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

        2017-03-05 23:32:20王亞非雷盼湖北富邦科技股份有限公司湖北應(yīng)城43400武漢禾大科技有限公司湖北武漢430000
        化工管理 2017年1期
        關(guān)鍵詞:作物智慧農(nóng)業(yè)

        王亞非雷盼(.湖北富邦科技股份有限公司, 湖北 應(yīng)城 43400;.武漢禾大科技有限公司, 湖北 武漢 430000)

        以田小二為例基于手機端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,它將成為我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)未來的發(fā)展趨勢,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)的實現(xiàn)提供了技術(shù)支撐。本文在對國內(nèi)外相關(guān)文獻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,概述手機端智慧農(nóng)業(yè);最后,對我國智慧農(nóng)業(yè)未來發(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)

        我國十分重視農(nóng)業(yè)信息化的發(fā)展,中共十八屆五中全會提出實施“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃,發(fā)展分享經(jīng)濟,實施國家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略,“互聯(lián)網(wǎng)+”將成為經(jīng)濟發(fā)展最大動力,要以發(fā)展“互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)”為契機,推動智慧農(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)未來發(fā)展的趨勢[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、人造地球衛(wèi)星、航天飛機等為運載工具,通過其上安裝的探測儀器,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)過信息的傳輸及處理,識別出地物或景觀的屬性、分布及其發(fā)展演化的規(guī)律,進而對地球的資源、環(huán)境等進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,在不同的作物生長期,實施全面監(jiān)測,根據(jù)光譜信息,進行空間定性、定位分析,為定位處方農(nóng)作提供大量的田間時空變化信息[2],RS 技術(shù)是智慧農(nóng)業(yè)實現(xiàn)全面感知的核心技術(shù)之一。

        GIS 是在計算機硬、軟件系統(tǒng)支持下,對整個或部分地球表層空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進行采集、儲存、管理、運算、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、分析、管理等各個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題。GIS 作為智慧農(nóng)業(yè)的核心組件,將 RS、GPS、專家系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)等組合起來,可以實現(xiàn)農(nóng)業(yè)信息的存儲、分析和智能處理[2]。

        GPS 可以提供實時、全天候和全球性的導(dǎo)航、定位、定時服務(wù)。農(nóng)業(yè)信息空間和時間變化量的采集是實現(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,其實時定位和精確定時功能可為智慧農(nóng)業(yè)提供實時、高效、準確的點位信息,從而實時地對農(nóng)田水分、肥力、雜草和病蟲害、作物苗情及產(chǎn)量等進行描述和跟蹤;為農(nóng)機作業(yè)提供高效導(dǎo)航信息,使農(nóng)業(yè)機械將作物需要的肥料送到準確的位置,將農(nóng)藥噴灑到準確位置[2]。

        在智慧農(nóng)業(yè)中,單純地運用 RS、GIS 與 GPS 中的某一種技術(shù)往往不能滿足需要,不能提供智慧農(nóng)業(yè)實施過程中所需要的對地測量、存儲管理、信息處理、分析模擬的綜合能力。將 RS、GIS、GPS有機結(jié)合,構(gòu)成一個一體化信息獲取、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。

        2 田小二3s技術(shù)在手機端的應(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)測土配方施肥土壤養(yǎng)分測試數(shù)據(jù),采用GIS等技術(shù)研制開發(fā)Android智能手機田小二APP。田小二中的小二配肥通過不同的數(shù)據(jù)來源分為兩個類型:依據(jù)農(nóng)業(yè)部推薦施肥數(shù)據(jù),通過GIS區(qū)域劃分,手機GPS定位確定區(qū)域?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)輸出,實現(xiàn)糧食作物大區(qū)配方施肥推薦;依據(jù)測土配方“3414”試驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),通過手機GPS定位,精確獲取到后臺GIS土壤養(yǎng)分圖中的數(shù)據(jù),結(jié)合施肥模型、專家經(jīng)驗,實現(xiàn)測土配方施肥方案推薦。也可依據(jù)農(nóng)戶自身常年耕作經(jīng)驗自行進行大配方小調(diào)整,通過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。讓農(nóng)田土壤實現(xiàn)可持續(xù)性耕作,避免肥料浪費造成的環(huán)境污染與土壤破壞。

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

        (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)變得更象是一場賭博。現(xiàn)在,田小二讓這些在發(fā)生改變。田小二后臺匯集了2006年到2016間的日值氣象數(shù)據(jù)和2005開始至今的國家測土配方基礎(chǔ)土壤數(shù)據(jù)。現(xiàn)在只需要通過田小二軟件圈定自己的農(nóng)田,通過GPS定位,后臺GIS區(qū)域數(shù)據(jù)管理田小二能精準的給用戶推送土壤基礎(chǔ)數(shù)據(jù)情況和詳盡的天氣情況,根據(jù)土壤條件、降水量級別和其他一些田間現(xiàn)場測量數(shù)據(jù),在智能手機上進行分析,可以幫助農(nóng)民在任何給定的日期或時間調(diào)整資源。

        通過設(shè)置作物和播種時間,田小二能自動判定作物生長周期,及其該周期內(nèi)應(yīng)該注意的病蟲害防治與農(nóng)事操作,根據(jù)定位區(qū)域與種植作物的不同,精準推送災(zāi)害天氣情報和病蟲害爆發(fā)情報,讓農(nóng)田防治更簡單。田小二還能幫助農(nóng)戶記錄每季作物農(nóng)事操作過程,未來還能提供種植作物價格走勢信息,讓種植變的簡單。

        (3)點對點的農(nóng)化服務(wù) 斥巨資打造了一座以美國測土服務(wù)為標準的農(nóng)化服務(wù)中心,以田小二APP為端口,定位農(nóng)田為基礎(chǔ),一方面實現(xiàn)測土配方,另一方面不斷完善土壤信息數(shù)據(jù)庫。廣泛開展配方肥試驗示范,農(nóng)業(yè)專家下到田間地頭,指導(dǎo)農(nóng)民科學(xué)的施肥。引進瑞士ebee農(nóng)業(yè)無人飛機,對大農(nóng)場進行航拍,幫助建立農(nóng)場電子地圖,土壤屬性圖,根據(jù)航拍圖片分析,提供作物病蟲害預(yù)報,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)民通過使用它們來充分利用農(nóng)場中的每一畝的土地。如同在金融服務(wù)、醫(yī)療保健、交通運輸、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)運作的決策,必將引領(lǐng)農(nóng)業(yè)的一場革命!

        (4)基于位置服務(wù)(LBS)的農(nóng)業(yè)服務(wù)商業(yè)平臺 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、防治病蟲害等方案的千差萬別??紤]到這些因素,田小二也專門設(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?shù)貙嵺`中形成的有效方案,可以由該農(nóng)技專家上傳到我們的平臺。一旦有用戶采用,即形成了技術(shù)的變現(xiàn),從而一方面更好地為種植戶服務(wù),一方面也推廣了新技術(shù),鼓勵了技術(shù)專家的熱情,也增加了其收入。

        通過基于位置服務(wù)的技術(shù)下,田小二將進一步嘗試區(qū)域農(nóng)業(yè)資源共享服務(wù)。農(nóng)戶可將自家的農(nóng)用機械或其它閑置資源在平臺上發(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APP提供的標準種植方案模板形成一套種植方案。田小二通過數(shù)據(jù)形成一個溝通農(nóng)企與農(nóng)戶的橋梁,讓好的產(chǎn)品,好的種植模式得到推廣。

        3 田小二在精準農(nóng)業(yè)上的展望

        我國是一個農(nóng)業(yè)大國,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,但是由于受現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)經(jīng)營體制限制,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)還需要進行不斷地探索和研究[10]。

        化肥零增長的實現(xiàn)不僅僅在化肥技術(shù)進步,同時也體現(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,進行數(shù)據(jù)的匯總和分析,進而為不同地區(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,2008,24(8):58-62

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        [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

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

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