3S技术集成在精细农业中的应用

化 。未 来 ， 星 遥感 技术 将 在精 细农 业技 术体 系 卫 中扮 演重 要角 色 。 ３ 术 的 应 用 是 现代 信 息 化 发展 的趋 势 ， Ｓ技 极 大地 提 高 了信 息采 集 和 处理 的准 确性 和 直 观 性 。为 我 国精 细农 业 的发 展提 供 了高科 技 的信 息平 台 。 ３ 我国 ３ Ｓ技术 的应 用 与发 展
地 理信 息 系统（ Ｉ） 以地 理空 间数 据 库 为 Ｇ Ｓ是 基 础 ， 用地 理 模 型 分析 方 法 。 时提供 多 种 空 采 适 间和 动态 地理 信 息 的 计算 机 系统 。它 能够 将 空
间信 息 和属性 信息 结 合起 来 ，具有 地理 数 据 采 集 管 理 、 间属 性 分 析 、 理信 息 可视 化表 现 等 空 地
３ Ｓ技术在精细农业中的应用及发展
齐 虎 春
内蒙 古 化工职 业学 院
［ 摘
要】 精细农业是 实现农业可持续发展的重要途径，ｓ 术作为精细农业系统的主要支持 ３技
技 术 ， 我 国 已经具 备 了 自主 发展 的条 件 ， 在 在农 业现 代化 过程 中发 挥 了 巨大作 用 。本 文探讨 了 ３ Ｓ技
星成 功 发射 ，这标 志 着 北 斗 区域 卫 星导 航 系统 的基 本 系统 建成 。此 前 我 国 已成 功发 射 四颗北 斗 导航 试验 卫 星 和八 颗 北 斗导 航 卫 星 。将 在 系 统组 网和试 验基 础 上 ，逐 步扩 展 为 全球 卫 星导 航 系统 。 根据 系统 总体 规 划 ，０ ２年 将首 先覆 盖 ２１
功 能 。 可 以被 用 于农 田土地 数 据 管理 ．查 询 土 壤、 自然 条件 、 物苗 情 、 物 产量 等 数据 。 能 作 作 并

3S技术在林业领域中的应用【摘要】林业是一项重要的资源产业，而3S技术（遥感、地理信息系统、全球定位系统）在林业领域中的应用日益广泛。

本文从遥感技术、GIS 技术、GPS技术以及综合应用案例分析等方面探讨了3S技术在林业中的作用。

通过对这些技术的运用，可以更好地监测森林资源、进行林地规划、精准定位砍伐点等。

结合实际案例分析，本文探讨了3S技术在林业领域中的重要性，指出未来发展趋势。

3S技术在林业领域的应用对于提高资源利用效率、保护生态环境具有重要意义，将在未来发展中扮演着更加重要的角色。

【关键词】关键词：林业领域、3S技术、遥感技术、GIS技术、GPS技术、应用案例分析、重要性、未来发展、总结。

1. 引言1.1 林业领域概述通过遥感技术，可以实现对森林资源的快速调查和监测，获取大量的空间数据，为林业资源的合理利用提供了重要支持。

GIS技术则能够实现对林地的空间数据分析和管理，帮助林业机构更好地制定管理策略和规划方案。

而GPS技术可以实现对森林资源的实时定位和追踪，提高了资源管理的精确度和效率。

综合应用案例分析表明，3S技术在林业领域的应用能够有效提高林地的利用率和管理水平，为森林资源的可持续利用做出了重要贡献。

深入研究和推广3S技术在林业领域中的应用，对于促进林业现代化建设和生态文明建设具有重要意义。

2. 正文2.1 遥感技术在林业中的应用遥感技术在林业中的应用是通过卫星、飞机等载具获取林地信息的技术。

这种技术可以帮助林业管理者监测森林覆盖率、病虫害情况、火灾风险等重要信息，从而有效指导森林资源的合理利用和保护。

通过遥感技术，林业部门可以实现对大范围森林的快速监测和评估，提高工作效率，减少时间和人力成本。

遥感技术在林业中的应用还包括森林资源清查、病虫害防治、自然灾害监测等方面。

利用遥感技术可以及时监测树木的生长情况，识别病虫害的发生位置，预警森林火灾，从而及时采取相应的措施进行防治。

遥感技术还可以为林业规划、森林资源管理和环境保护提供科学依据，促进林业可持续发展。

3S技术在精准农业中的应用研究
遥感技术在精准农业中的应用研究主要包括农作物遥感监测和农田土壤遥感监测。

通
过遥感数据获取农作物的生长情况、植被指数、叶面积指数等信息，可以实时监测并评估
农作物的生长状况，帮助农民制定科学的农业生产计划，并及时采取措施来应对灾害和病
虫害。

土壤遥感监测则可以获取农田土壤的含水量、质地、营养状况等信息，通过分析这
些信息，可以进行精确施肥、灌溉调度等农事管理，提高农田的利用效率和产量。

地理信息系统在精准农业中的应用研究主要包括农业信息系统建设和农业空间分析。

农业信息系统通过整合遥感、气象、生态环境等数据，实现对农业资源和生产过程的监测、管理和决策支持，能够为农业生产提供全面、及时、准确的信息，帮助农民实现精细化管理。

农业空间分析则通过地理信息系统的功能，对农田的土地利用、作物类型、耕地变化
等进行空间分析，为农田规划和管理提供科学依据。

全球定位系统在精准农业中的应用研究主要包括定位导航和精确测量。

通过全球定位
系统的定位导航功能，农民可以实现精确作业、精确施肥、精确灌溉等，提高农田的利用
效率和减少资源浪费。

精确测量则可以定位农田、测量地形地貌、测量农田土壤质量等，
为农业规划提供精确的基础数据。

3S技术在精准农业中的应用研究为农业生产提供了科学依据和技术支持，可以帮助农民实现农业生产的精细化管理，提高农田的利用效率和农产品的产量。

随着技术的不断发
展和推广，相信3S技术在精准农业中的应用将会越来越广泛。

土壤养分分布图，依此可以了解田间
土壤养分差异，并根据该差异进行变
量施肥决策和变量施肥作业。
•
•RS在精准农业中的应用
• 作物长势遥感监测是利用遥感数
据对作物的实时苗情、环境动态和
•1)作物长势监 测和大解作物的分布概况、生长状况、肥 水行情以及病虫草害动态，便于采 取各种管理措施，为作物生产管理
2.空间特性：视域范围大，具有宏观特性。 光谱特性：探测的波段从可见光向两侧延伸,扩大了地物 特性的研究范围。 时相特性：周期成像，有利于进行动态研究和环境监测 。 3.特点：大面积的同步观测、时效性、数据的综合性和可 比性、经济性。
•
•GPS—全球定位系统
GPS定位技术是利用高空中的GPS卫星，向地面发射L波段的 载频无线电测距信号，由地面上用户接收机实时地连续接收，并 计算出接收机天线所在的位置。因此，GPS定位系统是由以下三 个部分组成： • （1）GPS卫星星座（空间部分） • （2）地面监控系统（地面控制部分） • （3）GPS信号接收机（用户设备部分） •应用特点：定位精度高，观测时间短，测站间无需通视，可提 供三维坐标，操作简便，全天候作业，功能多、应用广
•
•
•“3S”整体集成模式
"3S"整体集成包括： 以GIS为中心的集成方式（目的：非同步数据处理。通过利用
GIS作为集成系统的中心平台，对包括RS和GPS在内的多种来源 的空间数据进行综合处理、动态存储和集成管理。）
以GPS/RS为中心的集成方式（目的：同步数据处理。通过RS 和GPS提供的实时动态空间信息，结合GIS的数据库和分析功能 ，为动态管理、实时决策提供在线空间信息支持服务。该模式要 求集成多种信息采集和信息处理平台，同时需要实时通信支持， 实现代价高。

3S技术在农业方面的应用探讨3S技术，即遥感技术（Remote Sensing）、地理信息系统（Geographical Information System）和全球定位系统（Global Positioning System），已经在农业领域得到了广泛的应用。

这些技术的结合为农业生产提供了新的手段和工具，极大地提升了农业生产的效率和质量。

本文将从不同角度探讨3S技术在农业方面的应用，并探讨可能的未来发展方向。

一、遥感技术在农业中的应用遥感技术是指利用卫星、飞机等远距离传感器获取地面物体信息的技术。

在农业领域，遥感技术被广泛应用于土地利用监测、作物生长监测、病虫害监测等方面。

遥感技术可以用于土地利用监测。

利用遥感技术，可以对农田的土地利用情况进行监测和分析，从而帮助农民合理规划农田的利用方式，避免过度开垦和过度利用土地资源。

遥感技术可以用于作物生长监测。

通过遥感技术获取的数据可以帮助农民监测作物的生长情况，及时发现作物生长异常或疾病虫害的情况，及时采取相应的措施，保证农作物的生长和产量。

遥感技术在农业方面的应用为农民提供了强大的工具，帮助他们更好地管理土地资源、监测农作物生长情况和防控病虫害，提升了农业生产的效率和质量。

二、地理信息系统在农业中的应用地理信息系统（GIS）是一种基于地理信息的综合分析和处理系统。

在农业领域，GIS技术被广泛应用于土地管理、农业资源评价、农田规划等方面。

GIS技术可以用于土地管理。

通过GIS技术，可以对土地资源进行立体化的管理和分析，通过对地理信息的整合和分析，为农民提供科学的土地管理方案。

GIS技术可以用于农业资源评价。

通过GIS技术，可以对农田的土壤、水资源、气候等多维数据进行分析，为农民提供科学的农业生产方案，帮助他们更好地利用农田资源，提升农田的产量和质量。

GPS技术可以用于农田作业。

通过GPS技术，农民可以在耕种、播种、施肥等作业过程中实现自动化和精准化，提高作业效率和质量。

3S技术在精准农业中的研究与应用【摘要】精准农业是利用现代科技手段对农田进行精细管理，提高农业生产效益的一种新型农业生产模式。

3S技术包括地理信息系统、遥感技术和全球导航卫星系统，在精准农业中发挥着重要作用。

地理信息系统可以对土壤、植被等因素进行空间分析和监测，指导农业生产决策；遥感技术通过遥感图像获取农田信息，实现农田监测和管理；全球导航卫星系统可以提供精准的位置信息，帮助农民更准确地进行作业。

随着精准农业的发展，3S技术将在改善农业生产效益、促进农业现代化进程中发挥更大作用。

未来，需要加强对3S技术的研究与应用，进一步推动精准农业的发展。

3S技术为精准农业提供了有力支持，对农业现代化进程具有重要意义。

【关键词】精准农业、3S技术、地理信息系统、遥感技术、全球导航卫星系统、农业生产效益、农业现代化、趋势、支持、研究与应用。

1. 引言1.1 精准农业的定义精准农业是指利用现代科技手段，如地理信息系统、遥感技术和全球导航卫星系统等，精确测定和管理农业生产的各个环节，实现农业生产的精准化、高效化和智能化。

通过精准农业，可以实现对农田土壤、植株、气候等关键要素的精准监测和管理，为农业生产提供科学依据和技术支持，提高农业生产效益和资源利用效率。

精准农业的核心理念是精确施肥、精准灌溉、精细管理，通过精确分析和监测农田土壤养分含量、作物生长状况等信息，科学制定施肥、灌溉方案，实现对农作物生长环境的精准调控，最大限度地提高产量和品质，降低农药和化肥的使用量，减少对环境的污染，实现可持续发展。

精准农业的目标是做到“精益求精、精准施策、精心管理”，充分发挥现代科技的优势，提高农业生产水平和效益，促进农业现代化的发展。

精准农业是农业现代化的必然趋势，也是实现农业可持续发展的有效途径。

通过科学技术的支持，精准农业将为农业生产注入新的活力和动力，推动农业产业的转型升级，实现农民增收致富和乡村振兴。

1.2 3S技术在精准农业中的重要性3S技术在精准农业中的重要性体现在多个方面。

4.3S的集成应用
GIS
提供定位遥感信息查询
GPS
RS
几何纠正、训练区域选择以及分类验证等
3S技术为科学研究、政府管理、社会生活、数字地球提供 了新的观测手段、描述语言和思维工具。3S结合应用，三者相 互作用形成了“一个大脑，两只眼睛”的框架，即RS和GPS向 GIS提供或更新区域信息及空间定位，GIS进行相应的空间分析， 提取有用的信息，进行综合集成，为决策提供科学的依据。
1.遥感与地理信息系统的集成
GIS是分析、处理和显示空间数据的系统，而遥感影像则是空 间数据的一种形式，类似于GIS中的栅格数据。因此，GIS和RS很 容易在数据的功能上进行集成： 1）GIS作为RS图像处理的工具： ——GIS为RS提供空间数据管理和分析的技术手段； ——基于GIS数据的几何纠正和辐射纠正； ——借助GIS数据库中空间数据（如DTM），可解决遥感的“异物 同谱” 问题，从而提高对遥感数据的识别精度和效率。 2）RS作为GIS的数据来源： ——地物要素的提取； DEM数据生成； ——土地利用变化以及地图数据更新； ——及时准确地为GIS提供综合和大范围的资源和环境数据；
二、3S技术在精准农业中的应用
1.精准农业的概念
精准农业也被称为因地制宜农业（site specific farming）、或者处方农业（prescription farming）。它在 3S技术的支持下，进行抽样调查，获取作物生长的各种影响因 素信息（如土壤结构、含水量、地形、病虫害等）；通过进行 农田小区作物产量对比，分析影响小区产量差异的原因，获取 农业生产中存在的空间和时间差异性信息，可以根据每个地块 的农业资源特点，按需实施微观调控，以充分利用现代化和机 械化，精耕细作，获取高的经济效益。

3s技术在农业中的应用摘要：RS(remote sensing), GPS(global positioningsystem)和GIS(geographical information system)3大技术合称为"3S"技术,它们在农田土地资源调查、土壤侵蚀调查、农作物估产与监测、自然灾害监测与评估等农业领域已得到了广泛的应用.以"3S"技术为基础的精细农业在近年来受到了极大的关注,本文概述了"3S"技术在农业领域的应用,给出精细农业工程框架,最后讨论进一步研究的问题.关键词：3S技术农业"3S"技术及其农业应用遥感(RS)、全球定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS)被称为"3S"技术."3S"综合技术的最新发展是"3S"技术集成,集成反映了空间信息系统从数据获取到数据处理到信息生成的全过程,"3S"集成也就是要解决该过程的全自动化问题,使空间信息学的研究真正进入大规模实用化阶段."3S"技术引入农业研究和实践,可有效地管理具有空间属性的各种农业资源信息,对农业管理和实践模式进行分析测试,便于制定决策、进行科学和政策的标准评价;能有效地对多时期的农业资源及生产活动变化进行动态监测和分析比较;可将数据收集、空间分析和决策过程综合为一个共同的信息流,提高农业生产效率和效益.农业资源监测评估"3S"技术可以为农业资源监测评估提供帮助.RS/GPS系统能快速准确地获取研究区域内农业资源的遥感图像及空间位置信息,提供大量其他常规手段难以得到的资源信息,经判读解译、图像分类处理提取专题信息,利用RS/GIS强大的图形分析与制作功能,编绘出所需的各种资源要素的图件,据此可进行多种专题图的叠加分析.同时,利用RS可以对农业资源质和量的变化进行动态的监测,及时更新农业资源数据库,通过GIS的空间数据管理、分析功能和资源分析、评价模型,即可对具有时空变化特点的农业资源进行存量和价值量的测算,实现资源现状、潜力和质量评估.农业区划"3S"获得的资源分布、土地利用、空间社会经济差异等信息,具有综合性、同源性、宏观性及动态性,GIS数据库管理功能为这些数据的总汇提供支持并能够对其中的空间或非空间信息进行高效的处理,使农业区划工作者可以从更为宏观的角度分析区域农业的差异规律,为区划提供丰富而有效的信息.土地资源与土地利用研究土地资源与土地利用研究是GIS应用最广的领域,因此早期地理信息系统也叫做土地信息系统,土地信息系统涉及土地利用、开发、整治和保护的各个环节.在GIS支持下,能方便地完成距离与面积量测、空间查询、缓冲区分析.GIS能对地理信息进行动态描述,构建土地利用管理过程中系统要素格局的变化和发展、未来土地资源状态及社会环境状态的演变进行动态的模拟和预测,保证利用管理的策略及目标优化.作物长势监测与估产作物长势监测是一个动态过程,分析RS影像信息,就能够反映出宏观植被生长发育的节律特征.在实践中,结合相关资料,判读解译RS影像信息,在GIS中对各种数据信息进行信息提取、空间分析,识别作物类型,分析作物生长过程中自身的态势和生长环境的变化,统计量算出其播种面积,也可以发挥GIS系统的模型功能,构建出不同条件下作物生长模型和估产模式,把能反映产量的因素引入模型中,估算大面积作物的产量.农业灾害预警及应急反应借助于RS的动态监测,利用GIS系统,可以应用于诸如洪涝灾、旱灾、水土污染和作物病虫害等农业灾害的预测预报、灾情演变趋势模拟和灾情变化动态、灾情损失估算等,为防灾、抗灾、救灾的预警及应急措施及时提供准确的决策信息.通过GIS 的分析处理,可给出农作物病虫害的发生图、分布图及可能蔓延区图,为防虫治害提供及时、准确、直观的决策依据.农业环境监测通过建立农业资源环境空间数据库,管理、分析和处理海量的环境数据,进行农业环境因子的相关性分析;通过建立若干环境污染模型,模拟区域农业资源环境污染演变状况及发展趋势;通过GIS的空间分析,找出造成农业环境污染的原因;通过GIS空间制图功能,提供多种形象、直观的环境状况信息表达方式.农业基础性生产资料管理与合理利用以土壤肥料为例,土壤肥料是保证农业增产的重要生产资料.GIS空间数据管理与分析技术可以帮助农业、环境、化工、农资、农技推广等部门了解我国土壤肥力状况及化肥利用率的动态变化,进行区域性化肥合理规划和调配.GIS技术也可以应用于种子调配、农药调配等其他农业基础性生产资料上.水资源管理GIS在农田水利建设如河道挖掘路线选择、水流调度、农田水利规划、水资源调查与评价等方面有独到的用途.河道挖掘中的选址、挖方量计算问题,通过叠加DEM(数字高程模型),利用GIS分析空间分析功能,可由用户交互、实时地获取结果,通过DEM 比较不同区域的高程值,可以进行水流调度决策,与农业其他资源层综合分析,制定水利规划方案,与产量图叠加,进行水资源利用的评价.农业气候资源管理农业气候资源管理的基本内容包括:气候资源调查,气候资源评价,气候区划和气候资源分配等.通过气候资源调查、气候数值模拟和卫星遥感图像、地理信息系统等综合研究,对调查地区气候资源进行评价和区划,指导气候资源的开发利用.通过合理充分地开发利用气候资源,指导农业生产和农作物、花卉、果木等的引种."3S"与精细农业工程精细农业也称"数字农业","3S"技术是精细农业的技术支柱,实现精细农业是"3S"技术的农业应用的目标之一.精细农业是由航空/航天遥感(RS)的影像数据获取、全球定位系统(GPS)空间定位信息获取、地理信息系统(GIS)的数据管理与分析、决策支持系统(DSS)的分析模型支持、传感器技术如作物产量、车辆、杂草、土壤参数传感器等自动控制农业机械的反馈信息获取等一系列环节组成的体系.地旅系1班杨加周20101061139。

3S技术在农业方面的应用探讨1. 引言1.1 3S技术在农业方面的应用探讨随着科技的不断发展，3S技术在农业领域的应用越来越广泛。

3S 技术是指遥感技术、地理信息系统（GIS）和全球定位系统（GPS）的综合应用。

这些技术的结合为农业生产提供了更加科学、精确的管理手段，促进了农业生产的现代化、智能化和可持续发展。

在农业资源调查与监测方面，3S技术可以通过卫星遥感技术对农田的土壤养分、水分、作物生长情况等进行监测和调查，实现对农田资源的动态管理与利用。

在精准农业管理方面，通过GPS定位系统和GIS技术，可以实现对农田的精准施肥、灌溉和农药喷洒，提高农业生产效率和质量。

农业灾害预警与防控方面，3S技术可以通过监测气象数据、地形信息等，实现对农业灾害的提前预警和防控，减少灾害对农业生产的损失。

农田规划与土地利用优化方面，3S技术可以通过GIS技术对农田进行评估和规划，实现土地资源的合理利用和农田的优化布局。

农产品追溯与产地保障方面，通过3S技术可以实现对农产品的溯源管理，提供消费者对于农产品的产地、生产过程等信息，加强对农产品质量的监管和保障。

3S技术在农业领域的应用前景广阔，为农业生产提供了科学支撑，发挥着重要作用促进农业的可持续发展。

2. 正文2.1 农业资源调查与监测农业资源调查与监测是3S技术在农业领域的重要应用之一。

通过使用卫星遥感、地理信息系统和全球导航卫星系统，农业从业者可以实时监测农田的土壤水分情况、作物生长状况以及病虫害情况。

这种监测手段可以帮助农业生产者及时了解农田的实际情况，为科学决策提供数据支撑。

利用遥感技术，农业资源调查可以更准确地评估土地利用状况和植被覆盖度，为土地规划和管理提供科学依据。

借助地理信息系统，农业从业者可以将农田的地理位置信息与其他数据进行整合分析，为农业生产提供更精准的指导。

全球导航卫星系统的应用则可以提高农田监测的时效性和准确性，有助于及时发现问题并采取措施加以解决。

态 跟踪 系统随 时查看 机车 位置 、行驶 速度 、行 驶方
地理信 息 系统 融地 理学 、计 算机 科学 、管 理科 学和 信息 科学 为一 体 ，是指 在计 算机 软硬 件系 统支
持下 ，能对 地 球表 层空 间 中的地 理分布 数 据进 行一 系列 空 间操 作 和动 态分 析 的技术 系统 。主 要具 备 以 下 优 点 ：一 是 具 备 收 集 、 存储 、 管 理 、 分 析 、 显
“ 五 ” 以来 ， 该 院 育 成 小 麦 、 玉 十 米 、花 生 新 品 种 １ ０个 。为 了加 大 推 广 力
称，如 “ 邢抗 ２号玉 米 新 品种 示 范 基地 ” ，有 的除 了标 明新 品种 的名 称 外 ，对 新 品种 的特 征 、特 性 、
度 ，使 科研 成 果尽 快 转 化 为 现 实生 产 力 ， 每 个新 品种 经 过审 定 或鉴 定后 ，首先 进 行
所 组 成 。用 户 接 收机 部分 主 要就 是 Ｇ Ｓ信 号接 收 Ｐ
器 ，它 能接收卫 星发来 的信 息并利 用它来 定位 。 精细 农业 的实现 ，其 关键 技术之 一 就是 需要确 定作 业机 器 或 作 业者 的瞬 时 位 置 。利 用 ＧＰ Ｓ技 术 可 以对土 地进行 精确 划分 及导 航定位 ，并能 随时 显
号玉 米 ，邢 花 １号 、邢 花 ２号 、邢 花 ５号花 生等 ８
个 品种 ，分别 由 国家科 技 部 、农业 部 、省 科技 厅 、 省农 业开 发办 公室 、市 科技 局 、市 农业 开 发办 公室
掌握种 、管各 环节 的 技术 要领 ，成 为 向种
植 户宣 传 、推广 的骨干 。逐 步 建 成新 品种
７０・
“ 十五 ”以来 ，邢 台市 农 业科 学 研 究

3S技术在精准农业中的研究与应用随着科技的不断发展和农业的持续推进，精准农业这一新兴的农业生产模式正在逐渐被广泛采用。

其中，3S技术（遥感技术、地理信息系统技术、全球定位系统技术）是精准农业的重要支撑。

遥感技术作为3S技术中的一种，可以空间地观测、监测和测量农田的相关信息，如土地利用情况、土地覆盖情况、自然资源分布等等。

同时，通过对遥感影像数据的分析和处理，可以对农田环境、作物生长和土壤养分等进行定量化分析和评价。

这种定量化的分析和评价可以帮助农户更好地了解和掌握农田环境和作物生长状况，从而更好地制定种植计划和农业管理措施。

此外，遥感技术还可以通过对不同地区气象、气候，水文、土壤、植被等信息的遥感调查和研究，提供农业生产决策支持，为农业生产提供可靠地信息。

地理信息系统技术是3S技术中的另一种，它可以将采集到的遥感、GPS、RS等数据进行整合和处理，形成农田、农户、作物、精细施肥等模块化的农业信息，从而实现农业生产过程的可视化、智能化、信息化。

地理信息系统技术可以通过采集农田状况的数据，建立精细化的农田信息库，从而有效地改善和提升农业生产环境，协助农户优化农田管理和制定作物种植方案。

此外，地理信息系统技术还可以通过时序遥感数据的分析，进行农业生产趋势预测、虫害预警等，从而实现科学化的农业生产管理。

全球定位系统技术则是3S技术中的另一种，在精准农业中，它主要用于进行农机作业的定位和记录。

通过在农机上安装GPS等硬件设备，可以实现对农机在田间作业时的移动轨迹、行驶速度、作业深度等参数的实时监测和记录。

通过这些数据的分析，可以实现对不同农田的施肥、灌溉及其他农业机械作业的操作记录和管理，从而实现农业生产的数字化、智能化和可追溯性。

总之，3S技术在精准农业中的应用广泛，可以实现对农田生态系统、作物生长及其环境、农业机械作业等方面的监测和管理。

在当今大数据时代，精准农业正处于高速发展期，而3S技术的运用将更加深化和完善精准农业的发展，为农业的可持续发展作出重要贡献。

作用 精细农业作为一个完整 的大 系统 ．各种农业 资源数据都通过 ＧＳ Ｉ 流入 、 策 、 决 控制 、 出。ＧＳ作为精细农 业的核 心组件 ， Ｒ 、 流 Ｉ 将 ｓ Ｇ Ｓ专家系统 、 Ｐ、 决策支持 系统等组合起来 。 （ＧＳ ２ Ｉ 可以作 为农 田空间数据库 的管理系统 。 ） 在精确农业 中， Ｉ ＧＳ 用于农 田土地数据管理 ， 查询土壤 、 然条件 、 自 作物苗 情、 作物产量等 数据 ， 也能采集 、 编辑 、 统计分析不 同类型的空间数据。
２１ 年第２ 期述◇ 高教
浅谈 ３ Ｓ技术在精细农业中的应用
张 敏 （ 郑州大学水利与环境学院 河南
【 摘
郑州
４００） ５ ０ １
要】 精细农 业是农 业的发展趋势 ， 也是农 业的主要研究方向。从精 细农业的思想内涵为入 口， 主要介绍 ３ 技术 以及各 自 Ｓ 在精细农业
（绘制作物产量分 布图。安装 Ｇ Ｓ ３ ） Ｐ 的新 型联合 收割机， 田间收 在 割农作物时， 每隔一定时间记录下联合收割机的位 置， 同时产量计量 系 统 随时 自 动称 出农作物的重量． 置于粮仓 中的计量仪器能测 出农作物 １１ ． 精细农业的核心思想 这些结果 随时在驾驶室 的显示 传统农业 的管理是针对某一片土地 的管理 ． 而忽 略了大多数土地 流入储存仓 的速度及 已经流出的总量． 并被记 录在地理数据库 中。利用这些数据 ， 在地理信息 都存在 的时空差异 。精细农业是随着信息技术水平 的提高而 出现 的． 屏上显示出来 ， 可以制作农作物产量分布图 它是一种战略思想 ． 是信息和人工智 能等高新技术在 大农业 中的微 观 系统支持下， （） ４农业 专题图分析 。通过 Ｇ Ｓ提供的复合叠加功能， Ｉ 将不 同农业 和宏观运用 。 其核心意 图是实时测知作物（ 畜禽 ） 个体 、 小群体 、 区地 小 专题数据组合在一起， 形成新的数据集 通过对其分析． 可以分 析出土 块生长或 防疫 的是实 际需要 ， 而及时确定针对性投入 （ 、 、 、 肥 水 药 饲料 从 等） 的量 、 、 质 和时机 ， 一反传统农业大群体 大面积平均投入 的作法 ． 地上各种 限制 因子对作物 的相互作用与相互影响． 中可以发 现它们 以 之间的关系 。 求最佳效果而付 出最低资源成本 ２２Ｇ Ｓ在精细农业 中的应用 ． Ｐ 其 技术思想是 获取农 田小 区作物产量 和影响作物生长 的环境 因 Ｇ Ｓ在精细农业 中的作用包括精确定位 、 Ｐ 田间作业 自动导航和测 素（ 如土壤结构 、 地形 、 土壤 营养 、 含水量 、 病虫草害等 ） 际存在 的空 实 精细农业 中的 Ｇ Ｓ主要是用来确定 田间地块土壤信 Ｐ 间和时间差异性信息 ． 分析影响小 区产量 差异的主要原 因． 采取技 术 量地形起伏状况． 然后结合 其土壤的含水 量 、 、 、 、 氮 磷 钾 有机 质、 病虫害 上可行 、 经济上合算 的调控 措施 ． 区别对 待 ． 按需实施定位调控 的“ 处 息采样点位置 ． 等不同信息 的分布情况， 辅助农业生产 中的灌溉 、 施肥 、 喷药等 田间操 方农作 ” 。 作。 另外在翻耕机 、 播种机 、 田间取样机 、 喷药机 、 施肥 收获机等农具上 １ 精 细农业 的主要技术支持 ． ２ Ｐ． 对农业机械 田间作业和 要 实现精细农业 ，目前采用 的关键技术 有全球定位系统 （ Ｐ ） 安装 Ｇ Ｓ 可以精确指示机具所在位置坐标 ． Ｇ Ｓ、 从根本上来说是提供三维位置 和时 间。为 了实现 以 地理信息系统 （ Ｉ ）遥感（ ｓ、 ＧＳ 、 Ｒ ）传感器及检测系统等 。而 由前三项构 管理起导航作用 ． Ｇ Ｓ需要与农 田机械结合． 随着农 田机械在 田间作业． 同时进 成的及“ ｓ 技术 。 是精细农业进行 抽样调查 ． ３” 它 获取作物 生长的各种 上功能． Ｐ 田间作业 自动导航和测量地形起伏 。由于具有精确定位 影响因素信息的重要 技术手段之一 通过“ ｓ 技术 ． ３” 可以实时采集时 行精确定位 、 农业机械可 以将作物需要 的肥料送 到准确 的位置。 以将农药 也可 间、 空间变化数据 ． 绘制 电子地 图， 并加工处理形成管理设计 ． 并对精 功能’ 喷洒到准确位置 这不仅有助于提 高作物产量， 以降低肥料和农 也可 细农业的效果 、 效益进行评估 。 药 的消耗。 １ － ３ ３在 ｓ技术 支持下 的精细农业特点 ２３Ｒ 在精细农业中的作用 ． Ｓ １． ． １技术性 强 ３ 遥感 （ｓ是在不接触物体的情 况下利用传感器接收 的物体 的电 Ｒ） ３ 技术涉及 到电磁波理论 、 ｓ 图像处 理 、 图像解 译 、 计算 机硬件与 来识别物体及其存在的环境条件的技术 。 软件技术 、 间分析 技术 、 空 卫星导航 原理 、 测量等 多个领 域 ， 将这些理 磁波特性 ． 相对传统的观测技术 ．ｓ Ｒ 具有以下 的特点 ： 论、 方法和技术与农业 生产结合 ． 具有很强 的技术性 （） １可以进行大面积的同步观测。 比如， 帧美 国 Ｌｎ ｓｔ 一 ａｄａ 图像覆盖 １ ． 量 化 ． ２定 ３ 面积为 １５ｍ １５ｍ． ６ ｉ ８ｋ ＊８ｋ ５ ｍｎ即可扫描完成 ． － 而一帧同步气象卫星可 ３ 技术应用使新型农 田作业机 械中的计算机可以根据不 同的土 ｓ ／ 质、 作物 的长势和其他农业生态环境特点精确地控制种子 、 、 药 覆盖 １３的地球表面 肥料 农 （ 可以短时期 内重复观测 。 ２ ） 地球同步轨道卫星可以每 ３ ｍ ｎ ０ ｉ 对地 等 的用量等 。 面观测 一次 。 １３ －＿ 位 化 ３定 （） ３进行全天候观测。 遥感所使用的宽的电磁波波段可以大大超 出 ＧＳ Ｐ 可提供准 确定 位 ． 具有 Ｇ Ｓ导航仪 的农 业机械 ， Ｐ 在经过 每块 人眼所能观测的可见光范围 ． 在微波范 围内． 传感器 可不受制于昼夜 土地 时， 都记录下 了作物的各种数据 。农 民分析 这些 资料， 就能制 定出 和天气变化 。 对 每块土地内的作物或土壤区别对待 的田间耕作和管理计划 计划 把 （） ４观测精度高。航天照片的分辨率可 以达到厘 米级甚至毫米级。 输入 到农 田作业机械的计算机里 。在 Ｇ Ｓ Ｐ 定位 系统 的协助下， 田机 农 这些特点使遥感技术可 以客观 、 准确 、 时地提供作物生态环境 及 械 可以根据不 同地块的差别， 自动调节种子 、 肥料和化学剂 的投放量。 和作物生长的各种信息 它是精细农业获取 田间数据的重要来源 。 遥 ２３ ．Ｓ技术在精细农业 中的综合应用 感技术在精 细农业 中主要应用于 以下几方面 ２１Ｇ Ｓ在精细农业 中的应用 ． Ｉ ｆ 农作物播种面积检测和估算 １ ） 遥感可实时记 录农作物覆盖面积 地理信息 系统 （ Ｉ ） Ｇ Ｓ 是用于存储 、 分析 、 理和表达地理信息系统 数据． 处 通过这些数据可以对农作物分类， 并在此基础上可以估 算出每种 的计 算机 软件平 台 它在精细农业技术体系中主要用于建立农 田土地 作物的播种面积 管理 ， 土壤数据 、 然条件 、 自 作物苗情 、 病虫草害等发生发展趋势 、 作物 （ 监测作物长势和估算作物产量。 ２ ） 利用遥感技术 在作物生长不 同 产量的空间分布等 的空间信息数据库 和进 行空间信息 的地理统计处 阶段进行观测， 获得不 同时间序列的图像。农 田管理者可以通过遥感 理、 图形转换 与表达等 。 为分析差异性和实施调控 提供处方信息 提供 的信息 及时发现作物生长中出现 的问题， 采取针对性措施进行 田 其在精 细农业 中的应用主要包括以下几个方 面 ： 间管理 还可 以根据不 同时间序列的遥感图像， 了解不同生长阶段 中 （ＧＳ １ Ｉ 是精细农业整个 系统 的运作平 台． 到大脑和神经中枢的 作物 的长势， 预测作物产量。 ） 起 提前 （ 下转第 ８ ５页）

3S技术在精准农业中的应用研究随着全球人口的增加和农业效率的提高，精准农业正在成为全球发展的趋势。

而3S技术，即遥感技术、地理信息系统（GIS）和全球定位系统（GPS）技术，正逐渐应用于精准农业中。

本文将探讨3S技术在精准农业中的应用研究。

遥感技术是获取地球表面信息的一种手段，可以对农业生产环境进行快速、全面、动态地监测和评估。

遥感技术在精准农业中的应用主要包括以下几个方面：(1) 作物遥感监测通过遥感技术获取农田的地面特征和植物信息，如土壤类型、植被指数、植株高度、叶面积指数等，可以精准监测作物的生长状况、水分利用效率、施肥效果等，提高农作物的生产效率和质量。

利用遥感技术获取土壤的物理性质和化学成分信息，如土壤类型、土壤质地、土壤水分状况等，可以精准评估土壤的产能和适宜性，制定适合的肥料施用方案，提高土壤的肥力和产量。

利用遥感技术获取水文数据和水资源分布信息，包括水体的分布、流向和水质状况等，可以精准监测水资源的分布和利用情况，制定合理的灌溉方案，提高水资源的利用效率和节约用水。

通过遥感技术获取病虫害传播途径和危险区域信息，可以精准监测病虫害的分布和危害程度，及时采取防治措施，提高作物产量和质量。

GIS技术是一种地理信息管理和分析的工具，可以将地理信息与属性信息相结合，进行空间分析和决策。

GIS技术在精准农业中的应用主要包括以下几个方面：(1) 地理信息管理通过GIS技术，可以实现对农业生产环境的地理信息管理，包括土地利用状况、农作物分布情况、地理坐标等信息的收集、整合和存储，为农业生产决策提供数据支持。

(2)空间分析与评估(3) 决策支持通过GIS技术可以进行农业生产环境的空间优化和决策支持，包括农业生产布局、农业机械配备和灌溉等方面的优化方案，为农业生产提供科学指导和决策支持。

GPS技术是一种全球卫星定位系统，可以实时确定地球上任何位置的三维坐标。

GPS技术在精准农业中的应用主要包括以下几个方面：(1) 作业轨迹记录通过GPS技术可以记录农机的作业轨迹，包括行驶轨迹、精细施肥信息、作物喷药信息等，可以提高农机作业的效率和准确性，减少能源的消耗和农药的浪费。

3S技术在精准农业中的研究与应用3S技术是指遥感（RS）、地理信息系统（GIS）和全球定位系统（GPS）三种技术的集合，它们在精准农业中的研究与应用起到了重要作用。

精准农业是一种利用现代信息技术手段进行农业生产管理的新型农业生产方式，它以农田、农作物和农业机械的精确信息为基础，实现农业资源的合理利用和农业生产的高效率。

遥感技术是指通过卫星或飞机等无人机获取地球表面的信息数据。

在精准农业中，遥感技术可以用来获取农田的空间信息、土壤质量、植被覆盖等数据。

通过对这些数据进行分析，可以实现农田的准确定位、精确施肥和灌溉。

遥感技术还可以对农田进行监测，及时发现病虫害和其他异常情况，保障作物的正常生长。

地理信息系统（GIS）是一种集成了数据库、软件、硬件和地理数据的系统，它可以用来存储、管理和处理地理信息。

在精准农业中，GIS可以用来建立农田的地理数据库，记录和管理农田的基本信息、土地利用情况、地形地貌等数据。

通过GIS系统的分析和决策功能，可以实现对农田的精准管理和农业生产的优化。

可以利用GIS系统进行土地分级，确定土地适宜的农作物种植，提高农业生产效益。

全球定位系统（GPS）是一种利用卫星信号进行地球定位的技术。

在精准农业中，GPS 技术可以用来获取农机具的位置和行驶轨迹，实现农机作业的自动导航和精确定位。

通过GPS系统，可以实现农机具的精确操作，提高作业效率和作业质量。

GPS技术还可以用来进行田块划分、作物监测和农机调度等工作，实现农业生产的精细化管理。

3S技术在精准农业中的研究与应用起到了重要作用，它们的集成应用可以实现农田精确定位、精确施肥和灌溉、农机作业的自动导航等功能，提高农业生产效益和资源利用效率，为农业的可持续发展提供技术支持。

3S技术在精细农业中的应用实例分析3S技术是指遥感（Remote Sensing）、地理信息系统（Geographic Information System）和全球卫星定位系统（Global Positioning System）三个技术的集合。

在精细农业中，3S技术的应用可以提供精确的农业管理和监测，提高农业生产效率和农产品质量。

首先，遥感技术在精细农业中的应用非常广泛。

通过卫星、无人机等平台获取的高分辨率遥感影像能提供大范围、实时的土地覆盖信息。

农民可以利用这些信息进行土壤质量评估、作物生长监测和病虫害预警。

例如，利用多光谱遥感技术，可以获取农田的植被指数、叶面积指数等信息，帮助农民评估作物的健康状态和营养需求，及时进行施肥和病虫害防治，提高作物产量和质量。

其次，地理信息系统在精细农业中的应用主要体现在土地资源管理和农田规划方面。

通过地理信息系统，可以对土地进行分类、划分以及土地利用评估，帮助农民合理规划农田种植结构，提高土地利用率和生产效益。

此外，地理信息系统还可以辅助农民进行农业物资采购、农产品销售和物流管理，优化农业生产链条，减少运输和库存成本。

最后，全球卫星定位系统在精细农业中的应用主要体现在精准农业管理和机械作业方面。

全球卫星定位系统可以提供高精度的位置信息，帮助农民进行精确的播种、施肥、灌溉和喷药等作业。

农民可以利用全球卫星定位系统获取的地理位置数据，进行差异化施肥和精准灌溉，避免浪费农药和水资源。

此外，全球卫星定位系统还可以用于农机车辆的调度和路径规划，提高农业机械使用的效率和运输安全。

综上所述，3S技术在精细农业中的应用有助于提高农业生产效率和农产品质量。

通过遥感技术提供的土地覆盖信息，农民可以进行作物生长监测和病虫害预警；通过地理信息系统进行土地资源管理和农田规划，帮助农民合理利用土地；通过全球卫星定位系统进行精准农业管理和机械作业，提高农业机械使用效率。

这些应用实例可以通过3S技术的集成，为精细农业提供科学、精确的支持，实现农业的可持续发展。

农业是国民经济的基础产业，保障世界的粮食安全和农业的可持续发展是全球性的永恒主体。近50年，世界农业技术转化为大规模生产力的现代农业工程技术以及农业系统营管理技术的不断改善，使得世界粮食产量大幅增长。但是，20世纪后半叶世界农业的高速发展基本上是依靠生物遗传技术的进步、耕地和灌溉面积的扩大，物理与化学产品投入的大量增加以及机械动力与矿物能源大量投入等条件而获得。由此引起了水土流失、生态环境恶化、生物多样性损害等问题，精细农业就在这个基础上产生了。 精细农业是在现代科学技术发展的基础上，特别是在计算机和信息科学技术发展的基础上，适应现代农业“提高产量，减少投入，节约资源，保护环境”的要求而引发的一场新的农业技术革命，代表着信息社会农业的发展方向。目前国外关于精细农业的研究主要集中于利用3S空间信息技术和作物生产管理决策支持技术为基础的面向大田作物生产的精细农业技术，即基于信息和先进技术为基础的现代农田“精耕细作”技术。本文就3S技术在精细农业上的应用作简要论述。 3S技术意义与发展 3S技术是指对地观测的3种空间高新技术系统。遥感(RS)、全球定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS)。3S技术涉及到电磁波理论、图象处理、图象解译、计算机硬件与软件技术、空间分析技术、卫星导航原理、测量等多个领域，将这些理论、方法和技术与农业生产结合，具有很强的技术性。 3S技术引入农业研究和实践，可有效地管理具有空间属性的各种农业资源信息，对农业管理和实践模式进行分析测试，便于制定决策、进行科学和政策的标准评价；可有效地对多时期的农业资源及生产活动变化进行动态监测和分析比较；可将数据收集、空间分析和决策过程综合为一个共同的信息流，提高农业生产效率和效益。3S技术是精细农业进行抽样调查，获取作物生长的各种影响因素信息(如土壤结构、含水量、地形、病虫害等)的重要技术手段之一。 1 RS技术 遥感（Remote Sensing）是从遥远的地方感觉一个物体的客观存在。用现代的科学定义来说，它是应用探测仪器，不与探测目标物相接触，从远处把目标的电磁波特性记录下来，通过分析，揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术。 遥感技术系统由传感器、遥感平台和遥感信息的接受和处理系统组成。其中接收从目标反射或辐射的装置叫做遥感器，如扫描仪、雷达、摄影机、摄像机、辐射计等。装载遥感器的平台称遥感平台，如飞机、人造卫星等：经过遥感器得到的数据在使用前，还要经过纠正、增强、变换、滤波、分类等处理过程。 相对于传统的观测技术，遥感具有以下特点： 1，可以进行大面积同步观测，如一帧美国陆地卫星图像覆盖面积为34225km2 (185km×185km)，5-6分钟内即可扫描完成，而一帧同步气象卫星可覆盖1/3的地球表面； 2，可以短时期内重复观测，美国陆地卫星每l6天对同一地区观测一次，而地球同步轨道卫星可以每3O分钟对地观测一次； 3，遥感使用的电磁波波段从X光到微波，远远超出人眼所能观测的可见光范围，在微波范围内，传感器可以不受制于昼夜和天气变化，进行全天候观测； 4，空间详细程度高，航空相片的分辨率可以达到厘米级甚至毫米级。 RS可以客观、准确、及时地提供作物生态环境和作物生长的各种信息。它是精细农业获得田间数据的重要来源。遥感技术在精细农业中主要应用于以下几方面： 1，农作物播种面积检测和估算； 2，监测作物长势和估算作物产量； 3，作物生态环境监测； 4，灾害损失评估。 随着空间技术、传感器技术和数字图像处理技术的发展，RS今后的发展趋势集中在以下几个方面：研制和发射以环境监测和资源管理为主要目标的实用型商业遥感卫星；发展高分辨率的遥感传感器，提高遥感影像的分辨率，增加可使用的遥感波谱段；扩大遥感技术的应用领域；提高数字图像处理技术和分析解译技术以及与GIS、GPS相结合。

3S技术在精准农业中的研究与应用精准农业是指通过利用现代先进技术，实现对农业生产环节的精准定量管理和控制，从而提高农业生产效率和经济效益，减少资源浪费，保护环境，促进可持续发展。

而3S技术是指遥感技术、地理信息系统（GIS）和全球定位系统（GPS）的综合应用，可以提供大规模、高效、实时获取空间数据的能力，为精准农业提供了重要的支持。

1. 遥感技术传统的农业数据采集方式通常采用人工调查、抽样调查和小面积试验的方式获取，效率低、成本高、误差大。

而遥感技术可以全天候、多角度和高频率地获取农业生产环境的信息，包括农田土地利用、作物生长状态、土壤水分状况、病虫害监测等。

此外，遥感技术还可以在数据处理后提供地块级别的精准信息，为农业生产提供科学、量化、精细化的管理手段。

2. GIS技术GIS技术可以帮助农业生产者分析和管理大量的农业生产数据，包括农田气象数据、作物种植情况、土地管理情况等。

此外，GIS技术还可以用来制定农业生产计划、优化农业生产布局、确定农业生产重点区域等。

GPS技术可以提供高精度的定位和导航能力，可以为农业生产提供实时的位置信息，如农机具和车辆的位置信息，供应商的位置信息等。

此外，GPS技术还可以用来实现农田巡视、灌溉、施肥等农业生产管理任务。

1. 通过3S技术实现精准施肥3S技术可以通过精细化管理农业土地的信息，使得施肥更加精准，减少过度施肥和浪费，避免对水土资源环境的污染和浪费。

3S技术可以通过对作物生长情况的实时监测和分析，提高作物种植的成功率和收益率，减少对农业资源的浪费。

3S技术可以通过对农田的空间信息和生态环境进行多角度、实时、高质量的监测和分析，及时发现农田中存在的病虫害，防止病虫害的发生并及时采取措施，使农业生产更加高效、有效。