准农业中的应用都是空白。如:基础设施建设、智能控制、机器人技术、VRA播种等现代信息技术在精准农业中的应用基本上都处于空白状态。

四、我国精准农业发展的对策建议

(一)降低精准农业生产成本

加快精准农业核心技术研究,开发具有自主知识产权的、适合国情的低成本精准农业机械设备,促使农业科研成果转化为现实的生产力;降低精准农业技术的应用成本,降低我国广大农村地区迈向精准农业的门槛,改变我国精准农业“只有理论,不能实施”的尴尬局面;建立大型农场,发展多种形式的适度规模经营。培育新型经营主体,带动适度规模经营发展,如农业专业大户和家庭农场等,同时简化精准农业技术,提高精准农业技术在生产实践中的实用性和易用性,有效降低精准农业生产成本。

(二)提高农业从业人员的素质

精准农业是科技含量较高的新型农业发展方式,精准农业机械设备的操作需要丰富的专业知识,而“空心村”等现象导致我国农村人才匮乏,尤其是精通精准农业生产过程专业人才的匮乏。因此,必须从以下几个方面提高精准农业从业人员素质:一,完善中小学课程,把精准农业添加到教科书中,保证下一代全面彻底地了解精准农业;二,加强对现有劳动者的专业化培训,加快农业科技队伍建设和农技推广;三,培育新型职业农民,促使其在精准农业的发展中起到“领头雁”的作用,为我国精准农业的发展提供人才保证。

(三)大力加强精准农业基础设施建设

精准农业基础设施主要指智能化精准农业装备,其研究与开发是精准农业能否得到推广实践的关键。目前我国精准农业基础设施较差,技术含量低,特别是大型的农机设备,几乎是从国外进口的,因此应从不同层面加强精准农业基础设施建设,改善精准农业生产条件。一是政府要加大对精准农业基础设施建设的投资,加强智能化精准农业装备技术的开发和实践应用。二是增加精准农业主要农机装备的生产数量,如多功能谷物精密播种机,可自动调控配比的自动定位施肥机和喷药机,可控制喷水量的定位喷灌机等。

(四)拓宽现代信息技术在精准农业生产中的应用面

加快精准农业核心技术研究,简化精准农业基础设施建设步骤,降低精准农业基础设施建设成本,促使尽可能多的农民将精准农业技术体系应用到农业生产中;建立一个完整的植物信息数据库,在农作物生长的不同阶段及时给出合理的操作建议;结合全国各地农业发展特点和现状,加快自主研制开发适合不同模式精准农业发展的“3S”技术及高科技产品,并将“3S”技术及高科技产品全面运用于精准农业生产过程中,进一步拓宽现代信息技术在精准农业领域中的应用。

参考文献:

[1]田家治.精准农业的作用及发展现状概述[J]. 农业科技与装备,2014,(03):68-69.

[2]张福贵.孟庆国,张树宝.黑龙江垦区精准农业试验与发展[J].现代化农业,2006,(01):41-42.

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[5]许海云,张娴.精准农业技术与系统专利分析[J].科学观察,2015,(05):15-33.

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[7]聂兵.我国精准农业的实施路径及其方向选择[D].山东农业大学,2009.

[8]军.精准农业的研究现状和发展趋势[J].农垦农机化,2015,(06):114-119.

[9]何志文.我国精准农业概况及发展对策[J].中国农机化,2009,(06):23-26.

[10]张纯洁.基于巧的精准农业发展模式―以江汉平原为例[D].华中师范大学,2008.

[11]赵春江.对我国未来精准农业发展的思考[J].农业网络信息,2010,(04):5-8.

[12]何志文.我国精准农业概况及发展对策[J].中国农机化,2009,(06):23-26.

[13]宁建.智能化精准农业装备的发展趋势[J].机电产品开发与创新,2011,(03):77-79.

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精准农业发展分析范文第2篇

关键词:3S技术;精准农业;应用展望

中图分类号:S-3 文献标识码: A DOI:10.11974/nyyjs.20170229022

我国是一个农业大国,拥有近8亿的农民,用占世界7%的耕地面积养活了世界22%的人口, 国际上近年来把精准农业作为农科学研究的热点领域,是农业生产与高新技术相结合的新型农业发展模式。它的特点是“精确”,它充分体现的是因地制宜,科学管理的思想观念,其核心技术是“3S”技术与计算机控制系统。

1 精准农业

1.1 精准农业(precision Agriculture)的核心思想

精准农业(precision Agriculture,简称PA)是农业实现低耗、高效、优质的重要途径,是由信息技术支持的根据空间变异,定位、定时、定量地实施一整套现代化农事操作技术与管理的系统[1], 实时获取地块中每个小区内的土壤信息、农作物信息,诊断作物的长势和产量在空间上形成的差异是PA的内涵思想,并对每一个小区做出分析,决策,随后进行灌溉、施肥以及喷药,从而使水、肥以及杀虫剂的利用率被最大限度地利用,增加产量,减少环境污染,进而高效地利用各类农业资源,取得非常可观的经济效益和环境效益。

1.2 精准农业的技术核心

实现PA,它的核心是除了建立一个完善的地理信息系统(GIS),还有全球定位系统(GPS)、遥感(RS)、传感器以及检测系统等。前3项组成了 “3S”技术,若要对农作物抽样调查,获取作物生长的各种影响因素数据,那就离不开3S技术,同时可以实时采集时间、空间变化信息,绘制电子地图,并对其进行加工处理,还可对精准农业的效果、效益进行评估(图1)。

1.3 S技术在精准农业中的综合应用

1.3.1 GIS技术的应用

地理信息系统(GIS,Geographical Information System)作为农田空间数据库采集、分析、处理和显示地理空间信息的计算机软件平台。其在精准农业中的应用主要包括以下几个方面:

GIS能作为农田空间数据库的管理系统。它即管理农业空间数据库,也能实现对土壤性状、自然条件、农作物长势状况及产量等数据远程查询,也能参与分析,最终显示与输出分析的结果; GIS能绘制农作物产量分布图。在新型联合收割机上安装GPS,每隔几分钟,GPS就记录下它的位置, 而产量计量系统能自动称出农作物的重量,此时计量仪器能测出农作物流入Υ娌值乃俣群筒獬鲆丫流出的总量,所以一旦结果显示,就记录在农田空间数据库中; GIS可以分析农业专题图。GIS有空间叠置功能,能将不同类型农业专题数据叠置在一起,形成新的数据集,从而能分析出土壤中各种限制因子与作物的相互影响。

1.3.2 GPS技术的应用

GPS在精准农业中非常重要,它可以精准定位,精准施肥,精准灌溉,精准喷药以及精准耕作,GPS根据地区不同,土壤类型差别以及土壤中各种养分的盈亏状况,作物的差异和作物的需求状况,将微量元素与有机肥科学配方,做到精准施肥;同时,GPS利用土地参数采样器,采集植物的生态环境等参数,通过GPS中心控制基站,然后让专家系统进行植物分析,可以做到精准调控节水灌溉系统;GPS也能监测病虫草害,它能连接高质量的视频摄像系统,可以收集原始数据,分析图像,实时监测田间作物,从而能得出受灾范围与位置,还可跟踪虫害的迁飞路线、种群数量和受灾程度,病虫害发展方向及流行趋势,随后可选择装有差分GPS的飞机引导飞行员在特定的路线与高度进行喷洒;精确种子与播种工程有机结合,能让播种机均匀播种,深浅一致,这样可以使田间作物获得充足的营养,收获机械不但可以颗粒归仓,而且还能根据一定的标准准确分级,所以GPS能减少肥料和农药的消耗、精确灌溉、精准播种,而且还有助于提高作物产量。

1.3.3 RS在精准农业中的应用

遥感(RS)是不接触物体,对目标或自然现象远距离探测和感知的一种新型技术。RS不仅全面、准确、实时地提供作物生态环境,而且还可以提供作物生长的各种信息。所以RS是获取田间数据的重要来源,因此RS在作物产量预测,农情宏观预报等方面提供重要依据。

2 结语

目前,关于3S技术的运用仍然是精准农业发展的核心,精准农业是一种综合性很强的复杂系统,用GIS将土壤和作物数据进行存储、整理、分析,利用RS可以全面、准确及时的获取多光谱、大范围的田间遥感数据,利用GPS技术,配合RS和GIS,能够对农作物产量分布,土壤成分进行监测,做到合理施肥、精准灌溉、精准喷洒农药和精细耕作,从而实现了农业低耗、高效和优质,精准农业在3S技术支持下具有精准定位、技术性强,定量化的特点,其中,GPS与GIS的结合提供了精准位置;提供了定量的田间作业与管理的技术手段,RS与GIS的结合能提供建立农田基础数据库所需的多种数据源,因此可以优势互补 , 从而促进精准农业的发展。

参考文献

[1]刘金铜.精准农业概论[M].气象出版社,2002.

[2]何勇.精细农业[M].杭州:浙江大学出版社,2000.

[3]唐俊华.对地观测技术与精细农业[M].北京:科学出版社,2001.

精准农业发展分析范文第3篇

自古以来,我国就是农业大国,农业在国家发展的过程中发挥了重要的作用,不管是过去的小农经济,还是今天的新农村建设,农村发展伴随了我国几千年的历史。近年来,农业现代化的逐步加深使得我国的农业机械自动化取得了一定的成绩。本文主要分析了我国农业机械化的现状,在此基础上提出了农业机械自动化的推进模式。

关键词:

农业;机械自动化;现状;推进模式

最近几年,我国人口的不断增长,可耕种面积却不断下降,使得我国的人均耕地逐渐接近最低红线,粮食是解决温饱的根本,面对这样的情况,推动农业机械自动化,实现有限耕地面积的最高效应用,成为我国农业发展过程中的重要课题。那么,当前我国农业机械自动化面临着怎样的现状呢?未来又该以怎样的模式推进机械自动化呢?

1农业机械自动化现状

改革开放以后,我国的经济取得了突飞猛进的发展,在这个过程中,国家的农村建设也取得了一定的进步,不管是的推进,还是农业税的免除,都促进了农村经济的飞速进步,特别是近年来新农村建设的逐步推进,使得我国由传统农业向机械化农业不断转变,在这个过程中,农业机械自动化取得了一定的成绩,主要包括农业机械化的投入在逐步增多,农业机械自动化的装备在不断提高等。但是,在看到这些成绩的同时,我们也不能忽视存在的问题,成绩和问题并存是目前农业机械自动化面对的主要现状。目前我国农业机械自动化仍然存在着一定的问题,主要体现在以下几个方面。首先,农业机械自动化精准程度不高。精准的农业机械自动化是目前发达国家农业发展中应用最多的农业技术,通过对美国、德国等农业发达国家的分析我们可以发现,它们在农业机械自动化的过程中,正逐步实现精准自动化。农业机械自动化精准性的实现,需要让计算机的GPS、GLS技术与农业机械自动化技术相结合,在农业生产过程中,保证机械自动化精准定位,对于预防农业生产中可能出现的问题具有重要的作用。特别是动态精准更能以最快最准确的定位找到问题所在,进而将生产损失降到最低。目前我国的农业机械自动化发展过程中,计算机的GPS、GLS技术与农业机械自动化技术的结合能力还很低,这是未来发展中需要提高的部分。其次,农业机械自动化创新不足。除了精准程度不够以外,创新不足也是目前农业机械自动化发展中面临的一个问题。创新是事物发展的源动力,对于农业机械自动化的发展而言,也不例外。计算机技术的发展,使得任何一项技术的更新换代速度都在提高,农业机械自动化在一定程度上依赖于计算机技术,所以说,当计算机技术飞速发展时,农业机械自动化也就有了更多的发展和创新空间,但是目前我国的农业机械自动化在很大程度上仍然只是照搬和完全借鉴,自主创新明显不足。所以,实现农业机械自动化的创新也是农业机械自动化未来发展中需要解决的问题。

2农业机械自动化推进模式

根据当前我国农业机械自动化发展的实际情况,笔者认为,未来农业机械自动化的推进模式选择,主要有以下几种。

2.1农业机械自动化精准模式

正如上面我们提到的,我国农业机械自动化的精准程度还不够,但是我们相信,这只是暂时的情况。近年来,农业机械专业科研人员队伍逐渐壮大,我国的农业机械自动化发展速度有了明显的提升,而关于农业机械自动化精准度的研究也在逐渐增多,所以,农业机械自动化的精准模式,是未来农业机械自动化发展的重要模式。其中,关于节水、节肥等的精准度研发更是取得了较大的成效,在资源集约型和环境友好型的社会理念之下,精准模式下资源节约的理念必然更受社会欢迎,也必然会获得更多的社会支持,这对农业机械自动化精准模式的深入发展也有一定的帮助,所以,这是良性循环的模式。总之,农业机械自动化的精准模式,将是我国农业机械自动化未来发展中的重要模式选择。

2.2农业机械自动化技术创新模式

“大众创业,万众创新”的“双创”理念是最近我国最为重要的发展理念,不管是哪个行业,都已经开始了深入的创新活动,农业机械自动化以技术为支撑,在这样的社会背景下,其创新模式是必然选择。所以,以国外农业机械自动化的先进理念为借鉴,结合我国农业发展的实际情况,同时充分考虑各地区农业发展的特色,完成农业机械自动化的技术创新,是未来农业机械自动化发展中的必经途径。总之,技术创新模式也是我国农业机械自动化推进过程中的重要模式。

作者:叶秋楠 单位:辽宁省农机质量监督管理站

参考文献:

精准农业发展分析范文第4篇

关键词:精准农业;实践;农田土壤养分;空间变异性

中图分类号:S158.3 文献标识码:A DOI:10.11974/nyyjs.20150732017

农业是每个国家发展的支柱产业,它历经千年的演变,从原始农业向现代化农业实现了过度,目前它正进入知识高度密集发展的新阶段。过去的农业生产技术较为落后,产出效率低,劳动者的能力得不到发挥,依靠农药、化肥进行生产还不利于农田产物的健康性。精准农业又被称为环保农业,是一种新的农业生产手段,其研究的动力是田间分布明显的差异性,有助于做好定量分析,突出先进技术的优势特点。然而,精准农业在实施过程中需要高技术配合,对信息资讯具有较高要求,难免产生农田土壤养分空间变异性。本文就结合精准农业在我国的发展现状,对农田土壤养分空间变异性进行研究,从而发挥精确农业的作用。

1 农田土壤养分空间变异性的研究现状

传统的农业生产在研究过程中手段策略相对单一,将一块地看做统一的单位进行处理,没有根据土壤的形成、不同结构和地形特点开展分类似研究,不利于提高农田的生产效率,还会造成浪费。现如今,人们对土壤的特性有了进一步的了解,对农田土壤养分空间变异性也有了研究。90年代后期,我国也在这方面进行了尝试性探索,采用以50米距离为间距的网格法采集土样,分析了牧地条件下土壤表层速效磷、钾等的空间变异性,并探讨了胺态氮、硝态氮、有水溶性钾、水溶性钙等在空间中的变异规律,绘制了具体的等值图标,使我国在该领域得到了突破性进展。

2 精准农业实践中农田土壤养分空间变异性的成因及研究对策

即便在土壤质地相同的区域之中,土壤的物理、化学以及生物特性也不是完全相同的,在平面和深度上不是均质样式,我们通常将这种土壤属性在空间上的非一致性叫做农田土壤养分空间变异性。土壤的变异包括系统变异和随机变异两种模式,引发土壤变异的原因也多样,例如水文、气候、母质、生物等等都会产生作用,而土壤中大量和微量的元素的变异性则取决于土壤母质的性质和地形位置,并与气候、大气沉降、降雨和农业措施等息息相关。其中,对土壤特性变异具有最大影响的是土壤的母质,母质是构成土壤的基础,它的差异小,空间出现变异的情况也小。据目前的研究表明,地形对土壤的肥力和有效水有较大影响,在坡度相似的位置,土壤特性也趋于相似。沙粒含量和ph值等土壤的物理特性,在复杂的丘陵地区具有较高的关联度,在不同的季节、年份,作物的产出数量也不尽相同,产量的时间变异占总量的变异数据高达60%以上。

在研究精确农业实践农田养分空间变异性成因和相关数据探索过程中,要利用经典统计学方法进行探究,采用最传统的估算土壤特性的方式,采用公式n=ta2S2/(x-Ⅱ)2进行采样分析,估算出变量x。一个随机变量Z的变化特征是由其概率密度函数P(z)来表示的,z为随机变量z的可能取值。地统计学方法可用于土壤特性空间变异研究的定量分析,研究区域化变量理论,变异函数是地学统计学方法的基本工具,它通过测定区域化变量分隔等距离样点间的差异来研究变量的空间相关性,并采用理论化模型求出某一区域的变异性特征。

3 精准农业实践中农田土壤养分空间变异性的发展前景

3.1 对农田土 壤进行研究的基础是采样工作,它是约养分研究的关键,在今后的发展中,还要结合最新的技术方式,采用适当的方法进行采样,利用最科学的方式研究农田土壤养分空间变异性是未来研究的重点内容。

3.2 土壤是不 断发展变化的时空四维有机体,将土壤养分空间变异研究与土壤养分补充、迁移、转化、流失等微观机理研究相结合,对于揭示土壤养分在四维尺度上的演变规律将具有重要的作用。

3.3 由于土壤 条件是一项复杂的内容,不能用单一的方法研究所有的现象。根据不同研究方式的特点,将地统计学与其他方法相结合,根据土壤具体情况实施变异性研究就显得极其重要。

3.4 随着社会 科学技术的迅猛发展,坚持采用新技术、新方式,利用现代化手段,采用精准农业实践对土壤养分空间变异性进行研究,并加入遥感影像、光谱信息、GPS定位系统,就成为了研究的新方式。

4 结束语

总而言之,农业是我国基础建设行业,它是国民经济的支柱,是社会发展的基础。精准农业思想是一种新的农业技术运用手段,能够有针对性的探究农田的特点,找到土壤养分空间变异性出现的具体原因。为了促进我国农业的进一步发展,我国一定要找到传统农业研究存在的不足,科学使用精准农业实践方式对土壤进行探究,突出它的优势特点,减少误差现象,从而做出精确的分析。

参考文献

精准农业发展分析范文第5篇

关键词:计算机;地理网格技术;农业生产

中图分类号:TP311 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2016)28-0231-02

自计算机技术的广泛发展,刺激形成全球性产业的新格局,计算机技术俨然成为人类生产生活中的一项重要技术。据国家信息产业网统计数据显示:“美国信息产业销售额占据整体GDP的1/3,远超建筑、汽车等传统产业,成为国民经济支柱”。事实证明,谁先掌握计算机信息技术发展的制高点,谁掌握了发展的机遇,未来的农业生产必将引用计算机技术并广泛应用。

1 农业领域的计算机信息技术在我国发展轨迹及其优势

计算机信息技术在农业领域的发展伴随新数字媒体时期的到来,得到了更进一步的拓展,同时改变了传统的农业生产模式,使得信息农业格局有效形成。追溯到上世纪八十年代末期,政府已经组建中国科学院计算中心,首次以研究计算机农业发展及农业发展的前景列入一项专题,开启了以遥感技术、科学计算法、数学统计法为一体系的农业科研的新篇章。1987年,国家通过建立了农业信息中心,逐渐重视在现代农业生产中对计算机技术的应用[1],将遥感卫星技术和物理信息技术等运用于农作物病虫害预测预报,并对农作物病虫害进行了模拟试验[2]。1997年在深圳召开的首届全国信息工作会议肯定了应将计算机信息资源的建设作为未来农业发展的一个实际工作方向,用以辅助各项工作的全面开展与推进。在党的十六届五中全会会议上明确提出的将计算机信息化发展列入到了服务三农体系之内,成为新世纪农村建设的重要内容[3]。

计算机信息技术的农业应用机制及优势分析“农业信息化”也称“信息农业”[4-8],通过将计算机信息技术的引入与农业生产有机结合,使二者合二为一延伸成为新型现代化农业模式。利用计算机信息技术,结合信息经济和农业生态系统,结合智能信息系统和决策系统,为各区域农业生产者提供帮助和技术服务,达到以精细组织定量分析、定量分析为重点的现代农业生产生产格局的转变。通过建立健全信息系统模型,更科学的制定决策为农业生产服务。大大提高了生产效率,及其生产资源的使用、利用效率。通过对计算机信息技术的应用改变传统精耕细作对生态的破坏,有利于农业生产可持续性发展。

2 计算机技术在现代农业中的具体运用

通过对计算机地理网格的设计实现计算机技术对现代农业的检测与控制。

取决于地理区域的研究与应用尺度地理网格的单元大小取决于地理区域的研究与应用尺度。不同的地理区域,因土壤特性、自然地理环境特点,以及应用领域的不同,其所适合的尺度是不同的。寻找合适的网格尺寸是地理研究的关键,研究和应用需要多年的积累,传统的地理网格技术与经纬度网格法是简单的,但面积、形状变形较大。

现代精准农业的研究基准尺度一般为19m×19m。划分后的网格形状和实际地块要相似接近一致,更能确保形状和面积的变形可控,有利于变量投入和采样的实际操作。高斯-克吕格大比例尺下的投影更为契合现代农业地理网格数据根蒂要求。能够保证网格的全球编码唯一考有助于网格数据的共享与标准化。鉴于差别研究与应用方向,有必要在同一地理区域创建不同的研究标准,网格设计时充分斟酌建立完整的分层网格系统。依据此方法,可以从最基础的基准网格大小的网格数据库,逐一通过抽样建立更符合要求的研究基础标准,得到更全面的结论充分的把握微观、中观与宏观等多个尺度。四叉树分层网格系统能够充分满足相同网格基准上不同的研究的标准需求。通常在做精准农业研究与应用时,更高的尺度大小没有固定和严格的要求,用以解决遇到的更大难度上的了解整个地域整体特征。为此,采用四叉树方式的分层体系是可以满足要求的。可采用的体系是EOSG:3785坐标系下的四叉树分层网格体系,四叉树的顶层(1级)网格范围是(-20037508.34m,-20037508.34m)-(20037508.34m,20037508.34m)。精准农业应用所需要的基准单位大小处于22级,网格单位为19m×19m左右,分层网格编码对网格单元进行编码,为了满足分层网格中每个网格单元的每个级别而进行的位置。

以满足统一标识分层网格中的每一级每一个网格单元的位置。为了方便数据库的查找与运算,采用字符串方式来进行编码。具体设计如下:唯一的编码字符串t顶格的定义,网格为1,以整个世界为尺度,边长为40,075,016.68m,顶层网格(1级)Fig.1 The grid level 1单一网格四分为4个网格后,网格二级字符串编码依次为Q(左上网格),R(右上网格),T(左下网格),S(右下网格)。其唯一编码字符串为TQ、TR、TT、TS,以此类推。网格字符串的数量则是网格的层级,如字符串“TSTQ”表示是该网格属于第4级网格。

四分网格编码Fig.1 The grid code假若想从基准网格单位(第22级网格单元),建立更高尺度(层级)的研究网格单元,只需要创建网格四叉网格融合的规则,将更高层级的编码相同的单元挑选后采用栅格抽样算法进行合并计算即可,如:临近抽样、三次样条抽样、立方抽样等等在确定精准农业的地理网格系统后,需要考虑建立地理网格的数据库。将现代农业所需的数据指标信息存储记录到数据库中。

在综合考虑各种现代农业对数据精度的要求,以及大量的已有研究的情况下对农业网络数据库进行设计,将现代农业中地理网格的基础单元,合理设定在19m×19m,网格的属性数据即为全部数据。

与传统农业数据库最大的区别是基于网格数据库对每个网格的位置,在网格内发现不同的信息,从而实现了农田精细化和差异化管理[10]。可以通过建立差异化的网格实现网格间的区别,实现每个网格内能够体现的差异农田信息,使得每个网格单元内即使存在差异,也可在数据库中找到相应的存储记录信息。充分满足现代精准农业对数据的要求,与现代精准农业的特点相吻合。充分考虑数据的精度,计算的速度,产量图的制作,因地制宜(根据土壤肥力、氮磷钾含量,制定相应的变量施肥方案)提高产量[11]。

3 计算机技术对我国现代农业发展的重要意义

3.1 有利于农业产量的提高

传统的农业生产以精工细作为主,产量难以大幅度提高,引用计算机技术后可从各方面对农业的生产进行监测,实时掌控农作物生长动态,农业生产过程中对气象的信息化预测,即通过对大气环境及其数值变化进行实时动态预测,对田间指标进行实时监测、记录模拟计算机数据模型,做好农业生产防范工作,对农业生产进行科学有利的指导,展现出因地制宜地真正的诠释,有利于提升了产量与效益。

3.2 有利于节省人工

在农业生产过程当中计算机兼备人脑具备与不具备的所有辨识本领,对计算机数据筛选选择制定符合现代农业生产的优化方案。运用计算机技术在现代农业生产后可大大缩少人员使用,便面人为因素对现代农业产量的直接影响。利用计算机信息技术,人工智能的知识推理、使用表示、采集等技术手段,汇集整合农业领域极为庞大的技术、知识、资料数据体系,构造成为智能问答系统,利用计算机信息技术进行科学选种、土壤准备、种植、管理和收获;科学提出防治方法;制定销售方案,避免收获后的积压,造成不必要的人工劳动。

3.3 有利于确保粮食的安全

“国以民为本,民以食为天”。粮食作为广大人民的生产生活资料同样关系到国家整体的生产建设与战略安全。粮食安全与国土安全同样重要,关乎社会稳定和谐,关乎经济持续发展。运用计算机信息技术能够准确的判断大环境气候,根据当地气候因地制宜的制定适合的生产计划,做到最大限度保障农业生产。粮食安全的保障同样作为现代农业发展现阶段的重要目标,在现代农业生产活动中运用计算机技术,有助于加强对粮食安全进行保障。

3.4 有利于确保农业的可持续发展

利用计算机技术在现代农业生产当中的地位和应用,更加科学规范的管理耕地,是现代农业可持续发展中的重要一环,为现代农业的可持续性发展缔造了一个无限的前景,提供一个难得的机遇。通过推进计算机技术在现代农业生产中的应用,建立健全现代农业计算机信息网络系统;加速计算机在现代农业生产中的开发研究与应用,有助于现代农业可持续性发展。

4 结束语

计算机技术在现代农业生产中的应用,在经济全球化的趋势下,充分满足了现代农业生产的各种技术的需求,对促进现代农业的发展起到了有效的作用,伴随计算机技术的在我国的不断发展,农业生产活动中对计算机技术的应用势必成为不可阻挡的必然趋势可以预见,尤其在科技不断发展创新的今天,计算机技术对现代农业生产建设的积极影响也将进一步得到完善发展,为我国现代农业生产建设提供稳定持续的发展动力,助推我国农业生产更快、更好地走向现代农业道路。

参考文献:

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[10] Clay DE, Chang J, Carlson CG, Malo D, Clay SA and Ellsbury M. Precision FarmingProtocols(Part2), Comparison of Sampling Approaches for Precision Phos-phorus Management[J]. Communications in SoilSci-enceand PlantAnalysis, 2000, 31.