王景發(fā) 壽春光

摘要：建立吉林雨養(yǎng)玉米作物長勢監(jiān)測系統(tǒng)對指導區(qū)域農業(yè)生產活動具有重要意義。研發(fā)的此款軟件系統(tǒng)，可將吉林省省域范圍內的多時間、多空間分辨率衛(wèi)星影像，樣地成像高光譜影像，土壤有機質、養(yǎng)分含量等本底數據，利用數據庫管理技術實現對吉林省雨養(yǎng)玉米生產區(qū)柵格與矢量數據的動態(tài)檢測與管理，以GIS空間顯示與部分組件開發(fā)功能為基礎，實現對吉林省不同生態(tài)區(qū)雨養(yǎng)玉米作物長勢的動態(tài)監(jiān)測。該系統(tǒng)有助于及時掌握作物生長狀況、為準確預報作物病蟲草害發(fā)生狀況提供決策信息，對作物產量估算與區(qū)域糧食安全具有重要價值。

關鍵詞：玉米;GIS;吉林省;二次開發(fā)

中圖分類號：S22文獻標識碼：ADOI：10.19754/j.nyyjs.20190615003

引言

數字農業(yè)要求作物生產達到最優(yōu)化，即需要根據作物長勢來調節(jié)田間施肥、灌溉管理等措施，以實現高效產出目的[1，2]。在作物生長發(fā)育期內，不同生長階段，作物內部的營養(yǎng)成分與細胞結構，以及作物的冠層結構與尺度都會呈現出周期性的變化特征，而這些變化特征都將反映在影像數據的光譜特征上，給遙感作物監(jiān)測提供物理基礎[3，4]，學者基于植被指數等方法開展了相關作物長勢監(jiān)測工作，并取得大量成果[5]。玉米在我國的種植面積和總產量都是最大的作物，可用于食用、飼料、工業(yè)與能源，對保障國家糧食安全與改善人民生活具有重要作用和價值。作為我國玉米主產區(qū)，吉林省玉米單產量和總產量水平均高于大部分?。ㄖ陛犑?、自治區(qū)），但總體來說，目前針對農情監(jiān)測，仍主要依靠局部樣點的實地調查，存在信息量不足、監(jiān)測具有滯后性的特點。尚缺少吉林省雨養(yǎng)玉米作物遙感監(jiān)測集成系統(tǒng)，實現田間作物長勢的快速遙感監(jiān)測。因此，本研究通過集成吉林省多時空分辨率遙感影像、典型地點高光譜測量、土壤質量專題矢量數據等，基于數據庫技術與地理信息系統(tǒng)顯示功能，實現對吉林省雨養(yǎng)玉米種植區(qū)作物長勢的監(jiān)測與管理。借助該系統(tǒng)可及時掌握作物生長狀況、準確預報作物病蟲草害發(fā)生狀況，對國家糧食安全具有重要價值。

1軟件設計

1.1軟件設計思路

吉林雨養(yǎng)玉米作物長勢監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)總體路線共分為5層，由基礎底層到管理高層分別為地理信息系統(tǒng)基礎組件、玉米遙感影像動態(tài)監(jiān)測應用組件、綜合服務層和用戶實操客戶端。其中，基礎GIS組件提供多時、空分辨率影像數據、地面高光譜遙感數據、種植區(qū)面積矢量數據、環(huán)境本底信息的管理、可視化表達等功能;玉米遙感影像動態(tài)監(jiān)測應用組件是該監(jiān)測系統(tǒng)的核心構件，主要基于組件設計技術，在通用地理信息系統(tǒng)組件平臺基礎上封裝作物長勢遙感識別與監(jiān)測功能;綜合服務層可實現玉米長勢信息、變換監(jiān)測數據的管理、可視化、輸出等服務[6]。本系統(tǒng)以吉林省雨養(yǎng)玉米作物長勢專題信息為管理對象，在地圖數據基礎上，通過數據庫管理技術與GIS顯示功能對吉林省雨養(yǎng)玉米作物長勢進行展示與預警，實現吉林省雨養(yǎng)玉米田間長勢監(jiān)測的信息化管理。

1.2設計方案

在吉林雨養(yǎng)玉米作物長勢監(jiān)測系統(tǒng)中，將B/S模式與C/S模式相結合，從而集成二者優(yōu)勢。C/S部分采用的是Microsoft Visual Studio. NET 2010，而B/S部分采用Java、HTML、JavaScript等主流網絡語言。用戶實操客戶端采用Flex控件，選用Oracle 11g作為該系統(tǒng)的數據庫管理平臺[7]，通過空間數據引擎，實現海量數據的快速存儲與檢索。

2軟件介紹

2.1系統(tǒng)簡介

吉林雨養(yǎng)玉米作物長勢監(jiān)測系統(tǒng)利用數據庫和GIS技術，對吉林省玉米長勢信息的遙感柵格和環(huán)境本底矢量地理空間數據進行管理?；诘乩硇畔⑾到y(tǒng)動態(tài)顯示功能，可實現玉米田間長勢的動態(tài)顯示與變化檢測功能。

2.2系統(tǒng)特征

該系統(tǒng)基于SQL SEVER與Arc SDE技術相結合形式，采用C#匯編語言，架構ArcGIS Engine組件進行編碼，開發(fā)效率高，系統(tǒng)界面交互友好[8]。

2.3系統(tǒng)功能

系統(tǒng)功能通過吉林雨養(yǎng)玉米作物長勢監(jiān)測應用組件和iServer空間服務擴展實現玉米田間長勢狀態(tài)的顯示與發(fā)布。主要功能有，遙感影像疊加與動態(tài)顯示、作物長勢信息顯示、專題矢量數據圖層管理與顯示，地圖文檔輸出等。

2.4運行環(huán)境

硬件需求，Intel（R）_ Core（TM）_i5_ CPU_ @_2.50GH處理器;4G以上內存;1T以上硬盤;軟件需求，Windows7/windows8/windows10操作系統(tǒng)，ArcGIS Engine10.2運行。

3功能實現

3.1主視圖窗口

主視圖窗口用于顯示添加的各類具有地理參考信息的數據，包括衛(wèi)星遙感影像、地面高光譜測量數據、矢量專題數據等。針對視圖窗口，提供了簡單圖像操作功能，如對比度調整、亮度調整、假彩色合成、密度分割等。在窗口中右鍵快捷菜單，也可實現專題圖層屬性信息的快速查看。

3.2文件菜單與編輯菜單

文件菜單包含新建、保存、打開等二級菜單，主要用于新建、保存、打開作物長勢的地圖文檔，其中，添加數據功能可以添加img、tiff、shp、Raster等多種格式數據。此外，還包括編輯、數據處理、動態(tài)顯示與幫助等菜單。

3.3吉林雨養(yǎng)玉米作物長勢屬性查詢

吉林雨養(yǎng)玉米作物長勢屬性查詢包括作物種植查詢、健康狀況查詢、環(huán)境本地現狀查詢、農業(yè)措施查詢等功能[10]。屬性查詢可基于SQL語言按條件進行檢索，也可以是用戶在下拉框或復選框中篩選，查詢結構可以在地圖文檔中高亮顯示，也可對數據進行導出。

3.4吉林雨養(yǎng)玉米作物長勢數據輸出

吉林雨養(yǎng)玉米作物長勢數據輸出包括輸出專題圖件，以及專題數據。專題圖件為作物不同生育期的長勢圖譜，圖譜包含地圖比例尺、指北針、房里網、圖例等地圖要素;專題數據包括指定地理范圍、屬性篩選后的作物長勢差異斑塊矢量數據、環(huán)境本底要素矢量數據、作物面積等統(tǒng)計數據。

4結論

本文以吉林省雨養(yǎng)春玉米長勢動態(tài)監(jiān)測為目標，將多時空遙感數據與矢量專題數據相結合，基于數據庫技術與地理信息系統(tǒng)顯示功能，研發(fā)了吉林雨養(yǎng)玉米作物長勢監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)能實現玉米不同生育期長勢信息的動態(tài)顯示、專題信息的屬性查詢、專題圖件的輸出等。該系統(tǒng)實現了對吉林省雨養(yǎng)玉米作物長勢的動態(tài)顯示與管理，為及時掌握作物生長狀況、準確預報作物病蟲草害發(fā)生狀況提供決策服務，為吉林省雨養(yǎng)玉米集約規(guī)?；S產增效技術集成與示范提供服務。

參考文獻

[1] 姜舒文. 基于3G網絡的玉米生長環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的設計與實現[D].吉林農業(yè)大學，2012.

[2] 劉秀清. 玉米生長情況監(jiān)測系統(tǒng)建設報告[J].中國農業(yè)信息，2014（03）：288.

[3] 韓悅婷. 基于opencv的玉米長勢自動監(jiān)測系統(tǒng)的設計[D].南京信息工程大學，2018.

[4] 盧健. 三維GIS在玉米精準作業(yè)模擬監(jiān)測系統(tǒng)中的研究與應用[D].吉林農業(yè)大學，2017.

[5] 李瑩，雷瑩. 東北玉米水稻遙感監(jiān)測系統(tǒng)可行性研究[J].農業(yè)與技術，2013，33（05）：136-137.

[6] 邵曉芳，李軍，景寧. 空間數據庫接口技術的研究[J].計算機工程與科學，2003，25（6）：87-89.

[7] 潘農菲. 基于Oracle Spatial的GIS空間數據處理及應用系統(tǒng)開發(fā)[J].計算機工程，2002，28（2）：278-279.

[8] 吳杰，陸鋒，湯井田，程昌秀，袁正午. 基于OCCI 的空間數據庫幾何對象實現方法[J].地球信息科學，2003，12（4）：16-20.

[9] 趙方亮. 玉米營養(yǎng)監(jiān)測系統(tǒng)的設計與實現[D].河南農業(yè)大學，2016.

[10] 陳銘，楊達. 基于數字圖像的夏玉米長勢遠程監(jiān)測系統(tǒng)研究[J].科技資訊，2011（25）：169-170.

作者簡介：王景發(fā)（1997-），男，碩士研究生，研究方向：景觀生態(tài)遙感研究。