[01274779]空间信息技术在农情与农田环境监测中应用

1、项目来源： 国家“863”计划课题：便携式X射线荧光土壤重金属测定仪的研究与应用（2010AA10Z403） （公益性行业农业）科研专项,主要农作物调优栽培信息化技术,200803037 2、项目背景 农业是对资源环境依赖性较强的产业,复杂多变的资源环境和社会经济环境决定了农业生产的复杂性及时空的变异性。当前,作物生产面临着如何将点上经验向面上推广,实现大面积高产、优质、增效的新挑战。利用信息高技术手段加快作物栽培技术由点到面迅速传播扩张,成为提升推广效率的迫切需求。我国在作物生产中对于田间作物空间分布差异重视不够,缺乏变量肥水管理,混种混收导致品质混杂,日益成为制约农民增收的瓶颈问题。利用3S技术等辅助肥水精准定位管理决策,加快现有农业科技成果转化由“点”到“面”的有序快速扩张,实现作物高产优质的调优栽培,可以有效提升柑橘、茶叶产量水平和优级品率,节水省肥,提高资源利用效率,促进涉农企业提质增效,带动农民增收致富。 在农田环境土壤监测特别是污染信息监测过程中,迫切需要进行原位取样、原位测定,在测得土壤重金属等污染物含量数据的同时,同步获得土壤样本地理坐标定位的空间信息,以便有效准确的对农田环境进行监测和评价,避免盲目地全盘否定或错位评价。传统的取样过程由手工记录测试地点的大致地理位置和情况,容易造成地理位置信息的不及时、不详细,甚至出现两类信息的丢失、错位,进而导致整个测试结论不正确。 在这种背景下,自2007年开始,在农业部公益行业科研专项、国家“863”计划的支持下,面向农业“高产、优质、高效、生态、安全”目标,在农业资源管理与环境监测方面,积极开展相关理论和技术研究,研发具有自主知识产权的软硬件技术产品;并在湖北应用示范和推广,大幅度提升了农业资源管理与环境监测的科技水平。 3、性能指标 （1）项目获得发明专利授权5项,获软件登记12项,发表相关论文17篇,出版专著5部。 （2）田间原位重金属仪器获得3项自主知识产权成果,并完成专利实施许可转让。 （3）制作了遥感作物质量监测、农田环境重金属监测专题图260幅。 1、 集成遥感、GIS、GPS、互联网技术、农学专家系统等信息技术,实现县域尺度的农情监测,构建面向柑橘、茶叶农情监测与调优栽培决策支持系统。2、基于“长势均匀度”的农作物品质空间分布监测及收获期监测技术。该项目面向调优栽培和优化评价指标的遥感参数构建及应用研究,提出了“长势均匀度”的柑橘、茶叶品质空间分布遥感监测方法,构建了长势均匀度指数根据指数的大小,评价长势。 3、 针对中国典型土壤重金属类型,基于聚类分析的X射线荧光光谱重金属检测仪,采用该方法可以自适应地选择土壤类型,提高重金属元素测定的准确度。（1）本成果在SCI/EI和核心期刊上发表论文8篇,出版《农业物联网技术及应用》一本,通过理论技术探索,建立了面向设施农业等特点的组网与布设系列方法和技术,推动了物联网技术在农业资源管理领域的应用。 （2）本成果授权的发明专利和软件著作权等自主知识产权成果,为进一步的产业化开发奠定了基础,促进了空间信息化技术与现代农业技术的结合,推动了传统作物栽培学科的科技进步。 （3）3S技术结合的柑橘、茶叶农情的监测,提高了有关部门和企业对于农产品质量安全的调控和监管能力,带动了农产品由量到质的提质增效。 （4）田间原位重金属仪的研制和转让,为技术部门快速检测、以及农业、环保部门的“禁产区”划分、产业布局及产品质量安全行业监管等提供了有效工具;编写《北京农田环境主要有害物质分布GIS图集》,为农业种植园区选址和基地建设提供依据,促进了定位和空间分析技术在农田环境监测领域的应用。 本项目根据研究成果的熟化程度,采取边研究边应用的技术路线,紧密与生产部门和农业推广部门合作,根据我国不同地区生产实际情况,将研究成果分别在涉及农业资源管理和与农田环境监测的生产实际中开展广泛应用。 在农业资源管理上的应用方面,本项目3S技术集成应用成果,先后在湖北等地柑橘、茶叶质量遥感监测及产地环境监测上推广应用,建立了柑橘\茶叶调优栽培综合技术套餐模式5种,已累计建立示范基地8个,累计应用面积50.4万亩,累计增收节支3000余万元。该项目成果的推广应用显著提升了农业生产管理部门的信息化管理水平和农产品收购加工企业按质论价收购的科技含量水平,提高了农户田间种植能力,促进了我国农业信息管理水平的跨越发展,提高了我国在该领域的国际影响,经济、社会和生态效益显著。 我国目前的农业种植经营方式由资源消耗粗放型向资源节约集约型转变,生态意识从环境污染、生态脆弱向环境友好、生态保护和可持续发展转变,党的十六届五中全会提出了加快建设资源节约型和环境友好型社会,迫切需要高新技术的支撑。 在农田环境监测上的应用方面,本项目在湖北柑橘、茶叶主产区开展土壤重金属监测工作。在示范区总共监测土壤样本8058份,同时获取了样本的地理坐标,实时获取样品属性数据12640条,覆盖面积50万亩,农田环境重金属监测GIS专题图162幅。 无