地理信息系统在农业决策服务中的应用*

张 燏，董春岩

(农业部信息中心，北京 100125)

·技术方法·

地理信息系统在农业决策服务中的应用*

张 燏，董春岩※

(农业部信息中心，北京 100125)

目的近年来，GIS技术逐渐渗透到农业各环节，在助力提高农业生产效率和经营效益等方面，发挥出越来越重要的作用，为农业现代化发展带来了生机和活力，文章将介绍地理信息系统技术在农业部农业决策服务系统建设过程中的应用，与农业系统从业者分享我们的GIS应用经验。方法在构建我国农业决策服务系统过程中，根据我国农业产业特征，选择以Eclipes为开发环境，以Oracle 11gR2为数据库，以SuperMap GIS-T ServerV2.0为服务发布管理平台，以国家测绘局提供的空间地理数据为基础，综合运用WebGIS、REST架构等先进技术，把全国农业生产、经营、流通、管理范围内的地理信息进行分类编制，建成一个功能齐全、应用方便的农业决策服务系统，从而实现了把GIS技术在农业部管理决策层面上的应用。结果通过深入调研、走访和分析，迄今历时2年时间，在设计并搭建农业部电子政务内网应用支撑平台的基础上，经研究策划，初步建成了农业部决策服务系统。结论GIS技术在农业决策服务中有巨大的应用潜力，不仅可为农业决策服务系统提供空间分析和可视化方法，而且通过该决策服务系统的运行，还能够实现农业部门提供日常监管和应急决策所迫切需要的空间信息。因此，GIS技术在农业决策服务中的应用前景广阔。GIS技术在农业决策服务系统建设过程中的应用，尤其是系统建设思路和架构，对继续探索GIS技术在农业各业务领域中的应用和农业信息平台研发，都将有较大的借鉴作用。

农业地理信息系统 农业电子政务 决策服务系统 空间数据共享 农业综合管理

0 引言

农业体系是一个高度复杂的自然-社会综合体，复杂多样且不断变化的自然条件及社会环境决定了农业产业在时空上的复杂性和变异性[1]。农业各环节过程涉及海量的空间数据及属性信息，随着全球卫星定位技术、遥感技术[2-3]、物联网信息感知技术[4]、数据可视化技术的飞速发展，农业地理信息系统理论应运而生[5]。20世纪70年代GIS技术开始应用于美国农业领域，随后，美国、以色列、法国等发达国家将“3S”技术有力结合，在精细农业领域取得较大突破，形成了较为成熟的技术应用和管理体系[6-8]。

我国从20世纪80年代中期开始将GIS应用于农业，农业地理信息平台以基础地理数据(矢量数据、影像数据、数字高程模型)为基础，以农业业务数据为管理对象，综合运用GIS技术、数据库技术、网络技术及Web Service技术，实现农业业务数据及综合信息的空间查询、展示及管理，以满足农业生产管理、产业发展、宏观调控等的空间信息需求以及辅助决策等[9]。目前，其部分研究成果已得到实践应用，对提高农业生产、经营效率等发挥了积极作用，成为农业管理及辅助决策的重要工具[10]。

近年，农业部按照中办、国办系列文件要求，研究制定了《农业部电子政务内网建设方案》并通过了国办审批。依据建设方案部署，农业部提出结合部工作职能，整合利用部内外信息资源，建设农业部决策服务系统。鉴于上述情况，文章对地理信息系统在农业决策服务中的应用进行了研究。

1 总体设计架构

农业部决策服务系统选用J2EE技术，采用B/S/D 3层应用结构进行开发。总体架构分为5层，包括基础环境层、数据资源层、应用支撑平台、应用层和展示层(图1)。

图1 系统总体架构

2 系统功能结构

2.1 热点关注模块

热点关注模块是系统用户的个人页面，包含从其他功能模块订阅的关注内容，系统自动推送的关注内容，其他用户向当前用户推送的关注内容。

2.2 查询统计模块

查询统计模块将各个主题库中的数据资源统一编码，针对各项指标面向各层用户提供多维度、多类型的图表信息查询及导出功能。

2.3 主题分析模块

主题分析模块面向农作物小麦的业务需求，将相关数据按照生产、经营、管理3环节建立用户关注的主题并进行分析，系统根据分析结果以农业地理信息平台为可视化手段，以天地图为底图通过调用WMTS服务进行渲染(图2～5)。具有周期性变化的地理信息采取时间轴的形式进行展示(图6～7)。主题分析模块除了地理空间展示还提供统计图展示，用户可以加直观的了解相关信息指标，即每一个地理信息空间图对应着相应的统计图表(图8)。

2.4 监测预警模块

监测预警模块包括自动同步其他业务系统的监测报告和在线编辑监测报告两部分功能。

图2 苗情长势分布

图4 小麦蚜虫发生动态

图5 监测点小麦样本长势

图6 不同时期土壤墒情卷帘分析

图7 小麦长势遥感监测

图8 播种面积分布统计

图9 数据库逻辑结构

2.5 分析报告模块

分析报告模块包括系统定期生成分析报告和业务工作者手动上传及推送共享业务报告两部分。

3 数据库设计研究

系统数据库分为原始业务库、主题库、基础信息库、管理库、数据交换库和地理信息库六个部分，并通过SuperMap空间数据库引擎和Oracle 11gR2数据库管理软件开展数据库管理。数据库逻辑结构如图9所示。

3.1 原始业务库

原始业务库用于存储从农业部其他业务系统采集的原始数据，分为宏观经济数据、生产数据、经营数据及管理数据4类。

3.1.1 宏观经济数据

宏观经济数据反映国家宏观经济和人民生活动态，包括国内生产总值、财政收入和支出、居民收入和消费、人口情况等，主要来源于《中国统计年鉴》。

3.1.2 生产数据

生产数据反映了种植业的生产情况，包括小麦播种面积预计、产量预计、土壤墒情、气象监测、因灾影响播种情况、优质品种和技术推广面积、冬前苗情调查、越冬农作物返青苗情调查、农机跨区收割进度、实际产量统计、成本收益及灾害情况统计数据等，主要来源于农情信息调度系统、农情信息定点监测调度系统、农情基点县信息调度系统、全国农作物重大病虫害数字化监测预警系统、全国土壤墒情系统、全国农业机械化管理系统等农业部业务系统等。

3.1.3 经营数据

经营数据主要包括小麦最低收购价、小麦国际国内期货价格、小麦国际市场价、小麦批发价格指数、小麦进出口量、进出口价格、世界上其他主要国家小麦进出口量数据等，主要来源于全国农产品成本与收益资料汇编、农产品国内价格数据集市、农产品期货数据集市、农产品国际价格数据集市、农产品批发价格指数数据集市、农产品贸易数据集市等。

3.1.4 管理数据

管理数据反映了国家针对农业实施的各项政策，包括小麦良种补贴资金及实施面积、测土配方施肥——小麦667m2均节本增效、国家及市场的收购价及收购量、政策粮出库均价及出库量等数据。

3.2 主题库

[31]外務省経済協力局編：《ビルマの自力更生路線とわガ国の経済協力》,東京：大蔵省印刷局，1972年，第52頁。

主题库是将原始业务库中的数据进行抽取、清洗加工及整合，建立关联关系，形成用于统计分析及决策服务的主题数据库。

3.3 基础信息库

基础信息库用于存储支撑农业部决策服务系统及应用支撑平台运行的基础信息，主要包括数据字典、基础编码、系统配置等数据。

3.4 管理库

管理库用于存储用户管理、机构管理、权限管理及日志管理的数据。

3.5 数据交换库

数据交换库用于存储与其它业务系统同步数据过程中产生的配置信息，主要包括调度配置、同步规则及交换日志。

3.6 地理信息库

地理信息库主要用于存储系统相关的地理信息数据，包括基础空间数据和农业空间数据。数据类型主要分为矢量图、影像图、农业空间地理分布、坐标等空间地理信息数据，主要来源于国家测绘局。

4 结束语

农业部决策服务系统以农业地理信息平台为基础，将计算机技术、WebGIS技术与农业业务数据相结合，本期建设完成梳理小麦的生产、病虫害、气象灾害、价格及进出口相关的数据指标近120个，并将核心指标划分为生产、经营、管理三大类，实现了包括小麦生长态势、病虫害监测、产量预测及收播进度等在内的19个专题数据空间化处理。下一步建设将在进一步完善种植业决策服务模块的同时，构建畜牧兽医业及水产养殖业决策服务模块。

系统的运行为农业业务管理、监管和应急决策提供了可视化管理手段，为农业决策指挥提供全面、准确、及时的信息保障服务，有助于提高农业管理部门的决策水平及决策质量，这是农业地理信息系统应用在农业部决策服务方面的首例实践成果，具有一定的参考借鉴价值。

[1] 杨波， 何露.农业文化遗产研究的GIS应用前景分析.中国农业资源与区划， 2015, 36(2): 139～144

[2] 陈仲新， 任建强，唐华俊，等.农业遥感研究应用进展与展望.遥感学报， 2016，20(5)： 748～767

[3] 胡文君， 叶立明.基于遥感和地面观测数据的水稻生长季长度空间建模.中国农业资源与区划， 2016, 37(8): 12～20

[4] 刘佩君. 物联网技术惠及现代农业发展探析.中国农业资源与区划， 2016, 37(2): 66～71

[5] 林兰芬， 王瑞松，于鹏华.基于GIS的农田小气候环境可视监测系统.农业机械学报， 2015, 36(3): 254～260

[6] 张倩， 刁志国，肖一明.地理信息系统在精细农业方面的应用——以吉林省永吉县中国—新加坡食品控制区为例.基层农技推广， 2015, 3(2): 54～56

[7] 穆钰， 耿如林，张秋玲，等.GIS技术在农业规划畜牧场选址中的应用.中国农学通报， 2016, 32(29): 189～193

[8] 刘曼丽. 浅谈地理信息系统及其在农业领域的应用.科技创新与应用， 2016，(13)： 297

[9] 刘德元， 杨嘉琳，孙新华，等.基于地理信息系统的农业地质环境监测研究——以江西省余干县为例.安徽农业科学， 2016， 44(20)： 56～59， 72

[10]王琛.GIS技术在农业资源与环境领域的应用进展.现代农业科技， 2015， 17:237～238， 248

APPLICATIONOFGEOGRAPHICINFORMATIONSYSTEMINAGRICULTURALDECISIONSERVICE*

ZhangYu，DongChunyan※

(Information Center of Ministry of Agriculture，Beijng 100125，China)

In recent years, the geographic information system (GIS) technology has gradually penetrated into all aspects of agriculture, leading to the increase of agricultural productivity and management efficiency. This paper introduced the applications of GIS technology in construction of agricultural decision-making (ADM) service system for Ministry of Agriculture (MOA), China, so as to share the experiences in application of GIS technology with the readers, especially local governments. According to the characteristics of China’s agricultural industry, selecting the Eclipes as the development environment, the Oracle 11gR2 as database, the SuperMap GIS-T ServerV2.0 as a service release management platform provided by the State Bureau of Survey, and mapping geographic data as the basis, combing with the WebGIS, REST and other advanced technology, it built an agricultural decision-making service system with a complete function including agricultural production, management, and circulation, and realized the application of the GIS technology in the Ministry of agriculture on the level of management decision. The results showed that GIS technology had great potential in the agricultural decision-making service, which can not only provide the spatial analysis and visualization methods for agricultural decision-making service system, but also realize the agricultural sector spatial information daily supervision and emergency decision. Therefore, the application prospect of GIS technology in agricultural decision-making service was broad.

agricultural geographic information system; agricultural e-government; decision-making service system; spatial data sharing；integrated agricultural management

10.7621/cjarrp.1005-9121.20170908

2017-04-10

张燏(1982—)，女，北京人，硕士、工程师。研究方向：农业信息化、农业地理信息系统、农业电子政务 ※通讯作者：董春岩(1987—)，男，黑龙江海伦人，硕士、工程师。研究方向：农业地理信息系统。Email： 664189418@qq.com *资助项目：农业部财政项目“农业部电子政务内网应用支撑平台建设及应用系统开发项目”(C201516)

TP319

A

1005-9121[2017]09049-07