试析基于组件式gis的精准农业变量施肥处方系统应用研究

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1、河北农业大学硕士学位论文基于组件式GIS的精准农业变量施肥处方系统应用研究姓名：侯顺艳申请学位级别：硕士专业：农业机械化工程指导教师：邝朴生;王秀2003.6.1摘要变量施肥处方是实现精准农业变量投入技术的前提，是变量施肥机械在田间实施变量作业的依据。该文以国内外已有的变量施肥理论为指导，以软件工程和GIS技术为基础，研究开发基于组件式GIS的精准农业变量施肥处方系统，以便实现在施肥处方指导下的田间变量作业。以面向对象的设计方法为基础，利用“组件对象模型”基础上OLE／ActiveX技术实现基于地统计学的空间插值软件实现及与施肥

2、处方系统的无缝集成：应用基于矢量网格的空间叠加分析方法解决栅格和常规矢量数据结构在处方生成中的局限，生成了基于土壤养分和目标产量为主要因素的施肥处方；利用松散耦合技术将ComGIS与施肥专家系统进行有效集成；充分考虑施肥机对施肥处方数据结构要求。在WGS-84坐标系下采用具有栅格单元的矢量施肥处方。精准农业变量施肥处方系统采用组件式GIS软件开发工具MapObject2．0，并辅以可视化编程语言Visualc++和Windows98／NT平台。系统实现了以下主要功能：应用不同的插值方法实现点状信息向面状信息的转化，生成农田土壤养

3、分空间分布图；以土壤采样测试分析数据作为土壤背景养分，并根据历史产量及其他信息分析确定施肥所要达到的目标产量，通过集成施肥模型和专家知识实现智能决策，生成田间定位施肥处方；然后用ATAFLASH卡导入到变量施肥机械控制计算机上，指导其田间变量作业。关键词：组件式GIS；精准农业：变量施肥处方独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果．据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外·论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果．也不包含为获得主虱i坠趋延型基或其他教育机构的学位或证书而使用过的

4、材料．与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意．学位论文作者签名：坡10灸桫签字日期：ⅪD3年5月廖日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解i§』堕垫型麦有关保留、使用学位论文的规定。有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘．允许论文被查阅和借阅．本人授权函如趋盐瘦可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文．(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名。∞kIIJk}b导师签名签字日期：如03年i月J孑

5、日学位论文作者毕业后去向工作单位：通讯地址z广雨竹逭签字日期：。弓年‘月明日电话邮编塑!!查些查堂堡主兰垡堡塞苎!坠．竺lL引言我国是人口众多，资源相对缺乏的农业大国【1】，农业生产的现状是人均耕地数量少，农户土地经营规模小，农业机械化水平低，化肥投入水平高n过去几十年来t我国的农业发展和粮食产量取得了举世瞩目的成就。但同时也出现了一系列问题【2】．实践证明，单纯依靠开发有限的土地资源，大量增加物质及化学产品投入，过度消耗土壤有机质和矿物质养分来获得经济高增长的生产模式必将引起土地退化、生物多样化损失、生态环境破坏等严重后果。变

6、革传统生产方式，通过高新技术推动农业生产的可持续发展已成为了历史的必然。“精准农业”正是在这样的时代背景下产生的13)。“精准农业”(PrecisionAgriculture，又译精细农业，精确农业)源于西方发达国家的农作模式．是信息时代和知识经济的产物．它的全部概念建筑在“空间差异”(Spatialvariability)的数据采集和数据处理上，核心是根据当时当地测定的作物实际需要进行投入f．’5l。精准农业首先要定量认识田问产量、农业生产环境中土壤肥力、苗情长势等因素分布的时空差异性。然后研究这些差异之间的相互关系，最终根据

7、研究成果进行定位管理，根据空间差异性的分布，因地制宣，按需要变量调整种子、化肥、农药等农资的使用，从而达到减少投入、增加产量、提高农资利用率、减少环境污染的目的嘎6．”。糖准农业的早期研究与实践在发达国家始于二十世纪八十年代初期，从事作物栽培、土壤肥力、作物病虫害管理的农学家在进行作物栽培模拟模型、作物管理与植保专家系统应用研究与实践中，揭示了农田内以若干平方米为单位的小区作物产量、生长环境条件具有明显的时空差异性，从而提出对作物栽培管理实施定位，按需变量投入，成称处方农业而发展起来的p’R”J。经过近几年的发展。精准农业技术体

8、系逐步得到完善，已经成为主要发达国家面向2l世纪、合理利用农业资源、提高农作物产量、降低生产成本、减少环境后果、提高农产品国际市场竞争力的前沿性研究领域⋯·”J．土壤是农业的基础，肥料是作物的“粮食”，化肥的投入量和利用率是农业现代化的重要标志之__U31。目前