基于3S技术的农田信息采集系统的研究与开发
摘要
农业问题是全球可持续发展的基本问题，也是一个国家的基本产业。我国是一个人口众多，耕地面积不足，人均粮食产量较低的国家。农业的经营手段至今还没有完全摆脱传统的手工劳作方式，存在着经营规模小、技术含量低、投入与产出不合理等不利因素，严重地制约了农业的发展，如果想在现有基础上使我国农业有较大的发展，必须依靠科技进步，必须增加农业的科技含量，使用高新技术对传统农业进行彻底改造。
精细农业是21世纪农业发展的新潮流，成为农业科技研究的热点领域，它是由信息技术支持的根据空间变异，定位、定时、定量地实施一整套现代化农事操作技术与管理的系统，其基本涵义是根据作物生长的土壤性状，调节对作物的投入，即一方面查清田块内部的土壤性状与生产力空间变异，另一方面确定农作物的生产目标，进行定位的“系统诊断、优化配方、技术组装、科学管理”，调动土壤生产力，以最少的或最节省的投入达到同等收入或更高的收入，并改善环境，高效地利用各类农业资源，取得经济效益和环境效益。
精细农业的实施主要包括三个环节：农田的空间信息的实时采集、信息的智能化管理与决策、智能化变量农机具作业，其中农田信息的采集是实施精细农业的关键，同时也是精细农业实施的瓶颈。
本课题根据精细农业发展研究的现状，研究分析了农田信息采集的手段和方法，并结合精细农业对农田信息采集、分析和管理等方面的特点和需求，确定了以便携式光谱仪作为农田作物信息采集的主要设备，以土壤养分水分速测技术作为农田土壤养分水分信息获取手段，结合当前精细农业发展应用中较为成熟的GPS技术和GIS技术，运用计算机自动控制技术和无线数字通讯技术，研究开发了基于3S技术的农田信息采集系统。主要研究开发成果：
(1)在研究GPS和DGPS定位原理、精度及输出语句数据格式等基础上，设计了GPS25-1vs OEM板和SBX-3信标接收OEM板与单片微型计算机的硬件接口电路和程序，实现了农田定位信息的实时采集。
(2)运用单片微型计算机控制技术，把MSR 16R型便携式光谱仪和DGPS(GPS25-1vs OEM板和SBX-3信标接收OEM板)有机集成，实现了“定量”、“定
The agricultural development is a basic problem of global sustainable development, and a fundamental industry of a country as well. Our country is characterized by large population, insufficient cultivated area, lower per capita grain yield. So far, the agricultural operation has not totally got rid of the traditional manual work yet, in which the disadvantageous factors exist such as small-scale operation, low technical content , irrational input—output, and thus severely restricting the development of agriculture. In order to make the agriculture of our country get greater development on the existing foundation, we must use the new and high-technology to transform the traditional agriculture system completely depending on the scientific and technological progress, and increasing the scientific and technological content of agriculture.
Pricesion Agriculture (PA) is a new trend of agricultural development in the 21st century and also the hot field in the study of agricultural science. PA is the system supported by information technology and implemented by a whole set of modernized farming operating technology and management based on spatial variability, localization, timing, rationing. Its basic function is to regulate the input to the crop according to the soil properties in which the crop grows. Namely, on one hand, it investigates the soil properties and spatial variability of productivity in the field, on the other hand, it mobilizes soil productivity by confirming the production targets of the crops, carrying on system diagnosing, optimizing prescription, technology assembling, scientific management systematically with localization to reach equal incomes or high incomes by minimum input and to improve the environment and to utilize all kinds of agricultural resources high-efficiently. Therefore it benefits economically and environmentally.
The implementation of PA mainly includes three links: real-time acquisition of space information of farmland, intelligent information managing and decision, intelligent VRT working. Among them the acquisition of farmland information is a prerequisite and also the bottleneck of the PA implementation.
According to PA current development and research situation, This dissertation mainly studies and analyzes the means and methods of the farmland information acquisition, Based on the characteristics of PA and its demand on farmland information acquisition, analysis and management, etc. It confirms the portable spectroscope as the leading equipment in acquiring crop information. By means of obtaining the information about the soil nutrient
精细农业是21世纪农业发展的新潮流，成为农业科技研究的热点领域，它是由信息技术支持的根据空间变异，定位、定时、定量地实施一整套现代化农事操作技术与管理的系统，其基本涵义是根据作物生长的土壤性状，调节对作物的投入，即一方面查清田块内部的土壤性状与生产力空间变异，另一方面确定农作物的生产目标，进行定位的“系统诊断、优化配方、技术组装、科学管理”，调动土壤生产力，以最少的或最节省的投入达到同等收入或更高的收入，并改善环境，高效地利用各类农业资源，取得经济效益和环境效益。
精细农业的实施主要包括三个环节：农田的空间信息的实时采集、信息的智能化管理与决策、智能化变量农机具作业，其中农田信息的采集是实施精细农业的关键，同时也是精细农业实施的瓶颈。
本课题根据精细农业发展研究的现状，研究分析了农田信息采集的手段和方法，并结合精细农业对农田信息采集、分析和管理等方面的特点和需求，确定了以便携式光谱仪作为农田作物信息采集的主要设备，以土壤养分水分速测技术作为农田土壤养分水分信息获取手段，结合当前精细农业发展应用中较为成熟的GPS技术和GIS技术，运用计算机自动控制技术和无线数字通讯技术，研究开发了基于3S技术的农田信息采集系统。主要研究开发成果：
(1)在研究GPS和DGPS定位原理、精度及输出语句数据格式等基础上，设计了GPS25-1vs OEM板和SBX-3信标接收OEM板与单片微型计算机的硬件接口电路和程序，实现了农田定位信息的实时采集。
(2)运用单片微型计算机控制技术，把MSR 16R型便携式光谱仪和DGPS(GPS25-1vs OEM板和SBX-3信标接收OEM板)有机集成，实现了“定量”、“定
The agricultural development is a basic problem of global sustainable development, and a fundamental industry of a country as well. Our country is characterized by large population, insufficient cultivated area, lower per capita grain yield. So far, the agricultural operation has not totally got rid of the traditional manual work yet, in which the disadvantageous factors exist such as small-scale operation, low technical content , irrational input—output, and thus severely restricting the development of agriculture. In order to make the agriculture of our country get greater development on the existing foundation, we must use the new and high-technology to transform the traditional agriculture system completely depending on the scientific and technological progress, and increasing the scientific and technological content of agriculture.
Pricesion Agriculture (PA) is a new trend of agricultural development in the 21st century and also the hot field in the study of agricultural science. PA is the system supported by information technology and implemented by a whole set of modernized farming operating technology and management based on spatial variability, localization, timing, rationing. Its basic function is to regulate the input to the crop according to the soil properties in which the crop grows. Namely, on one hand, it investigates the soil properties and spatial variability of productivity in the field, on the other hand, it mobilizes soil productivity by confirming the production targets of the crops, carrying on system diagnosing, optimizing prescription, technology assembling, scientific management systematically with localization to reach equal incomes or high incomes by minimum input and to improve the environment and to utilize all kinds of agricultural resources high-efficiently. Therefore it benefits economically and environmentally.
The implementation of PA mainly includes three links: real-time acquisition of space information of farmland, intelligent information managing and decision, intelligent VRT working. Among them the acquisition of farmland information is a prerequisite and also the bottleneck of the PA implementation.
According to PA current development and research situation, This dissertation mainly studies and analyzes the means and methods of the farmland information acquisition, Based on the characteristics of PA and its demand on farmland information acquisition, analysis and management, etc. It confirms the portable spectroscope as the leading equipment in acquiring crop information. By means of obtaining the information about the soil nutrient
引文
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