吉林省農(nóng)業(yè)委員會 陳巳

　　我國加入WTO后面臨著日趨激烈的競爭，千家萬戶的小農(nóng)生產(chǎn)與國際現(xiàn)代化大農(nóng)業(yè)的對接給我們發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)提出了新的挑戰(zhàn)。黨的十六屆五中全會提出了建設社會主義新農(nóng)村的重大任務，給我們建設現(xiàn)代農(nóng)業(yè)提出了更高的要求。發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，農(nóng)業(yè)科學技術是支撐。推進農(nóng)業(yè)經(jīng)營管理現(xiàn)代化，必須應用現(xiàn)代技術裝備實現(xiàn)農(nóng)業(yè)信息化。當前，全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、遙感技術（RS）的成功應用和與計算機技術的完美結合構成了現(xiàn)代精準農(nóng)業(yè)，加上覆蓋農(nóng)業(yè)各領域的農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)(AES)，組成了具有強大科技推動力的農(nóng)業(yè)信息“4S系統(tǒng)”，為新時期新階段轉變農(nóng)業(yè)增長方式、建設現(xiàn)代農(nóng)業(yè)奠定了堅實的基礎。

　　一、GIS及在農(nóng)業(yè)上的應用

　　GIS是地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System）的英文的縮寫。GIS是隨著地理科學、信息科學和計算機技術的發(fā)展而產(chǎn)生的新學科，GIS主要通過對一定空間和地理相關數(shù)據(jù)進行搜集采集、圖形和圖象數(shù)字化、儲存管理、查詢檢索、分析處理，向人們提供、描述和輸出特定的空間和地理的相關信息，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活服務。

　　目前GIS已在資源開發(fā)、土地管理勘測、環(huán)境保護、城市規(guī)劃建設、農(nóng)作物布局和產(chǎn)量調(diào)查、交通運輸、通訊導航、能源地圖測繪、林業(yè)生產(chǎn)、自然災害的監(jiān)測與評估、金融保險、石油與天然氣勘查和軍事等方面得到了具體應用。

　　GIS在農(nóng)業(yè)上的應用主要是：運用各種航天航空遙感數(shù)據(jù)、經(jīng)計算機處理提取各種農(nóng)業(yè)信息，制成各種用于指導農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的因素圖。如農(nóng)業(yè)土地利用圖、農(nóng)田坡度坡向圖、土壤水土侵蝕圖、自然植被分布圖、經(jīng)濟作物分布圖、水利設施分布圖、農(nóng)作物長勢圖等等。如果把當?shù)氐淖魑锝Y構、土壤類型、肥力因素、氣象條件、化學投入品、農(nóng)業(yè)機械、病蟲草鼠害消長等方面的數(shù)據(jù)和資料加進去，經(jīng)過GIS進行分析、整合后，可以對一定區(qū)域內(nèi)農(nóng)作物發(fā)展規(guī)劃和種植結構、耕地和土壤的分類利用、化肥和農(nóng)藥投入的種類和數(shù)量、農(nóng)作物病蟲草鼠害的防控、干旱洪澇等農(nóng)業(yè)災害的預測和防控、農(nóng)作物產(chǎn)量的分析與預測、草原載畜數(shù)量種類及草場建設、農(nóng)業(yè)機械種類和數(shù)量的配備、農(nóng)田水土保持和面源污染控制、高效精細農(nóng)業(yè)的建設、農(nóng)田水利設施的布局和建設等等進行科學合理的規(guī)劃。如果再將農(nóng)村人口、產(chǎn)業(yè)布局、科技水平、市場信息、農(nóng)村政策等因素也加入進行綜合分析，就可以對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的綜合效益、農(nóng)村產(chǎn)業(yè)布局、農(nóng)村科技教育、農(nóng)業(yè)勞動力分工分業(yè)、基本農(nóng)田保護、農(nóng)村企業(yè)發(fā)展、農(nóng)村醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)的發(fā)展、農(nóng)村金融保險業(yè)的發(fā)展等方面提出科學有效的建設性的建議，用于對解決“三農(nóng)”問題、建設社會主義新農(nóng)村、全面實現(xiàn)小康社會等工作的管理、指導和決策。

　　二、GPS及在農(nóng)業(yè)上的應用

　　GPS是全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（Global Positioning System）的英文縮寫。GPS由空間星座、地面監(jiān)控和用戶設備三部分組成。GPS的空間星座部分是由24顆均勻分布在6個軌道平面內(nèi)的衛(wèi)星組成，在地球上任何地方、任何時刻都可以同時接受到來自4顆GPS衛(wèi)星所發(fā)射的空間軌道信息。監(jiān)控部分負責衛(wèi)星的監(jiān)控和衛(wèi)星星歷計算，它包括主控站和若干個注入站、監(jiān)測站。用戶設備是裝有計算機硬件和處理軟件的可以鎖定4顆以上的衛(wèi)星信號的接收機，用戶可以通過用戶設備接收GPS衛(wèi)星信號，并通過對信號的處理而獲得用戶的位置、速度等信息，進行導航和定位。

　　GPS的應用很廣泛。主要在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、土地測量、交通定位、災害救援等方面有廣泛應用。農(nóng)業(yè)方面主要用于“精準農(nóng)業(yè)”，利用GPS進行農(nóng)田信息定位獲取，如產(chǎn)量監(jiān)測、土樣采集等。在土地測量方面用于資源勘查、大地測量、土壤質(zhì)地變化測量、地表變化測量和地籍測量等。在交通方面用于對移動機動車輛進行精確跟蹤定位，車輛的合理調(diào)度管理，電子地圖導航等。在救援方面用于報警、定位和搜索和救援。如地質(zhì)災害、水旱災害、氣象災害、海洋災害、森林火災、環(huán)境污染等的測定。

　　GPS在農(nóng)業(yè)上的應用。主要是配合GIS和遙感技術進行農(nóng)田各種信息的定位，獲取相應的信息數(shù)據(jù)，通過計算機系統(tǒng)進行分析處理，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)做出科學合理的管理決策。一是土壤養(yǎng)分分布的調(diào)查。用GPS接收機把在農(nóng)田中采集土壤樣品的位置精確地測定出來，輸入計算機，用地理信息系統(tǒng)進行標定，可以繪出土壤樣品點位分布圖，進行樣品檢測分析后，作為測土配方施肥的依據(jù)。二是監(jiān)測作物產(chǎn)量。把GPS接收機及配套的作物產(chǎn)量監(jiān)視器安裝在聯(lián)合收割機上，在收獲的同時可以計算出農(nóng)作物的產(chǎn)量及影響作物產(chǎn)量的相關因素，從而改進耕作栽培和田間管理工作。在進行田間施肥時，把GPS接收機安裝在施肥機上，依據(jù)農(nóng)田土壤養(yǎng)分含量數(shù)據(jù)，施肥機可以精確地根據(jù)農(nóng)田肥力、作物需要及化肥種類進行施肥，不僅可以保證作物的營養(yǎng)需要，還能節(jié)約生產(chǎn)成本。三是精準進行田間管理。在農(nóng)作物生長期，利用遙感圖像、GIS，可以準確地測出田間生長著的農(nóng)作物的綠度值，因為作物種類及長勢不同綠度值也不同，可以繪出作物色彩變化圖，據(jù)此確定不同作物和作物不同長勢對環(huán)境條件的要求及促控措施，做到精準管理。四是在應用農(nóng)業(yè)機械進行播種、施肥、除草、灌溉等工作時，應用GPS差分定位技術可以減少重復作業(yè)和遺漏，節(jié)省種子、化肥和農(nóng)藥，避免肥害和藥害，降低生產(chǎn)成本，避免資源浪費和環(huán)境污染。

　　三、RS及在農(nóng)業(yè)上的應用

　　RS是遙感（Remote Sensing）技術的英文縮寫。RS是應用現(xiàn)代信息手段，從人們不可及的高度和距離拍攝的有用的信息像片或圖像。利用遙感像片我們可以遙測和辨別出很多信息，如水體、植被、農(nóng)田、居民區(qū)、廠礦、道路、山地等，甚至能夠辨別出更小的物體。大量信息的提取使遙感技術的應用領域十分廣闊，有近30個領域、行業(yè)應用了遙感技術。如海洋資源調(diào)查、土地資源調(diào)查、植物資源調(diào)查、空間資源調(diào)查、考古測繪調(diào)查、環(huán)境條件監(jiān)測等。

　　近期遙感技術普遍應用于工農(nóng)業(yè)發(fā)展和國民生產(chǎn)之中。如把遙感、GIS和網(wǎng)絡通訊技術集成研制成功的“沙塵暴的衛(wèi)星監(jiān)測系統(tǒng)和沙塵暴的災害影響評估系統(tǒng)”，實現(xiàn)了沙塵暴的定性、定量、定位的衛(wèi)星遙感監(jiān)測與災情評估。通過衛(wèi)星遙感建立的“森林及草原火災監(jiān)測與管理信息系統(tǒng)”能夠及時發(fā)現(xiàn)火點、準確定位火點地理坐標、測算過火面積、計算林木和干草損失量。運用遙感技術監(jiān)測海洋赤潮災害、洪澇災害等的發(fā)生、消長情況。

　　RS技術在農(nóng)業(yè)方面的應用更為廣泛。農(nóng)業(yè)部從上世紀七十年代開始開展遙感的技術應用。主要用于以下五個方面。一是農(nóng)業(yè)資源的調(diào)查。監(jiān)測耕地變化情況，土地開發(fā)利用情況，東北黑土地保護利用現(xiàn)狀等。二是農(nóng)作物估產(chǎn)。如北方冬小麥遙感估產(chǎn)，東北春大豆播種面積及產(chǎn)量估測，南方水稻和棉花種植面積及產(chǎn)量估測等。三是生態(tài)環(huán)境變化監(jiān)測。全國水土流失狀況的監(jiān)測，北方土地沙漠化的監(jiān)測，西北地區(qū)水土流失情況的監(jiān)測等。四是自然災害監(jiān)測。如森林草原火災監(jiān)測，草原旱災、雪災的監(jiān)測，北方冬小麥旱情監(jiān)測，蝗蟲、草地螟等遷飛性害蟲遷飛情況的監(jiān)測，有害生物入侵情況的監(jiān)測，冰雹、臺風、寒潮、霜凍等災害性天氣情況的監(jiān)測等。五是海洋漁業(yè)魚情、赤潮及海洋環(huán)境變化情況的監(jiān)測等。

　　四、AES及其應用

　　AES是農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)（Agricultural Expert System）的英文縮寫，又稱為農(nóng)業(yè)智能系統(tǒng)。AES是運用眾多農(nóng)業(yè)領域的知識、技術、模型和專家經(jīng)驗，結合當?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)的資源、條件和生產(chǎn)方式、農(nóng)村政策，結合用戶提供的信息、數(shù)據(jù)和事實，模仿專家的思維方式，采用計算機信息技術進行整合、判斷、推理和表達，對用戶所提出的問題給予專家水平的解答。AES是一種可以人機對話的計算機系統(tǒng)，主要為農(nóng)業(yè)行政部門的生產(chǎn)管理者、技術推廣部門的業(yè)務服務者、農(nóng)業(yè)投入品和農(nóng)產(chǎn)品的經(jīng)營者、從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基層干部和群眾提供咨詢服務，指導科學生產(chǎn)。

　　目前國內(nèi)外AES已有極大的發(fā)展，應用范圍遍及農(nóng)業(yè)的各種產(chǎn)業(yè)和生產(chǎn)的各個領域。從大的方面看，有糧食生產(chǎn)、畜牧業(yè)、園藝特產(chǎn)業(yè)、林業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖、庭院經(jīng)濟、農(nóng)產(chǎn)品加工、農(nóng)產(chǎn)品營銷、農(nóng)業(yè)科技教育、農(nóng)業(yè)管理體制等。從單方面的農(nóng)作物生產(chǎn)看，涉及到作物育種、耕作栽培、田間管理、病蟲害防控、農(nóng)業(yè)機械選用、生產(chǎn)效益分析及農(nóng)產(chǎn)品加工等。

　　我國在AES的研究方面已經(jīng)取得了一批有影響的成果，研制出一批高效實用的系統(tǒng)軟件。中科院合肥智能所的“施肥專家系統(tǒng)”已推廣到全國100多個縣，中國農(nóng)科院土肥所的“小麥、玉米施肥專家系統(tǒng)”、作物所的“冬小麥新品種選育專家系統(tǒng)”和“玉米雜交種選育專家系統(tǒng)”也取得了很好的效果。我省長春市農(nóng)科院的國家“863”課題“玉米栽培專家系統(tǒng)”也已在生產(chǎn)中運用。

　　AES是農(nóng)業(yè)信息技術中的重要技術，它可以運用計算機網(wǎng)絡進行快速推廣普及，也可以運用單機聯(lián)網(wǎng)推廣，缺少條件的地方可以人工用電話查詢和復制光盤推廣應用，特別困難的地區(qū)可以印成“明白紙”。

　　AES可以做成各種單項的生產(chǎn)、管理系統(tǒng)，廣泛應用于作物生產(chǎn)、農(nóng)田灌溉、作物施肥、品種選擇、病蟲害防控、特業(yè)生產(chǎn)、畜牧業(yè)生產(chǎn)管理、環(huán)境控制、水土保持、農(nóng)產(chǎn)品加工、農(nóng)產(chǎn)品營銷、環(huán)境污染控制、自然災害防控、生產(chǎn)中的經(jīng)濟效益分析、財務運行分析、市場分析、農(nóng)業(yè)機械選擇、農(nóng)業(yè)機械故障檢測與排除、農(nóng)村教育、農(nóng)村勞動力轉移等眾多方面，具有生產(chǎn)優(yōu)勢的主要農(nóng)作物的專家咨詢系統(tǒng)特別受到群眾的歡迎。AES還可以與國家各部委安排的智能化農(nóng)業(yè)信息技術應用示范工程、金農(nóng)工程、農(nóng)業(yè)信息化項目等相結合，進一步擴大其應用領域。

　　應用現(xiàn)代計算機技術，把農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)與衛(wèi)星定位技術、地理信息技術和遙感技術相結合，可以極大地提高農(nóng)業(yè)信息技術在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的管理和應用水平，必將在提高農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力、提高農(nóng)業(yè)經(jīng)營管理水平、加強農(nóng)業(yè)宏觀調(diào)控決策、增加農(nóng)民收入和建設現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中發(fā)揮的巨大作用！