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县级测土配方施肥信息系统的建立及应用

夏波  
【摘要】: 由于我国人口众多后备耕地资源不足,农业增产依赖于单产的提高,而肥料的施用对作物单产的提高起着重要的促进作用。长期以来,我国农村盲目施肥现象严重,这不仅造成农业生产成本增加,而且带来严重的环境污染,威胁农产品质量安全,影响农业产量进一步提高。长期的研究与生产实践己证明,测土配方施肥是充分利用和保护土地资源,提高土地产出率,实现高产优质高效农业的重要措施之一。 随着测土配方施肥项目的全面展开与不断深入,各级部门纷纷投入了大量人力、物力进行各种信息数据的数字化工作,各种野外调查数据,不同比例尺图件资料急剧增加。面对数量大、来源多样、变更频繁的信息,传统管理模式效率低下的弊端日益突出,已经不能适应时代的需要,利用先进的技术进行信息的采集、存储、处理、管理、应用、分析成为必然。 近年来随着地理信息系统技术、计算机技术、数据库技术的飞速发展,这些技术结合在一起在农业生产方面的应用也日益广泛。本研究在查阅大量相关的文献资料的基础上,以重庆市梁平县为研究区域,采用野外调查、室内分析的方法,收集研究区内各种调查基础数据,同时收集相应的不同比例尺的地理空间数据,运用地理信息系统二次开发平台以及可视化的编程语言,构建县级测土配方施肥信息系统。系统的建立实现了对各种数据的展示、查询、分析等功能,实现了对各种信息数据的科学管理以及提取运用,该系统是管理部门获取各种综合信息,为决策部门提供宏观决策依据,为农户提供施肥配方指导,以达到提高肥料利用率,减少环境污染的综合决策平台。在论文进行过程中取得了以下成果: (1)研究分析了现阶段测土配方施肥技术存在的问题及国内外推荐施肥系统的开发情况,根据研究区域的实际需要,结合测土配方施肥技术的要求,进行了详细的系统设计,包括系统总体结构设计和系统功能模块设计。系统的总体结构由人机界面、数据库、辅助决策、信息获取、模型算法等构成。系统设计的功能包括数据信息浏览展示模块、数据信息查询模块、数据管理模块、试验数据分析模块、推荐施肥应用模块。 (2)在系统总体设计的基础上设计并构建系统数据库,系统数据库由地理空间数据库和调查资料数据库构成。其中地理空间数据库的设计按数据性质的不同又分为图形数据和属性数据的设计。根据实际应用需要图形数据包括基础地理信息数据、地形数据、土地利用现状数据、土壤类型数据、土壤养分数据、采样点数据、遥感数据、气候信息数据、三维虚拟信息数据。考虑到研究区的特殊地形地貌特点,对于地形、土地利用现状、三维虚拟信息数据以区县——乡镇——核心示范片三个层次进行数据组织,相应地,图形数据的比例尺采用1:5万、1:1万和1:2000,其他图形数据均采用1:5万的比例尺;在图形数据库设计的基础上进行属性数据库的设计,属性数据是对图形数据的必要补充,是对图形数据更广泛、更深刻地描述,因此设计数据表结构规范各个数据项的数据项名称、数据类型、数据长度、小数位等属性。对于调查资料数据库,根据测土配方施肥技术规范的要求,对研究区内各种农业生产信息进行了详细调查,对各种信息设计成表单的形式进行管理。在设计的基础上完成数据库的构建,利用ArcGIS9的Geodatabase数据模型构建和管理地理空间数据库,调查资料数据库利用Microsoft Access 2000的ADO数据库访问技术构建。 (3)在比较各种GIS开发模式的基础上,运用可视化开发语言Visual'Basic和和地理信息系统二次开发平台ArcGIS Engine,构建县级区域测土配方施肥信息系统,克服以往二次开发不能脱离专业软件环境的缺点,节省了开发成本,系统的使用更加简便、直观。系统实现将平面数据、三维数据地展示集成在同一系统中;实现包括按特定条件查询、左右键快捷查询、SQL查询、Identify键查询的4种地理空间信息的查询方式;实现对图层显示属性的设置,包括标注图层,按照单一要素形式或唯一值形式显示;实现对数据的科学管理,地理空间数据采用面向对象的数据模型进行管理,各种调查资料数据采用表格形式进行管理;实现对田间试验数据的回归分析,大大提高了系统的实用性,并且根据回归分析的结果还可以进行推荐施肥。 (4)在分析系统提供的土壤采样点数据的基础上,了解研究区内土壤养分总体状况;对研究区内的土壤养分空间变异性进行了研究:根据空间变异分析的结果,按照土壤养分综合系统评价法的养分分级标准,对研究区土壤养分管理单元进行了划分。运用系统提供的回归分析功能,分别计算分析了研究区内在3种土壤类型上的水稻“3414”试验,根据分析的结果建立了相应的施肥模型。


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