现代信息技术在农业发展中的集成应用

刘世令

（北京农学院 计算机与信息工程学院，北京 102200）

1 现代信息技术及应用

1.1 3S技术

3S 技术是当今农业资源收集、生产装备、质量追溯过程中必不可少的技术之一，主要包含全球定位系统（GlobalPositioning System，GPS）、地理信息系统（Geographic Information System，GIS）、遥感技术（Remotesensing，RS）。目前，GPS技术已经成为农业信息采集的来源之一，GIS技术和RS技术也是农业信息数据处理技术的一部分[1]。

1.2 3S技术在农业大田中的应用

1.2.1 农作物估产、监测

将3S技术应用在农作物的估产和监测中，对农作物生长趋势、土壤含水量及农作物病虫害的监测都起到了积极的作用，有利于提高大田农作物的产量。

1.2.2 土壤建模

将3S技术应用在土壤侵蚀的研究中，利用卫星遥感影像可以监测到地形、岩性、植被等很多环境信息，根据这些信息可以建立土壤侵蚀模型，然后制定相应的对策方案，做到防患于未然[3]。

1.2.3 农业气象

将3S技术应用到农业气象方面，收集遥感、气象、农情等数据，建立基础数据库，可有效预防农作物遭受灾害威胁。3S 技术中的GIS 分析功能应用到洪涝灾害监测、灾害损失评估、资源布局等领域，可有效避免因自然灾害而导致农作物减产的问题。

1.3 3S技术在乡村规划中的应用

1.3.1 建立空间模型

地理信息技术可以利用地形图创建图形信息系统，并对城乡整体或部分区域建立区域空间模型，利于实现对土地集体化管理，为城乡规划人员提供更多土地利用的现状和土地权属界线的数据信息。

1.3.2 土地资源管理

遥感技术可实现土地资源的动态监测，为土地资源管理有关部门提供土地资源信息和改善土地资源的决策信息。

1.4 虚拟现实技术

虚拟现实技术（Virtual Reality）是指利用计算机技术生成的具有视觉、听觉、触觉等效果，高度接近真实环境，可实现交互、动态的一项新兴的工程技术。随着虚拟现实技术的出现，事物表达以多维的形式展现出来，打破了传统的单维展示模式，使人们对于事物理解更直观。若将VR 技术应用于农业生产中，将获得实质性的帮助。

1.4.1 VR技术在农业机械上的应用

虚拟农机主要指将大型农机如小麦收割机、花生播种机等通过CAD设计技术，将其外形立体模拟展示。通过虚拟农机，用户可以模拟农场收种、播种的过程，也可以对试验对象的各个指标进行数据测量、实时分析处理[4]。

1.4.2 VR技术在温室大棚中的应用

温室大棚是现代农作物的第二大生长环境，人们利用温室的优质条件可以生产出反季节农作物，满足了市场的需求。而什么样的环境才真正适合农作物的生长，需要人们不断调整温室的各项指标，反复对比才可得到需要的数据。但是由于农作物的生长周期过长，无法在短期内达到目标，通过虚拟温室可以解决这一问题。虚拟温室是将数据、模型、物理属性和高级算法整合的平台，通过分析外界环境对温室的影响，将环境变化与植物生理信息结合起来，有效预测和预报温室内环境的变化趋势，并进行人工干扰，以达到植物生长的最优条件。

2 集成应用案例分析

2.1 小麦信息化育种的应用

小麦是我国最主要的粮食作物之一，约60%的中国人以大米作为主食，约40%的中国人以小麦作为主食。据预测，我国对于小麦的需求量每年都在逐步递增，但是受气候等各方面的影响，小麦的年总产量近年来有所下降，如何利用现有的耕地面积来培育优质的小麦品种以达到增加产量，成为了现阶段需要重点关注的问题。传统的小麦育种的过程中，需要耗费大量的人力、财力和物力，并且传统的育种周期很长，不能在短时间内提前预测小麦的品质和产量。针对这种情况，将现代信息技术利用到小麦育种的过程中就成为一种趋势，育种信息化也成为目前小麦育种的新方向。

在育种中，通过遥感技术和光谱成像技术等采集小麦植株性状参数，通过图像处理技术，无线传感技术等获取小麦各状态数据，对种子萌发、出苗、生根、长叶、拔节、孕穗、抽穗、开花、结实的全过程进行植株长势、病虫害等情况预测预报。另外，小麦育种需要一定的时间周期，为了能够快速对小麦的生长态势做出精准评测，可以通过建立评测模型，利用虚拟现实建立小麦生长模型，育种人员可以选择合适的模型对育种目标、品质进行评测，进而得到更加合理、准确的决策数据。

2.2 旱灾信息化风险管理的应用

民以食为天，粮食的产量关系着老百姓的温饱。而旱灾一直影响着我国粮食的产量。在“十二五”期间，农业农村部陆续开展了很多国家级重点项目，加大了对自然灾害信息技术方面的投入，旱灾信息化技术就是其中一项。

要解决旱灾的问题，首先要做好旱灾预警和风险管理工作，通过利用3S技术将旱灾旱情的统计和分析数据提交到风险数据库，根据各部门的遥感信息和统计信息，进行旱灾风险分析，最后制定抗灾方案和灾后修复指导预案。在采集灾情数据过程中，利用遥感技术绘制清晰的干旱气象图，迅速做出灾情分析和损失估算。

2.3 节水信息化灌溉的应用

3S技术是节水灌溉关键技术，利用GPS可以精确地获取农作物的地理位置，并通过DGPS将地理信息进行模数转换，计算出X、Y、Z的坐标位置和灌溉地区的实际情况，最后给出每个区域的灌溉量，然后在每个灌溉区域都装备土壤湿度传感器，实时监测土壤的湿度信息，设置适合农作物生长的湿度阈值，当湿度数据超过阈值时，将关闭灌溉机器的运行，从而达到灌溉的合理化和控制的自动化[5]。通过计算机技术可以对农作物生长状况进行远程监测，在最大程度上减少水资源浪费。

3 结语

农业信息化已经进入了全新的发展阶段。大力推进现代信息技术的集成应用，推动农业全产业链改造升级，也是我国现阶段农业的发展方向。农业与科技的高度融合必将推进我国农业现代化的进程。