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基于3S技术的农田信息采集系统的研究与开发

李志伟  
【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


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