基于ComGIS的精准农业变量施肥处方推荐系统研究

基于组件式GIS技术开发了精准农业变量施肥处方推荐系统。该系统实现了以土壤采样测试分析数据作为土壤背景养分,并根据已有的历史产量及其他信息分析确定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。该系统可以与智能农机进行数据交换,将生成的处方安装到变量施肥机上,能够很好地指挥田间作业控制器进行变量施肥。     

变量施肥机关键技术研究现状分析

综述了变量施肥机测土配方图生成系统、控制系统及排肥机构等领域的研究状况。目前变量施肥机主要采用离线式变量施肥方式,根据土壤养分离散采样,并进行空间插值,结合3S技术生成土壤养分分布图,结合具体地域作物施肥标准生成变量施肥配方图。变量施肥控制系统研究重点是定位准确性和控制系统的实时性、智能性,为实现精准变量施肥提供易操作的控制器。排肥机构集中研究排肥机构结构设计、排肥精度、排量、幅度、均匀性和变异系数。目前测土配方图获取是影响变量施肥机应用推广的关键技术难题,今后应主要研究实时变量施肥机,加强对土壤养分实时间接检测的技术研究和完善精准变量施肥体系,从而拓展变量施肥机的应用前景。     

等值线和等值面生成算法在精准农业变量施肥中的应用

为了满足精准农业变量施肥中面状处方图生成的需要,该等值线、等值面生成算法在VisualC 6.0开发环境下结合ESRI公司的GIS控件MapObject2.0实现了由空间散点数据在不同插值算法下经过等值线最终生成等值面的功能,应用在变量施肥处方图生成中实现了生成等值面形式的施肥处方图的功能。     

平移喷灌机变量灌溉决策支持系统研究

依据农田内土壤含水量的差异性，有针对性地进行变量灌溉，既可节约用水又可提高经济效益。该变量灌溉决策支持系统由不同采样点实测量土壤含水量，利用土壤水分预报模型，可预测田块实时的土壤含水量，然后与作物的轻旱指标、重旱指标比较可决定是否灌溉。灌溉量可以根据耗水—产量模型，通过经济效益分析来决定，进而可生成冬小麦的灌溉处方图，用以指挥喷灌机的运行。系统利用GIS组件MapObjects在VC 平台上开发，可以实现地块信息的查询、数据存储、管理和分析等功能。     

变量施肥智能空间决策支持系统VRF-ISDSS--地理信息系统Arc View GIS在精细农业中的，应用

介绍一个具有数据库、知识库、方法库与模型库，用于精细农业中变量施肥的决策支持系统VRF-ISDSS。系统包括农业区的基础地理信息、作物生产知识、作物生长养分需求的教学模型和分析方法。系统利用知识库的知识对决策方案进行调节和优化，实现了智能决策。系统是在Arc View GISA地理信息系统平台上进行二次开发而成的，能够处理与分析作物生长环境参数的空间分布和作物产量的空间分布等信息，并能锌生成相应的分布图和变量施肥处方图。能够进行精细农业变量施肥的智能决策与空间决策，使得本系统不同于传统的农业决策支持系统以及单纯的农业地理信息系统。VRF-ISDSS还具有信息服务与科学计算等功能。     

基于归一化光谱指数的土壤有机质含量空间分布状况研究

【目的】研究土壤主要养分含量特征信息的光谱预测值,使其更具直观性、空间性及科学性,为大尺度对农田的土壤养分空间分布状况获取、评价与科学管理提供依据。【方法】利用Arc GIS 9.3的普通克里格(Ordinary Kriging)插值方法,对小面积及大尺度试验区的土壤样本点进行有机质反演插值填图,并将实验室化学测定土壤有机质含量的实测值与其高光谱模型预测值进行Kriging插值填图比较,分析土壤有机质含量的实测值与预测值的空间分布状况差异。【结果】从小面积试验区到大尺度条田地块插值后的空间分布情况来看,土壤有机质含量的光谱预测值(基于归一化光谱指数NDI[495,485]预测)与实测值之间具有较好的相似性,预测效果较好。【结论】通过土壤有机质含量信息状况的空间分布填图来确定农田分区基本管理单元的适宜尺度,为实施大区域农田养分分区精量管理的划分,提出科学的平衡施肥方案,为适合新疆及兵团特色的精准农业管理、土壤养分快速探测、精量施肥等技术提供技术理论支持。     

基于GIS的县域马铃薯种植施肥推荐研究——以云南省寻甸回族彝族自治县为例

【目的】对寻甸回族彝族自治县(以下简称寻甸县)马铃薯种植区土壤养分空间分布状况进行研究,为该区马铃薯施肥决策制定提供科学依据。【方法】根据寻甸县土壤养分采集点数据情况和马铃薯生长对土壤养分的要求,以氮、磷、钾3个土壤养分因子为研究对象,结合云南省1∶25万地理信息数据,借助地理信息系统(GIS)空间分析技术,采用反距离权重空间插值方法,对采样点数据进行空间插值;参考马铃薯土壤养分划分方法,利用ArcMap软件计算得到肥力等级分布图。【结果】寻甸回族彝族自治县马铃薯种植过程中对钾肥需求量较高,约有62%的地区速效钾含量处于中等水平;约有78%的地区碱解氮处于比较丰富状态,约有21%的地区处于中等级别;有效磷丰富等级面积约占33%,中等水平面积约占66%。研究结果针对具体村镇推荐合理施肥,并制作了云南省寻甸回族彝族自治县马铃薯施肥区划专题图。【结论】本研究得出的氮、磷、钾的施肥推荐模型,为实现研究区域的马铃薯科学施肥提供科学依据,对马铃薯绿色发展有一定的价值。     

基于不同采样方式棉田养分空间变异特征分析

【目的】基于GIS和地统计学,对比网格采样法和随机采样法条件下棉田养分的空间变异特征。【方法】分别用两种采样方式采集研究区域耕层土壤样品,以土壤全氮、速效磷和速效钾含量为基础数据进行描述性统计分析,并运用地统计学技术方法对其进行半方差函数模型的拟合;进而结合Arc GIS中的Kriging插值法进行插值,获得棉田养分分布图。【结果】研究区域的棉田土壤属性服从正态分布,且网格采样法中的N、P、K的变异系数均大于随机采样法;并且网格采样法中的速效磷具有强烈的空间自相关性;全氮和速效钾具有中等的空间自相关性,而随机采样法中的N、P、K三种养分的空间自相关性都很弱;网格采样法中土壤养分的相关变程均大于土壤采样间距。网格采样法插值结果表现较随机采样法的更细微,其中速效磷反应的最为明显。【结论】与随机采样法相比,网格采样法中的土壤养分的空间变异结果能更好的反应研究区域的空间变异特征,可为棉田后期土壤养分分区管理、变量施肥等提供可靠的科学依据。     

信息技术推动精准农业发展

项目承担单位：国家农业信息化工程技术研究中心 在航空及地面平台高光谱信息获取、分析和建模技术，作物长势监测诊断和养分、水分填图研究上取得创新性成果；开发完成了农田水分信患采集与精量灌溉控制系统、联合收割机计产系统测试平台、精准种植智能决策支持系统软件、精准农业农田信息采集系统、田间数据无线采集与传输系统、土壤精准管理变量施肥地理信息系统、精准农业变量施肥处方决策支持系统等应用软件；     

3S技术在精准农业中应用的研究

阐述了3S技术的原理及其在精准农业中的应用,采用差分GPS大大提高定位精度,应用归一化植被指数NDVI值对叶面积指数和植株含氮量进行监测,依GPS定位导航将田块按网格取样,经分析后生产施肥处方图已指导变量施肥.     

ArcView在开发土壤养分空间分布图层中的应用

本文根据田间土壤采样数据，以“精确农业”为指导思想，以地统计学为基本原理，以GIS软件ArcView为工具，生成了土壤养分空间分布图，这是了解土壤养分空间变异性的重要手段，从而为以后的精确施肥奠定了基础。     

触摸屏技术在测土配方施肥中研究和应用

论述了测土配方施肥触摸屏的系统特点、主要功能及其应用情况。充分利用在农业部测土配方施肥项目中所获得的大量数据,实现对农业生产的指导作用,研究并开发了基于GIS的县域测土配方施肥决策触摸屏系统,通过引入触摸屏技术,实现了用触摸屏显示内容的可触摸的测土配方施肥决策触摸屏系统。该系统基于数据库技术提供了区域施肥、精准施肥、土壤养分、地力评价、土壤分布信息的查询功能,解决了大多数网上施肥决策系统功能齐全、却难以推广应用的难题。     

土壤养分信息系统在推荐施肥中的应用

阐述了GIS在推荐施肥中的应用,包括如何以Arc/info、Arcview等GIS软件为技术支持进行系统集成,对有关地形图、土壤类型图、土壤养分图等进行数字化,应用MO地图控件及VB语言做成包括信息查询、推荐施肥在内的土壤养分信息专家系统。     

基于GIS技术的新疆棉花施肥专家系统

对集成地理信息系统(GIS)技术应用于新疆棉花施肥专家系统(ES)进行了研究和探讨,通过Internet访问该专家系统界面,用户可以得到农田地块的地理信息,进行棉田施肥推荐;同时可进行农田肥力的综合查询和专题图制作。该专家系统的建立不仅推进了新疆地区平衡施肥信息化的进程,也为精准农业的实践提供决策支持。     

基于GIS的土壤养分空间变异状况研究

运用地理信息系统(GIS)软件结合地统计学理论知识,对吉林省榆树市弓棚镇十三号村的2块农用田土壤(0～20 cm)的239个土样进行样品化验分析,结果表明土壤肥力状况属中等偏上的水平.同时应用GIS的空间分析技术对其进行空间异质分析研究,建立土壤有机质,速效磷,含水量等养分含量的空间分布图,对2块地的土壤养分状况进行比较,分析其空间分布的规律.探明其主要影响因素是速效养分在土壤中的移动性的大小.     

农田精确施肥决策支持系统的设计和实现

 采用GIS组件Mapobjects,以作物管理知识模型为智能决策支撑,将GIS、GPS和模型进行耦合与集成,建立基于田区作物产量、土壤养分和苗情监测的农田精确施肥决策支持系统。本系统可接受GPS信号、录入与修改属性数据,查询和分析农田信息的时空差异,生成基于田区差异的肥料运筹和播种密度处方。系统在南京六合水稻示范区进行了模拟应用。结果表明,该区在产量提高的同时,施氮量由采用农户常规管理220 kg·ha-1减少为183.4kg·ha-1,在空间尺度上,既有效补充了严重缺氮的地块,也避免了在不需再投或只需少投     

基于GIS的土壤肥力信息管理及棉花施肥推荐支持决策系统研究

 以新疆兵团农七师 12 5团为例 ,探讨建立了乡镇、团场级土壤肥力信息管理和棉花施肥推荐支持决策系统。通过应用地理信息系统 (GIS)、数学模型等方法建立了土壤肥力评价模型和评价体系 ,结合肥料试验建立了棉花施肥推荐支持决策系统。系统具有生成乡镇、团场地理信息土壤肥力分布图、分析土壤肥力资源、提供棉花施肥咨询与配方推荐等功能。系统应用的结果表明 ,12 5团土壤肥力大多处于中等水平 ,高、中、低肥力土壤的面积所占比例分别为 30 .5 %、4 1.5 %和 2 8.0 % ;2 0 0 0年推广 2 .87万ha,每公顷节约化肥投入成本 114元 ,增产皮棉 12 3kg ,合计节本、增效 15 84万元     

喀斯特山区测土配方施肥决策系统开发研究

结合施肥分区和养分平衡施肥决策模型,利用面向对象、GIS和数据库技术构建了应用于水稻、玉米、油菜和马铃薯4种作物的喀斯特山区测土配方施肥决策系统,描述了数据分析、施肥模型、施肥决策流程、属性与空间数据库设计等系统设计的思路,同时介绍了该系统实现流程和部分功能.系统可为推行科学测土配方施肥提供技术支撑.