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。     

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。     

精准农业技术研究示范

1999年，北京市在国家发改委的支持下，在小汤山建立了国家精准农业示范基地，通过消化吸收和自主创新的技术路线，面向大田作物生产，建立了变量播种、施肥、灌溉、喷药的数字化决策体系和精准实施体系，实现了主要生产环节的数字化管理。针对农田和温室生产管理要求，研制了农田和温室水分、养分、植保信息和环境信息采集与精量管理控制的相关技术及设备，研究开发了土壤湿度、雨量、温度、盐分、养分等新型传感器。研究开发了农田土壤养分、水分和作物长势空间信息管理分析平台，精准变量施肥、精准变量灌溉决策支持系统和处方图生成系统。实现了小麦联合收割机测产系统的国产化，开发了用于变量实施的智能控制系统和智能农机具。实现了精准生产软件系统和硬件系统的集成，构建了适合我国国情的精准农业生产技术平台。北京、河北、上海、新疆、黑龙江、吉林、宁夏等省、自治区、直辖市结合本地的生产特点，对精准农业技术进行了示范与推广。新疆生产建设兵团尝试利用GPS进行集中采集土壤样品进行化验分析，     

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；     

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。     

变量施肥对玉米产量及土壤养分的影响

玉米是中国重要的粮食作物,同时也是基本的工业原料。化肥的使用对于玉米产量及改善土壤成分而言,具有至关重要的作用。中国东北地区玉米种植经验丰富,通过变量施肥改良玉米种植土壤性质,进而提升玉米产量,已经成为东北地区玉米种植户的普遍做法。本文分析了变量施肥对玉米产量和土壤成分的影响,进而提出利用变量施肥技术栽培玉米的应用要点,以期为中国玉米种植提供有效借鉴。     

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。     

湖南首创测土配方施肥手机专家系统

<正>本报讯湖南省主要农作物测土配方施肥手机专家系统软件,是全国首创的真正意义上的测土配方施肥技术手机智能应用系统。该系统开拓了测土配方施肥数据及成果应用的新途径。目前该系统已涵盖湖南省早稻、中稻、晚稻、玉米、油菜、棉花、烤烟、红薯等8个主要农作物。该系统通过科学分析分别获得了各个作物的肥料利用率、土壤有效养分校正系数、农作物产量对土壤依存率、百公斤经济产量吸收量、最佳经济施肥量等技术参数,建立了     

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。     

Design and Experiment of Slave Computer Control System for Applying Variable-rate Liquid Fertilizer

In order to increase the applying rate of liquid fertilizer and reduce environmental pollution, a slave computer control system for applying variable-rate liquid fertilizer was designed. The system used SMC as core processor and electrically controlled pressure regulator as execution component. The characteristic equation of the system was obtained by using classical control theory. Results indicated that the characteristic equation met the requirements of routh-criterion, which indicated the working process of the system was stable. Performance of the slave computer was verified via bench tests. Results demonstrated that there was no significant influence on the response from interclass error. The fertilization error was less than 0.9, and the fertilization accuracy was larger than 97%. The liquid fertilizer emitted by the fertilizing devices had no significant difference in uniformity, which met the demands of the slave computer control system for applying variable-rate liquid fertilizer.     

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。     

基于径向基函数网络的变量施肥决策研究

应用RBF神经网络模型训练数据,进行施肥决策,并对神经网络训练的数据及其结果进行分析。结果表明,基于RBF神经网络建立的土壤养分、施肥量与产量之间的关系模型,具有较好的估计结果,可用于指导变量施肥。     

Windows CE环境下的变量施肥控制系统研究

基于XSBase270-S开发平台和Windows CE操作系统设计了变量施肥控制系统的硬件结构、GPS数据采集程序、GPS数据处理程序、流量传感器读取程序和施肥装置控制程序,并通过同步机制使这些程序以并发执行的方式运行,以达到自动化、智能化实现变量施肥的目的.     

潮土区蜜柚配方施肥研究

[目的]研究配方施肥对潮土区蜜柚产量和品质的影响。[方法]采用均匀试验设计方法,在蜜柚上进行有机肥、氮肥、钾肥3因素5水平的配方施肥试验。[结果]与传统施肥习惯相比,配方施肥处理能明显提高果实的产量及改善果实的品质,而有机-无机配施的处理在提高蜜柚果实产量和改善果实品质方面的效果优于单施化肥的处理。综合产量和品质2个因素,株施有机肥料80.0 kg、化学肥料N 1.0 kg、P2O50.5 kg、K2O 1.4 kg（2号处理）的施肥配方显著提高蜜柚的产量和品质,株产达到109.87 kg。[结论]科学合理的配方施肥可提高蜜柚的产量和品质。     

贺胜桥镇土壤肥料信息系统的研制

在中文Ｗｉｎｄｏｗｓ９８开发平台上,以中文ＶＦＰ（Ｖｉｓｕａｌ ＦｏｘＰｒｏ）６．０为开发工具,利用湖北省咸宁市贺胜桥镇第二次土壤普查数据,结合农业部的两个行业标准,开发了贺胜桥镇土壤肥料信息系统。本系统首先将土壤普查数据以数据库的形式加以保存,分别建立了土壤属性数据库、行政编码库和配方施肥参数库三个数据库。以此为基础,开发了五个应用模块,分别为地力评价、土壤改良、综合查询、配方施肥和肥料供需预测。此外,还集成了帮助系统、记事本和计算器等辅助模块。作为一项探索性的工作,本研究是计算机技术、信息技术和土壤肥料、植物营养技术集成的尝试。目前建立的贺胜桥镇土壤肥料信息系统属于农业应用软件,其数据结构、技术标准、系统模式可在省、县（市）和乡镇不同级别的农业管理部门中推广使用。     

吉林省黑土区玉米精准施肥技术研究与应用

应用地统计学、专家系统、地理信息系统和智能农机等技术,研究了吉林省黑土区土壤养分变异规律,提出了适于黑土区的玉米精准施肥模型,开发了玉米精准施肥专家系统,并通过变量施肥机进行了精准施肥的应用.与传统施肥方案相比,精准施肥使玉米增产10%以上,节肥率达到15%.     

基于光谱指数的冬小麦变量施肥冠层光谱特征研究及产量分析

 【目的】由适时获得的高光谱数据代替传统繁琐的实验室土壤养分测定数据来进行变量施肥，实现冬小麦高产优质的目标。【方法】本研究利用冬小麦起身期和拔节期冠层光谱数据，选用反映冬小麦长势信息的优化土壤调节植被指数（OSAVI，optimization of soil-adjusted vegetation index）和变量施肥模型进行变量施肥管理（变量区），以相邻地块常规非变量（均一）施肥区（对照区）为对照，研究了不同氮肥处理冬小麦冠层光谱特征及其施肥效应。【结果】变量施肥之后两种氮肥处理在敏感波段670 nm和760～900 nm处反射率差异明显，而670nm和760～900nm是氮素和冠层的敏感波段，说明进行变量施肥时，利用基于这两个波段组合的光谱指数OSAVI优于其它波段组合的光谱指数；SAVI不同生育时期的变化情况，反映了变量施肥在调控作物长势及群体结构上的优势；与对照区相比变量区提高产量达378.72 kg•ha-1，并降低了各小区产量之间的变异,变量区土壤硝态氮浓度降低，氮肥利用率提高，生态效益较为明显。【结论】该技术通过改善冬小麦群体质量，延缓了植株衰老，促进干物质和氮积累，增加冬小麦产量和氮肥利用率。