浅谈3S技术在农业领域的应用

林 羽，刘斌琼

（福建省农业科学院畜牧兽医研究所，福建福州 350013）

1 什么是3S技术

3S技术是由全球定位系统GPS（Global Positioning System）、遥感技术RS（Remote Senescing）、地理信息系统GIS（Geographical information System）构成。它们是支撑精准农业的关键技术，是保障农业生产实现高产、低耗、安全、优质、环保的技术设备，是帮助、指导农资、农作实施准确定时、定位、定量等功能的关键因素。随着3S技术的日益成熟，以及其在农业生产领域的不断开发和应用，必将为现代化农业生产带来新的、质的飞跃，必将推动精准农业在我国进一步得到实施和普及。

2 GPS系统与DGPS系统

GPS原是20世纪70年代美国为军事目的开发的全球定位系统，主要是用于为美国的海、陆、空三军提供全天候和全球性的导航与情报收集服务，该系统是由24颗高纬度卫星组成。而用于精准农业的定位系统DGPS是农业空间管理的基础设施，它是由GPS、北斗系统、伽利略系统等发展而来，主要用于农业信息测量、农田定位以及智能化农业设备的空间定位等工作。通过智能定位可以让农业机械设备通过电子地图的导航，为大片农田提供差异化、定量化的喷药、播种、灌溉等服务，与传统的均衡化作业相比，既节约了资金，又提高了资源的利用率，能有效提高产量20%左右。同时，DGPS技术还能用于资源调查、环境监测、土地丈量等领域，发展前景十分广泛。

3 遥感技术RS

遥感技术主要是指从人造卫星、飞行器上收集地面物体的电磁辐射信号，从而判断地理环境和资源的一项技术。该技术是在航空摄影的基础上伴随着电子信息技术发展而形成的综合性感测技术。它可以从远处感知、探测物体，并通过各种用途的传感器对可见光、微波、红外信号等进行摄影、扫描，经过计算机综合运算还原成人眼可以辨识的图像。达到研究地表物体大小、形状、温度、状态、位置的目的，从而实现对地球资源和环境进行监测和探测的综合目标。遥感系统能从不同的高度、快速、大范围地对多谱地段进行遥测，获取海量信息。目前已大范围地应用于气象观测、地图测绘、资源考察等领域。由于遥感技术的成本比传统的飞行器摄影要节约一半以上，它在精准农业的技术体系中将扮演越来越重要的角色。例如，遥感技术可以实时监测农田的信息，对农作物产量预测、农情宏观预测等方面发挥作用。

4 地理信息系统

地理信息系统是一门新兴学科，它是由地理学、环境科学、信息科学、计算机科学、管理学、统计学等综合发展而来，是一门应用性很强的学科。地理信息系统的核心是要采集储存一个地理空间数据库，通过专门的计算机软件对其中的数据进行处理和分析，还可以通过数据和图形转换的方式为人们提供更直观地查看方式。配合上高速的网络，地理信息系统可以实现数据资源的更新与共享，当然这要建立在数据库有统一的格式规范的基础上。目前地理信息系统在农业的应用范围很广，如用于分析地区气候和自然条件差异，预测作物长势和病虫害发生趋势、爆发概率等。如果配上专业的农业专家系统，还可以通过数据比对、大数据分析等手段建立各种的农业产业模型，为决策者分析空间差异、提出科学处方提供技术保障。

5 3S技术应用实例

为了实现低投入、高产出、少污染的目标，精准农业可以将每个生产实施对象视为一个独立的单元，并根据其特有条件，为该对象的农业生产开出科学处方，实现变量管理，减少环境污染。例如，可以运用遥感技术，调查土壤的养分含量，实现变量施肥。先将一大片农田划分成若干个小的单元，实际测定每块土壤的pH值，含水量，氮、磷、钾等元素和有机质的含量，用专用的计算机软件制作土壤营养模型并标上准则的地理坐标。再配合DGPS的精准点位功能，实现机械自动化变量施肥。这样不仅能提高化肥对农作物增产的贡献，还可以大大降低成本，增加农业从业者收入，也减少了多余的化肥对生态环境的污染。经国外发达国家实践证明，通过变量施肥技术，不仅大大减少了农作物化肥用量，而且农作物的产量比以往实行的平衡施肥整整提高了30%以上，经济效益大大提高。随着全球定位系统设备的发展，现在有一种可以随身携带的接收机，通过徒步行走的方法，可以方便地将地理数据传输到装有ARCGIS的计算机，经过中央数据处理器计算之后，可以将人工划定的农田边界值与卫星测绘的边界值进行对比修正，并用电子地图的方式保存下来，供农业机械自动化装置使用，以便对每一个生产单元进行变量化管理。

6 3S技术的发展前景

我国是世界上人口最多的国家，也是传统的农业生产大国，如何用有限的耕地确保我们的粮食安全一直是农业科技工作者们奋斗的目标。以3S技术为基石的精准农业是目前世界上公认的一项高新技术，科技含量很高、集成综合性较强。对于推动我国农业建立标准生产，加速中低产量田亩的改造、提升耕地质量等方面具有重要的意义。当前，我国农业发展正处于机械化向信息化过渡的关键时期，从发达国家的经验来看，实施精准农业可以帮助提升农业生产的潜力，优化我国农业产业结构，有效缓解资源短缺的困境，对减少资源消耗、缓解污染提升农产品质量方面都有着积极的作用。

[1] 孙燕.浅析农业现代化与农业持续化的关系[J].农业与技术，2009，（29）：125-126.

[2] 谢知勇，林羽.信息技术在畜牧业中的应用和思考[J].福建畜牧兽医，2011，（2）：33-36.