基于WebGIS的生态农业监测与决策支持系统设计.docVIP

基于WebGIS的生态农业监测与决策支持系统设计 ――以云南省红河州烟草种植业为例 摘要：烟草种植业是唯一在我国第一产业中实现了类似于工业生产中的完全受控管理的行业，在生产管理中大量运用了工业企业的科学管理模式，因此该行业在第一产业中最有可能利用现代信息技术支持和实现数字化管理，本文以云南省红河州烟草种植生态农业示范区为例，设计并实现一个基于WebGIS的农业生态监测与决策支持系统。促进了红河州烟草种植行业的信息化，并为烟草行业发展循环经济，实现可持续发展提供强有力的技术支撑。 1.引言 新兴的“3S”(遥感、地理信息系统和全球定位系统)技术和迅速发展的移动通信技术可以大大地提高生态农业的管理水平和信息流通速度，生态农业在这些技术的支持下，业务数据流和通信数据流都可以快捷准确地获取、发布和分析，并根据不同的条件来制定管理决策，以利于提高管理效率，促进农业生态系统的稳定和发展。 本文以云南省红河州烟草种植生态农业示范区为例，设计并实现了一个基于WebGIS的农业生态监测与决策支持系统，旨在对云南省红河州烟草种植的作物监测、信息发布、数据分析和生产管理决策提供支持。红河州作为云南省烟草主产区，烟草种植不仅是全州农业产值的主要支柱，而且是全州财政收入的主要来源。因此稳定烟田规模，建立科学合理的烟粮轮作制度，将用地与养地结合，进行烟水、烟路综合配套工程建设，提高土地综合生产能力，是实现烟叶生产可持续发展的必要措施，也是处理好烟叶与其他农作物关系的有效途径为巩固烟叶的基础地位，实现烟叶生产可持续发展，引入基于WebGIS的信息化监测系统，对基本烟田进行管理，促进烟草种植与农业生产的可持续发展，对全州的经济运行起着至关重要的作用。 2 生态农业监测数据采集与监测内容 2．1数据采集分析 本项目主要利用航天遥感、GPS定位技术、地面监测网络技术，对农作物的种植分布、长势、产量、土地利用、水旱灾害、水利资源和生态环境等进行监测。主要的数据源是遥感影像、实测数据等。 MODIS影像数据在生态学研究、环境监测、全球气候变化以及农业资源调查等诸多研究中应用广泛，适合进行各种日常性数据(如温度、湿度等)的观测。本项目中主要用于干旱监测、洪涝灾害监测和烟草长势监测。 TM影像数据具有较高的空间和光谱分辨率，本项目中主要用于烟草地物提取和烟草种植面积监测。 SPOT5影像数据包括20m分辨率短波红外影像、10m分辨率多光谱影像(绿、红和近红外)、5m分辨率全色影像和2．5m分辨率超模式全色影像4种影像数据。本项目中主要用于地物分类、烟田提取和三维建模。 地面监测数据主要包括土壤质地数据(包括土壤分类、含水量、土壤PH值、土壤主要肥力元素指标等)、植物光谱数据、GPS定位数据(水窖位置／沟渠路线等)等。 图件和历史统计数据包括各种有关的专题地图等，以及降雨量统计数据、日照量统计数据，和积温统计数据等。 以上各种数据通过采集分析与处理，并经整合入库，供作监测系统进行分析和决策的基础数据源。 2．2生态农业监测内容 合理的作物种植／轮作分布，是提高作物产量，保证作物质量的重要措施，通过对SPOT5的5m分辨率全色影像和30m分辨率TM多光谱影像的融合，并以其光谱、纹理、颜色等信息，提取输出作物种植和轮作的分布图。 分析MODIS多时相影像信息，就能够反映出宏观植被生长发育的节律特征 同时结合相关资料，在GIS系统中对各种数据信息进行空间分析，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，根据不同条件下作物生长模型和估产模式，结合作物长势情况，估算大面积作物的产量。 利用GIS系统对洪涝灾、旱灾和作物病虫害等农业灾害作预测预报、灾害的定位分析和灾情损失估算等，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。 水利设施管理如沟渠路线选择、水窖选址、水流调度、农田水利规划、水资源调查与评价等方面的管理应用。通过叠加DEM(数字高程模型)，利用GIS分析空间分析功能，由人机交互、实时进行水利沟渠开挖中的选址、挖方量计算等；以及分析农作物的种植规划和种植分布，结合已有水资源的分析，可以明显提高水窖选址决策的科学性和实用性：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，可以合理制定水利规划方案。 3 生态农业监测系统结构设计 3．1通信网络结构设计 公司现有的网络可以分为~ll／县／乡三个层次，第一部分是州公司的核心骨干网，服务器均采用Unix小型机，通过Cisco大型交换机提供网络服务，网络连接速度为100Mbps；第二部分为县公司子网，大部分通过数据专线(DDN)连接州公司的网络服务器，网络速度为2Mbps，也有少部分县公司子网是通过电信提供的宽带Internet接人州公司网络：第三部分