基于知识模型与WebGIS的精准农业处方智能生成系统研究

 【目的】根据土壤采样调查结果，插值生成田块土壤肥力分布图，并以此为基础生成变量施肥处方图指导变量施肥，即可实现节省肥料、提高经济效益和保护环境的目的，是精准农业的核心思想。【方法】本系统可根据不同采样点所得的土壤养分含量，通过Kriging插值获得肥力分布图，经整合多年产量、气象和土壤等基础数据，将作物生产潜力估算、平衡施肥等知识模型与GIS相耦合。【结果】生成用于精准农业变量施肥的处方图，并通过网络予以发布，用户通过计算机网络即可获得施肥田块的作物施肥信息。【结论】构建了基于知识模型与WebGIS的精准农业处方图生成系统的基本框架和处理流程，提高了处方图的合理性和可靠性，实现了通过网络生成和发布处方图，初步解决了目前处方图生成和发布的瓶颈。     

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。     

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。     

基于DGPS定位的大豆变量施肥播种应用试验

在黑龙江省友谊农场五分场二队2号地进行大豆变量施肥播种作业,作业机械使用美国CASE公司生产的大型空气式变量施肥播种机,作业前根据土壤养分化验结果建立起来的DGPS变量施肥处方图及友谊农场实际生产经验,采用AFS软件进行变量施肥播种决策,并将决策结果数据用于变量施肥播种作业,在同等成本条件下,比对照增产7．5％．     

苏南地区变量施肥电子处方图系统的构建与应用

为在苏南地区农村推广变量施肥技术提供一种可能的实施途径,根据苏南地区的农业生产实践经验,探讨一种简易的农田施肥处方的获取途径,并结合百度地图API构建变量施肥电子处方图系统,对系统结构和实现方法进行了详细介绍,重点讨论农田电子地图的构建与应用普通精度GPS模块实现田块快速定位识别的方法。以江苏省南京市双鱼龙庄13.3hm2试验田为测试对象,在Android设备上构建相应的电子处方图系统,并进行基于自然田块的定位识别性能测定试验和变量施肥试验。试验结果表明:系统测试数据稳定,定位信息经过卡尔曼滤波算法处理后,当测试点距离农田边界2m时,定位识别正确率达到86.8%,距离边界2m时,定位识别正确率达到100%。系统指导变量施肥机施肥,其实际播量相对误差小于5.9%。说明本系统能够有效识别作业位置,具备指导田间变量施肥的能力。具备在苏南地区农村推广应用的前景。     

变量悬耕施肥机结构及工作原理

该文介绍了一种适合水田和旱田旋耕作业,应用精准农业原理可与国产拖拉机配套实现旋耕作业的变量旋耕施肥机,该施肥机在GPS导航系统的帮助下可以按照预先设计的处方图在旋耕作业的同时实现变量施肥。机械采用普通的国产外槽轮排肥器作为变量施肥机的肥料计量装置,通过调整外槽轮的转动速度达到调整肥料量的目的。该机作业幅宽为2m,配套动力为50马力以上中型拖拉机。施肥机械在田间的作业原理和基本的结构也进行了详尽的介绍。     

变量施肥智能空间决策支持系统VRF—ISDSS：地理信息系统ArcView GIS在精细

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数学模型和分析方法,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ＡｒｃＶｉｅｗ ＧＩＳ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和作物产量的空间分布等信息,并能够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。     

机械驱动式精密变量施肥播种机的研制

根据精准农业变量投入的技术要求,研制成功国产变量施肥播种机。该播种机由变量控制器控制机械式无级变速器,根据GPS的位置信号,完成处方图设计的播种施肥作业。通过对播种机的静止和地块工作试验可知,变量施肥控制可靠,变量数据记录正常,播种作业效果良好。     

渔场环境信息等值线绘制及其算法的开发实现

绘制等值线是对各类环境要素进行可视化表达的重要方式之一。根据海渔况预报过程中海水表层温度等海洋环境要素数据多规则网格分布的特点,介绍了四边形进行三角网格化并插值生成原始等值线的过程步骤,并利用Visual C 成功开发了渔场环境要素等值线的绘制模块。同时,针对所生成的原始等值线尖锐角过多、不够光滑的特点,给出了一种在保留原始等值点的基础上,补充等值线顶点个数以消除等值线上尖锐角的新的平滑算法,对其平滑过程进行了理论证明并给出了等温线绘制实例。最后,分析讨论了与商业化软件ArcView中的等值线绘制效果差异及其优点。     

基于当量积温的春玉米叶龄模式研究

提前了解玉米叶龄情况,既能使采用叶龄施肥方法的农民提前做好准备,也能了解玉米穗分化的情况,对玉米田间管理有重要意义,为更好的实现精准农业管理提供一种方法。基于2012—2014年佳木斯农气站、梨树农气站、榆树农气站的春玉米每年5个大田分期播种试验资料,应用当量积温模式分析春玉米出苗期—抽雄吐丝期叶龄与当量积温的关系。结果表明：通过上述研究建立春玉米叶龄生长模式,实现玉米叶片生长的定量模拟。模型结果很好地通过显著性检验。在不发生干旱的情况下,可以用该模型模拟黑龙江和吉林地区‘先玉335’的叶龄,也可根据天气预报预测未来该品种春玉米叶龄。     

变上限积分的等价无穷小研究

讨论一类变上限积分的等价无穷小问题.利用带有Peano型余项的Taylor公式,获得了变上限积分的Taylor展开式,并由此得到了当变上限积分是一个无穷小时的等价无穷小的一般公式.该公式在含变上限积分的极限问题中,结合等价无穷小替换,可以极大地简化运算.     

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。     

施肥决策中的一种穷举算法

本文针对配方施肥过程给出的养分用量,提出一种从市场上优选肥料的计算机穷举算法。该算法既满足根据作物的特点、土壤类型、肥料本身的特性确定施用肥料的原则,又满足价格最低的要求。文中给出了算法的数学模型和详细求解过程。     

GIS支持下的河南省洛阳植烟田土壤肥力适宜性评价及施肥推荐支持决策系统研究

在分析河南省洛阳烤烟种植区各项肥力指标的基础上,采用层次分析法确定评价因素的权重,引入模糊数学方法,建立各评价因子对肥力的隶属函数,计算各个肥力评价因素的评分,最后用指数和法求出各评价单元的综合评价值,根据综合评价值的大小划分土壤肥力等级,并分级统计其面积。应用ArcView绘制河南省洛阳植烟田土壤肥力适宜性状况图。结果表明,洛阳、伊川、宜阳一带为适宜区,最适宜的区域分布在孟津、偃师、新安一带,而汝阳和洛宁一带为次适宜区。文章还建立了植烟田施肥推荐支持决策系统,该系统具有生成大尺度下地理信息土壤肥力分布图、分析土壤肥力资源、提供施肥咨询与配方推荐等功能。     

土壤养分供应量的生物估测及应用

通过氮磷肥效反应二次多项式求得土壤氮磷养分当量（土壤养分供应量相当的肥料量），并得到土壤氮磷养分当量与作物不施肥产量之间极显著的指数回归关系，以估测土壤养分当量。以养分总量与作物产量进行回归，其模式各效应系数不受土壤有关养分含量的影响，可以建立生态区的平均模式。同时，可求得作物需要的最大养分量和最大施肥量（最大养分量与土壤养分当量之差）以指导推荐施肥。     

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     

基于模糊PID的变量施用颗粒肥控制算法的研究

研究了模糊PID方法在精准农业变量施肥过程中的应用,阐述了模糊PID控制算法的原理。为验证该方法,搭建了以智能处理器为核心的试验平台。结果表明,该算法能够对施肥进行精确控制且有很好的鲁棒性。     

测土配方施肥应用软件研究与开发

在实施国家级测土配方施肥项目的实践基础上,将专业知识和电脑编程技术完美结合起来,研发出了一款非常适用的作物测土配方施肥专家。该软件集测土配方施肥数据库建立与维护、测土配方公式自定义与测试、精准配方施肥计算、施肥建议卡和土样测定评价表定制与填充、采样地块信息归类汇总统计、批量作业等功能于一体。阐述了该软件产生的背景、目的和意义、软件特点、主要特色功能以及主要功能模块应用。