第３５卷第５期 ２０１２年５月 测绘与空间地理信息 ＧＥｏＭＡＴＩＣｓ＆ＳＰＡＴＩＡＬ ｌＮＦ０ＲＭＡＴｌｏＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｖｏ１．３５．Ｎｏ．５ Ｍａｙ．，２０１２ 基于３Ｓ技术的农业信息采集监测系统研究 于雅辉 （黑龙江第三测绘工程院，黑龙江哈尔滨１５００８１） 摘 要：随着以遥感（ＲＳ）、全球定位系统（ＧＰＳ）、地理信息系统（ＧＩＳ）、网络技术和计算机集成技术为核心的高新 技术的快速发展，使得大面积、快速、准确掌握和预报农业生产信息成为可能。本文介绍了利用上述高新技术建 立农业信息采集监测系统的技术路线。 关键词：遥感（ＲＳ）；全球定位系统（ＧＰＳ）；地理信息系统（ＧＩＳ）；动态监测 中图分类号：Ｐ２０８ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７２—５８６７（２０１２）０５—００９２—０３ Ｔｈｅ Ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ３ Ｓ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ＹＵ Ｙａ—ｈｕｉ （Ｔｈｅ ３ Ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｐｐｉｎｇ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ，Ｈａｒｂｉｎ １５００８１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｒａｐｉｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｈｉｇｈ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗｉｔｈ ｒｅｍｏｔｅ ｓｅｎｓｉｎｇ，ｇｌｏｂａｌ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ，ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ， ｎｅｔｗｏｒｋ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ａｎｄ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ａｔ ｉｔｓ ｃｏｒｅ，ｍａｋｅｓ ｉｔ ｐｏｓｓｉｂｌｅ ｔｏ ｍａｓｔｅｒ ａｎｄ ｆｏｒｅｃａｓｔ ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎｆｏｒ— ｍａｔｉｏｎ ｒａｐｉｄｌｙ ａｎｄ ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ ｉｎ ａ ｌａｒｇｅ ａｒｅａ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｕｔｓ ｆｏｒｗａｒｄ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｒｏｕｔｅ ｏｆ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｉｎｇ ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｃｑｕｉ— ｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｍｅｎｔｉｏｎｅｄ ａｂｏｖｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒｅｍｏｔｅ ｓｅｎｓｉｎｇ；ｇｌｏｂａｌ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ；ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ ｉｆｏｒｎｍａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ；ｄｙｎａｍｉｃ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ０ 引 言 农业是国民经济建设的基础，农业信息化是实现新世 纪农业现代化的必然途径。农业信息化对各级领导进行 宏观决策，保证社会稳定和经济持续发展，科学、准确地指 导现代化农业生产，具有重大现实意义。农业生产具有典 型的空间特性 。 ，农业资源、农业生产等都具有空间分布 以及空间相关性，随着以遥感（ＲＳ）、全球定位系统（ＧＰＳ）、 地理信息系统（ＧＩＳ）（简称“３Ｓ”） 、网络技术和计算机 集成技术为核心的高新技术的快速发展，使得大面积、快 等各项功能。 ２ 系统结构 该系统主要由四部分构成：基于遥感图像的信息提 取系统；人工报送网络；全球定位系统（ＧＰＳ）；动态监测。 １）基于遥感图像的信息提取系统 主要是通过接收卫星获取的遥感影像，然后通过图 像解析软件处理、解译，收集农业信息。提供诸如土地利 用、农作物长势、不同类型农作物的面积、旱情和土壤水 分等、病虫灾害的有关情况。 速、准确掌握和预报农业生产信息成为可能。３ｓ技术在农 情统计与调查、农业资源管理与监测、农业区划、土地资源 与土地利用研究、作物长势监测与估产、农业灾害预警及 应急反应等农业领域已得到了广泛的应用 。 ２）人工报送网络 分布在行政范围内各乡镇的农业信息员利用已有的 网络系统定时上报一些遥感图像上无法获得的农业 信息。 ３）全球定位系统（ＧＰＳ） １ 系统描述 农业信息采集监测系统以地理信息系统和图像分析 软件为平台，以高速宽带网为信息传输手段，实现信息的 收集、传输、存储、查询、管理、分析、更新，以及动态监测 收稿日期：２０１ｌ—Ｉ２—０５ ①为遥感图像提供空间坐标，提高遥感图像的分析 和管理能力。此外，ＧＰＳ结合遥感信息所生成的图像，为 各种监测目标的空间分布提供高精度的定位、定量数据， 提高遥感图像的精度。 作者简介：于雅辉（１９７４一），女，黑龙江哈尔滨人，工程师，学士，主要从事数字化测绘产品的生产与检查Ｔ作。 第５期 于雅辉：基于３ｓ技术的农业信息采集监测系统研究 集控制点，对遥感影像进行校正。 ２）影像融合 ９３ ②建立实况信息数据库，为突发性的灾害提供速报 手段。 ４）动态监测 监测的内容有土地变化及分布、种植面积及种类的 变化、土壤水分、病虫害、农作物长势等几个方面的内容。 ３技术方案 １）功能结构如图１所示。 ２）数据生产流程如图２所示。 ３）系统流程如图３所示。 ４技术路线 ４．１ 基于遥感图像的信息提取系统 １）遥感影像校正 图１功能结构图 Ｆｉｇ．１ Ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｓｙｓｔｅｍ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ 运用图像解析软件，选取几何校正模型，通过ＧＰＳ采 图２数据流程图 Ｆｉｇ．２ Ｄａｔａ ｆｌｏｗｃｈａｒｔ 利用全色影像的高分辨率和多波段影像的光谱特 性，运用图像解析软件的图像解译等功能，根据不同需要 选取几个波段与全色影像进行融合，制作具有高分辨率 ３）图像拼接、分幅裁剪 运用图像解析软件，对融合后的影像进行拼接、裁 剪，制作符合要求的遥感图像。 ４）建立典型样本库 根据分类要求，通过对融合影像进行判读、实地调 和多光谱特性的影像，为信息提取和动态监测提供基础 数据。 测绘与空间地理信息 ２０１２舞 图３系统流程图 Ｆｉｇ．３ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｌｏｗｅｈａ￣ 绘，并结合各种现有资料，描述影像特征，建立符合分类 要求的影像特征样本库。 ５）图像分类采集，矢量化 利用图像解析软件的矢量功能，根据分类要求，定义 矢量图层及各类矢量要素的符号、颜色等，采用人机交互 的方式，利用典型样本库和其他资料，对制作的遥感图像 进行辩读解译，矢量化相关地物，并输入属性数据。 ４．２人工报送网络 为了得到遥感图像上无法获得的农业信息，通过分 布在各乡镇的信息员利用已有的网络系统定时上报一些 信息。 ４．３全球定位系统（ＧＰＳ） 本系统采用ＧＰＳ有两个方面的需求内容。 １）为遥感图像提供空间坐标，从而提高了遥感图像 的分析和管理能力。此外，ＧＰＳ结合遥感影像所生成的图 像，为各种监测目标的空间分布提供高精度的定位、定量 数据，提高遥感图像的精度。 ２）建立实况数据库。为一些突发性的灾害提供一种 速报手段。例如：发生水灾、火灾、病虫灾害时，可以利用 ＣＰＳ提供的定位信息，直接将发生灾害的范围、强度等信 息表现在电子地图上。 ４．４动态监测 动态监测是在地理信息系统的平台上，将遥感、全球 定位系统及人工报送网络所得到的信息进行整理、复合 及综合分析从而实现对农业资源的动态监测。各项监测 内容如下。 １）土地变化及分布 本项内容是监测农用土地的变化及分布情况，使各 级政府主管部门及时了解农用土地的变化情况。通过对 卫星遥感影像的处理，结合ＧＰＳ的定位功能，从遥感图像 中提取各种信息，最终形成各土地分布专题图。 ２）种植面积及种类 本项内容是在重要地区设立ＧＰＳ观察员，利用ＧＰＳ 提供那些变化较快地区的精确位置，再通过遥感图像及 ＧＩＳ的处理功能，每一个月或半个月，制作一幅农作物分 布专题图。专题图以矢量地形图为底图，基本图层有境 界、交通、水系、居民点。专题图层有：粮食作物分布；瓜 果蔬菜类植物分布；苗木果树分布。 ３）土壤水分监测 土壤水分是指作物生长的土壤水分，变化很快，监测 周期为１０ ｄ左右。在监测范围内选择十几个有代表性的 土壤水分监测点，埋设土壤水分监测仪，监测仪有计算机 接口，可以直接与当地的信息员的计算机相连，从中读取 数据。通过电话线传到信息中心，然后，据此制作土壤水 分专题图。 ４）病虫害监测 通过判读遥感图像来计算农作物的受害面积及病 情。当发生大范围的病虫灾害时，需要立即购买遥感影 像（根据需要及病虫害的特点，选择不同的波段），制作病 虫害专题图。 ５）农作物的长势监测 利用分光光度仪或原子分光光度仪来测定植物的生 化指标（如叶绿素）。通过计算机网络，传输到信息巾心。 根据所测的数据绘制植物长势专题图，并参照由遥感图 像得到的ＮＤＶＩ信息，从宏观与微观两个层面上进行农作 物的长势监测。 ５ 结束语 农业信息采集、监测系统通过遥感（ＲＳ）和全球定位 系统（ＧＰＳ）及人工报送网络等收集土地利用现状、植被分 布、农作物的生长情况、农作物的灾情分布、土壤肥力等， 在地理信息系统（ＧＩＳ）平台上建立起完善、权威的农业信 息库提供多种信息，并在该平台上，将所得到的信息进行 整理、复合及综合分析从而实现了列‘农业资源的动态监 测。农业信息采集、监测系统的应用将有效地促进了区 域经济的持续发展和加快农业信息化的进程，也将为政 府部门制定国民经济计划和农业生产计划提供科学 依据。 参考文献： ［１］杨邦杰，陆登槐，裴志远，等．国家级农情监测系统结构 设计［Ｊ］．农业＿丁程学报，１９９７，１３（１）：１６—１９． ［２］石元春．土壤学的数字化和信息化革命［Ｊ］．土壤学报， ２０００，３７（３）：２８９—２９５． ［３］ 沙宗尧，边馥苓．广州市农业地理信息系统的设计与应 用开发［Ｊ］．测绘通报，２００４（３）：４９—５２． ［４］ 李德仁．论ＲＳ，ＧＰＳ与ＧＩＳ集成的定义理论与关键技术 ［Ｊ］．遥感学报，１９９７，１（１）：６４—６８． ［５］ 沙宗尧，边馥苓．“３ｓ”技术的农业应用与精细农业Ｔ程 ［Ｊ］．ｉ受４绘通报，２００３（６）：２９—３１． ［６］杨敏，赵春生，张涛，等．３ｓ技术在精细农业发展中的应 用［Ｊ］．河北农业大学学报，２００２，２５（４）：２４１—２４３． ［编辑：吴迪］
