棉铃虫网络监测预警信息系统关键技术的研究

【摘要】： 棉铃虫在新疆棉区危害逐年加重，为保障我国最大商品棉基地的可持续发展，开展了优质棉基地植保信息工程研究，本文结合新疆植保体系发展和未来新技术的动向，重点集中在有害生物数据自动化采集、数据远距离传输、数据库设计和数据库建设、模型处理和GIS系统在预测和信息发布上的应用，探索植保信息工程建设中的难点和关键技术，为区域化棉铃虫监测和预警提供技术保障和管理平台。 1 棉铃虫自动化监测 棉铃虫自动化监测仪器在新疆地区首次使用，在国内开创了害虫自动化监测使用的先例，为其它害虫的自动化监测提供了例证研究。一年的测试结果表明了该仪器对棉铃虫种群动态有较好的监测作用，克服了人工监测耗时和误差大等缺点，提高了监测的精度和可靠性。由于仪器使用和安装简单，容易推广和使用，因此可以增加监测哨的数量和密度。 2 微环境指标的自动化监测 在新疆石河子地区2001年布置13个研究样点，研究结果表明：微环境传感器可以稳定、高效地监测农田微环境指标，对微环境指标有很好的辨识作用。在资金保证的情况下，建立了标准的农业自动气象站(主站)和微环境气象站(副站)，在利用主站资源(存储、电源、数据传输等)的基础上建立分站(副站)，利用副站收集与有害生物密切相关的微环境气象数据。 3 区域性棉铃虫综合数据库的设计和建设 用分布式数据库管理工具Microsoft SQL Server建立了棉铃虫综合数据库，数据库主要包括14个与棉铃虫(cotton bollworm，CBW)密切相关的生物学信息表和环境数据表；在设计数据库结构的基础上，提出了5种数据录入方式，①基于SQL数据库软件提供的数据录入方式②基于异构数据库的数据之间进行批处理，如Foxpro,Access等数据库软件③基于Web网页表单方式的数据录入④基于自行开发的PC版棉铃虫数据库管理软件(CBWMIS，CBW management information system)⑤基于GPRS或电话调制解调器，将田间环境指标和棉铃虫数量等自动化采集数据实时、自动写入服务器端的数据库中。在网络通信费用高的农村基层，设计基于CBWMIS(Cotton bollworm management information system)专用软件，确保数据高质量录入和低费用的远距离传输。 4 数据远距离传输 结合农村GSM(手机)网络覆盖率高和手机短信使用简单等特点，采用硬件和软件结合技术，采用规范化的短信格式，将田间人工调查的数据，发送至远程数据库服务器上的GSM调制解调器(或GPRS调制解调器)，服务器端软件系统处理短信，将棉铃虫的信息，写入到相应的数据库中。本模式主要适用于人工田间采集数据，数据量小，需要及时传输和处理的数据。专用设备(单片机或工控机)自动化采集的信息以文件的形式保存在仪器的存储器上，可采取无线GPRS调制解调器访问数据，GPRS采取分组交换技术，按流量记费大大减低了通信费用。 5 棉铃虫区域化预测预报 基于地理点(point)的气象数据和棉铃虫物候数据，建立了棉铃虫发生期预测的single sine模型，利用石河子地区多年的数据，建立了不同发育温度条件下的新疆地区越冬代、第一代和第二代棉铃虫羽化的参数库；在此基础上提出功能发育起点和功能发育日度的概念并修订了模型，利 用石河子地区植保站的数据，验证了模型的可行性。 由于数据缺乏，采用传统有效积温的方法，建立了区域性棉铃虫羽化预测的参数，以此为标 准，建立区域性棉铃虫发生期预测的模型参数。基于GJS系统建立了区域化预测技术，利用Gls 系统可以实时地显示和表达每天温度的变化、日度累积及其离特定物候事件所需要的日度值，实 现对棉铃虫的预测。 利用Arc IMS的Web GIS的设计和发布功能，将预测模型与认触b GIS密切结合在一起，将 害虫数据库与地理属性数据库有机结合，建立了基于Intemet和Gls棉铃虫区域化监测和预警技 术体系，为害虫高效管理和实时监测提供了信息技术平台和有力工具。