計(jì)算機(jī)地理網(wǎng)格技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)檢測與控制中的應(yīng)用

1、計(jì)算機(jī)地理網(wǎng)格技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)檢測與控制中的應(yīng)用 摘要：伴隨知識經(jīng)濟(jì)的到來信息技術(shù)向傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)不斷滲透，使得計(jì)算機(jī)信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用領(lǐng)域逐漸擴(kuò)大，極大水平催生了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)形式的變動，從而使現(xiàn)代化領(lǐng)域延續(xù)擴(kuò)大，更為符合市場經(jīng)濟(jì)現(xiàn)實(shí)需要，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要改進(jìn)。駐足于計(jì)算機(jī)信息技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，考慮了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域使用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的現(xiàn)實(shí)情況，有條理的分析了計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的農(nóng)業(yè)應(yīng)用，以期更深入優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效能，推動農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新，助推我國農(nóng)業(yè)持續(xù)穩(wěn)定健康增長，增進(jìn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和更好地服務(wù)于“三農(nóng)” 關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)；地理網(wǎng)格技術(shù)；農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編

2、號：1009-3044（2016）28-0231-02 自計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛發(fā)展，刺激形成全球性產(chǎn)業(yè)的新格局，計(jì)算機(jī)技術(shù)儼然成為人類生產(chǎn)生活中的一項(xiàng)重要技術(shù)。據(jù)國家信息產(chǎn)業(yè)網(wǎng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示：“美國信息產(chǎn)業(yè)銷售額占據(jù)整體GDP的1/3，遠(yuǎn)超建筑、汽車等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，成為國民經(jīng)濟(jì)支柱”。事實(shí)證明，誰先掌握計(jì)算機(jī)信息技術(shù)發(fā)展的制高點(diǎn)，誰掌握了發(fā)展的機(jī)遇，未來的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)必將引用計(jì)算機(jī)技術(shù)并廣泛應(yīng)用 1 農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)信息技術(shù)在我國發(fā)展軌跡及其優(yōu)勢 計(jì)算機(jī)信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展伴隨新數(shù)字媒體時期的到來，得到了更進(jìn)一步的拓展，同時改變了傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，使得信息農(nóng)業(yè)格局有效形成。追溯到上世紀(jì)八十年代末期，政

3、府已經(jīng)組建中國科學(xué)院計(jì)算中心，首次以研究計(jì)算機(jī)農(nóng)業(yè)發(fā)展及農(nóng)業(yè)發(fā)展的前景列入一項(xiàng)專題，開啟了以遙感技術(shù)、科學(xué)計(jì)算法、數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)法為一體系的農(nóng)業(yè)科研的新篇章。1987年，國家通過建立了農(nóng)業(yè)信息中心，逐漸重視在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中對計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用1，將遙感衛(wèi)星技術(shù)和物理信息技術(shù)等運(yùn)用于農(nóng)作物病蟲害預(yù)測預(yù)報，并對農(nóng)作物病蟲害進(jìn)行了模擬試驗(yàn)2。1997年在深圳召開的首屆全國信息工作會議肯定了應(yīng)將計(jì)算機(jī)信息資源的建設(shè)作為未來農(nóng)業(yè)發(fā)展的一個實(shí)際工作方向，用以輔助各項(xiàng)工作的全面開展與推進(jìn)。在黨的十六屆五中全會會議上明確提出的將計(jì)算機(jī)信息化發(fā)展列入到了服務(wù)三農(nóng)體系之內(nèi)，成為新世紀(jì)農(nóng)村建設(shè)的重要內(nèi)容3 計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的

4、農(nóng)業(yè)應(yīng)用機(jī)制及優(yōu)勢分析“農(nóng)業(yè)信息化”也稱“信息農(nóng)業(yè)”4-8，通過將計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的引入與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有機(jī)結(jié)合，使二者合二為一延伸成為新型現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)模式。利用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)，結(jié)合信息經(jīng)濟(jì)和農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，結(jié)合智能信息系統(tǒng)和決策系統(tǒng)，為各區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者提供幫助和技術(shù)服務(wù)，達(dá)到以精細(xì)組織定量分析、定量分析為重點(diǎn)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生產(chǎn)格局的轉(zhuǎn)變。通過建立健全信息系統(tǒng)模型，更科學(xué)的制定決策為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)。大大提高了生產(chǎn)效率，及其生產(chǎn)資源的使用、利用效率。通過對計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的應(yīng)用改變傳統(tǒng)精耕細(xì)作對生態(tài)的破壞，有利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)性發(fā)展 2 計(jì)算機(jī)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的具體運(yùn)用 通過對計(jì)算機(jī)地理網(wǎng)格的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)技術(shù)

5、對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的檢測與控制 取決于地理區(qū)域的研究與應(yīng)用尺度地理網(wǎng)格的單元大小取決于地理區(qū)域的研究與應(yīng)用尺度。不同的地理區(qū)域，因土壤特性、自然地理環(huán)境特點(diǎn)，以及應(yīng)用領(lǐng)域的不同，其所適合的尺度是不同的。尋找合適的網(wǎng)格尺寸是地理研究的關(guān)鍵，研究和應(yīng)用需要多年的積累，傳統(tǒng)的地理網(wǎng)格技術(shù)與經(jīng)緯度網(wǎng)格法是簡單的，但面積、形狀變形較大 現(xiàn)代精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的研究基準(zhǔn)尺度一般為19m19m。劃分后的網(wǎng)格形狀和實(shí)際地塊要相似接近一致，更能確保形狀和面積的變形可控，有利于變量投入和采樣的實(shí)際操作。高斯-克呂格大比例尺下的投影更為契合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)地理網(wǎng)格數(shù)據(jù)根蒂要求。能夠保證網(wǎng)格的全球編碼唯一考有助于網(wǎng)格數(shù)據(jù)的共享與標(biāo)準(zhǔn)化。鑒于差

6、別研究與應(yīng)用方向，有必要在同一地理區(qū)域創(chuàng)建不同的研究標(biāo)準(zhǔn)，網(wǎng)格設(shè)計(jì)時充分斟酌建立完整的分層網(wǎng)格系統(tǒng)。依據(jù)此方法，可以從最基礎(chǔ)的基準(zhǔn)網(wǎng)格大小的網(wǎng)格數(shù)據(jù)庫，逐一通過抽樣建立更符合要求的研究基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，得到更全面的結(jié)論充分的把握微觀、中觀與宏觀等多個尺度。四叉樹分層網(wǎng)格系統(tǒng)能夠充分滿足相同網(wǎng)格基準(zhǔn)上不同的研究的標(biāo)準(zhǔn)需求。通常在做精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)研究與應(yīng)用時，更高的尺度大小沒有固定和嚴(yán)格的要求，用以解決遇到的更大難度上的了解整個地域整體特征。為此，采用四叉樹方式的分層體系是可以滿足要求的?？刹捎玫捏w系是EOSG：3785坐標(biāo)系下的四叉樹分層網(wǎng)格體系，四叉樹的頂層（1級）網(wǎng)格范圍是（-20037508.34m，-

7、20037508.34m）-（20037508.34m，20037508.34m）。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)應(yīng)用所需要的基準(zhǔn)單位大小處于22級，網(wǎng)格單位為19m19m左右，分層網(wǎng)格編碼對網(wǎng)格單元進(jìn)行編碼，為了滿足分層網(wǎng)格中每個網(wǎng)格單元的每個級別而進(jìn)行的位置 以滿足統(tǒng)一標(biāo)識分層網(wǎng)格中的每一級每一個網(wǎng)格單元的位置。為了方便數(shù)據(jù)庫的查找與運(yùn)算，采用字符串方式來進(jìn)行編碼。具體設(shè)計(jì)如下：唯一的編碼字符串t頂格的定義，網(wǎng)格為1，以整個世界為尺度，邊長為40，075，016.68m，頂層網(wǎng)格（1級）Fig.1 The grid level 1單一網(wǎng)格四分為4個網(wǎng)格后，網(wǎng)格二級字符串編碼依次為Q（左上網(wǎng)格），R（右上網(wǎng)格），

8、T（左下網(wǎng)格），S（右下網(wǎng)格）。其唯一編碼字符串為TQ、TR、TT、TS，以此類推。網(wǎng)格字符串的數(shù)量則是網(wǎng)格的層級，如字符串“TSTQ”表示是該網(wǎng)格屬于第4級網(wǎng)格 四分網(wǎng)格編碼Fig.1 The grid code假若想從基準(zhǔn)網(wǎng)格單位（第22級網(wǎng)格單元），建立更高尺度（層級）的研究網(wǎng)格單元，只需要創(chuàng)建網(wǎng)格四叉網(wǎng)格融合的規(guī)則，將更高層級的編碼相同的單元挑選后采用柵格抽樣算法進(jìn)行合并計(jì)算即可，如：臨近抽樣、三次樣條抽樣、立方抽樣等等在確定精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的地理網(wǎng)格系統(tǒng)后，需要考慮建立地理網(wǎng)格的數(shù)據(jù)庫。將現(xiàn)代農(nóng)業(yè)所需的數(shù)據(jù)指標(biāo)信息存儲記錄到數(shù)據(jù)庫中 在綜合考慮各種現(xiàn)代農(nóng)業(yè)對數(shù)據(jù)精度的要求，以及大量的已有研究

9、的情況下對農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行設(shè)計(jì)，將現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中地理網(wǎng)格的基礎(chǔ)單元，合理設(shè)定在19m19m，網(wǎng)格的屬性數(shù)據(jù)即為全部數(shù)據(jù)。 與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)庫最大的區(qū)別是基于網(wǎng)格數(shù)據(jù)庫對每個網(wǎng)格的位置，在網(wǎng)格內(nèi)發(fā)現(xiàn)不同的信息，從而實(shí)現(xiàn)了農(nóng)田精細(xì)化和差異化管理10?？梢酝ㄟ^建立差異化的網(wǎng)格實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格間的區(qū)別，實(shí)現(xiàn)每個網(wǎng)格內(nèi)能夠體現(xiàn)的差異農(nóng)田信息，使得每個網(wǎng)格單元內(nèi)即使存在差異，也可在數(shù)據(jù)庫中找到相應(yīng)的存儲記錄信息。充分滿足現(xiàn)代精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)對數(shù)據(jù)的要求，與現(xiàn)代精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的特點(diǎn)相吻合。充分考慮數(shù)據(jù)的精度，計(jì)算的速度，產(chǎn)量圖的制作，因地制宜（根據(jù)土壤肥力、氮磷鉀含量，制定相應(yīng)的變量施肥方案）提高產(chǎn)量11 3 計(jì)算機(jī)技術(shù)對我國現(xiàn)代農(nóng)

10、業(yè)發(fā)展的重要意義 3.1 有利于農(nóng)業(yè)產(chǎn)量的提高 傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以精工細(xì)作為主，產(chǎn)量難以大幅度提高，引用計(jì)算機(jī)技術(shù)后可從各方面對農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)進(jìn)行監(jiān)測，實(shí)時掌控農(nóng)作物生長動態(tài)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中對氣象的信息化預(yù)測，即通過對大氣環(huán)境及其數(shù)值變化進(jìn)行實(shí)時動態(tài)預(yù)測，對田間指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測、記錄模擬計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)模型，做好農(nóng)業(yè)生產(chǎn)防范工作，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行科學(xué)有利的指導(dǎo)，展現(xiàn)出因地制宜地真正的詮釋，有利于提升了產(chǎn)量與效益 3.2 有利于節(jié)省人工 在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中計(jì)算機(jī)兼?zhèn)淙四X具備與不具備的所有辨識本領(lǐng)，對計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)篩選選擇制定符合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的優(yōu)化方案。運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)后可大大縮少人員使用，便面人為因素

11、對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)量的直接影響。利用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)，人工智能的知識推理、使用表示、采集等技術(shù)手段，匯集整合農(nóng)業(yè)領(lǐng)域極為龐大的技術(shù)、知識、資料數(shù)據(jù)體系，構(gòu)造成為智能問答系統(tǒng)，利用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)進(jìn)行科學(xué)選種、土壤準(zhǔn)備、種植、管理和收獲；科學(xué)提出防治方法；制定銷售方案，避免收獲后的積壓，造成不必要的人工勞動 3.3 有利于確保糧食的安全 “國以民為本，民以食為天”。糧食作為廣大人民的生產(chǎn)生活資料同樣關(guān)系到國家整體的生產(chǎn)建設(shè)與戰(zhàn)略安全。糧食安全與國土安全同樣重要，關(guān)乎社會穩(wěn)定和諧，關(guān)乎經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展。運(yùn)用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)能夠準(zhǔn)確的判斷大環(huán)境氣候，根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蛞虻刂埔说闹贫ㄟm合的生產(chǎn)計(jì)劃，做到最大限度保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)

12、。糧食安全的保障同樣作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)階段的重要目標(biāo)，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，有助于加強(qiáng)對糧食安全進(jìn)行保障 3.4 有利于確保農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展 利用計(jì)算機(jī)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中的地位和應(yīng)用，更加科學(xué)規(guī)范的管理耕地，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展中的重要一環(huán)，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展締造了一個無限的前景，提供一個難得的機(jī)遇。通過推進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，建立健全現(xiàn)代農(nóng)業(yè)計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；加速計(jì)算機(jī)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的開發(fā)研究與應(yīng)用，有助于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)可持續(xù)性發(fā)展 4 結(jié)束語 計(jì)算機(jī)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，在經(jīng)濟(jì)全球化的趨勢下，充分滿足了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各種技術(shù)的需求，對促進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的

13、發(fā)展起到了有效的作用，伴隨計(jì)算機(jī)技術(shù)的在我國的不斷發(fā)展，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中對計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用勢必成為不可阻擋的必然趨勢可以預(yù)見，尤其在科技不斷發(fā)展創(chuàng)新的今天，計(jì)算機(jī)技術(shù)對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)建設(shè)的積極影響也將進(jìn)一步得到完善發(fā)展，為我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)建設(shè)提供穩(wěn)定持續(xù)的發(fā)展動力，助推我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)更快、更好地走向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)道路 參考文獻(xiàn)： 1 楊洪偉. 以計(jì)算機(jī)為核心的信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用J. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2007， 35（2）. 2 李芬， 陳穎曼. 現(xiàn)代信息技術(shù)在農(nóng)村氣象服務(wù)中的應(yīng)用J. 山西農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2014， 42（3）. 3 黃玉寶， 喬玉良， 張紅艷. 基于GIS和遙感的土地利用演變及驅(qū)動力分

14、析： 以汾河上游西北地區(qū)為例J. 山西農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2011， 39（9）. 4 朱勇. 淺談信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化中的應(yīng)用J. 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化， 2004（5）. 5 冀憲武， 趙永勝. 農(nóng)業(yè)信息化在山西現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中的作用及對策J. 山西農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2009， 37（9）. 6 張立偉. 信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用J. 中國高新技術(shù)企業(yè)， 2011（12）. 7 鄭業(yè)魯. 現(xiàn)代信息技術(shù)及其在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用J. 廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)， 1999（6）. 8 劉婷， 王來剛， 左守亭，等. 河南省農(nóng)業(yè)災(zāi)害遙感動態(tài)監(jiān)測體系建設(shè)與應(yīng)用J. 河南農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2012， 41（7）. 9 Franzen DW. Summary of Grid Sampling Projectin Two Illinois FieldsJ. NDSU Technical Bulletin， NDSU Extenson Service， Fargo， ND， 2008. 10 Clay DE， Chang J， Carlson CG， Malo D， Clay SA and Ellsbury M. Precision FarmingProtocols（Part2）， Compariso