精确农业的特征范文
时间：2024-02-29 18:06:34
导语：如何才能写好一篇精确农业的特征，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
关键词：3S技术集成；精准农业；应用；研究进展
一、前言
“3S”技术是以遥感技术（RS）、地理信息系统（GlS）、全球定位系统（GPS）为基础,将RS、GlS、GPS三种独立技术领域中的有关部分与其它高技术领域（如网络技术、通讯技术等）有机地构成一个整体而形成的一项新的综合技术。它集信息获取、信息处理、信息应用于一身,突出表现在信息获取与处理的高速、实时与应用的高精度、可定量化方面。
在信息社会，精准农业代表着农业发展的方向，精准农业的诞生和发展受到3S单项技术的推动，目前国内外关于精准农业的研究，主要内容仍然集中在3S技术利用上。
近年来，随着电子计算机技术、无线电通讯技术、空间技术及地球科学的迅猛发展，3S技术已从各自独立发展进入相互融合、共同发展的阶段，并且在农业生命科学、交通网络、环境监测、资源调查、区域管理、城市规划等诸多领域里得到了迅速广泛的应用。3S技术的集成为精准农业的发展提供了科学而适用的技术方法和手段，它不仅可为精准农业工作提供及时、可靠的基础信息，而且还可对所获取的信息进行综合分析、处理，其应用前
景非常广阔。
二、3S技术及其集成
（一）遥感技术（RS）
遥感（Remote Sensing，RS）是指从远距离高空以及外层空间的各种平台上利用可见光、红外光、微波等电磁波探测仪器，通过摄影、扫描及信息感应、传输、处理，从而研究地面物体的形状、大小、位置及其环境的相互关系的现代科学技术。现代遥感技术将向集多种传感器、多级分辨率、多光谱段和多时相为一体的方向发展，并将与GPS、INS、CCD等技术结合，从而以更快的速度、更高的精度和更大的信息量来获取对地观测数据。
（二）全球定位系统（GPS）
全球定位系统（Global Positioning System，GPS）是美军自70年代初期开始研制的新一代卫星导航和定位系统。
其基本工作原理是通过GPS接收机接收GPS卫星发射的导航电文，获得必要的导航信息及观测量，再经数据处理，从而完成导航和定位工作。目前，GPS可满足高精度实时数据采集的精度要求。
（三）地理信息系统（GIS）
地理信息系统（Geographic Information System,GIS）是处理地理数据的输入、输出、管理、查询、分析和辅助决策的计算机系统。GIS有两个显著特征：一是它不仅可以像传统的数据库管理系统（DBMS）那样管理数字和文字信息（属性信息），而且可以管理空间信息（图形信息）；二是它可以利用各种空间分析的方法，对多种不同的信息进行综合分析，寻求空间实体间的相互关系，分析和处理在一定区域内分布的现象和过程。
目前，GIS正向多功能、高精度、现势性强的时态GIS（TemporalGIS，TGIS）方向发展。
（四）RS、GPS、GIS技术集成
GPS提供适时而准确的定位信息，对于空间数据的确定有特殊的意义；RS技术利用某些仪器设备在不与被研究对象直接接触的情况下收集数据，通过处理分析最后提取和应用有关对象信息，是一种高效的信息采集手段，具有极高的空间、时间分辨率；GIS是利用现代计算机图形和数据库技术来输入、存储、编辑、查询、分析、决策和输出空间图形及属性数据的计算机系统，即RS发现变化、GPS测量变化区域、GIS统一管理数据，形成“一个大脑，两只眼睛”的框架。
以GIS为核心的3S技术集成，构成了对空间数据适时进行采集、更新、处理、分析及为各种实际应用提供科学决策的强大技术体系。
三、精准农业及其产生背景和国内外发展现状
（一）精准农业的概念
“精准农业”也被称为因地制宜农业（Site Specific Farming）、处方农业（Prescription Farming）。精准农业的含义是按照田间每一操作单元的环境条件和作物产量的时空间差异性（Temporal and Spatial Variability），精细准确地调整各种农艺措施，最大限度地优化各种投入（水、肥、种子、农药等）的量、质和时机，以期获得最高产量和最大经济效益，同时保护农业生态环境，保护土地等农业自然资源。
精准农业要求实时获取地块中每个小区（每1m2到每10Om2）土壤、水、农作物、光、热等信息，诊断作物长势和产量在空间上差异的原因，并按每一个小区做出决策，精确地在每一个小区进行施肥、灌溉、杀虫、除草、播种、耕作、收获等。
精准农业要求实现三个精确：一是定位的精确，精确确定灌溉、施肥、杀虫等的地点；二是定量的精确，精确确定水、肥、药、种子等的施用量：三是定时的精确，精确确定各种农艺措施实施的时间。
（二）精准农业的产生背景和国内外发展现状
1、产生背景。传统农业把耕地看作是具有作物均匀生长条件的对象进行管理，采用统一的耕作、播种、灌溉、施肥、喷药等农艺措施。传统农业一直忽视作物和资源环境的时空差异性，实行大田均匀施肥、均匀灌溉、均匀喷药等统一的农艺措施。为了从根本上解决传统农业存在的问题，随着信息技术、人工智能化技术、计算机网络技术和自动化技术的发展和应用普及，美国农业工作者于20世纪90年代初倡导并实施了精准农业。
2、国内外发展现状。精准农业目前在发达国家发展十分迅速，美国国家研究委员会1997年已建议将PA的研究与发展纳入国家发展战略。日本政府专门启动了“2l世纪农业机械开发课题”，也将PA的相关技术研究列入计划。我国精准农业的研究和应用尚处在起步阶段，但已引起各方面的重视。2O02年国家科技部批准在北京农业科学院成立了“国家农业信息化工程技术研究中心”，中国农业大学成立了“精确农业研究中心”。“十五”期间，现代农业信息技术与精准农业列入了国家高技术研究计划（“863”计划）。
四、3S技术集成与精准农业
精准农业是基于作物和资源环境的时空差异性，以最小投入、最大收益和最小环境危害为目标，以管理信息系统（MIS）、计算机技术、多媒体技术和大规模存储技术为基础，以3S技术为核心，以宽带网络为纽带，运用海量农业信息对农业生产实行处方作业的一种全新农业发展模式。
（一）作为精准农业的核心技术的GIS在精准农业中的具体应用表现
1、对GPS和传感器采集的各种离散性空间数据进行空间差值运算，形成田间状态图，如土壤养分分布图、土壤水分分布图、作物产量分布图等。
2、对点、线、面不同类型的空间数据进行复合叠置，为决策者提供数字化和可视化分析依据。例如，不同作物由于其不同的生物特性对土壤类型、土壤养分、耕作层深度、水分条件、光热条件、有效积温等均有不同的要求，在进行作物种植规划和布局时，只需将上述各专题图层利用GIS的叠加功能，就可以快速、准确地确定出各种作物的最佳生物布局，如果再将市场、运输等社会经济条件专题图与最佳生物布局图叠加，就可进一步规划出作物的最佳经济布局。
3、利用GIS的缓冲区分析功能，能直观地显示分析灌排系统的控制范围、水肥的有效渗透区域、病虫害的扩散范围以及周围环境对作物生长的影响范围等。
4、利用GIS的路径分析功能，能够快捷地确定出农道、水系、机井等各种农业基础设施的最佳空间布局和机械喷施农药、化肥以及收获作物的最佳作业路线。
5、与专家系统和决策支持系统相结合，生成作物不同生育阶段生长状况“诊断图”（Diagnosis Maps）和播种、施肥、除草、中耕、灌溉、收获等管理措施的“实施计划”（Action Plan）。
6、利用GIS的数字高程模型（DEM），计算作业区的面积、周长、坡度、坡向、通视性等空间属性数值。
（二）精准农业的关键技术需要GPS
精准农业的关键技术之一是实时动态地确定作业对象和作业机械的空间位置，并将此信息转变为地理信息系统能够贮存、管理和分析的数据格式，这就需要采用GPS。
GPS在精准农业中的主要作用有：精确定位水、肥、土等作物生长环境的空间分布；精确定位作物长势和病、虫、草害的空间分布；精确绘制作物产量分布图；自动导航田间作业机械，实现变量施肥、灌溉、喷药等作业。为实现上述功能，需要将GPS接收机和田间变量信息采集仪器、传感器以及农业机械有机的结合起来。安装有GPS接收机的农田机械及田间变量信息采集仪器，除能够不问断地获取土壤含水量、土壤养分、土壤压实、耕作层深度和作物病、虫、草害以及苗情等属性信息，与此同时还同步记录了与这些变量相伴而生的空间位置信息，从而为进一步生成GIS图层和专家决策提供了基础数据。
（三）卫星遥感是精准农业农田信息采集的主要数据源
卫星遥感具有覆盖面大、周期性强、波谱范围广、空间分辨率高等优点，是精准农业农田信息采集的主要数据源。
遥感技术在精准农业中的作用主要表现在以下几个方面：
1、农作物长势监测和产量估算。作物在生长发育的不同阶段，其内部成分、结构和外部形态特征等都会存在一系列的变化。叶面积指数（LAI）是综合反映作物长势的个体特征与群体特征的综合指数。遥感具有周期性获取目标电磁波谱的特点，因此通过建立遥感植被指数（VI）和叶面积指数（LAI）的数学模型，就能够监测作物长势和估测作物产量。
2、土壤水分含量和分布监测。在植被条件和非植被条件下，热红外波段都对水分反映非常敏感，所以利用热红外波段遥感监测土壤和植被水分十分有效。
3、作物水分亏缺监测。干旱时，作物供水不足，一方面作物的生长受到影响，植被指数降低，另一方面由于缺水，没有足够的水分供给植物蒸腾蒸发，迫使叶片关闭部分气孔，导致植物冠层温度升高，因此通过遥感植被指数和作物冠层间数学模型的建立，能够监测作物水分的亏缺。
4、作物养分监测。作物养分供给的盈亏对叶片叶绿素含量有明显的影响，通过遥感植被指数与不同营养素（N、P、K、Ca、Mg等）数学模型的建立，能估测作物营养素供给状态。研究表明，遥感监测作物氮素营养水平的精度比监测其他营养素的精度高。
5、农作物病虫害监测。应用遥感手段能够探测病虫害对作物生长的影响，跟踪其发生演变状况，分析估算灾情损失，同时还能监测虫源的分布和活动习性。
（四）3S技术集成优势
GPS的优势是精确定位，GIS的优势是管理与分析，RS的优势是快速提供各种作物生长与农业生态环境在地表的分布信息，它们可以做到优势互补，促进精准农业的发展。如GPS和GIS结合提供了科学种田需要的定位和定量进行田间操作与田间管理的技术手段。RS与GIS结合提供了多种数据源，为建立农田基础数据库奠定了基础。
五、结论
3S技术集成为精准农业的发展提供了科学适用的技术方法和手段，其应用前景非常广阔。与此同时，3S技术集成在精准农业应用中也存在许多亟待解决的问题，需要通过深入开展遥感机理和农业遥感图像解译机理研究、进一步提高农田作业定位精度、加强农田基础数据库自动更新研究、更加重视新型农田机械与3S技术集成的整合等方法与途径来解决。
参考文献：
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篇2
论文摘要：概述了“精确林业”的内涵及其主要支撑技术(包括GPS、GIS、RS、DBMS、DSS、VRT等)、操作过程和国内外研究现状,并对精确林业在中国的发展前景进行了探讨。
在现代信息技术、生物技术、工程技术等一系列高新技术的推动下，林业正在进入以知识高度密集为主要特点的知识林业发展阶段，于是，“精确林业(PrecisionForestry)”应运而生。所谓精确林业，即在林业生产过程中运用视觉传感器、卫星定位等高新技术，实时测知工作对象所需工作的质、量和时机等数据，通过对影响林木生长的环境因素实际存在的时空差异性的分析，判别林木长势优劣，确定影响长势的原因，提出科学处方，采取技术上可行、经济上有效的调控措施，消除和减少这些差异，按需定量实施灌溉、施肥和喷药，以实现最小资源投入、最大林业收益和最少环境危害。
1、精确林业的主要支撑技术
精确林业以3S技术、信息技术、智能化决策技术、可变量控制技术等为技术支撑体系，以生态学、造林学、工程学、系统学、控制学、测绘学为指导，能在自动化、智能化、一体化、时效性、准确性、可靠性等方面满足人们的需要，它的建立依赖于地球空间信息基础理论及其它高新科学技术的发展。
1.1全球定位系统
全球定位系统(GPS)是＿种可供全球享用的空间信息资源，具有全球性、全天候、高精度、用途多、可靠性好、覆盖范围广、定位速度快、抗干扰性强和自动化程度高等特点。在精确林业中，它主要实现对采集的林间信息进行空间定位，实时、快速地提供包括各类传感器(如CCD摄像头)和运载平台(如作业车辆、飞机等)目标的空间位置，辅助作业机械完成处方实施.
1.2地理信息系统
地理信息系统(GIS)可以在计算机硬件、软件系统的支持下，存储、管理、分析和描述整个或部分地球表面与空间和地理分布有关的数据，把地理位置和相关属性有机地结合起来，根据用户需要将空间信息及属性信息准确真实、图文并茂地输出。在精确林业中，它主要实现对多种来源的时空数据进行存储、分析和处理，根据数据绘制电子地图，作为新的集成系统的基础平台。
1.3遥感
遥感(RS)是一种多平台、多波段、高分辨率和全天候的对地观测技术，主要通过遥感器获取地球表面(层)自然界目标的波谱特征信息及对这些信息进行加工、处理，从而达到认识自然界的目的。在精确林业中，它主要用于实时地获取树木生长环境、生长状况和空间差异的大量时空变化信息，及时对GIS进行数据更新。
1.4数据库管理系统
数据库管理系统(DBMS)使存储和查找数据最优化，实现了﹁体化存储和初步的一体化查询，具有很好的完整性，避免了数据过于琐碎带来的不便。在精确林业中，它主要用于建立包含林木长势、自然条件和历史数据等信息的数据库，同时，它使GIS软件能充分利用商用数据库已经成熟的众多特性，如快速索引、数据完整性和一致性保证、安全和恢复机制及分布式处理机制，明显提高GIS软件管理空间数据的能力。
1.5决策支持系统
决策支持系统(DSS)综合了专家系统(ES)和模型系统(SS)，它根据专家在长期生产中积累的知识，建立作物栽培模型、统计趋势分析与预测模
1.6可变量控制技术
可变量控制技术(VRT)就是根据不同位置及要求自动改变施用比率的技术。它通过计算机控制，对林木所需用的水、肥料、农药等变量的类别和数量进行判断，根据需要调控如植保机械向林间喷洒这些变量的速率，使系统能在特定时间对特定目标进行操作规划，以达到精确定量地灌溉、施肥、喷药的目的，体现了“对症下药”、“按需给予、”“变量投入”的原则，它的实施可有效避免传统粗放型林业生产活动中造成的资源浪费和伴随的环境污染问题。在精确林业中，它主要实现对生产过程进行调控，合理地进行施肥、灌溉、施药等措施。GIS绘制电子地图，生成林木长势情况分布图，分析此图，获得林区内树木长势的差异程度一根据该图，对影响树木成长的各项因素进行分析，将地形、土质、土壤肥力、土壤含水量、气候状况、虫害、病害发生情况空间数据输入计算机，利用树木生长发育模型、相关作业的专家知识库等建立空间智能决策支持系统，确定产生长势差异的原因，生成林木管理处方图一根据处方图，生成响应林业机械的智能控制软件，按照按需投入、区别对待的原则，利用可变量控制技术实施施肥、喷药等操作一对其执行效果进行评估。
2、精确林业的基本操作过程
精确林业的出现，使定量获取影响树木长势情况的因素及最终生成的空间差异性信息，实施可变量投入，达到低成本、低消耗、高效率、环保好等目标成为可能。图1是精确林业基本操作过程的示意图，其实施过程可描述为：带GPS和实时传感器的作业机械随时间和空间变化自动采集林间定位及对应林班的树木长势情况数据一通过型、空间分析与技术经济分析模型，通过用户选择最优模型，输入模型的参数，获得仿真运算结果，从而为决策提供辅助支持的依据。在精确林业中，它主要实现对树木长势、病害、虫害的发生趋势进行分析模拟，针对林木生长环境和生长条件的时空差异性，生成处方图，提供各林班施肥喷药方案，对精确林业的实施效果、经济效益进行评估。
3、精确林业的研究现状
3.1国外研究动态
一些发达国家在精确林业相关技术的研究方面发展较快，如在森林土壤类型分析、林地适应性评价、森林生态环境模拟、林木育种以及生长监测和森林收获等领域已有成熟的应用。
美国林务局为每个林管局和林业研究所配备了资源级GPS接收机，主要用于灾害监测和防治的飞机导航、林相图的自动更新和林区作业的定位服务。
美国林务局和伊利诺大学联合开发的SmartForest软件，实现了森林景观的可视化，以DTM三维显示技术为基础，使用GIS作为决策支持媒介来考察景观尺度的资源状况，在林业信息的支持下，可以从不同视角模拟观察森林景观及其变化。
美国太空成像公司对原有的利用卫星RS数据监测火灾的技术和方法进行了归纳、整理和合并，形成了一套基于Internet影像查询系统的、实用的火灾探测算法，该算法具有自适应和区域性敏感的特点，所以适合于区域和全球火灾监测，可以实时获取火灾位置等信息。
Reid等人(2001)研究开发了FIAMODEI。来存储和分析林业数据，主要具有森林现状分析、发展趋势预测、森林生态景观分析、观光风景区内的森林布局等功能，同时，它还可提供林道、河流、边界等数据的查询。
Dimitru和Olson运用空间信息系统集成和卫星数据来确定森林覆盖率。技术路线是，通过像素尺寸的变化来判别树种是否有所增加，对比LandsatTM和SPOY—XS遥感卫星摄像2、3、4波段得到的数据，可以得到林区内较为准确的信息。
美国克罗拉多大学研究开发了一套航空录像的自动配准和校正系统，它是实时获取资源信息的RS工具，克服了影像配准与几何校正的时间太长、费用太高、与精确GIS匹配能力有限的缺点，在不增加过多硬件的基础上，极大降低了人为干预的操作，主要用于监测森林病虫害。
3.2国内研究动态
福建农林大学交通学院研究开发了基于GIS的木材运输决策支持计划系统，它综合运用线形规划和GIS技术，可以协助计划者确定最小费用集运材路径、确定最佳楞场空间位置和木材流分配，目标是在需材单位定货和森林资源条件的约束下，木材集运综合成本最低。
东北林业大学完成了基于WEB和3S技术的森林防火智能决策支持系统的研究，实现了林火数据库、林火预报预防、林火蔓延模型、扑火指挥决策等方面的智能化、网络化管理，使系统能够在互联网上实现运行和信息传输，自动优化系统参数和自动修正模型参数，形成扑火指挥决策支持专家系统。
南京林业大学机电学院开展了利用以机器视觉、图像处理、GPS、GIS、DBMS、DSS、VRT为代表的高新技术从事精确林业的构成、实现、应用等研究，开发了基于机器视觉的室内农药自动精确施用系统。该系统以实验室环境中所建的试验模型为研究对象，模拟农药施用的真实情况，用总结出的一套算法进行图像处理，并以此为依据做出决策控制喷头实现农药的精确施用，分析和探索了在自然环境中基于实时视觉传感技术的农药精确施用的可行性和效果。在实验室内开展了一系列的试验和研究，对施药过程中的运动模拟、树木图像采集、图像分割、施药决策、数据交换、喷雾执行等主要问题和技术难点做了较为深入的探讨和研究，涵盖了基于实时视觉传感技术的农药精确施用的主要技术要点。实验室测试表明，该系统运行良好并有很好的户外应用前景，特别适用于路旁树木的病虫害防治，林木栽植株距较大时，和常规施药方法相比，可节省50%以上的用药量。
此外，该学院还开展了农药精确喷雾机时空数据分析与融合研究，目标是建立集CCD摄像头、GPS、GIS为一体的移动式农药精确喷雾系统，图2为该系统的技术路线图，它的设计思路是：将CCD实时立体摄像系统、GPS、GIS在线地安装在高射程喷雾机上，随着喷雾机的行驶，所有系统均在同一时间脉冲控制下进行实时工作，把GPS精确定位数据和CCD获取的林木数字图像通过处理随时送人GIS中，而G1S中已经存储有电子地图信息和林班图，在GIS平台上有效集成时空数据、属性数据以及历史数据，根据历史上病虫害发生情况和植物保护专家在长期生产中获得的知识，进行病虫害统计趋势模型和技术经济分析，建立农药使用技术专家系统，并根据实时数据分析、图像处理、喷雾目标特征和病虫害防治目标阈值，建立智能决策支持系统，从而可针对当时当地的森林病虫害防治实际需要确定农药投入的种类、数量等，指导自动执行变量投入决策，控制可变量喷头实现农药精确定量喷雾。根据不同林业生产情况及病虫害发生类型、程度，利用此系统来对应控制特定区域做出可变量控制决策而实现农药精确对靶喷雾，在最大程度上杜绝非目标农药沉积，减轻环境污染。
4、精确林业在我国的发展前景
我国已经进行了一定规模的精确农业试点工作，部分技术、产品已趋成型，如由北京农业信息技术中心承担的北京市小汤山精确农业示范工程已进行了谷物测量、水分在线测量、田间信息采集、RS监测作物长势、水分、病虫草害、防治环境监测、GPS采样定位、导航、农业ES分析、农业机械的实时在线控制等试验。林业与农业相比有诸多不同，如森林资源类型多、区域差异大、周期长、干扰多、变化快、条件复杂，决定了精确林业实现的难度要比精确农业大。
篇3
【摘要】2016年是“十三五”的开局之年，也是全面建成小康社会决胜阶段的开局之年，设施农业产业将面临更多的机遇和挑战。在以往的研究中，针对物联网对设施农业影响的研究比较多，本文将以人工智能在设施农业领域应用为视角，分析人工智能对设施农业的潜在发展优势。
施农业是集种植、农业装备等多领域为一体的系统工程，是一种在人为可控环境下进行的高效农业生产方式，具有成套的生产技术、完整的设施装备和生产规范[1]。近几年，随着信息技术的发展，物联网技术逐渐被应用到农业生产和科研中，这是现代农业依托新型信息化应用的一次进步[2]。本文结合人工智能研究成果，着重介绍人工智能技术在设施农业种植领域方面的应用前景，根据设施农业产前、产中、产后3个阶段，对现有研究成果进行了阐述。
人工智能概述
“人工智能”一词是1956年在Dartmouth学会上提出。从那以后，研究者们发展了众多理论和原理，人工智能的概念也随之扩展。人工智能（Artificial Intelligence），英文缩写为AI，它是研究用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的新型科学技术[3]。
作为计算机科学的一个重要分支，人工智能技术着眼于探索智能的实质，模拟智能行为，最终制造出能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器。著名的美国斯坦福大学人工智能研究中心尼尔逊教授对人工智能下了这样一个定义：“人工智能是关于知识的学科，即怎样表示知识以及怎样获得知识并使用知识的科学。”而另一位美国麻省理工学院的温斯顿教授认为：“人工智能就是研究如何使计算机去做过去只有人才能做的智能工作。”@些说法反映了人工智能学科的基本思想和基本内容。人工智能自诞生以来，理论和技术日益成熟，应用领域不断扩大，可以设想，未来应用了人工智能的科技产品，将会是人类智慧的“容器”。
随着人工智能技术的日益成熟，人们意识到人类已经具备了设计和建造智慧型设施农业所需的硬件和软件技术条件，结合设施农业高投入高产出，资金、技术、劳动力密集型的特点，完成工厂化农业生产已经不是梦想[4]。依靠人工智能技术，作物可以在适宜的温度、湿度、光照、水肥等设施环境下，生产优质、高产的农产品，摆脱对自然环境的依赖，实现设施生产的高度智能化，提高农业生产的效率，降低劳动成本[5]。
人工智能在设施农业领域的应用
人工智能技术在产前阶段的应用
在设施农业产前阶段，凭借人工智能技术可对土壤、灌溉水量需求、作物品种质量鉴别等方面做出分析和评估，为农民做出科学指导，对后续的农业生产起到很好的保障作用。
土壤分析是农业产前阶段最重要的工作之一，是实现定量施肥、宜栽作物选择、经济效益分析等工作的重要前提[6]。在土壤分析等农业生产智能分析系统中，应用最广泛的技术就是人工神经网络（简称ANN）。ANN是模拟人脑神经元连接的，由大量简单处理单元经广泛并互连形成的一种网络系统，它可以实现对人脑系统的简化、抽象和模拟，具有人脑功能的许多基本特征。目前可以通过该技术分析土壤性质特征，并将其与宜栽作物品种间建立关联模型。土壤性质特征的探测主要是借助非侵入性的探地雷达成像技术，然后利用神经网络技术在无人指导的情况下对土壤进行分类研究，进而建立起土壤类别与宜栽作物的关联关系；土壤表层的黏土含量也可通过人工智能方法预测，该技术通过分析电磁感应土壤传感器获取的信号，使用深度加权方法从中提取土壤表层质地信息，然后使用ANN预测土壤表层的黏土含量。
传统农业对灌溉用水的使用量往往依靠经验，无法根据环境变化进行精确调节，对多目标灌溉规划问题也无能为力。人工智能技术可帮助人们选择合适的水源对作物进行灌溉，保证作物用水量，大大减轻灌溉问题对作物产量造成的不良影响。在美国，有专家研制出一个隐层的反馈前向ANN模型和一个位于科罗拉多州地区阿肯色河流域的消费使用模型，使用它们可勘察区域气候变化对灌溉用水供应和需求可能产生的影响。在灌溉项目研究中，为了选择最好的折中灌溉规划策略，还可基于多目标线性规划优化，利用神经网络将非支配的灌溉规划策略加以分类，将这些策略分为若干个小类别。结果表明，在对多目标灌溉规划问题加以建模时，综合模型方法是有效的。
人工智能技术在产中阶段的应用
在设施农业产中阶段，主要应用是农业专家系统、人工神经网络技术、农业机器人等。这些技术能够帮助农民更科学地种植农作物并对温室大棚进行合理的管理，指导农民科学种植，提高作物产量。这些人工智能技术的使用推进了农业现代化的发展，提高了农业生产的效率，使农业生产更加机械化、自动化、规范化。
专家系统是指应用于某一专门领域，拥有该领域相当数量的专家级知识，能模拟专家的思维，能达到专家级水平，能像专家一样解决困难和复杂问题的计算机（软件）系统。国际上农业专家系统的研究始于20世纪70年代末期的美国，1983年日本千叶大学研制出MTCCS（番茄病虫害诊断专家系统），到了20世纪80年代中期，农业专家系统不再是单一的病虫害诊断系统，美国、日本、中国等国家也相继转向开发涉及农业生产管理、经济分析、生态环境等方面的农业专家系统。农业科研人员把人工智能中的专家系统技术应用到农业生产中，开发出了农业专家系统。它可代替农业专家走进生产温室，在各地区具体指导农民科学种植农作物，这是科技普及的一项重大突破。
在设施生产中可以使用机器人来代替农民进行作物采收，不仅可以降低劳动成本，也可以提高工作效率。Wolfgang Heinemann等人研发出的具有独特设计结构的采收机器人，该机器人可以在无需人类干扰的情况下自动采收白芦笋。为了保证机器人能够精确行进，它使用了2个独立的速度控制轮和级联控制结构（其中包含了一个内部的定位误差控制器和一个外部的横向偏置控制器）。借助PID算法①，机器人系统可以分析自己的运动轨迹，优化驱动电机的控制参数，保证系统能够稳定自主的运行。
在中国，应用人工智能技术的智能杂草识别喷雾系统已经得到了长足发展。图像分析系统通过分析田间图像的颜色模型，根据色差分量②颜色特征实现杂草实时识别，并基于Canny算子对识别到的杂草进行边缘检测，提取其特征参数，配合超生测距等技术可以精确控制喷头位置及用药量[7]。该技术的应用可以大大提高除草剂的经济性，对保护环境也大有益处。
人工智能技术在产后阶段的应用
人工智能技术在设施农业产后阶段也有相当多的应用前景。
在农产品分类方面人工智能技术能提供很好的支持。张嘏伟[8]等提出了一种基于图像识别的番茄分类方法，该方法根据番茄的表面缺陷、颜色、形状和大小，使用遗传算法训练的多层前馈神经网络对番茄进行分类，并与BP训练神经网络③进行了比较。结果表明，遗传算法在训练次数和准确性上都具有优势。谢静[9]等对图像识别分类中的图像预处理方法进行了研究，包括图像噪声去除方法、图像分割方法、边缘提取方法等。提出了使用改进的canny算法④和当量直径法相结合来检测水果大小的新思路，并使用模糊聚类方法处理gabor滤波器提取水果表面缺陷特征，对水果表面缺陷进行了分类。
随着社会的发展，人民生活水平的提高，广大消费者及国家都对食品安全问题越来越重视，农产品质量检测方法也在不断进步。图像识别、电子鼻等技术都应用在了农产品检测中。李洪涛[10]等利用人工嗅觉装置，模拟人的嗅觉形成过程分析、识别和检测农产品在腐败过程中释放的不同特征气体。其制作了小型化的传感器阵列并利用半导体制冷片搭建了一个PID温度控制系统，保证传感器正常工作的温度及湿度。在当前技术的发展下，科学家们以彩色计算机视觉系统为重要技术手段，综合运用图像处理、人工神经网络、遗传算法、模拟退火算法以及决策树、专家系统等人工智能领域的技术，研究出了众多实现农产品品质检测和自动分级的新方法。
草莓、葡萄等农产品很容易破损和受伤，依靠人工采摘和搬运，不仅增加了劳动成本，也影响农产品采摘后的品质。结合磁流变（MR）流体技术，工程师们设计出了一种可用于搬运农产品的磁机器人手爪，该手爪经过精确设计，可以搬运胡萝卜、草莓、西兰花和葡萄等不同形状食品，而且不会在食物表面留下任何淤痕和凹陷。为了让机器人手爪更为快速、准确地工作，在磁流变手爪的基础上结合力传感技术开发出了更为灵活、智能的新型手爪。该手爪可在410～530 ms内抓握50～700 g重量的农作物，还能显著减少细菌的交叉感染。
人工智能发展前景
近年来，人工智能技术已经取得了长足的进步，语音识别、自然语言识别、计算机视觉、自动推理、数据挖掘、机器学习以及机器人学都在蓬勃发展。人工智能的未来就是在智能感知的前提下，结合大数据技术自主学习，椭人们做出决策、代替重复性工作。在农业方面出现全天候全自动平台，实现农业生产的全自动化[11]。物联网技术在设施农业中已经得到普及，在温室大棚中的大量智能传感器是机器感知的基础，而感知则是智能实现的前提之一，通过感知，农业数据源源不断地汇集在一起。云计算的发展为大数据存储和大规模并行计算提供了可能[12]，而数据则是机器学习的书本。设施农业是物联网、云计算、人工智能三大技术结合应用的领域之一，它们的结合颠覆了传统农业生产方式。
面对众多的新技术、新成果，把它们投入到生产中去才是关键。如何让技术能够适应中国复杂的农业生产环境，同时还要面对不同知识水平的用户，这些都是人工智能技术、云计算技术等高新技术在农业生产中所面临的问题。设施农业高产出高投入的特点，正适合应用这些新技术，这样既可以让新技术有实践的机会，又可以让其他涉农用户对新技术有直观的感知，这对技术进步和技术推广都很有帮助[13]。
人工智能技术虽然前景光明，但其应用的研究才刚刚起步，离目标还很远。未来，人工智能技术可以更好地为人们服务，改善人们的生活，并带来巨大的社会和经济效益[14]。在人工智能的引领下，农业已迈入数字和信息化的崭新时代，借助其技术优势来提高农业生产的经济效益，是全面实现农业生产现代化、智能化、信息化的必由之路。
参考文献
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篇4
关键词：都市型农业；服务体系；信息化专业；管理运行
中图法分类号：TP399 文献标识码：A
The Research and Construction of Urban Agricultural Information Service System
Lan Bin
(School of Computer and Information Engineering, Beijing University of Agriculture, Beijing 102206,China)
Abstract: Urban higher education system of agriculture gradually took shape with the requirements of talents, technology, and intellectual support by Beijing agriculture in different stages of development. Management and operational means of information runs through the periods before, while and after agricultural production. Regardless of the configuration and optimization of resources in early production, or the digitization, intellectualization and precision in medium-term production, the means aims at standardization of production and management, thus it needs information professional talents with both solid agricultural knowledge and knowledge of agricultural production, operating and management to serve for the construction of urban agricultural information service technology.
Key words: urban agriculture; service system; information professional; management and operational
1引言
当前，农业结构面临着战略性的调整，农民的知识结构已难于适应新形势的需求，急待加强科学文化素质与提高技能。而农民居住分散，经营规模小，传统的农民培训与科技推广效率低、时效差、成本高；农村地域广，地形复杂，地面网络建设周期长，单纯的信息技术移植应用常导致信息传播无法延伸至“最后一公里”，在城乡之间形成了一道 “数字鸿沟”。那么，将信息服务传递到千家万户，打通服务与用户之间的最后通道的任务就变得艰巨了。
我校提出的以“立足北京，服务首都现代化，服务都市型郊区经济，培养具有创新精神和实践能力的应用型、复合型技术人才，为实现首都的农村城市化、农业现代化和农民知识化提供有效的人才与智力支持”为办学宗旨，以服务地方“三农”为己任，运用信息技术来提升、改造传统农业就变得尤为重要了。
2农业信息化服务智能技术研究
目前，广大农村在农业信息化技术的带动下，积累了大量的数字化生产、经营、管理数据信息，智能化技术研究将为农业数据的深层次利用开辟新的发展空间。纵观当前智能化信息服务技术的研究，已经在众多领域的应用中取得了显著成效，推进了行业进步。但在农村信息服务领域的应用研究还比较少。由于农业生产经营环境复杂，影响因素较多，农民科技文化水平不高，农村经济基础薄弱，将先进的智能技术与农村信息服务相结合，以提高农业生产力水平，促进农村经济发展，是当前急需探索和研究的方向。
2.1农业文本知识智能理解
文本信息智能理解主要以实现机器对信息的自动分析处理为目标，提供提问理解、搜寻、语义匹配、个性分析等智能服务。其通过对用户所能表达的自然语言描述问题进行理解，直接返回若干最准确的答案，而不是一大堆相关信息。农业文本知识智能理解主要研究农业文本信息的收集、加工、存储、检索、分析理解、传递与应用中的理论和方法，进行以计算机为基础的知识信息的处理。包括对文本主题信息自动生成技术、本体技术、语义网格、知识关联、聚类技术等内容的研究应用。农行业的文本信息有着自身的专业特点和语言风格，因此，需充分考虑其个性化特点才能对农业文本进行准确全面的理解，从而提供最适宜的信息服务。
2.2农业数据信息智能挖掘
主要研究以人工智能模型为基础的农业数据信息潜在规律发现，为农业生产、经营、管理环节提供智能决策及预测服务。研究将遗传算法与人工神经网络模型相结合，在一些复杂非线性系统数据的分析预测中开展了研究与应用。包括对应用神经网络、遗传算法、时间序列模型、灰色模型、支持向量回归等对线性、非线性因素进行分析，对不确定性事件建立专门的模型进行处理等。
3果树病虫害远程咨询诊断专家系统关键技术研究
结合农村信息化主题，研究采用基于符号和规则的推理诊断模式并利用多媒体技术、人机交互技术和网络化的实现手段，开发果树病虫害远程咨询、诊断专家系统，对果树的病虫害特征、原因、传播途径、发病条件等作为诊断基本特征，通过推理机制得到诊断结果，提交给用户，实现基于Internet的果树病虫害远程咨询、诊断，能够在果树生长发育的全过程为农业种植农户和基层农科人员提供不同层次、不同需求的信息咨询和技术服务。该系统能够及时解决果树种植业中的问题，防止病虫害的蔓延，提高果实产量、为改善和提高农民生活提供重要的保障。
3.1果树病虫害远程诊断分析
本系统核心是基于知识库的专家系统，它既具有数据库管理和演绎能力，又提供专家推理判断等智能模块。该系统包含客户端的用户可以对果树病虫害专家远程咨询、诊断。病虫害信息的检索，集文字、图片、音频、视频各种信息媒体于一体；服务器端的管理员具有对系统维护、知识获取与维护的功能。果树病虫害咨询、诊断专家系统要对病虫害进行准确地诊断，必须对病虫害诊断知识有系统而详细的结构划分及分析。
3.2系统果树病虫害知识获取与知识库建立
本系统主要是以现有果树病虫害科技信息作为系统的知识基础，选择领域专家正式出版的教材、图谱、视频等信息资源，围绕果树的种类及生长发育的阶段性、连续性进行特征库划分，对传统理论知识进行总结、提炼，通过编辑整理，组成相关知识库，将图片及视频资料构建成多媒体数据库。
3.3果树病虫害远程咨询诊断专家系统应用开发
在本系统中，推理建立知识库、特征库、数据库的基础上，从用户提供的已有事实推出新的结果。果树的部位、病斑/霉层颜色、形状、生长状况是一个变化的过程。因而在推理过程中以之作为条件对问题进行求解，系统采用正向推理的方法，其实际上就是完成对树结构分枝结点的搜索过程。研究服务于农业生产、农产品流通、农村政务、农市商务、农民教育、农村生态环境管理的智能化服务系统，为用户提供专业周到个性化的信息服务。
3.4果树病虫害远程咨询诊断专家系统算法研究
在本系统中有较多的功能模块需要用到专用设计算法，例如病虫害诊断、特征库的创建、病害症状检。构建专家系统知识库，对系统推理机的实现提供支持。该知识库既包含专家知识，又包含了系统的推理规则，是本系统实现的基础，将利用专用算法来实现规则的添加、修改和删除。此外，推理机和专家系统知识库在本系统的研究中占有同等重要的地位，也是决定本系统功能能否实现的关键，系统将采用“向导式”诊断推理算法与“关键词”检索等诊断算法分别来实现果树病虫害农作物的精确推理与非精确推理诊断。
4基于Web GIS的农业资源信息系统关键技术研究
当前，随着遥感、计算机等高新技术的发展和各种应用软件的成熟，通过遥感手段可以及时采集到土地、水域、生物(林、草)资源和环境信息。据此，近年来国内许多地区在农业资源信息系统建设方面都开展了一定程度的研究和开发应用，总的来说项目的设计重点和研发进展不尽相同，各有侧重。
研究采用Web GIS技术、数据库技术与网络技术整合构建农业资源信息系统，利用地理信息为载体，通过Interment在Web上为用户提供直观的农业资源的时空分布、动态分析区域农业资源状况，实现土地利用、土壤类型、气候、道路、水利、作物管理、农业社会经济等资源信息的交互查询和专题图的定制，实现真正的网络空间信息共享与跨平台应用。采用GPS接收机、传感器搭建信息获取实验平台，通过该平台获取农田位置信息、农田水分信息，使学生掌握GPS接收机、传感器设置，并能够使用GPS与土壤水分传感器结合来记录农田位置信息和水分信息，完成信息采集工作的实践训练。
建设数字农业模拟平台，建立实验室物联网模型，通过模拟农田环境的土壤类型、肥力等土壤信息，降雨、日照等气象信息以及农业生产动态等信息收集，利用信息分析系统将这些信息进行综合分析处理，决定耕作的种类、方式，在模拟农田环境中根据不同地块的情况进行精耕细作，实现变量施肥、喷药、灌溉等生产过程，集合了农业灌溉、施肥、温室调控等几大领域的功能，为数字农业实训提供强大的技术原型支持。为农业资源的管理、规划和决策提供了快速、直观和有效的手段。
5结束语
北京市农业生产正处于由传统农业向现代农业的过渡中，农民收入普遍不高，城乡差距依旧很大。因此，在提高农民生活水平，增加经济收入的过程中，农民对市场信息的需求急为迫切。利用农业信息化服务智能技术，搭建农业信息服务平台（果树病虫害远程咨询诊断专家系统、基于Web GIS的农业资源信息系统），使农民在信息服务平成信息交互，实现信息对等。在现代农业生产中，通过计算机技术、3S技术、人工智能技术、农业专家系统、农业生产模拟技术，发挥农业信息化技术在农田基本建设、农作物生产管理的应用，实现优质高效农业，提高农业生产过程的科学化、精确化和标准化水平。
都市型农业信息化服务技术体系集成方案，并通过推广，进行实践总结，研究提升都市型农业信息化的服务水平，完善农村信息服务体系的解决方案与有效模式，提升农村信息服务技术水平，增加农村信息服务效果显示度。
参考文献：
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作者姓名：兰彬
工作单位：北京农学院计算机与信息工程学院 (102206)
联系方式：北京市昌平区回龙观镇龙腾苑二区14号楼3单元301 室 （102208）
联系电话：13671195943
篇5
关键词：地理信息系统精确定位应用
中图分类号： C931.6 文献标识码： A 文章编号：
随着现代测绘技术的飞速发展，测绘在经济社会发展和人们的生活越来越密切，与我们的生活息息相关。例如，神舟六号的发射、回收，需要测绘的支持；国家“十二五”要制定各类和区域地域、空间有关系的规划，需要测绘保障；在汶川地震、玉树地震、舟曲泥石流等地质、气象的重大灾害的应急救灾和灾后重建，需要测绘先行；各类大型工程的建设，需要测绘贯穿其中；老百姓要出去旅游、出行、探险，需要测绘的服务。因此，现代测绘技术和我们经济社会发展，和老百姓的生活密切相关。
1.现代测绘技术简介
测绘技术起源于社会的生产需求，有着悠久的历史，并随社会的进步而发展。现代测绘就是以计算机技术、光电技术、网络通讯技术、空间科学、信息科学为基础，以全球定位系统(GPS)、遥感(RS)、地理信息系统(GIS)为技术核心，将地面已有的特征点和界线通过测量手段获得反映地面现状的图形和位子信息。
当前，我国测绘地理信息事业正处于转型发展的重要时期。“十二五”测绘地理信息发展的总体战略是“构建数字中国、监测地理国情，发展壮大产业、建设测绘强国”。它要求积极促进地理信息应用社会化，大力发展卫星导航、位置服务、现代测绘装备制造、网上地图服务以及经营性测绘等产业，测绘的应用更为广泛。
2.测绘技术在精确定位与导航的应用
人们进入了使用电子地图时代，随着汽车技术的不断进步，车载导航系统作为高附加值的电子产品在汽车里所占的比重越来越高。同时，互联网基础设施的完善，智能手机的普及，电子地图、手机导航的需求量和使用量也越来越大，生活中，人们利用电子地图寻找美食、店铺等。测绘技术正逐渐渗透到我们生活的各个层面，为我们生活的便利、丰富添彩。
GPS即为全球定位系统，是美国从20世纪70年代开始研制，于1994年全面建成的利用导航卫星进行测时和测距，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。各种类型的GPS接收机体积越来越小，重量越来越轻，便于野外观测。GPS已遍及国民经济各种部门，并开始深入人们的日常生活。
由中国自主研制和建立的用于导航和定位的北斗卫星导航系统，与美国GPS、俄罗斯格罗纳斯、欧盟伽利略系统并称全球四大卫星导航系统。目前，北斗卫星导航系统开始正式向中国及周边地区提供连续的导航定位和授时服务。
3.现代测绘技术在农业信息化方面的应用
进入21世纪后，测绘新技术应用到农业生产中，农业信息化成为了农业发展的重要标志，许多发达国家的信息农业已经进入了新的阶段，出现了数字农业、智能农业、精细农业等来称谓以信息为基础的农业。农业信息化系统通过GIS与GPS、RS以及INTERNET的集成，实现农业相关资源信息的搜集、监测和分析。我国的农业信息化工作起步较晚，自20世纪80年代以来，开展了数据库与信息管理系统、遥感、地理信息系统等技术应用于农业，已取得一些阶段性成就。当前，加强农业信息化建设是农业现代化建设的重中之重。
目前在农业生产实践中应用较多的是地理信息系统技术（GIS），利用GIS技术建立农田土地管理、自然条件、作物产量的空间分布等的空间数据库；对作物苗情、墒情的发生发展趋势进行分析模拟，为分析农田内自然条件、资源有效利用状况、作物产量的时空差异性和实施调控提供处方信息。再利用GPS技术对采集的农田信息进行空间定位；利用遥感技术（RS）技术获取农田小区内作物生长环境、生长状况和空间变异的大量时空变化信息；GPS、RS、GIS技术及自动化控制技术为支撑的精确农业将促进现代农业的发展。它能够收集土地利用现状、植被分布、农作物的生长情况、农作物的灾情分布、土壤肥力等多种信息，将信息技术与农艺、农机有机地结合起来，最大限度地优化各项农业资源与生产要素的合理分配，获取高产量和最大经济效益，同时又能有效地保护生态环境和农业自然资源，有利于农业的可持续发展。
4.现代测绘技术在综合防灾减灾中的应用
现代测绘新技术实现了对灾害过程的实时监测，为各级领导、各级部门的指挥调度、快速响应、联合行动提供着可靠依据。灾害严重地威胁着人类的生存与发展。防灾减灾是一项系统工程，灾害的监测、预报、评估、恢复、管理等每一个过程都与地理空间信息密切相关，地理空间信息分析和处理已经成为防灾减灾的重要手段。尤其目前将“3S”（即是地理信息系统GIS、遥感RS、和全球定位系统GPS）集成使用，可以更好的预测预报灾害，并为相关部门提供实时的决策参考。
例如，应用GPS技术可监测活断层的现今活动状态和构造应力场状态，利用测出的地壳变形资料等可对地震活动进行预测，也是对地震活动、地震危险性评价的依据；RS可进行对活断层
遥感技术（RS）能对大江、大河和湖水水位进行及时监测， RS和GIS集成能及早预报洪水淹没范围和干旱灾情范围，为防灾、抗灾提供准确信息。遥感技术还可调查地下水资源状况，监测水污染。在水利枢纽工程竣工后，需对水库大坝、大型桥梁等进行连续的、精密的监测。现代测绘技术提供了连续、实时的安全运行监控手段。利用全数字摄影测量或数字测图技术建立数字地面模型，应用GIS的分析决策功能，可以方便快速地进行水库大坝选址、库容计算、引水渠修建、受益范围等设计工作，为开发利用水资源提供科学依据。目前，我国许多地方和部门建立了众多的灾情预报系统，它们将在防灾、抗灾、救灾中发挥重大作用，为我们的生命和财产安全提供保障。
5.现代测绘技术推进数字城市建设
“十二五”期间，将在全国全面推进数字化城市建设，力争完成全部333个地级市和部分有条件的县级市的数字城市建设。
建设地理信息数字城市，所涉及到的几乎所有的管理和运营对象都与地理空间位置有关。地理信息系统（GIS）是重要的基础，它管理城市基础地形数据、城市部件数据等空间数据，以及基于空间数据的分析和处理。城市管理本身也从单纯的管理、执法，向管理、执法与服务相结合过渡。借助GIS这个平台，城市管理能为市民提供更好的城市基础功能和公共空间服务，使全体市民都能够公平合理地分享。
结束语
测绘是社会发展的助推器，为城市经济社会发展和信息化建设提供了有力支撑，为促进科学发展、构建和谐社会将作出更大的贡献。
参考文献
[1]廖克等. 地球信息科学导论[M]. 北京：科学出版社，2007.
篇6
摘要良种结合良法，才能更好地发挥优新品种的产量潜力和经济效益。总结了早熟晚粳机插秧精确定量栽培技术，包括苗床制作、播前准备、适期播种、秧苗期管理、大田准备、适龄移栽、分蘖期管理、孕穗期管理、成熟期管理、适期收获等内容，以期为大面积机插秧种植提供科学依据。
关键词机插稻;精确定量栽培;苗床制作;适期播种;田间管理
武运粳19号、武运粳23号系江苏省常州市武进区农业科学研究所育成的早熟晚粳优新品种，全生育期158d左右。有效穗数315~345万穗/hm2，每穗实粒数136.0粒，结实率92%，千粒重27g左右，产量10.5t/hm2以上，产量潜力12 t/hm2。株高98cm左右，主茎17.5叶，6个伸长节间，分蘖力中等，叶色淡绿，叶片宽挺，株型较紧凑，长势较旺，穗型较大，茎秆粗壮，群体整齐度较好，后期熟色较好，耐肥抗倒性强。接种鉴定中感白叶枯病、条纹叶枯病，感穗颈瘟、纹枯病。米质理化指标达到国标三级优质稻谷标准。现将其精确定量栽培技术总结如下。
1苗床制作
适合用作机插育秧的床土，一是菜园土和耕作熟化的旱地土;二是冬闲田耕翻后经冻融的稻田土。切忌在草荒地或当季喷施过除草剂的田中取土作营养土。移栽大田要备足过筛细土1 125kg/hm2。利用旱地土、稻田土作育秧床土的，要先粉碎后过筛(土粒粒径小于5mm)，同时要拣去床土中稻根、草根、小石子等杂物，以免影响立苗及机插。培肥时间能早则早，一般要在播种前1个月培肥到位。使用壮秧剂培肥法，即用0.8kg壮秧剂均匀拌入75kg过筛细土中，然后起堆用农膜覆盖防雨淋，以防养分淋失及便于播种时床土铺设的操作[1]。
机插稻育秧的苗床应相对集中，宜选择灌排通畅、便于操作管理的田块作苗床。机插稻育秧的秧大田比例按1∶100配置，移栽大田应备足有效苗床75m2/hm2。建立通气式苗床，秧田整地可采用干整水验平法或水轧水验平法，干整即在播种前20d进行，水做应在播种前1个月进行，并将建成后的秧板脱水露田硬板。大田用作秧田的应采用长田横做畦，秧板规格掌握畦宽140~150cm，畦沟宽30~40cm，畦沟深10cm，围沟深15cm;秧畦板面要求达到平、实、光、直、净。
2播前准备
利用塑盘育秧的移栽大田应备足机插育秧专用塑盘375张/hm2;采用地膜育秧的需备打孔地膜150cm×350cm(地膜打孔的孔径为2~3mm，孔间距为2~3cm)。选用优质种子37.5~45.0kg/hm2(发芽率90%以上)，于播种前选择晴天晒种1~2d。先用清水淘种，再用适量浸种药剂浸种(按植保情报要求)，浸足60~72h，将种子起水后用清水淘洗一下，然后催芽至露白落谷。需备幅宽160cm的白色无纺布57m/hm2。采用地膜育秧需用20mm×20mm铁方管制作长方形框架(内径为200cm×120cm)，以供铺设底土。
3适期播种
按秧龄15~20d适龄移栽来确定播种期，机插面积大的应分期分批落谷，金坛市单晚稻播种期掌握在5月20~28日为宜。将育秧塑盘或打孔地膜平铺于秧板上，铺放塑盘时要将相邻塑盘与塑盘的边相互重叠排放。定量上底土，每张塑盘(或等面积)中匀铺预先培制好的营养土2kg左右。底土铺设后播种前应进行造墒，实行沟灌洇墒法，切忌大水漫灌，以防冲散铺设床土，洇透底墒确保播种后出齐苗。适宜播种量的确定应按单位面积和种子千粒重来测算，以2.5粒/cm2为宜，并做到精播匀播[2]。落谷后要及时加土盖籽，盖籽土用量约为1kg细土(厚3~5mm)，以不露籽为宜。播种盖籽后用无纺布覆盖，覆盖后用泥块将无纺布四周压实，以防大风吹刮。
4秧苗期管理
采用无纺布全程覆盖的可在移栽前1~2d揭盖炼苗，但在育秧过程中应在齐苗后将无纺布四周压实泥块移去，使无纺布覆盖物随秧苗的生长而松动自如，以免影响秧苗正常生长发育。
秧田期以湿为主，以保持“晴天平沟水，阴天半沟水，雨天沟无水”为原则，并使无纺布经常保持湿润，移栽前2~3d控水炼苗，掌握秧块含水量40%左右[3]。看苗追施“断奶肥”和“送嫁肥”，床土没有培肥的为在一叶一心期适施断奶肥，施尿素1.25g/盘，“送嫁肥”宜在移栽前3~4d追施，施尿素2.5g/盘;追肥方法为将苗床建立2~3cm薄水层后进行追施。应用壮秧剂进行床土培肥的秧苗期不用追肥。切实做好秧苗期病虫害防治工作。应用无纺布全程覆盖的一般可不喷药或少喷药，若要喷药，应做到随揭布、随喷药、随覆盖，并在揭盖后移栽前做到带药移栽。
5大田准备
夏收后抢耕晒垡，耕翻深度10~12cm;推广麦草全量还田;耕翻田即先耕翻后施有机肥，而旋耕田即先施有机肥再旋耕，然后上水旋轧平田沉实1~2d，基施高含量复合肥(15-15-15或16-16-16，下同)225kg/hm2后再插秧。稻谷产量10.5t/hm2以上其肥料施用量分别为纯氮270~315kg/hm2、五氧化二磷90kg/hm2、氧化钾150kg/hm2。其中氮素运筹基蘖肥与穗粒肥之比按5∶5或6∶4运筹。
6适龄移栽
秧龄15~20d，叶龄3~4叶，苗高12~18cm适时移栽[4]。起秧时小心将秧块卷起，运秧时秧块堆叠2~3层。地膜育秧的用定制切块机具按58cm×28cm标准分割切块，搬运过程做到随起、随运、随栽。栽插规格为行距30cm，株距12~13cm，插25.5万穴/hm2以上，3~5苗/穴，基本苗75~105万根/hm2。薄水浅插，插秧深度以“不漂不倒、越浅越好”为原则，一般以入泥0.5~1.0cm为宜。
7分蘖期管理
及时化除，适期分次追施分蘖肥，促进低位分蘖，适期搁田，控制无效分蘖，提高成穗率。分蘖肥分2次施用，第1次于机插后5~10d结合化除施尿素150kg/hm2，第2次于机插20d后施高含量复合肥225kg/hm2;7月中旬结合搁田施单质钾肥112.5kg/hm2。浅湿灌溉，排灌结合，促进根系下扎(尤其是采用麦草全量还田的田块，要经常排水露田，促通透防僵苗)，增强抗逆能力。适时搁田，掌握当总茎蘖苗数达预期穗数苗80%~90%时脱水搁田[5]，并由轻到重分次进行，逐步到位，控制无效分蘖，改善通风透光条件，提高群体质量，提高成穗率。根据植保病虫情报，及时用药防治条纹叶枯病、稻蓟马、稻象甲、稻飞虱、螟虫类等病虫害。
8孕穗期管理
幼穗分化期田间保持水层，其后采用间歇湿润灌溉。坚持“两查两定”法，根据品种生长发育的特征特性，适时稳妥施用。穗肥采用重促轻保2次施用，促花肥(余叶龄3.5~4.0叶)施尿素112.5kg/hm2加高含量复合肥112.5~150.0kg/hm2，保花肥(余叶龄1.0~1.5叶)施尿素75.0~112.5kg/hm2加高含量复合肥75.0~112.5kg/hm2。密切注意病虫发生情况，选准药种，积极综防水稻纹枯病、稻瘟病、稻曲病、稻飞虱、稻纵卷叶螟和其他螟虫类等病虫害[6，7]。同时，在孕穗破口期及齐穗期时用苯甲丙环唑225mL/hm2各喷施1次，以提高防病效果，延缓和增强功能叶光合作用效率，提高稻米品质。
9成熟期管理
大力推广养老稻技术，抽穗扬花期保持水层，齐穗期干湿交替，以气养根，保叶增重，收割前7d断水，确保饱水绽谷。齐穗后可用兴欣肥力素、磷酸二氢钾等进行叶面喷施，以提高粒重。
10适期收获
待水稻籽粒黄熟后适期抢晴收脱，收脱后的谷粒应立即进行晾晒或烘干，使稻谷含水量达14.5%的标准，然后入仓贮藏。
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篇7
气象部门始终把为农业服务作为首要任务，农业气象业务已成为现代气象业务体系中最重要的业务之一，而基层气象为农服务又是最基础、最不可缺的部分。近年来暴雨洪涝、高温干旱、低温阴雨等气象灾害对农业的影响越来越重，气象部门要以科技及现代监测设备为依托，找准需求与防灾减灾（公共安全）的切入点，落实到扎扎实实的各项气象服务中，体现一个部门为政府排忧解难的社会管理职能上，最终凸显气象服务的社会经济效益。
1 农业气象服务主要内容
1.1 提供灾害性天气预报。为农业部门及广大农民提供旱、涝、低温、霜冻等灾害性天气的预报，为农业部门提前制定防灾措施、农民提前预防灾害提供了主要依据。
1.2 提供灾情信息。在灾情发生时，能够及时准确的提供灾情覆盖面积、严重程度等信息，为农业部门更有效的实施救灾提供可靠资料。
1.3 农作物动态监测。利用遥感技术和地面监控网络数据，获取农作物生长情况、气候实时变化等农业信息，并分析出当前农作物生长状况，定期公布分析结果，提出合理的农业管理建议。
1.4 作物生长及产量预报。提供播种、施肥、发育期、收获期预报。根据作物长势、面积及气象条件，进行农作物产量预报，从而为农业经济发展服务。
2 气象部门为农服务存在的问题
2.1与当前农业发展需求不适应。着农业产业结果的调整以及新技术的不断应用，常规性的气象服务已经不能满足农业的需求，当前农业市场正向着操作机械化、分工精细化的方向发展，对气象服务的要求也由以往的笼统模糊的数据即可满足需要，变成对具体气象信息的需求越来越具体。但是从目前的情况来看，气象部门所提供的服务依旧是常规的农业气象服务，并且服务的形式较为单一，这种状况反而阻碍了农业生产多样化的发展。
2.2 气象为农服务的基础设施较差，气象为农服务工作的顺利进行，需要有过硬的基础设施的支持，这样才能够提供更好的服务，促进农业的健康发展。但是从目前的情况看，气象服务部门的基础设施较差，现代化程度低，并且观测的手段和方法有待于进一步提升，在资料的处理上效率偏低，这些状况在很大程度上制约了其服务水平的发挥。
2.3监测手段陈旧、专业人员不足。虽然气象科技近年来获得了快速的发展，但是依然有很大一部分地区的气象监测设备陈旧，没有得到及时的更新换代，对专业人员的引进也不够重视，许多资料还需要依靠人工处理，分析出的气象信息自然也无法完全满足农业生产需求。缺乏专业技能高的人才。专业技术人员短缺，且呈现出人员知识老化的情况，不能够紧跟技术发展的步伐，这也是气象为农服务中存在的问题。
2.4信息更新及不够及时。气象信息的最重要特征就是时间性强，如果信息传递速度不够快，及时预报的再准确也是枉然。如果农户能够更早的获知预报信息，就能够有足够的时间去抵御灾害的发生。
2.5 农村的居住格局限制了气象信息的有效传播。受地理条件限制，广袤的农村里民居分布相对松散，部分山区交通欠发达，通讯较落后。这些状况导致外界信息进入农村的渠道匮乏，获得的信息面较窄。特别是时效性强的气象预警信息缺乏快速、有效的传播途径。
3强化县级气象服务农业的主要措施
3.1加强气象信息服务站及信息员的管理。要想做好农村公共服务单靠气象部门的力量是推不下去的，应该以防灾减灾社会管理为切入点，要建立政府主导、部门联动、社会参与的气象防灾减灾格局；建立公共财政的支撑保障体系，坚持有为才有位的工作思路。并以此为切入点做好气象信息服务站及信息员的管理。
3.2要创新为农气象服务载体。创新为农气象服务载体，为农村提供气象服务。一方面网络建设要加强，另外可以通过和电视台举办气象科普节目，通过固定的时间向公众播放。天气预报上了节目主持人，除了每天固定的未来24小时预报外，还有未来72小时天气趋势预报。每当有重要灾害预警信息时，还进行滚动字幕播出，提醒广大市民群众注意防御。现在网络、通信也到达了农村，以后在专业气象及精细化信息服务方面要做到一对一对接服务、手机预警声音提示服务也是发展的方向。
3.3拓宽农业服务范围。在农业结构优化升级的今天，要为农业发展提供更为精确的数据信息，就需要拓宽农业服务的范围，提高服务的质量和水平。为了加强农业气象服务，提高质量，保证服务的精确性、时效性和全面覆盖行，就需要加强对特色农业和设施农业的服务措施，充分的发挥气象服务在农业生产中的比重。除此之外，在此基础上还需要加大对县、乡、镇等基层对象的服务工作，为他们农业的发展提供高效的信息数据支持。
3.4不断提升气象为农服务的能力。提升为农服务的能力，也是保证农业健康发展的关键环节，要想实现这一目的，就需要在发展的过程中逐步建立起农业气候资源示范基地，并且对特色农业、设施农业以及精准农业等的气象问题进行科学分析，并进行深入研究，创新服务理念，拥有前瞻性的服务眼光，为农业的发展提供及时准确的决策依据，以此来提升气象服务的能力。
3.5加强对相关气象部门的监督检查。作为政府，还需要引导，并建立激励机制，形成各方广泛参与的气象为农服务体系。需要注意的是，在气象为农服务工作开展的过程中，气象部门需要充分的重视这一工作，将农村气象灾害防御体系切实的贯彻到为农服务工作中来，将其保障作用和支撑作用充分发挥，促进气象为农服务工作得以顺利开展。
3.6进先进设备提升相关人员的技能。设备和人才是保证气象为农服务工作顺利进行的重要因素，上文中提出，在现阶段该工作中的设备和人员问题，要想改变这一现状，就需要更新设备，引进先进的气象监测技术，增强硬件设施，并加大资金投入，为设备的更新打下坚实的物质基础。同时需要在完善气象为农服务体系的基础上积极开发新技术，例如3S技术的开发，能够使我国的农业气象部门获得更多的服务效益。同时，大力培养气象为农服务人才，政府和气象部门需要为其提供良好的学习平台，提升他们的技术水平。
篇8
（1江西省农业科学院农业工程研究所，南昌330200；2江西农业大学工学院，南昌3300451；3南京农业大学，南京210095）
摘要：光谱技术可以快速、准确、无损地获取水稻生长状态的实时信息，是水稻生长监测和精确管理中实施变量投入不可或缺的关键技术。综述了以光谱技术监测水稻长势（包括叶面积指数和生物量）、水稻生物化学参数（包括氮素营养和叶绿素含量）和水分的国内外研究进展，并提出了一些今后研究的设想，以期为提高水稻精确管理水平和单位面积产量提供技术支撑。
关键词 ：水稻；光谱技术；生长监测
中图分类号：S311 文献标志码：A 论文编号：2014-0613
0 引言
精确农业是现有农业生产管理措施与现代信息高新技术的有机结合，其核心是针对作物群体生长差异精确投入，是实现农业高产、优质、高效、低耗和安全的重要途径[1-2]。光谱技术可实时、快速、准确、无损地获取农作物生长发育、水肥状况等信息，是实施精确农业的重要工具[3]。基于反射光谱监测作物生长状况是实现作物长势实时、无损、快速诊断的有效工具和手段，与传统的诊断手段相比，该技术快速、无损、省时、省力，而且信息获取量大，是作物精确管理中实施变量投入不可或缺的关键支撑技术。近年来，许多学者利用光谱技术在作物生长监测方面开展了大量的相关研究，取得了不错进展。如Shibayama 等[4]利用多元回归法分析了水稻多时相的可见光、近红外与中红外光谱和叶面积指数与地上部干物质的关系；Bodo 等[5]利用冠层光谱反射率估测了作物氮营素养状况；田永超等分析了光谱植被指数与水稻叶面积指数[6]、叶层全氮含量[7]和植株含水率[8]等指标间定量关系。光谱技术已成为精确农业发展的重要方向和研究热点之一，水稻是中国种植面积最大、单产最高的粮食作物之一，在中国粮食安全保障与社会经济发展中占有极其重要的地位，而前人专题针对光谱技术在水稻生长指标监测中的综述研究较少。为此，笔者综述了光谱技术在水稻叶面积指数、生物量、氮素营养、叶绿素含量、水分含量等生长指标监测中的应用研究进展，以期为提高水稻精确管理水平和单位面积产量提供技术支撑。
1 水稻长势的监测
1.1 水稻叶面积指数的监测
叶面积指数(LAI)决定着水稻的许多生物和物理过程，是表征水稻光合面积大小和冠层结构的重要参数，也是水稻生长模型和决策支持系统的重要输入参数。因此，快速、实时地监测水稻LAI状况具有重要意义。光谱技术以其快速、实时、无损探测等特点，正逐步成为水稻LAI 估测的有力工具，受到国内外学者的广泛关注[9]。利用遥感数据提取水稻LAI 的方法可以采用构造比值植被指数、归一化植被指数、垂直植被指数等不同形式的光谱参数与LAI 的相关分析来反演LAI[10-11]。随着高光谱遥感技术的迅速发展，基于植被冠层反射光谱分析的导数和红边参数光谱技术也用来反演作物LAI。刘伟东等[12]研究表明，LAI与一阶微分光谱均表现出良好的相关性。王秀珍等[13]指出，归一化差值植被指数、蓝边内一阶微分总和与红边内一阶微分总和的比值是估测水稻LAI的最佳参数。田永超等[6]研究指出，水稻LAI与部分高光谱植被指数存在良好的相关性，其中以差值指数DI(854,760)为变量建立的水稻LAI 监测模型效果最好，可用于水稻LAI 的估测。Broge 等[14]研究指出，基于高光谱的植被指数对LAI 的估测并不优于宽波段植被指数，加之高光谱遥感数据量大，处理复杂，实用性不如宽波段植被指数。为了提高水稻LAI 的估测精度，有学者采用支持向量机和主成分分析法等模糊统计方法来估算LAI[15- 16]。也有学者利用各种卫星遥感数据，如MODIS具有不同波段设置和分辨率的影像在大范围的LAI监测中获得了较好的反演效果[17]。上述研究表明，利用光谱技术可较好的估测水稻叶面积指数，能较好的解决传统破坏性取样获取水稻叶面积指数方法费力费时的缺陷。
1.2 水稻生物量的监测
生物量的大小是衡量水稻生长状况的重要指标，与水稻产量和LAI 紧密相关。所以，用来监测水稻LAI 的方法均可用于生物量的监测，主要是利用高光谱参数、植被指数和生物量进行相关分析。如Casanova 等[18]利用植被指数反射模型反演的光合有效辐射可准确估算水稻的生物量。Prasad 等[19]研究表明，生物量与近红外波段(740~1100 nm)的反射率呈正相关，与红光波段(620~700 nm)的反射率呈负相关。Takahashi 等[20]研究表明，可利用冠层可见光和近红外高光谱反射率来建立估算水稻干物质重的监测模型。Gitelson 等[21]指出，可利用红边位置的对数方程估算生物量。同时，国内学者也对水稻生物量的监测开展了大量研究。唐延林等[22]利用760~900 nm和630~690 nm这2 个宽波段的组合比值植被指数和归一化植被指数估测了水稻鲜干叶重；他还利用红边位置、红边幅值监测水稻、玉米等作物的鲜干叶重[23]。王秀珍等[24]指出，可利用蓝边内一阶微分总和与红边内一阶微分总和组成的比值植被指数来构建水稻鲜重的监测模型。为寻求有效的水稻生物量估算方法，张远等[25]尝试开发了微波冠层散射模型，结果表明，利用微波遥感机理模型来反演水稻结构参数和估算水稻生物量效果较好，具有应用潜力。所以，通过对光谱数据进行有效提取，建立高光谱参数与植被指数均可准确的估测水稻生物量。
2 水稻生化参数的监测
2.1 水稻氮素营养的监测
氮素是水稻生长发育中最重要的营养元素之一，是评价水稻长势、估测产量与品质的重要参考指标。氮肥施用过多或过少均会不同程度的影响水稻生长，导致叶绿素含量、生物量、叶面积指数等的变化，进而改变水稻群体的冠层光谱反射率。所以，利用光谱技术无损监测水稻氮素营养状况始终是作物遥感监测研究的重点[5]，对于诊断水稻生长特征、提高氮肥利用率、降低过量施氮带来的农田环境污染具有重要意义。20 世纪70 年代以来，国内外许多学者广泛开展了作物叶片氮素监测诊断研究，寻找氮素的敏感波段及其反射率在不同氮素水平下的表现。Thomas 等[26]利用550 nm和670 nm两个波段定量估算了甜椒的氮素含量。Stone 等[27]研究指出，可利用671 nm 和780 nm这2 个波段的光谱反射率组合植株—氮—光谱指数估测小麦全氮含量。以上研究提出的氮素敏感波段多位于可见光波段，并且认为绿光附近效果最佳。在阐明氮素敏感波段后，国内外学者利用各种统计方法寻找氮含量与光谱反射率及其演生参数间的定量关系，且构建了估算作物氮素含量的监测模型。如Nguyen等[28]采用偏最小二乘法预测了水稻叶片氮素状况。Inoue等[29]研究指出，可利用可见光和近红外区域内高光谱数据的多元回归模型来估测水稻叶片的氮素含量。杨长明等[30]研究发现，水稻叶片氮素含量和1376 nm 波段的冠层光谱反射率呈负相关。朱艳等[31]研究指出，小麦和水稻的叶片氮素含量都与归一化差值植被指数(1220，610)具有很好的相关性，可利用共同的波段与光谱指数来监测其叶片氮素含量。谭昌伟等[32]分析了水稻氮素含量和原始光谱反射率、一阶微分光谱及高光谱参数间的定量关系，建立与检验了以光谱参数为变量的水稻氮素营养监测诊断模型。田永超等[7]研究发现，绿光560 nm 和红边705 nm 波段附近光谱反射率与叶层全氮含量呈极显著负相关，两者分别与近红外波段组合而成的光谱比值指数可较好地监测水稻叶层全氮含量，其中绿光、红边窄波段比值指数SR(R780，R580)和SR(R780，R704)表现较好。覃夏等[33]建立基于水稻冠层归一化植被指数NDVI 的早稻氮素诊断模型，并利用模型指导水稻生产实践，实现水稻氮素追肥的精确定量。由于水稻冠层光谱反射率受到叶片面积、角度、土壤覆盖度和含水量等因子影响，同时，上述因子具有明显的时空动态性，所以，这样构建的氮素光谱诊断模型具有明显的局限性，难以用于建模以外的时空条件，如何提高氮素光谱诊断模型的普适性有待进一步深入探讨。
2.2 水稻叶绿素的监测
叶绿素是水稻叶片吸收转化光能的重要物质，是评价作物光合效率与营养胁迫的重要指标。可见光波段是叶片叶绿素含量最敏感波段，蓝光与红光被叶绿素强烈吸收，导致反射率较小，绿光是叶绿素吸收低谷区[34]。许多研究表明[35-36]，可利用光谱技术来监测作物叶片叶绿素含量。吴长山等[37]分析了水稻等作物的叶片光谱特征与叶绿素密度的关系，指出在762 nm波段的导数光谱与叶绿素密度具有高度的相关性。刘伟东等[12]分析了水稻整个生育期内叶绿素密度与高光谱数据的关系，指出微分技术能够改善光谱数据与叶绿素密度的相关性。另外，许多学者对水稻不同叶位叶片的叶绿素含量与光谱反射率间的关系进行大量研究。孙雪梅等[38]研究指出，植被指数GNDVI和水稻抽穗后顶一叶叶绿素含量的关系最好。陈维君等[39]研究表明，mSR705和mND705是预测水稻乳熟后顶一叶叶绿素含量的良好光谱指数。杨杰等[40]分析了水稻主茎顶部4 张叶片的高光谱反射率与叶绿素含量的定量关系，发现红边波段的比值和归一化光谱指数可较好的估测水稻上部4 叶的叶绿素含量。所以，利用高光谱数据可准确地监测水稻叶片的叶绿素密度与叶绿素含量等信息。
3 水稻水分的监测
水分是影响作物生长发育、光合作用和呼吸作用的主要环境因子之一。叶片含水量是水稻水分状况良好度量和诊断指标，采用传统的测定方法存在测试时间长并具破坏性等缺陷。近年来，光谱技术的快速发展，使作物水分状况的无损实时监测成为可能。许多学者针对干旱对作物光谱特性的影响及光谱对叶片水分亏缺的响应等开展了广泛研究，同时构建光谱指数来诊断植株水分状况。干旱时，作物冠层光谱反射率在近红外区域都有所降低，认为760~900 nm是监测作物水分胁迫的最好波段，可以作为作物中度干旱时水分状况的指示器[3]。Danson等[41]研究发现，1360~1470 nm和1830~2080 nm为水分吸收波段，其叶片反射率一阶导数和叶片含水量具有很好的相关性，并且不受叶片结构的影响。Ceccato 等[42]研究表明，利用短波红外波段(1600 nm)与近红外波段(820 nm)的比值来估算含水量比用单一波段估测的结果更准确。田永超等[8]研究了不同土壤水氮条件下水稻冠层光谱反射特征与植株含水量的相关性，表明水稻冠层短波红外光谱反射率随土壤含水量的降低而升高，而近红外光谱反射率随土壤含水量的降低而降低，比值植被指数R810/R460可以较好的监测不同生育期水稻叶片和植株含水率。孙俊等[43]于水稻孕穗期同时测量室外水稻冠层光谱反射率和叶片含水率，分别应用BP 神经网络和GA-BPNetwork、传统多元线性回归方法建立叶片含水率预测模型，试验表明，GA-BP-Network 模型的预测效果最好。
4 展望
光谱技术可实时、快速、准确地获取作物长势、生物化学参数等信息。随着高光谱遥感的快速发展，可以更准确地探测并获取作物的精细光谱信息来估测生物量、LAI 和氮素等指标，但是，目前的作物监测模型多为静态的统计模型，难以提示作物生长发育、产量形成及其与气候土壤环境的互作机理，缺乏普适性与动态性[44]。因此，将光谱遥感信息与作物生长模型相耦合，以利于构建普适性强且方便可靠地光谱监测模型，进而进一步提高模型的反演能力与精度，是解决光谱监测问题的有效途径和农业遥感研究的重要方向之一。利用光谱技术探测作物生长状态可在地面和高空两个层面下进行，相对于基于航空航天平台的作物生长监测，地面遥感监测作物生长具有受大气干扰和传感器本身性能等因子的影响小、监测精度高等优点，但存在监测区域小的缺点。所以，将精度较高地地面光监测模型与空间遥感信息相结合，构建作物长势、氮素含量等指标的遥感监测模型，用来指导大尺度的作物生长监测与肥水精确调控。此外，目前作物长势、生物化学参数等信息的获取大多是基于国外进口的地物光谱仪，不但价格昂贵，而且结构复杂，操作繁琐，不便于田间生产使用。因此，研制结构简单、价格便宜和易于田间操作的便携带式作物生长监测诊断仪仍然是光谱监测研究中的一个重要方向，有利于解决当前作物生长信息实时、快速、无损测量手段瓶颈问题，以提高作物生产精确管理水平和综合效益。
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关键词标准化;现代农业;基本特征;关系
劳动生产率是衡量现代农业的重要指标，现代农业的发展离不开大的社会经济条件，现代农业有着明显的时代和区域特征。标准化是现代农业发展的基础和重要特征之一，标准化在稳定农产品质量、农业产业化、科技成果推广等方面发挥更加重要的作用。现代农业发展对标准化提出了更高要求，将在农产品质量安全、农业机械化、精确高效农业、提高劳动生产率和规范市秩序等方面发挥更加重要的作用。
国内外农业发展的实践经验表明，农业标准化是农业现代化的重要内容和基础。无论是大规模农场化经营还是设施农业的发展，都离不开标准化的支持。大规模农场化经营所必需的机械化、农艺与农机相适应的生产方式，都是标准化的成果。设施农业更是以市场为导向的高科技、高标准精确农业生产。因此，大力推行农业标准化，包括农产品生产及加工、流通的标准化，带动农业生产专业化和区域化，进而推动农业的战略性结构调整。
推进农业标准化是保障农产品质量和消费安全的重要手段[1]。近年来，因农药残留、兽药残留和其他有毒有害物质超标，导致的农产品污染和中毒事件时有发生，严重威胁了广大消费者的身体健康和生命安全。这些问题的出现或多或少都与没有建立起完善的标准体系和农产品质量监督体系有关。同时，又缺乏相应的标准化生产体系对农产品生产和加工过程进行严密的过程监控，使得农产品安全问题日益突出。没有农业标准化，就没有农业现代化，就没有食品安全保障。
推进农业标准化是建设现代农业的现实选择，是现代农业的重要标志。现代农业不仅要求农产品品种要标准化、农业生产技术标准化，农业生产管理也要标准化，还要求农业市场规范、农村经济信息建设也要标准化。建设现代农业的过程在某种程度上也是农业标准化的过程、农业信息化的过程和农业市场化的过程[2]。
1现代农业的基本特征
世界农业发展的历史，尤其是欧美现代农业的发展已经证明农业现代化是在工业现代化基础上发展起来的。其具备以下几个重要特征。
1.1较高的劳动生产率
劳动生产率是衡量现代化发展水平的最重要标志，也是农业现代化的核心要素。农业发展的历史表明，持续提高的劳动生产率是农业产业吸引人才和资本进入的重要指标，作为社会经济发展中的第一产业，农业的发展依赖于社会经济发展的条件、不同的社会发展水平和经济条件，农业现代化有着不同的表现形式，因而有着鲜明的时代特征。
1.2具有很强的区域特色
农业对环境的依赖很强，现代农业的发展水平与其所处的区域环境密切相关，因而现代农业有着很强的区域特色，这也是特色农业发展的基础。但是农业资源又是脆弱的，部分资源如淡水等又是不可再生的，因此注重对农业资源和环境的保护和可持续利用是现代农业发展所必需的。
1.3科技贡献率高
现代农业是在工业化基础上发展起来的，用现代工业装备的，其基本特征是:技术性能优良的现代农业机器体系被广泛应用，因而机器作业基本上替代了人畜力作业;同时用现代组织管理方法来经营。现代农业是广泛应用现代科学技术、现代工业提供的生产资料和科学管理方法的产业。
1.4市场化程度高
传统农业最重要的特征是自给自足，因而现代农业只有面向市场，提高商品率，通过市场机制来配置资源，才能建立起科学完整的产业体系。广泛采用先进适用的农业科学技术、生物技术和生产模式，改善农产品的品质、降低生产成本，以适应市场对农产品需求优质化、多样化、标准化的发展趋势。现代农业的发展过程实质上是先进科学技术在农业领域广泛应用的过程，是用现代科技改造传统农业的过程。
2农业标准化与现代农业的关系
2.1农业标准化是农业现代化的重要内容和基础
(1)标准体系的过程控制作用。标准化最重要的作用是过程控制作用，即准确识别过程、制订优化的程序和方法，实施标准得到最佳秩序、持续改进和提高，也就是常说的PDCA循环。农业生产过程中准确地识别农产品的生产和加工过程，建立起系统化的标准，就形成了覆盖农业生产和加工全过程的标准体系[3]。标准体系的实施将强化对农产品生产过程的控制，使农产品的质量更加符合市场的需求。
而农业生产与工业生产相比，最大的不同就在于生产过程不可预期性更强，也就是农业生产的结果即是最终的农产品受环境变化的影响特别大，任何一个环节的失控就会使最终的产品质量失去控制，近年来反复出现的农产品质量安全事故就证明了这一点。因而在农业生产中加强对生产过程的控制尤其重要，只有过程受到生产者和监管方法的控制，才能确保生产的结果符合市场的预期。
(2)保障农产品质量的稳定和提高。农产品是农业生产和加工的最终结果，是农业生产成果的集中体现，是农业产业利润实现的载体。对农产品质量的要求随着社会经济的不断发展而提高，因而市场对农产品的质量要求是持续变化的，或者说是持续提高的。农产品质量的最直接体现就是产品标准。产品标准是农业生产标准体系的核心，也是农业生产的目标。农产品质量标准既能够客观地反映市场，又能在市场需求的推动下不断改进和提高，再回到生产环节，对生产过程提出更高的要求，对生产过程的标准也提出更高的要求[4]。
农业标准化还是增强农产品国际竞争力和调节农产品进出口的重要手段。我国加入WTO后，价格优势在国际市场上受到了安全标准的挑战。我国90%的农产品出口企业，不同程度地受到国外技术壁垒的影响，如有机农产品、农业GAP生产等都是更高标准的农业生产。同时，由于我国标准“门槛”低，加之检测能力弱，客观上为国外农产品大量进入我国市场提供了便利。在此形势下，加快建立符合国际规范和食品安全的农业标准化体系，已成为现代农业发展的必然要求。
(3)加快农业科技成果的推广应用。推进农业标准化是促进农业科技成果转化和推进产业化经营的有效途径。农业标准化生产示范区建设的实践证明:农业标准化是促进科技成果转化为生产力的有效途径，是提升农产品质量安全水平、增强农产品市场竞争能力的重要保证，是提高经济效益、增加农民收入和实现农业现代化的基本前提。加快农业标准化进程，是新世纪新阶段推进农业产业革命的战略要求。
农业标准化既源于农业科技创新，又是农业科技创新转化为现实生产力的载体。科技成果转化为标准，可以成倍地提高推广应用的覆盖面。同时，标准的提高又会推动科技创新。农业产业化经营是新时期推进农业和农村经济发展的重要组织形式。农业产业化的实施过程，既是农产品生产、加工、流通行为标准化的过程，也是规范千家万户农民生产行为和应对千变万化农产品市场的过程。可以说，没有农业的标准化，就难以实现农业的产业化。
2.2现代农业发展需要更高水平的标准化
(1)土地制度。规模化是现代农业的基本要素之一，农业产业发展的基础是土地制度，这是由于农业对土地资源的严重依赖决定的。无论从历史还是国外发展历程看都是如此。我国农业过去逾30年所取得的成果是建立在以家庭为单位的农业承包制基础上的，曾经给中国的农民带来了实惠和富裕，也在部分上解放了农业生产力。但从现代农业标准发展的要求来看，从农业产业化和工业化的发展来看，这种划地为制的承包显然也存在着一些不足。国外农业发达国家大多实行的是私人农场主或农田主制，这种形式也许更便于实施企业化式的标准化管理。目前，我国政府正在着力推进合理的土地流转制度，即在不改变土地所有权性质的基础上，鼓励土地经营权的流动，在一定范围内扩大农业生产的组织规模[5]。但随着社会主义市场经济的成熟发展，尤其是城市化进程的加快，有必要探索一条更适合于我国国情、更利于农业现代化的生产的土地制度。
(2)农业产业化的市场规范机制。现代农业是直接面向市场的产业，充分发挥市场配置资源的作用是必需条件。而我国农业产业市场化程度仍然较低。近几年来很多农产品出现价格的巨幅波动，造成农民收入大幅降低。这一方面是由于我国的农业生产者综合素质还比较低，还不具备直接面向市场的能力;另一方面，一个重要的原因是市场规范机制未完全建立起来，流通环节对农产品市场的主导作用太强，农业专业化合作社未能真正发挥联系市场的桥梁作用，并在一定程度上对市场的波动起到推波助澜的作用。而国外农产品在市场上的流通都是由专门的协会或公司来组织，相应的法律法规、行业协会标准等都起到约束和规范作用。因此，建立起适应我国国情与社会主义市场经济相适应的市场规范机制和体系显得尤为迫切。
(3)农业生产效率的不断提高。农业现代化最明显的标志是劳动生产率的提高。因此，实现农业现代化需要不断地改善生产条件，提高基础设施和现代化的物质装备条件。而我国人多地少的国情又要求不能片面地追求大规模农场化生产，集约化、高效率地使用各种现代生产投入要素，包括水、电力、农膜、肥料、农药、良种、农业机械等物质投入和农业劳动力投入，从而达到提高农业生产率的目的是人们现实的选择。标准化作业可以提高农业资源的使用效率，规范使用可以提高农业生产的控制水平，对农产品质量稳定起到保障作用。
探索不同形式的农业合作组织和专业化生产是提高劳动生产率有效的方式。最高水平的专业化生产应该是社会化，也就是将农业生产过程中的部分产品或服务进行工业化改造，利用工业化的成果来提高农业产业的劳动生产率。现实情况下涌现了很多农业组织，要充分利用标准化“统一、简化、选优”的原则进行组织，获得最佳秩序，以确实提高生产率。
3结语
农业现代化是一个渐进的过程，离不开当地的社会经济发展条件。标准化是现代管理和现代大规模农业生产的基础，也是现代农业发展的基础。现代农业生产追求的高质量农产品需要标准化;现代农业生产要求的机械化需要农机与农艺相结合的标准化;高投入高产出的集约化生产、精准农业都需要更高水平的农业标准化来控制生产过程，因而现代农业发展过程需要更加重视标准化的基础和保障作用。
4参考文献
[1] 金人宪，王瑛.农业标准化在食品质量安全中的作用[J].现代农业科技，2008(12):307，309.
[2] 杨谨，杨娜.标准化在实现农业产业化中的重要作用[J].现代农业科技，2007(16):211-212.
[3] 邹冬梅，陈成海，陈业渊.实施农业标准化 促进热带现代农业发展[J].热带农业工程，2009，33(6):53-56.
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关键词:水资源；协调发展度模型；评价指标
引言
水资源是人们生活的必需品，但是随着人们的过度开发和使用，水资源的短缺便成为了社会发展所需要面临的重要问题，我国政府对其的关注度也比较高，尤其是在工农业用水加剧的状况下，水资源使用之间的争夺更是变得越发的严峻，农业用水空间所受到的压力也十分的明显。水资源的过度开发和使用都会影响到我国的生态环境。所以，必须要就水资源的使用和环境经济协调性的发展进行更为深入的探究。
1协调度的概述
水资源、环境和区域经济的可持续发展主要就是为了提升三者之间发展高度，是一个和谐发展的过程，这个发展过程不能过于简单，其并不直接和增长保持一致，其增长主要是在一定的时间内，提升其总量。让社会更具系统化的特性，在实际的发展过程中，不能一味的以牺牲环境和破坏生态环境当做发展的代价，需要统筹规划，合理的使用水资源、环境和区域经济，让其发展更具可持续以及可循环的特性，将协调度概念放置到其中，对其进行更为精确合理的评价。了解协同发展的和谐趋势，对其协调的状况进行定量性的评价，该过程始终处于一个动态的变化状态，所以在某时间点以及某时间段都不能单独的考虑其数据的变化情况，需要把其放置在相应的时间序列之中，对其进行综合性的考虑，分析时间段的协调状况，在协调度的评价内容中，合理的使用空间区域，对其进行精确的衡量。
2构建协调发展评价模型
2.1协调发展指标体系构建原则
首先，要遵循科学性的原则，在其所构建的指标内容中，需要严苛且精准的反馈出水资源的使用状况，找出水资源使用和环境经济发展之间所存在的连接关系，设定好环境管理机制。其次，要遵循全面性的原则，在其构建的指标体系之中，其所涉及到的层面比较广，所以其所设定的指标必须要带有代表性的特征，这样可以较为全面的反应出三者之间的关系。最后是动态性的原则，水资源的使用以及环境经济的发展都处于一个动态的变化过程，所以，在构建协调发展指标体系时，需要分析系统的动态化特征，了解其发展的趋势以及变化的现状。收集整理相关的数据信息，对其进行过量化的处理。
2.2指标体系的构建
使用时间序列协调度来正确的评价相关指标，同时还应当在选择指标时，尽可能的选择可以反馈出经济、水资源利用率和环境的指标。站在农业用水的层面上选择指标。
2.3协调度评价等级
利用相关的公式去计算协调发展度的等级，并对协调发展度的等级进行精确合理的划分，深入的分析各个系统之间所存在的协调关系，对协调发展等级进行论述。
3水资源使用和环境经济协调发展的措施
3.1坚持系统、长期、全局的指导思想
城市的可持续发展内容比较复杂，需要在提升经济的同时，合理且高效的使用各类资源能源，切实的保障城市的生态环境，赋予其生态环境稳定性以及舒适性的特征。所有的城市发展都会和周边的城市地区相交流，其关系十分的紧密，对此，在制定可持续发展措施时，需要从全局的角度上出发，利用好各类经济发展的机遇以及条件，不断的提升水资源使用的高效性。
3.2尊重自然发展环境经济
城市的自然环境是城市赖以生存的基础，但往往是城市发展的制约因素。城市的地形地貌、水源容量、地质分布状态、植被条件和气候特征等因素，都是影响城市规划非常重要的限制性条件。可持续发展的城市规划，在综合考虑城市功能的前提下，必须慎重考虑这些自然条件。规划师与资源管理者必须有清醒的认识，山地城市等都是自然环境与城市建设有机结合的结果。
