刘文 胡靖滨

(1.河南省烟草公司郑州市公司,河南郑州 450000;2.河南省数字城市科技有限公司,河南郑州 450000)

3DGIS在烟草农田管理中的应用及发展

刘文1胡靖滨2

(1.河南省烟草公司郑州市公司,河南郑州 450000;2.河南省数字城市科技有限公司,河南郑州 450000)

伴随着计算机技术和GIS技术的发展,GIS技术在越来越多的行业中得到应用。介绍了三维地理信息系统(3DGIS)在烟草农田管理中的应用,展望了3DGIS在烟草农田管理中的应用前景,如结合GPS和RS技术,模拟烟草生长、烟草生产管理决策等,以提高烟草的产量。

3D GIS 烟草 农田管理 可视化建模

1 引言

烟叶生产的产量与质量,是烟草行业发展的基础,而烟田生产管理又是影响烟叶产量与质量的关键因素。依赖于空间信息、人工智能等技术的高速发展,为烟叶生产管理实施提供了实时定位管理和依据实际需要进行变量投入。基于空间信息和远程精准分析现代农业的管理策略和自动化农业操作技术体系,对烟叶生产管理系统进行重组,实现一体化、自动化、远程化管理,达到低投入高效率的效果。通过GIS、GPS和RS技术,把烟叶的空间信息整合为烟叶生成的各种业务信息,根据烟叶烟田的地形环境、土壤肥力和烟叶生长状况的空间差异,调节对烟草的投入。在对烟草生长状况、病虫害等进行实时定量的监控诊断,充分了解烟田生产力的空间变异的基础上,以平衡地力、提高产量为目标,实施定位定量的精准管理,实现高效利用各类资源和改善环境。

2 烟田GIS系统总体设计

现代烟草农业基地单元的建设与发展离不开规划,目前的规划依靠二维地图或是现场调研,很难对基地单元进行直观的整体把握,规划结果停留在文字描述或者简单的规划图纸。基于3DGIS的三维可视化规划管理研究,利用三维数字地图的直观性及包含足够的信息量为规划管理提供准确的参考数据,从整体上把握基地单元规划,并且可以把规划的效果以三维可视化的方式展示在基地单元三维地图上,供决策人员分析或用于规划成果的可视化展示。同时,系统还能为规划成果提供可视化的评估结果。

基于3DGIS的烟草农田管理系统开发研究,是通过对烟草农业基地单元三维可视化研究,以及遥感影像技术应用于烟叶生长情况的动态监测与管理的研究,解决当前烟草生产监测、规划、管理中的问题,使烟草生产监测、规划、管理更科学、更高效,为提高烟草生产规划管理信息化、数字化水平提供强有力的技术保障。框架从下而上分为:支撑层、数据层、服务层、框架层、应用层。

3 烟田GIS系统关键技术

3.1 三维定量分析模型的构建技术

当前针对现代烟草农业基地单元的基础设施的规划管理,主要还是以文字表述和二维地图显示为主,对规划的合理性、建设的可行性分析主要凭个人的经验,尚未形成一套清晰、直观、科学的量化标准,而要实现计算机辅助规划管理,形成具有量化标准的规划建设的合理性、可行性分析结论,必须首先构建一套完整的三维定量分析模型。

3.2 基于专家系统的烟叶光谱特性分析

对于绿叶农作物而言,近红外波段是判断叶片含量的最佳波段。考虑到烤烟叶片较大,因此,近红外是遥感识别烟田的最适宜波段,此外由于可见光也常用来进行植物种类的辨识,为区分烤烟与其他作物的区别,分类中也将考虑可见光波段。利用光谱仪对基地单元内多个采样点的烟叶光谱进行测量,记录整个生长过程中烟叶光谱的变化情况,重点记录其在近红外和可见光波段的响应值,建立光谱特性数据库,利用专家系统分析建立烟叶光谱变化趋势模型,为烟田信息自动识别与提取提供准确可靠的光谱数据。

4 烟草GIS系统的应用前景

GIS技术与许多学科都紧密相关,每个学科的发展都会给GIS带来重大的影响。随着GIS技术的发展,其在烟草行业的应用也会越来越深入,越来越广。

4.1 3S在烟草模拟生长中的应用研究

基于3S的作物模拟生长模型,对烟草农业的生产具有重要的指导意义。但是,对烟草生长过程的模拟模型研究则相对滞后,而且多为经验模型。这就使模型在生产中的应用范围受限,需要进一步的深入研究。

4.2 3S在烟草决策管理的应用研究

以GPS和遥感为根基,在地理信息系统技术支持下建立完整的烟草农田生产管理决策体系,为烟草的健康生长,测土定位、平衡施肥、预测病虫害和自然灾害、防止病虫害等提供技术服务,降低烟草生长中的风险,提高烟草质量和产量。

5 结语

目前,3DGIS在国内烟草农田管理中的应用还有很大的发展空间,有许多管理问题亟待解决。相信在烟草农田管理信息化、科技化和系统化的今天,3DGIS以及相关技术的应用将会纵横发展,将进一步加速完善烟草农田管理数字化的实现进程。

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With the development of computer technology and GIS technology, GIS technology has been applied in more and more industries. In this paper, a review of applications of three dimensional geographic information system (GIS) in tobacco agricultural management is presented. The applying prospect of 3DGIS in the area of tobacco-growing simulation and production management is also discussed, based on GPS and RS, enhancing the output of tobacco.

3D GIS Tobacco Farmland management Visual modeling