基于WebGIS的小麦精准施肥决策系统

为发展小麦精准施肥技术,在测土配方施肥技术基础上,利用Web Services、元数据、空间插值和AJAX技术,结合VS2005、ArcGIS 9.3和SQL Server 2005等软件,在.NET平台上构建了“基于WebGIS的小麦精准施肥决策系统”,系统采用4层架构设计,具有信息查询与定位、施肥决策、处方信息发布与共享等功能;系统定量计算了河南滑县22个乡镇的小麦精准施肥数据,实现了小麦处方信息的Web在线实时决策和发布,以及处方图的制作、生成和发布的半自动化。结果表明,基于元数据的处方图可以脱离GIS平台的限制,实现处方信息的多源和多系统自由共享。     

基于Geo-WebServices的农田环境动态监测与评价分析系统

为实现农田环境质量数据的在线共享、查询统计与评价分析服务,该文结合地统计学及农田环境质量监测相关专业知识建立采样点布设优选评价模型,并基于GIS、GNSS、角色访问控制等技术,设计开发了农田环境动态监测与评价分析系统。应用证明,系统采用Geo-WebServices技术能够实现分布式存储的极高分辨率遥感影像和大比例尺基础地理数据等数据服务的实时在线集成与共享,提高了数据分析精度,也解决了高精度基础空间数据的共享安全性及数据版权的问题;能依据角色分配用户权限,使得系统安全可靠;能灵活定制与管理农田环境监测评价与预警分析等模型,并实现从采样布设优选评价、采样点数据预处理、环境质量评价与预警分析及结果多方式直观的可视化等全流程的动态监测分析功能,系统能有效应用于农田环境质量监测与管理。     

水土保持监测系统信息平台元数据的实现

参考当前元数据技术及相关标准，探讨了官厅密云水库上游水土保持监测系统信息平台建设中。元数据的构建与实现。首先针对应用系统建设的实际需求，明确了信息平台建设所包括的元数据内容：基础元数据与业务元数据，并描述了两者内容及其应用目标；其次在数据库技术支持下说明了元数据组织存储模式、结构关系等；最后说明了元数据的实现方式，并提出了元数据与数据同步、一体化管理，在信息平台数据更新维护的基础上实现了元数据的同步更新，从而集数据库及其元数据的更新维护于一体，实现了信息平台的有机构成。     

农产品区块链信息可信评估差异化共享模型设计与实现

针对现有的农产品区块链溯源系统中，数据差异化共享与追溯效率不高，难以保障上链数据可信性的问题。该研究通过分析农产品供应链各环节业务逻辑与数据组成，设计了农产品区块链信息可信评估差异化共享模型。提出了农产品区块链信息可信评估差异化共享架构，构建了农产品信息存储优化模块，基于区块链技术建立企业链、溯源链，将数据按隐私性分账本存储于企业链，全供应链公开数据存入星际文件系统（InterPlanetary File System，IPFS）后，返回的数据哈希值存储于溯源链，通过企业链账本维护策略实现了供应链数据的高效性共享与追溯；设计了基于层次分析法的企业信誉度评估机制，根据企业和消费者对链上数据可信度的评估结果对数据发布节点进行信誉积分奖惩，提升链上数据可信性；并通过智能合约实现了数据格式和内容的链前监管。基于Hyperledger Fabric平台研发农产品区块链信息可信评估差异化共享系统，在某茶叶供应链上进行应用与测试。测试结果表明，此模型与现有数据差异化共享模型相比，数据存储时间缩短16.7%，隐私数据查询时间缩短10.01%，公开数据查询时间缩短38.3%。该研究提出的方法能够实现农产品供应链数据差异化共享，提供高效可信溯源服务，为农产品可信溯源系统的设计提供参考。     

无公害农产品认证资源共享的分布式元数据服务系统

为实现无公害农产品认证资源的利用共享化,该文以广域分散的无公害农产品数字化认证资源为研究对象,以实现资源访问透明性为目标,进行了认证资源元数据服务关键技术的研究。通过对认证资源的完备性与关联性特征分析,提出多层次认证资源集合模型,进行资源组织与划分;围绕认证资源和资源间关系的描述,进行元数据规范设计,提出认证资源元数据框架模型;围绕资源分布管理与服务支持,对认证资源层次结构与共享服务功能结构进行水平分割,分布部署在由中心域与资源域构成的共享服务网络中,构建了认证资源共享服务体系结构,并探讨了元数据请求与元数据分布存储的技术。研究结果表明,通过认证资源共享服务可将广域分散的资源集成为一个虚拟的认证资源库,为消费者、企业、职能技术部门和政府等服务对象提供资源统一的逻辑视图,实现资源访问的透明性,同时也可为认证工作由符合性评价向农产品质量安全市场监管进行转变提供技术支撑,具有较好的应用推广前景。     

基于WebGIS 中国农田养分平衡与环境风险评价系统的构建

在分析了ArcIMS的体系结构及其运行机制的基础上,基于ArcIMS9.0平台,采用空间数据引擎技术、数据库技术及ASP.NET编程技术,结合农田养分平衡模型和环境风险评价模型,设计开发基于WebGIS中国农田养分平衡与环境风险评价系统。系统主要包括远程基础数据库管理、基本数据查询分析、养分专题制图、在线养分平衡分析、环境风险评价分析及施肥策略咨询等6大功能,将农业基础数据通过模型运算的结果与地图数据相结合,实现了全国范围内基本农业数据、农田养分平衡与环境风险等信息的在线共享、评价与施肥咨询服务。     

基于C/S与B/S混合结构的石漠化信息管理系统研究与应用

针对石漠化综合治理信息管理滞后、成果共享困难等,基于Arc GIS Engine、Microsoft Visual Studio和Dreamweaver开发环境,采用C/S与B/S混合结构体系构建石漠化管理信息系统,介绍了系统体系结构、系统功能、数据组织等。C/S桌面应用系统以Com GIS技术进行组建,实现数据的查询、分析与统计等。基于Internet的Web GIS应用系统通过Arc GIS Server技术实现石漠化综合治理数据及成果信息的共享与发布,为石漠化的综合治理提供技术支撑。     

基于WebGIS的基本农田土壤环境质量评价系统

在区域土壤环境时空数据库支持下，以GeoWeb为地图服务器，利用ASP、JavaScript和HTML程序语言，建立基本农田土壤环境质量评价系统(PFSEGIS)，PFSEGIS的构建包括基本农田土壤环境数据库和模型系统两部分。数据库由样点监测数据、地形图数据和元数据组成。模型系统包含单因子评价模型、综合评价模型和空间插值模型。PFSEGIS包括样本数据采集、样本评价、区域模拟、信息统计、元数据浏览5个功能子系统，把监测数据与地图数据相结合进行空间分析处理，并通过模型运算，实现了基本农田土壤环境质量信息的在线共享、评价与咨询服务。     

村级农田施肥专家系统设计与应用

[目的]实现田块尺度的施肥决策和精准施肥,达到测土配方施肥成果数字化延伸。[方法]采用GIS组件ArcEngine,将GIS,RS,GPS和农业专家技术进行集成,以遥感影像为索引,建立基于农户田块为基本管理单元的触摸屏村级农田施肥专家系统。并以犍为县定文镇炮房村为案例区进行了实际应用。利用四川省2005—2009年"3414"试验数据,结合区域实际,构建了系统的主要粮油作物推荐施肥模型。[结果]该系统不但实现了田块尺度的施肥决策和养分管理,同时还具备农田基本信息、缺素诊断、病虫害防治、政策法规和安全常识等查询功能。[结论]该系统具有界面友好,操作简单明了的特点,并在村级田块尺度上实现了精确施肥。     

基于网格计算及3S技术的尾矿库安全管理系统设计与实现

在基于网格计算技术的基础上研究如何充分利用尾矿库现场信息,高效利用矿区空闲计算能力和进行数据资源的共享,并结合3S技术建立了尾矿库安全管理网格GIS（GridGIS）,提出GridGIS技术是今后地理信息系统的重要发展方向。     

基于XScale和Linux的精准农业农田信息采集系统设计

针对精准农业对农田信息的采集要求,将农田数据采集与嵌入式技术、GPS和GSM通信技术相结合,以XScalePXA270处理器为核心,并辅以CPLD高精度数据采集电路,设计了一种基于XScale处理器和Linux操作系统的嵌入式农田信息采集系统。系统能将采集的农田信息以GSM短消息的形式发送到数据采集中心,解决了野外信息存储的有限性和移动测量的不便性等问题,为农田信息的远程采集提供一种有效的解决方案。     

基于NoSQL数据库的农田物联网云存储系统设计与实现

为了解决农田物联网大量图像、视频和传感器等结构化和非结构化数据实时处理与写入问题,该文基于分布式存储与NoSQL(NotOnlySQL)技术,结合农田物联网数据特征,利用HDFS(HadoopDistributedFileSystem)和HBase(Hadoop Database)存储非结构化和结构化数据,基于Redis缓存服务,设计了三层物联网数据云存储框架,实现了海量农田物联网数据存储中的业务处理、事务处理、图片打包与索引、负载均衡等关键技术。面对复杂业务下的事务数据一致性,该文采用基于HLock的乐观锁机制,实现了HBase对强事务性的支持,经过与传统MySQL集群事务对比测试,当数据量级在500万时,数据读取效率提升达35.75%。为了提高农田物联网中大量的小图片和小文件处理效率,基于图片打包合并策略,利用SequenceFile技术实现物联图片的快速索引读写技术,与原生HDFS存储效率相比,读写效率提升30%以上。该研究可以为海量农业物联网数据的存储和管理提供技术参考和理论支撑。     

规模化奶牛场粪污全量贮存及肥料化还田工艺设计

为推进粪污全量贮存和肥料化还田模式在规模化奶牛场的应用,该研究以存栏500头规模奶牛场为例,分析了粪污收集量、贮存工艺与设施和粪肥还田等内容,提出了粪污贮存池设计容积和粪肥还田配套土地面积等参数。结果表明：奶牛粪污全量收集量为17.33 t/d,全量贮存设施分为舍内贮存池和舍外贮存囊2种。单个舍内贮存池尺寸为85 m×12 m×2 m（长×宽×深）,粪污存储期9个月,所需贮存池数量为5个,总容积10 200 m3;舍外贮存囊占地尺寸为90 m×30 m（长×宽）,深2.2 m,总容积5 615 m3。粪肥全部还田所需土地面积与种植作物类型和种植制度相关,种植作物为小麦、玉米、小麦+玉米和水稻（1年2熟）时,需配套土地分别为248.4、400.6、122.8和127.0 hm2。粪肥还田成本为10.37万元/a,全部还田可节省化肥22.8万元/a,年可产生经济效益12.43万元。     

农牧交错带不同地表土壤水分特征研究--以内蒙古太仆寺旗为例

通过观测典型农牧交错带-内蒙古太仆寺旗的秋翻地、春翻地、留茬地、风蚀劣地以及草地等7种不同地表土壤水分的变化特征,研究不同地表对土壤水分的影响。观测结果表明,农田休闲期,秋翻地与油菜茬地土壤的蓄水保墒能力较强,草地与风蚀劣地土壤的蓄水保墒能力较差,其它几种地表居中。     

煤炭开采对区域农田植被碳库储量的影响评价

在人类煤炭开采活动的干预下,农田生态系统中碳储量迅速变化。这种变化不仅改变了土壤肥力及农田作物产量,而且对区域及全球环境具有很大影响,事实上稳定保持其碳库是农业减缓温室气体的主要途径。该文的研究目的就是从煤炭开采对区域农田植被碳库储量影响的角度来研究煤炭开采对农田生态系统碳储量的影响,以徐州九里矿区为研究区,通过区域内农田植被碳库采样与试验、区域植被碳库储量估算模型的构建以及碳储量估算得到九里矿区煤炭开采沉陷区农田植被的碳储量和碳密度分布图,然后与情景模拟得出的该区未受到煤炭开采影响情况下,经过几十年变化后农田植被的碳储量和碳密度分布图进行对比,得出煤炭开采对沉陷区范围的农田植被碳库的扰动影响,发现与不受到煤炭开采的影响相比,在沉陷区域外围地势较高的坡地煤炭开采对农田植被碳密度的影响很小,在沉陷区地势较低的季节性积水区和常年积水湿地区煤炭开采对农田植被碳密度的影响较大。在整个煤炭开采沉陷区范围内,与不受到煤炭开采的影响相比,煤炭开采沉陷区域农田植被碳库碳储量减少2.4万t。煤炭开采对区域农田植被碳库储量的影响属于失碳效应。     

兴文县香椿人工林土壤物理性质研究

以柳杉人工林、柏木人工林及耕地为对照,研究了不同定植年限香椿人工林的土壤物理性质变化。结果表明:①香椿人工林土壤体积质量随定植年限的增长而减小,不同林分在0~40 cm土层中,土壤体积质量以定植4年香椿林为最大,柏木人工林最小,分别为1.58 g/cm3和1.31 g/cm3。②随定植年限增加,土壤孔隙度、持水量及贮水量均增大,各林地及耕地土壤孔隙度、持水量及贮水量均随土壤深度的增加而减小。③在0~40 cm土层中,柏木人工林的总孔隙度和非毛管孔隙度最大,香椿人工林次之,耕地最小;而毛管孔隙度香椿人工林最大,柳杉人工林最小。④在0~40 cm土层中,各林地及耕地土壤最大持水量、毛管持水量及田间持水量均为柏木人工林香椿人工林柳杉人工林耕地,土壤贮水量为香椿人工林柳杉人工林耕地柏木人工林。⑤香椿人工林土壤物理性质随林龄的增加而改善,明显优于柳杉人工林及耕地,仅某些指标较差于柏木人工林。     

基于特征波段的SPOT-5卫星影像耕地信息自动提取的方法研究

首先分析了SPOT-5卫星影像中植被和其它主要背景地物的光谱特征，发现利用原有波段难以提取复杂的植被信息，同时植被信息中的耕地(水田和旱地)和园地在所有波段上都有重叠很难区分。因此考虑到植被信息的复杂性和波段信息的不足以及研究区内地势平坦，该文提出了利用植被特征波段：加和比值植被指数(PRVI)和归一化植被指数(NDVI)作为新的波段融入原始影像中，在增加有效信息量的同时运用简单决策树模型提取耕地信息，并参照最新的航测数据进行了精度评价。结果表明，该方法的总体提取效果较好，能够在快速、准确提取植被信息的基础上，进一步区分旱地和水田，并且去除容易混淆的园地。与常规的监督分类方法相比都有很大的提高，只是在耕地和园地交界处有误判现象。     

撂荒耕地信息获取方法研究进展与展望

撂荒作为耕地利用边际化的最终表现形式，是中国近20 a以来耕地利用亟需解决的重要问题之一，而有效获取撂荒耕地信息是探究撂荒耕地时空变化与影响因素的基础前提，也是政府进行耕地政策调整，保障耕地资源可持续利用的重要依据。该文应用文献综述法与归纳总结法，基于国内外学者在撂荒耕地信息获取研究上的最新成果，对撂荒耕地信息获取方法进行归纳总结，并对未来研究方向进行了展望。结果表明：1）综合前人研究成果，撂荒耕地信息获取方法可以分为基于抽样调查、文献荟萃分析以及遥感获取的3种类型。2）基于抽样调查的撂荒耕地信息获取方法在案例研究上应用较广，且有着近乎一致的研究范式，但数据空间表征能力较弱。全国家庭调查数据在一定程度上增加了数据的空间属性，但对原始数据的二次筛选减少了样本容量，降低了数据的可信性。3）文献荟萃法基于"二手"的文献或数据，研究结果受已公开发表文章数量的限制，且需要研究人员对相关领域热点关键词有全面了解，目前该方法在撂荒耕地信息获取应用上相对较少。4）遥感卫星与计算机技术发展给撂荒耕地信息获取提供了便利，基于地物特征规则与土地利用信息变化，多种耕地撂荒检测方法被开发，但受限于高空间分辨率与大范围提取需求，仍存在较大的优化空间，未来研究可在数据选择与处理、特征和方法融合上进行更深一步的探索。     

黄土高原白草塬土壤水分特征及对土地利用变化的响应

[目的]对黄土高原白草塬土壤水分特征及对土地利用变化的响应进行分析,为该区水资源管理和生态建设提供重要的参考依据。[方法]测定并分析白草塬6种利用方式下0—10m的土壤水分,并基于土壤储水量、水分亏缺量及干燥化指数等指标评价土地利用变化的影响。[结果]6种土地利用方式0—10m平均含水量表现为:农地荒草地苜蓿地杏林地杏林柠条间作地杏林苜蓿间作地。土地利用变化对土壤水分的影响深度不同,苜蓿地与荒草地的影响集中在0—5m,而包含杏树的利用方式对土壤水分的影响向深层推进甚至可贯穿整个剖面。0—5m除农地外皆有重度土壤干燥化现象;5—10m包含杏树的利用方式干燥化程度较农地、荒草地和苜蓿地严重。[结论]农地转变为包含杏树的利用方式后对土壤深层水分有显著的影响,造成土壤水分储水量减少和干燥化现象严重。     

黄河下游引黄灌区弃土区不同土地利用方式改良土壤功能评价

[目的]探讨黄河下游引黄灌区弃土区不同土地利用方式对土壤改良的影响,为该区集中弃土区水土保持生态建设中植被恢复模式的构建提供科学依据和技术参考。[方法]以山东省滨州市小开河引黄灌区的刺槐纯林、杨树+花生农林间作和大豆农田为研究对象,测定分析不同土地利用方式下的土壤抗侵蚀能力、土壤蓄水性能及土壤养分含量等指标。采用模糊数学隶属函数法对3种土地利用方式的改良土壤功能进行综合评价。[结果]3种土地利用方式可显著增强土壤抗蚀性、改善土壤物理结构、增强土壤蓄水性能和土壤养分。土壤抗蚀能力依次表现为:杨树+花生农林间作大豆农田刺槐纯林裸地。大豆农田改善土壤物理性状能力优于刺槐纯林和农林间作;土壤蓄水能力表现为:大豆农田刺槐纯林农林间作裸地;在增强土壤渗透、减少地表径流方面,农林间作最好,刺槐纯林次之,大豆农田最差。土壤有机质、速效氮和速效磷含量均表现为:大豆农田农林间作刺槐纯林裸地,而土壤速效钾含量表现为:刺槐纯林大豆农田农林间作裸地。[结论]引黄灌区弃土区改良土壤功能强弱综合评价为:大豆农田杨树+花生农林间作刺槐纯林。建议在该区域水土流失治理的土地利用方式选择上优先采用大豆农田,其次为农林间作。