精准农业与S技术.ppt

精准农业与S技术3S3S技术技术Sub Title精准农业精准农业1.GIS,RS,GPS1.GIS,RS,GPS简介简介2.3S2.3S整体集成形式整体集成形式的问题及开展前景的问题及开展前景GIS地理信息系统地理信息系统 GIS GIS 技术优势在于它的集地理数据采集、存储、管技术优势在于它的集地理数据采集、存储、管理、分析、三维可视化显示与输出于一体的数据流程，理、分析、三维可视化显示与输出于一体的数据流程，在于它的空间分析、预测预报和辅助决策的才能。在于它的空间分析、预测预报和辅助决策的才能。地理信息系统从外部来看它表现为计算机软硬件系地理信息系统从外部来看它表现为计算机软硬件系统，而其内涵是由计算机程序和地理数据组织而成的地统，而其内涵是由计算机程序和地理数据组织而成的地理空间信息模型，是一个逻辑缩小的，高度信息化的地理空间信息模型，是一个逻辑缩小的，高度信息化的地理系统。理系统。RS遥感遥感1.1.定义：不直接接触物体，从远处通过探测仪器接收来自目定义：不直接接触物体，从远处通过探测仪器接收来自目的地物的电磁波信息，经过对信息的处理，判别出目的地物的地物的电磁波信息，经过对信息的处理，判别出目的地物的属性。的属性。2.2.空间特性：视域范围大，具有宏观特性。空间特性：视域范围大，具有宏观特性。光谱特性：探测的波段从可见光向两侧延伸光谱特性：探测的波段从可见光向两侧延伸,扩大了地物扩大了地物特性的研究范围。特性的研究范围。时相特性：周期成像，有利于进展动态研究和环境监测。时相特性：周期成像，有利于进展动态研究和环境监测。3.3.特点：大面积的同步观测、时效性、数据的综合性和可比特点：大面积的同步观测、时效性、数据的综合性和可比性、经济性。性、经济性。GPS全球定位系统全球定位系统 GPS GPS定位技术是利用高空中的定位技术是利用高空中的GPSGPS卫星，向地面发射卫星，向地面发射L L波段的波段的载频无线电测距信号，由地面上用户接收机实时地连续接收，并载频无线电测距信号，由地面上用户接收机实时地连续接收，并计算出接收机天线所在的位置。因此，计算出接收机天线所在的位置。因此，GPSGPS定位系统是由以下三定位系统是由以下三个部分组成：个部分组成：1 1GPSGPS卫星星座空间部分卫星星座空间部分 2 2地面监控系统地面控制部分地面监控系统地面控制部分 3 3GPSGPS信号接收机用户设备部分信号接收机用户设备部分应用特点：定位精度高，观测时间短，测站间无需通视，可提供应用特点：定位精度高，观测时间短，测站间无需通视，可提供三维坐标，操作简便，全天候作业，功能多、应用广三维坐标，操作简便，全天候作业，功能多、应用广“3S整体集成形式3S3S整体集成包括：整体集成包括：以以GISGIS为中心的集成方式目的：非同步数据处理。通过利用为中心的集成方式目的：非同步数据处理。通过利用GISGIS作为集成系统的中心平台，对包括作为集成系统的中心平台，对包括RSRS和和GPSGPS在内的多种来源的在内的多种来源的空间数据进展综合处理、动态存储和集成管理。空间数据进展综合处理、动态存储和集成管理。以以GPS/RSGPS/RS为中心的集成方式目的：同步数据处理。通过为中心的集成方式目的：同步数据处理。通过RSRS和和GPSGPS提供的实时动态空间信息，结合提供的实时动态空间信息，结合GISGIS的数据库和分析功能，的数据库和分析功能，为动态管理、实时决策提供在线空间信息支持效劳。该形式要求为动态管理、实时决策提供在线空间信息支持效劳。该形式要求集成多种信息采集和信息处理平台，同时需要实时通信支持，实集成多种信息采集和信息处理平台，同时需要实时通信支持，实现代价高。现代价高。精准农业概述精准农业概述 1定义定义 “精准农业：按照田间每一操作单元的环境条件和作物精准农业：按照田间每一操作单元的环境条件和作物产量的时空间差异性，精细准确地调整各种农艺措施，最大产量的时空间差异性，精细准确地调整各种农艺措施，最大限度地优化各种投入限度地优化各种投入(水、肥、种子、农药等水、肥、种子、农药等)的量、质和时的量、质和时机，以期获得最高产量和最大经济效益，同时保护农业生态机，以期获得最高产量和最大经济效益，同时保护农业生态环境，保护土地等农业自然资源，是农业可持续地开展下去。环境，保护土地等农业自然资源，是农业可持续地开展下去。精准农业要务实现精准农业要务实现3 3个准确：一是定位的准确，准确确定个准确：一是定位的准确，准确确定灌溉、施肥、杀虫等的地点；二是定量的准确，准确确定水、灌溉、施肥、杀虫等的地点；二是定量的准确，准确确定水、肥药、种子等的施用量：三是定时的准确，准确确定各种农肥药、种子等的施用量：三是定时的准确，准确确定各种农艺措施施行的时间。艺措施施行的时间。精准农业技术体系框架精准农业技术体系框架精准农业施行过程简图精准农业施行过程简图主要内容主要内容 精准农业主要包括精准种子工程精准农业主要包括精准种子工程(含生物工程与机械工程含生物工程与机械工程)、精准播种、精准施肥、精准灌溉、作物动态调控及精准收获六大精准播种、精准施肥、精准灌溉、作物动态调控及精准收获六大技术系统。技术系统。精准种子工程通过加快种子产业化体系建立，增加种子本身的科技含量。进步种子质量为实现精准播种奠定根底。精准种子工程是精准农业优质高效的物质根底，也是农产品更新换代的生物工程，更是良种繁育、种子加工以适应精准农业要求的物质保证，其科技奉献率约为510。1 1、精准种子工程、精准种子工程2 2、精准播种、精准播种 精准播种精准播种(包括精准栽植包括精准栽植)是在精准种子的前提下对土地潜力是在精准种子的前提下对土地潜力(水分、肥料水分、肥料)的最正确利用，也是对光能、空气的最大限度利用。的最正确利用，也是对光能、空气的最大限度利用。精准播种不仅要求种子质量精准播种不仅要求种子质量(发芽率、整齐度发芽率、整齐度)优良，更要求播种优良，更要求播种到田后的种子分布到田后的种子分布“三维空问坐标位置精准、均匀一致、深浅三维空问坐标位置精准、均匀一致、深浅一致为作物创造最正确的生长空间。一致为作物创造最正确的生长空间。精准播种是精准农业的核心技术，其科技奉献率约为精准播种是精准农业的核心技术，其科技奉献率约为10101515。3 3、精准施肥、精准施肥 精准施肥不仅表达在对土壤肥力的科学补充和对作物所需营精准施肥不仅表达在对土壤肥力的科学补充和对作物所需营养的精准调配上，而且表达在按作物生育规律的动态营养需求适养的精准调配上，而且表达在按作物生育规律的动态营养需求适量供给。它不仅要求肥料质量、品质精优，更要求量供给。它不仅要求肥料质量、品质精优，更要求“三要素调三要素调配和施肥位置精准。因此精准施肥是农艺与农业机械技术的高配和施肥位置精准。因此精准施肥是农艺与农业机械技术的高度严密结合。度严密结合。4 4、精准灌溉、精准灌溉 精准灌溉技术是按照田间每一操作单元的详细条件，精细准确地调整各项土壤和作精准灌溉技术是按照田间每一操作单元的详细条件，精细准确地调整各项土壤和作物管理措施。最大限度地优化灌溉水用量，以获得最高产量和最大经济效益，同时保物管理措施。最大限度地优化灌溉水用量，以获得最高产量和最大经济效益，同时保护生态环境的一种高科技灌溉技术。护生态环境的一种高科技灌溉技术。精准灌溉是精准农业的重要支持系统。精准灌溉是精准农业的重要支持系统。5 5、作物生长动态调控、作物生长动态调控 通过作物生长动态调控系统对水、肥、药和化学制剂进展调通过作物生长动态调控系统对水、肥、药和化学制剂进展调控，使农业的投人和产出到达最正确效果。目前作物生长动态控，使农业的投人和产出到达最正确效果。目前作物生长动态的监测仍依靠传统农艺方法和常规手段。的监测仍依靠传统农艺方法和常规手段。精准收获是指根据地理信息系统或遥感技术掌握作物的生精准收获是指根据地理信息系统或遥感技术掌握作物的生长情况，适时利用精准收获机械做到颗粒归仓并根据一定标长情况，适时利用精准收获机械做到颗粒归仓并根据一定标准对作物进展准确分级。它要务实现对作物收获过程的最少损准对作物进展准确分级。它要务实现对作物收获过程的最少损失和最快捷搜集，同时又要求对作物秸秆进展科学处理。失和最快捷搜集，同时又要求对作物秸秆进展科学处理。6 6、精准收获、精准收获 3S 3S技术的详细应用技术的详细应用 21)1)智能化农业智能化农业机械作业的动机械作业的动态定位态定位GPS在精准农业中的应用在精准农业中的应用 根据管理信息系统发出的指根据管理信息系统发出的指令，施行田间耕作、播种、施肥、令，施行田间耕作、播种、施肥、灌溉、排水、喷药和收获的准确灌溉、排水、喷药和收获的准确定位。定位。在农田设置的数据采集点、在农田设置的数据采集点、自动或人工数据采集点和环境自动或人工数据采集点和环境监测点均需监测点均需GPSGPS定位数据，以便定位数据，以便形成数字信息进展存贮与共享。形成数字信息进展存贮与共享。2)2)农业信息采农业信息采集样点定位集样点定位3)3)遥感信息遥感信息GPSGPS定位定位 对遥感信息中的特征点用对遥感信息中的特征点用GPSGPS采集定位数据，以便于与采集定位数据，以便于与GISGIS配套应用。配套应用。GIS在精准农业中的应用在精准农业中的应用1)1)在防虫治病在防虫治病 方面方面 包括分析病虫害发生的空间动态；包括分析病虫害发生的空间动态；评估其发生的适宜生活环境及影响因评估其发生的适宜生活环境及影响因子；监测、预测病虫害发生趋势等，子；监测、预测病虫害发生趋势等，通过结合网络、数据库、模型库、专通过结合网络、数据库、模型库、专家系统等组建基于网络的病虫害综合家系统等组建基于网络的病虫害综合管理地理信息系统。管理地理信息系统。G1S G1S主要用于在水资源管理决主要用于在水资源管理决策支持系统、区域水资源管理、地策支持系统、区域水资源管理、地下水资源管理和水资源保护。下水资源管理和水资源保护。2)2)水资源管理水资源管理方面方面 应用相关的地理信息系统软件，应用相关的地理信息系统软件，可以建立用于准确农业变量施肥的田可以建立用于准确农业变量施肥的田间土壤养分信息数据库及田间施肥管间土壤养分信息数据库及田间施肥管理方式。根据土壤采样数据生成田间理方式。根据土壤采样数据生成田间土壤养分分布图，依此可以理解田间土壤养分分布图，依此可以理解田间土壤养分差异，并根据该差异进展变土壤养分差异，并根据该差异进展变量施肥决策和变量施肥作业。量施肥决策和变量施肥作业。3)3)农业消费中农业消费中施肥管理施肥管理RS在精准农业中的应用在精准农业中的应用1)1)作物长势监作物长势监测和大面积农测和大面积农业估产。业估产。作物长势遥感监测是利用遥感数据对作物长势遥感监测是利用遥感数据对作物的实时苗情、环境动态和分布状况进作物的实时苗情、环境动态和分布状况进展宏观的估测，及时理解作物的分布概况、展宏观的估测，及时理解作物的分布概况、生长状况、肥水行情以及病虫草害动态，生长状况、肥水行情以及病虫草害动态，便于采取各种管理措施，为作物消费管理便于采取各种管理措施，为作物消费管理者或管理决策者提供及时准确的数据信息者或管理决策者提供及时准确的数据信息平台。平台。2)2)提供大量数提供大量数据源据源 在精准农业体系中，遥感在精准农业体系中，遥感(特特别是高光谱遥感别是高光谱遥感)将为精准农业施将为精准农业施行提供大量的田间时空变化信息，行提供大量的田间时空变化信息，遥感技术将成为监测土壤和作物遥感技术将成为监测土壤和作物养分变化、水分胁迫和病虫害等养分变化、水分胁迫和病虫害等的主要数据源。的主要数据源。3)3)用于灾害遥用于灾害遥感监测和损失感监测和损失评估评估例如从例如从19951995年开场，我国就开展了年开场，我国就开展了利用卫星等资料进展黄淮海平原地利用卫星等资料进展黄淮海平原地区旱灾监测的业务化运行工作，到区旱灾监测的业务化运行工作，到19991999年旱灾监测由监测黄淮海平原年旱灾监测由监测黄淮海平原地区扩展到了全国冬小麦主产区。地区扩展到了全国冬小麦主产区。我国精准农业存在的问题及开展前景我国精准农业存在的问题及开展前景3存在问题存在问题1)1)现有的农业经营体制限制。现有的农业经营体制限制。2)2)技术人才和设备缺乏。技术人才和设备缺乏。3)3)创新才能缺乏。创新才能缺乏。开展方向开展方向 一是大力开展节水精准农业。水资源短缺是中国许一是大力开展节水精准农业。水资源短缺是中国许多地区农业消费的主要制约因素，据统计，我国农田灌多地区农业消费的主要制约因素，据统计，我国农田灌溉水的有效利用率缺乏溉水的有效利用率缺乏3535。因此，根据农田作物需水。因此，根据农田作物需水特点、适种条件和土壤墒情施行定位、定时、定量的精特点、适种条件和土壤墒情施行定位、定时、定量的精准灌溉，最大程度的进步田间水分利用率是我国农业资准灌溉，最大程度的进步田间水分利用率是我国农业资源利用的主要方向。源利用的主要方向。二二是是大大力力开开展展节节肥肥精精准准农农业业。我我国国的的化化肥肥利利用用率率相相当当低低，仅仅为为3030 4040 ，氮氮肥肥损损失失率率高高达达70708080，浪浪费费非非常常严严重重，还还造造成成生生态态环环境境污污染染。根根据据不不同同地地区区、土土类类、作作物物种种类类、产产量量程程度度，施施行行准准确确施施肥肥，因因时时、因因地地、因因作作物物科科学学施施肥肥，不不但但可可以以进进步步化化肥肥资资源源利利用用率率，还可降低本钱，进步作物产量。还可降低本钱，进步作物产量。三是借鉴国外精准农业技术理念和经历，以智能化、三是借鉴国外精准农业技术理念和经历，以智能化、信息化技术改造、提升中小型农业机械装备，实现变量信息化技术改造、提升中小型农业机械装备，实现变量作业的功能；建立中小规模的集中化、标准化的试验示作业的功能；建立中小规模的集中化、标准化的试验示范点，严格地进展准确化和科学化管理，用现代化信息范点，严格地进展准确化和科学化管理，用现代化信息技术指导农业消费；研究开展合适我国国情的精准农业技术指导农业消费；研究开展合适我国国情的精准农业技术体系，创立一条符合精准农业技术理念，依靠中小技术体系，创立一条符合精准农业技术理念，依靠中小型设备实现的合适中小消费规模的中国特色的精准农业型设备实现的合适中小消费规模的中国特色的精准农业开展道路。开展道路。