“3S”技术的农业应用与精细农业工程

李涛

摘要：“3S”技术在数字农业应用中起着重要作用，可实现对农田的精准监测和管理，实现农业生产的数字化和智能化，提高农业生产效率，减少环境污染。本文讨论了在精细农业工程框架下应用“3S”技术的问题，列举了一系列“3S”农业应用技术，阐明了精细化农业管理理念及意义，针对当下农业发展现状提出了一系列可行应用措施。

关键词：“3S”技术；农业应用；精细农业

信息农业是运用信息技术和通信技术，以及相关的农业科学和管理方法进行农业生产、经营和管理的现代化农业形态，是数字农业的重要表现形式，旨在提高农业生产效率、优化资源利用、提高农产品质量和市场竞争力。信息农业利用互联网、物联网、大数据分析、人工智能等现代化的信息技术和通信技术来收集、处理、分析和应用农业相关的信息，通过数字化、网络化和智能化的手段，实现农业生产、经营和管理的信息化、精细化和智能化。信息农业的发展对实现精准农业、智慧农业和可持续农业具有重要意义，同时信息农业也为农民提供更多的发展机会，提高农民收入和生活水平。

1 “3S”技术及其农业应用

1.1 土地资源利用研究

在土地利用动态监测方面，遥感技术可以获取大面积土地利用的图像信息，进行土地利用现状的调查和评估，为土地利用规划提供基础数据；地理信息系统可对图像信息进行处理和分析，提取出土地利用类型、面积、分布等情况，为土地利用动态监测提供数据支持；全球定位系统可提供高精度的定位信息，为土地资源可持续利用研究提供科学依据。

1.2 农业资源监测评估

在进行农田面积调查和监测时，“3S”技术可以获取大范围农田的遥感影像，通过地理信息系统进行图像解译和土地利用类型分类，实现农田面积的调查和监测工作，有助于监测农田的变化情况、评估农田开垦效果和农业土地资源的利用状况[1]。遥感技术中的多光谱遥感影像可以反映土壤的光谱特征，进行土壤质量评估和分类，植被指数数据以反映植被的生长情况，热红外遥感数据可以研究农田的地表温度；通过地理信息系统对土壤光谱数据进行处理和分析有助于根据土壤质量情况进行农业土地的合理利用和耕作管理；对植被指数数据进行处理和分析，可以监测植被生长情况，及时掌握农田的植被覆盖情况；对温度数据进行处理和分析可以实现农田的灌溉决策和水资源管理。同时，可以利用作物生长模型和遥感数据进行作物估产，为农业产量预测和灾害监测提供科学依据。利用“3S”技术，结合气象数据、土壤水分、作物需水等信息能够实现农田的精准灌溉和水资源的合理利用，有助于监测和评估农业资源的利用状况，提高农田管理的科学性和效率，推动农业的可持

续发展。

1.3 农业区域划分

在农业土地类型划分时，遥感技术可以获取大范围农田的遥感影像，通过地理信息系统进行图像解译和土地类型分类能够实现对农业土地类型的划分，利用地理信息系统中的图层分析功能，也可以将农田根据土地类型进行标记和分类，为农业生产和管理提供基础数据。遥感技术获取的遥感影像可以反映出农田植被覆盖、土壤质量、水体分布等信息，结合地理信息系统将具有相似生态环境特征的农田划分到不同的农业生态区，指导农业生产和资源保护。遥感技术获取的植被指数、地理位置和其他相关数据，结合地理信息系统和全球定位系统可以进行农作物适宜区的划分，通过分析农作物的生长环境要求和适应性可以划定不同作物的适宜生长区域，为农民选择合适的农作物种植提供科学指导。利用地理信息系统，结合气象数据和GPS定位数据，可以对农业区域进行气候区划。通过分析气候特征，如降水量、温度、日照等，将农田划分为不同的气候区，为农业生产和农作物的选择提供气候数据支持。利用地理信息系统和全球定位系统，结合水文地质数据和田间的水资源管理情况，通过分析土壤的水分含量、地下水位等因素，将农田划分为不同的水资源利用区，为农民合理安排灌溉、节水和水资源管理提

供参考。

1.4 农作物生长灾害预警

利用地理信息系统和全球定位系统可以对农田的土壤湿度、降水量等进行监测，分析和对比遥感技术获取的地表温度、植被覆盖等数据，进行干旱和涝灾害的监测和预测，制定合理的指标和阈值，实现农作物干旱和水涝风险的预警与管理。遥感技术获取的高分辨率遥感影像可以检测农田的植被状态，结合地理信息系统进行植被指数计算和分析，能够及早发现农作物的异常状况，并进行病虫害的预测，根据历史数据和病虫害模型，提前采取防治措施，减少损失。遥感技术通过监测地表形态和地理信息系统中的地质、土壤等数据，可以进行地质和土壤灾害的风险评估和预警，分析地质条件和土壤类型，以及相关的地质现象和土壤水分变化，预测地质和土壤灾害的潜在风险，能够及时采取相应的防范措施。此外，结合遥感技术获取的气象数据和地理信息系统中的地理位置信息，可以实现对台风暴雨等气象灾害的监测和预警[3]。通过实时监测气象变化并进行预测，结合农作物的生长周期和灾害敏感度，在灾害来临前提早预警，保护农作物安全。

1.5 水资源管控

通过水资源监测可以获取大范围农田的水资源状况，如土壤湿度、地下水位等，利用地理信息系统对数据进行分析处理，可以掌握农田水资源状况，有助于了解农田的水资源分布和利用情况，为农业水资源的管理和调配提供基础数据。利用遥感技术和地理信息系统，可以优化调度农田的灌溉水量。根据土壤湿度、作物生长状况、气候条件等信息，结合灌溉模型和实时数据，实现灌溉水量的精准控制和优化调度，提高灌溉效率和水资源利用效率。此外，遥感影像和光谱信息可以反映农田的水分状况，结合地理信息系统和全球定位系统，可以对农田的干旱状况进行预警和监测。当干旱灾害发生时，利用地理信息系统进行干旱灾害的评估和应急管理，及时采取抗旱措施，减少干旱对农业的影响。

2 精细化农业管理理念

精细化农业管理旨在通过运用先进的技术手段和科学的管理方式优化农业生产各环节，使农业生产过程更加高效、精确和可持续。精细化农业管理的核心思想是精准和智能，通过使用现代化的农业技术和数据分析，科学地了解和掌握农业生产中的各种因素，有针对性地进行资源配置和管理，提高农业生产的效率和质量。（1）精细化农业管理注重精确的农业生产，如通过使用GPS、卫星遥感、遥测和精细化仪器等技术手段实施农田的分区管理和差异化的施肥、灌溉等，对土地质量、水分和营养素等进行精细化分析和监测，确定有针对性的耕作措施，合理利用土地资源，提高生产效益。（2）精细化农业管理注重智能化的决策支持，借助互联网技术和大数据分析，对农业生产过程中的各项指标进行实时监测和分析，实现农业生产的动态调整和决策的智能化。通过精确测量农田中气象、土壤、光照等环境因素以及作物生长状态，结合历史数据和模型模拟，为农民提供精准的决策支持，如作物种植时间、施肥量、农药使用等，不仅可以最大限度地提高农业生产的效益，还可以减少资源浪费和环境污染。（3）精细化农业管理注重可持续发展。在农业生产过程中，精细化农业管理采取综合的措施保护水土资源，减少农药和化肥的使用，促进农业生产的可持续发展，例如，通过农田管理技术，实现农田水分的节约和减排，使农业灌溉更加精确和高效[2]，提高土地的持续利用能力，保障农业的长期稳定发展。

3 精细化农业生产框架中利用“3S”技术管理的方式

3.1 真实数据获取

实施精细化农业管理，可以利用卫星或无人机等遥感设备对农田进行定期监测，获取农田的地形、土壤、作物生长情况等信息，了解农田的生产状态，发现存在的问题并制定相应的管理措施。全球定位系统可以帮助定位农田的各个区域，实现精确定位和测量，获取农田中各个地块的面积、形状、位置等信息，为精细化农业管理提供基础数据。地理信息系统可以对遥感数据进行处理和分析，生成各种空间数据和信息，通过地理信息系统，专业人员可以对农田进行分区管理，了解不同区域的土壤、气候、作物生长等情况，为制定针对性的管理措施提供依据。在精细化农业管理中运用“3S”技术获取真实数据可以提高农业生产的效率和效益，减少资源浪费和环境污染，同时也可以为政府和相关机构提供决策支持，促进农业的可持续发展。

3.2 农业生产定量定位

通过GPS技术，农民可以精确测量土地的长度、宽度和面积，有利于农民更好地规划农作物的种植布局和农业设施的布置。遥感技术通过卫星或无人机等平台获取并解析农田的影像数据，获得农田的面积和边界信息，帮助农民了解农田的土壤质量、植被覆盖率和水分分布等情况，以便进一步定量定位。农田边界、土壤类型、植被分布等信息可以输入到GIS中构建农田的空间数据模型，通过GIS的空间分析功能，农民可以进一步分析和管理农田的面积、压缩和进行农作物生长情况的定量定位。通过应用“3S”技术，农民可以准确测量农田的面积，了解农田各个区域的土壤和植被特征，有助于在农业生产中实现精细化管理和决策，有效利用土地资源，合理规划农作物种植布局，提高农业生产效率和产量。

3.3 植保机械施药技术

GPS在植保机械上的应用体现在两方面：一方面是把GPS传感器装在植保机械上，通过差分GPS系统进行三维定位，按照病虫害情况来调节农药不同喷洒量，避免重叠喷药，从而节约原料投入，降低生产成本，实现规模化经营；另一方面是利用GPS导航飞机进行施药，能提高工作效率，减轻劳动强度，节约防

治费用。

4 结语

“3S”技术在精细农业的发展中具有良好应用前景，现代农业和精细化农业是实现农业现代化的关键步骤，有助于提升农业科技水平，推动科技创新和知识产权的发展，促进农业与其他行业的融合。只有不断推动现代农业和精细化农业的发展，才能实现农业的可持续发展，为国家、社会和人民带来更多的福祉。

参考文献

[1] 李婷婷，蔺宏艳.农产品质量安全网格化监管建设路径[J].农业工程技术，2023，43（20）：22-23.

[2] 谢晓崴.精细农业的应用及技术构成[J].河北农机，2023（5）：88-90.

[3] 朱翔，陈英义，李道亮.3S技术在土地整理中的初步应用设计[J].农业与技术，2006，26（1）：50-52.