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基于WebGIS的现代农业园区管理系统关键技术及其应用研究

周炼清  
【摘要】:农业资源是指自然、社会、经济和技术条件中参与农业生产过程的所有资源要素的总称,包括自然资源(土地、水、气候、生物等)、人工物化资源(肥、种子等)、人力资源、资本资源、信息资源等5个类别。农业资源是农业生产的基础,优化配置和合理利用农业资源是解决环境、资源、粮食、人口四大问题的焦点。农业资源是农业与农村乃至整个人类社会得以生存和发展的物质基础和根本保证。在全球范围内,全球性资源与环境危机日益加剧。尤其是1997年下半年以来,源于东南亚,逐渐波及几乎全球的亚洲金融危机,使全球经济一体化、全球资源共享面临挑战。同时,我国农业资源尤其是农业自然资源绝对量虽大,人均相对量少,特别是耕地紧张,水资源不足,而且还遭到不同程度的破坏,已成为我国农业与农村可持续发展的重要限制因素。此外,加入WTO对我国农业的冲击也比较大。特别是我国后备资源有限,靠大规模投入新的资源,尤其是自然资源来缓解这一矛盾是不现实的。因此,只有挖掘内涵,全面地提高农业资源利用效益,降低农产品生产成本,提高农产品质量,才能减缓加入WTO对我国农业在短期内所造成的冲击。 农业自然资源广泛分布在地球表面,时空变化莫测,运用常规技术很难获取现势性资料,更不可能对其进行实时监测和预测,这是造成农业生产在很大程度上靠天吃饭的 被动局面的重要原因之一。多少年来各行各业的研究者们一直对这个问题进行着积极而 努力的探索,直到随着农业遥感和信息技术(包括地理信息系统技术、全球定位系统技 术、网络技术等)在上个世纪的迅速发展和广泛应用,这个问题才有了全新的内容和令 人鼓舞的进展。 卫星遥感技术能实时快速的提供目标物信息,捕捉其变化;Gls能对多种来源的大 量信息进行快速处理,提出快速决策方案;GPS能够快速提供目标物的位置;网络技术 能及时地进行信息的快速传送和海量数据的共享,它们在农业领域的应用越来越得到重 视和推广。目前大量的研究业己证明,遥感技术和信息技术在农业信息采集、农业资源 管理、农作物长势监测与估产、农业自然灾害监测与预替、农业环境评价、农业决策与 咨询以及精确农业等领域己经或正在开始得到广泛和深入的应用,对克服农业生产中的 四个大难题开始发挥巨大作用. 始建于20世纪90年代初的现代农业园区,对于农业资源的高效合理利用及农业高 科技的运用是一个很好的尝试和探索。它是我国社会主义农业的主要发展形式,因此, 研究以农业信息技术为支撑的现代农业园区管理系统具有十分重要的意义. 随着rr技术的迅猛发展,计算机软硬件水平日益提高,分布式数据处理技术应用 日渐深入,高速宽带网络技术的普及,米级或亚米级高分辨率遥感技术的进一步应用和 发展,海量信息(包括空间和非空间)的快速获取、分析处理、及时传输共享从技术上 讲已经日益成熟。建立基于顶teme创ln加川et网络共享的、以农业遥感和技术信息技术为 基础的现代农业园区管理系统的机会已经成熟。 本文在前人研究的基础上,结合“绍兴县国家农业综合开发科技推广综合示范项目” 管理系统的研究,从现代农业园区管理的实际需要出发,根据现代农业园区管理系统的 需求,通过对基于cAsE和GeoDa1Labase的空间数据库设计、Qulc比ird遥感影像的融 合及其应用、ArcIMS 4.01 WebGIs的定制及应用、基于ArcSDE的海量栅格影像的存储 及发布等方面的研究,将目前最先进的空间数据库设计、遥感影像处理和V阳bGIs等方 面的技术应用于基于W七bGIs的现代农业园区管理信息系统的研究实践,对其中的关键 技术进行了比较全面深入的研究。 (l)基于e^sE和Geonatabase的空间数据库设计 在充分理解空间数据库设计原理及工作流程的基础上,运用CASE工具、U侧几语 言和Arelnfo uML Models,遵循软件工程学思想,在建立数据库库名字典、数据库字段 名字典及空间属性域字典的基础上,创建GcoDatabase空间要素,进行了现代农业园区 管理系统GeoDaltabase空间数据库的设计;利用GcoDatabase的Gcometri。Network模型 构建各类网络要素,将研究区内的一个喷灌管道系统创建为几何网络;利用XML对空 间数据库方案进行修改,加快空间数据库的设计进程。 (2)QulckBird遥感影像的融合及其应用 ①Qulc妞ird遥感影像是最近几年才商业化的亚米级遥感影像,其全色波段最高 分辨率可达0.61米,多波段的为2.44米.本文利用比值变换、IHS变换、主成分变换、 合成比值变量变换和加权融合等五种遥感影像融合方法对Qulc妞ird全色和多光谱波段 遥感影像进行影像融合研究,并利用融合影像的偏差指数、平均梯度和信息量3个指标, 在与目视评定相结合的前提下,对融合效果进行了定量评价。研究结果表明:在目视评 定和三个定量评价指标的评价中,合成比值变量法的融合效果在五种方法中是最好的, 能满足1:2000比例尺现代农业园区土地利用现状空间数据库建库及园区底图制作需求. ②利用最佳融合方法得到的融合后的QUickBird 0.61米分辨率多光谱影像,制订 了相应的目视解译标准,利用人机交互式解译方法提取QUic比ird遥感影像的地物信息


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