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以田小二為例基于手機(jī)端3S技術(shù)的智慧農(nóng)業(yè)概述

王亞非1雷盼2(1.湖北富邦科技股份有限公司， 湖北 應(yīng)城 432400；2.武漢禾大科技有限公司， 湖北 武漢 430000)

智慧農(nóng)業(yè)是智慧地球的重要組成部分，它將成為我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，以遙感、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)為一體的 3S 技術(shù)為智慧農(nóng)業(yè)的實(shí)現(xiàn)提供了技術(shù)支撐。本文在對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)資料分析研究的基礎(chǔ)上，探討了3s技術(shù)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用；其次，以農(nóng)業(yè)APP軟件田小二為例，概述手機(jī)端智慧農(nóng)業(yè)；最后，對(duì)我國(guó)智慧農(nóng)業(yè)未來(lái)發(fā)展，提出了一些建議與思考。

智慧農(nóng)業(yè)；3S技術(shù)；農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)；互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)

我國(guó)十分重視農(nóng)業(yè)信息化的發(fā)展，中共十八屆五中全會(huì)提出實(shí)施“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)計(jì)劃，發(fā)展分享經(jīng)濟(jì)，實(shí)施國(guó)家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略，“互聯(lián)網(wǎng)+”將成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展最大動(dòng)力，要以發(fā)展“互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)”為契機(jī)，推動(dòng)智慧農(nóng)業(yè)、智慧農(nóng)村建設(shè)。

隨著 3S(Remote Sensing，RS，遙感；Geography Information System，GIS，地理信息系統(tǒng)；Global Positioning System，GPS，全球定位系統(tǒng))、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等技術(shù)的在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)正在加快向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型，智慧農(nóng)業(yè)成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)[1]。

1 3S技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

RS技術(shù)是指以飛機(jī)、人造地球衛(wèi)星、航天飛機(jī)等為運(yùn)載工具，通過(guò)其上安裝的探測(cè)儀器，獲取和記錄地球表面上物體或景觀的電磁輻射信息，并經(jīng)過(guò)信息的傳輸及處理，識(shí)別出地物或景觀的屬性、分布及其發(fā)展演化的規(guī)律，進(jìn)而對(duì)地球的資源、環(huán)境等進(jìn)行研究分析的綜合技術(shù)[3]。農(nóng)業(yè)信息全面感知是智慧農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)，是整個(gè)智慧農(nóng)業(yè)鏈條上最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)，RS 技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)中利用高分辨率傳感器，采集地面空間分布的地物光譜反射或輻射信息，在不同的作物生長(zhǎng)期，實(shí)施全面監(jiān)測(cè)，根據(jù)光譜信息，進(jìn)行空間定性、定位分析，為定位處方農(nóng)作提供大量的田間時(shí)空變化信息[2]，RS 技術(shù)是智慧農(nóng)業(yè)實(shí)現(xiàn)全面感知的核心技術(shù)之一。

GIS 是在計(jì)算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)支持下，對(duì)整個(gè)或部分地球表層空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲(chǔ)存、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)。由于物聯(lián)網(wǎng)和遙感技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)中的深化應(yīng)用，農(nóng)業(yè)信息具有了多種數(shù)據(jù)采集的手段和感知終端，所以智慧農(nóng)業(yè)龐大的數(shù)據(jù)集有著比以往更大的容量、更高的多樣性和復(fù)雜性。要想使這些大數(shù)據(jù)更好的服務(wù)于農(nóng)業(yè)，必須要從農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)產(chǎn)生、存儲(chǔ)、分析、管理等各個(gè)角度管理好這些大數(shù)據(jù)，因此農(nóng)業(yè)信息的智能處理與分析是智慧農(nóng)業(yè)建設(shè)中需要解決的重要問(wèn)題。GIS 作為智慧農(nóng)業(yè)的核心組件，將 RS、GPS、專(zhuān)家系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)等組合起來(lái)，可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)信息的存儲(chǔ)、分析和智能處理[2]。

GPS 可以提供實(shí)時(shí)、全天候和全球性的導(dǎo)航、定位、定時(shí)服務(wù)。農(nóng)業(yè)信息空間和時(shí)間變化量的采集是實(shí)現(xiàn)智慧農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵之一，GPS 在智慧農(nóng)業(yè)中具有核心地位，其實(shí)時(shí)定位和精確定時(shí)功能可為智慧農(nóng)業(yè)提供實(shí)時(shí)、高效、準(zhǔn)確的點(diǎn)位信息，從而實(shí)時(shí)地對(duì)農(nóng)田水分、肥力、雜草和病蟲(chóng)害、作物苗情及產(chǎn)量等進(jìn)行描述和跟蹤；為農(nóng)機(jī)作業(yè)提供高效導(dǎo)航信息，使農(nóng)業(yè)機(jī)械將作物需要的肥料送到準(zhǔn)確的位置，將農(nóng)藥噴灑到準(zhǔn)確位置[2]。

在智慧農(nóng)業(yè)中，單純地運(yùn)用 RS、GIS 與 GPS 中的某一種技術(shù)往往不能滿(mǎn)足需要，不能提供智慧農(nóng)業(yè)實(shí)施過(guò)程中所需要的對(duì)地測(cè)量、存儲(chǔ)管理、信息處理、分析模擬的綜合能力。將 RS、GIS、GPS有機(jī)結(jié)合，構(gòu)成一個(gè)一體化信息獲取、處理、應(yīng)用的技術(shù)系統(tǒng)，相互滲透相互補(bǔ)充，3S 技術(shù)才能真正將農(nóng)業(yè)空間信息的精確采集和利用變成了現(xiàn)實(shí)。

2 田小二3s技術(shù)在手機(jī)端的應(yīng)用

(1)私人訂制化肥料 在前人研究作物推薦施肥模型成果的基礎(chǔ)上，根據(jù)測(cè)土配方施肥土壤養(yǎng)分測(cè)試數(shù)據(jù)，采用GIS等技術(shù)研制開(kāi)發(fā)Android智能手機(jī)田小二APP。田小二中的小二配肥通過(guò)不同的數(shù)據(jù)來(lái)源分為兩個(gè)類(lèi)型：依據(jù)農(nóng)業(yè)部推薦施肥數(shù)據(jù)，通過(guò)GIS區(qū)域劃分，手機(jī)GPS定位確定區(qū)域?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)輸出，實(shí)現(xiàn)糧食作物大區(qū)配方施肥推薦；依據(jù)測(cè)土配方“3414”試驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過(guò)手機(jī)GPS定位，精確獲取到后臺(tái)GIS土壤養(yǎng)分圖中的數(shù)據(jù)，結(jié)合施肥模型、專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)測(cè)土配方施肥方案推薦。也可依據(jù)農(nóng)戶(hù)自身常年耕作經(jīng)驗(yàn)自行進(jìn)行大配方小調(diào)整，通過(guò)田小二自助配肥獲得符合自身土壤特性的配方方案。讓農(nóng)田作物吃飽吃好，不浪費(fèi)。讓農(nóng)田土壤實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性耕作，避免肥料浪費(fèi)造成的環(huán)境污染與土壤破壞。

同時(shí)，田小二APP軟件直接與比富得小型智能配肥機(jī)無(wú)縫連接，實(shí)現(xiàn)了手機(jī)下單，線下智能配肥站立刻就能生產(chǎn)。通過(guò)GPS定位，分配到最近的配肥站點(diǎn)，肥料生產(chǎn)就在村頭。工廠原料直接到農(nóng)戶(hù)，縮短肥料流通路徑。讓便宜優(yōu)質(zhì)且具體針對(duì)性的肥料，在手機(jī)方寸間的操作就送到農(nóng)戶(hù)地頭。

(2)以田塊為中心的農(nóng)業(yè)管理 年復(fù)一年，農(nóng)民都在經(jīng)受各種變數(shù)和風(fēng)險(xiǎn)的折磨，而不可預(yù)知的天氣和多變的土壤條件是最大的挑戰(zhàn)，它們使農(nóng)業(yè)變得更象是一場(chǎng)賭博?，F(xiàn)在，田小二讓這些在發(fā)生改變。田小二后臺(tái)匯集了2006年到2016間的日值氣象數(shù)據(jù)和2005開(kāi)始至今的國(guó)家測(cè)土配方基礎(chǔ)土壤數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在只需要通過(guò)田小二軟件圈定自己的農(nóng)田，通過(guò)GPS定位，后臺(tái)GIS區(qū)域數(shù)據(jù)管理田小二能精準(zhǔn)的給用戶(hù)推送土壤基礎(chǔ)數(shù)據(jù)情況和詳盡的天氣情況，根據(jù)土壤條件、降水量級(jí)別和其他一些田間現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)，在智能手機(jī)上進(jìn)行分析，可以幫助農(nóng)民在任何給定的日期或時(shí)間調(diào)整資源。

通過(guò)設(shè)置作物和播種時(shí)間，田小二能自動(dòng)判定作物生長(zhǎng)周期，及其該周期內(nèi)應(yīng)該注意的病蟲(chóng)害防治與農(nóng)事操作，根據(jù)定位區(qū)域與種植作物的不同，精準(zhǔn)推送災(zāi)害天氣情報(bào)和病蟲(chóng)害爆發(fā)情報(bào)，讓農(nóng)田防治更簡(jiǎn)單。田小二還能幫助農(nóng)戶(hù)記錄每季作物農(nóng)事操作過(guò)程，未來(lái)還能提供種植作物價(jià)格走勢(shì)信息，讓種植變的簡(jiǎn)單。

(3)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的農(nóng)化服務(wù) 斥巨資打造了一座以美國(guó)測(cè)土服務(wù)為標(biāo)準(zhǔn)的農(nóng)化服務(wù)中心，以田小二APP為端口，定位農(nóng)田為基礎(chǔ)，一方面實(shí)現(xiàn)測(cè)土配方，另一方面不斷完善土壤信息數(shù)據(jù)庫(kù)。廣泛開(kāi)展配方肥試驗(yàn)示范，農(nóng)業(yè)專(zhuān)家下到田間地頭，指導(dǎo)農(nóng)民科學(xué)的施肥。引進(jìn)瑞士ebee農(nóng)業(yè)無(wú)人飛機(jī)，對(duì)大農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行航拍，幫助建立農(nóng)場(chǎng)電子地圖，土壤屬性圖，根據(jù)航拍圖片分析，提供作物病蟲(chóng)害預(yù)報(bào)，產(chǎn)量預(yù)估，氮肥施用量的等決策[8]。

將農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)中，幫助農(nóng)民通過(guò)使用它們來(lái)充分利用農(nóng)場(chǎng)中的每一畝的土地。如同在金融服務(wù)、醫(yī)療保健、交通運(yùn)輸、制造業(yè)和其他行業(yè)中一樣，將正確的數(shù)據(jù)帶到管理農(nóng)業(yè)運(yùn)作的決策，必將引領(lǐng)農(nóng)業(yè)的一場(chǎng)革命！

(4)基于位置服務(wù)(LBS)的農(nóng)業(yè)服務(wù)商業(yè)平臺(tái) 各地的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件千變?nèi)f化，土壤、氣候和作物的不同導(dǎo)致其種植、施肥、防治病蟲(chóng)害等方案的千差萬(wàn)別?？紤]到這些因素，田小二也專(zhuān)門(mén)設(shè)置了根據(jù)地理位置推薦本地農(nóng)業(yè)技術(shù)解決方案的功能。一些在當(dāng)?shù)貙?shí)踐中形成的有效方案，可以由該農(nóng)技專(zhuān)家上傳到我們的平臺(tái)。一旦有用戶(hù)采用，即形成了技術(shù)的變現(xiàn)，從而一方面更好地為種植戶(hù)服務(wù)，一方面也推廣了新技術(shù)，鼓勵(lì)了技術(shù)專(zhuān)家的熱情，也增加了其收入。

通過(guò)基于位置服務(wù)的技術(shù)下，田小二將進(jìn)一步嘗試區(qū)域農(nóng)業(yè)資源共享服務(wù)。農(nóng)戶(hù)可將自家的農(nóng)用機(jī)械或其它閑置資源在平臺(tái)上發(fā)布，充分地提高和發(fā)揮資源利用率，增加收入。

田小二也將匯集到數(shù)據(jù)完全展示在APP中，其他涉農(nóng)企業(yè)可根據(jù)自身產(chǎn)品特征，通過(guò)APP提供的標(biāo)準(zhǔn)種植方案模板形成一套種植方案。田小二通過(guò)數(shù)據(jù)形成一個(gè)溝通農(nóng)企與農(nóng)戶(hù)的橋梁，讓好的產(chǎn)品，好的種植模式得到推廣。

3 田小二在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)上的展望

我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，各地區(qū)農(nóng)業(yè)資源條件差異顯著。隨著空間信息技術(shù)的日益發(fā)展和完善，3S 技術(shù)作為智慧農(nóng)業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)和核心將得到迅速發(fā)展，一方面智慧農(nóng)業(yè)的研究和建設(shè)為 3S 技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了條件，另一方面 3S 技術(shù)的發(fā)展為實(shí)現(xiàn)智慧農(nóng)業(yè)的全面感知和智能處理提供了技術(shù)支撐[7]。目前3S 技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)的應(yīng)用研究已經(jīng)取得了一定的成績(jī)，但是由于受現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)體制限制，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用還不夠深入，具體應(yīng)用方案和技術(shù)還需要進(jìn)行不斷地探索和研究[10]。

化肥零增長(zhǎng)的實(shí)現(xiàn)不僅僅在化肥技術(shù)進(jìn)步，同時(shí)也體現(xiàn)在從種子篩選，種植管理，土壤改良，養(yǎng)分調(diào)控等一系列措施。田小二的目標(biāo)將不局限于化肥，而是盡可能聯(lián)合種業(yè)、化肥業(yè)、遙感技術(shù)和物聯(lián)技術(shù)，打通不同行業(yè)間的隔閡，進(jìn)行數(shù)據(jù)的匯總和分析，進(jìn)而為不同地區(qū)不同作物提供最佳的種前和種中管理方案，為農(nóng)民的增產(chǎn)節(jié)支而努力。

[1]施連敏,陳志峰,蓋之華.物聯(lián)網(wǎng)在智慧農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用[J].農(nóng)機(jī)化研究,2013(6):250-252

[2]李道亮.物聯(lián)網(wǎng)與智慧農(nóng)業(yè)[J].農(nóng)業(yè)工程,2012(1):1-7

[3]席慶云.SPOT5衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)在農(nóng)村土地利調(diào)查中的應(yīng)用與分析[J].地球,2012(2):104-107

[4]邵 景 安 .RS-induced characteristics of land use change in Chongqing, China[J].農(nóng) 業(yè) 工 程 學(xué)報(bào),2008,24(8):58-62

[5] R Abd El-Kawy, R?d J K, Ismail H A, et al. Land use and land cover change detection in the western Nile delta of Egypt using remote sensing data[J]. Applied Geography. 2011,31(2):483-494

[6] 姚遠(yuǎn),丁建麗,阿爾達(dá)克·克里木,等.基于實(shí)測(cè)高光譜和電磁感應(yīng)數(shù)據(jù)的區(qū)域土壤鹽漬化遙感監(jiān)測(cè)研究[J].光譜學(xué)與光譜分析,2013(7):1917-1921

[7] Maeda EE, Wiberg DA, Pellikka PKE. Estimating reference evapotranspiration using remote sensing and empirical models in a region with limited ground data availability in Kenya[J]. Applied Geography, 2011,31(1):251-258

[8] Chen Pengfei, Yang Fei, Du Jia. Yield forecasting for winter wheat using time series NDVI from HJ satellite[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering(Transactions of the CSAE), 2013,29(11):124-131

[9]何亞娟,潘學(xué)標(biāo),HeatherMcNirn,等.基于SPOT遙感數(shù)據(jù)的甘蔗葉面積指數(shù)反演和產(chǎn)量估算[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2013(5):226-231

[10]李強(qiáng)子,閆娜娜,張飛飛.2010年春季西南地區(qū)干旱遙感監(jiān)測(cè)及其影響評(píng)估[J].地理學(xué)報(bào),2010,65(7):771-780