CN101452505A - 一种测土配方施肥系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测土配方施肥系统，包括网络地图库、数据库管理模块及Web应用服务器模块，所述Web应用服务器模块接收用户从动态网页中输入的测土配方施肥参数信息、调用所述网络地图库中的地图单元信息及所述数据库管理模块中的地理信息和施肥模型信息，并根据所述用户输入的参数信息计算相应的施肥配方。本发明通过将网络地图技术应用到测土配方施肥系统中，提高了系统与用户的交互性，实现了村级、地块级、农户级方便灵活地使用测土配方施肥技术的目的，且系统成本较低，利于测土配方施肥技术的推广使用，从而为精确化施肥奠定基础。

Description

一种测土配方施肥系统

技术领域

本发明涉及一种测土配方施肥系统，具体地说，是涉及一种能实现地块级、农户级使用的基于B/S架构的测土配方施肥系统，属于农业技术领域。

背景技术

测土配方施肥就是国际上通称的平衡施肥，这项技术是联合国在全世界推行的先进农业技术。概括来说，一是测土，取土样测定土壤养分含量；二是配方，经过对土壤的养分诊断，按照庄稼需要的营养“开出药方、按方配药”；三是合理施肥，就是在农业科技人员指导下科学施用配方肥。推广测土配方施肥技术，能够培肥地力、保护生态、协调养分、防治病害，通过对有限肥源合理分配，有效控制化肥投入量及各种肥料的比例，达到精确化施肥、提高养分资源利用率的目的。

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。随着测土配方施肥技术的全面展开与不断深入，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。

从2006年开始，农业部结合农业科技入户示范工程，在全国大力推广测土配方施肥技术。目前国内有多家农业管理部门、企业、研究所、高等院校已研发或正在研发测土配方施肥系统，有的产品已进入推广应用环节。但从目前的应用情况来看，现有的测土配方施肥系统存在下述不足：

1、系统复杂度高，不易使用。现有测土配方施肥系统虽然功能强大，但系统使用过程中流程复杂、用户界面较多、填写信息专业化程度高，适用于计算机技术基础较好或者经过专业培训的人员，而对于缺乏专业知识和计算机技术的农户而言，这样的系统显然太“高贵”，难以亲近。

2、系统开发成本和维护成本较高，价格昂贵。有的系统是基于某些专业地理信息系统(如MapGis、MapInfo等)进行二次开发的，系统发布时需要支付不少的费用购买地理信息系统软件厂商的授权，提高了系统的成本。这些系统将只能在相关的管理部门使用，很难推广到乡级和村级管理单位，从而也远离了农户。

3、基于C/S架构，具有许多与生俱来的缺陷。基于C/S架构的测土配方施肥系统业务变更或改变不够灵活，维护和管理较为困难，分布功能弱，不能实现快速部署安装和配置。虽然目前很多基于C/S架构软件产品能够克服上述的一些缺陷，但也由此提高了整个系统开发的复杂度。

上述缺陷和不足，造成测土配方施肥系统只能在有一定技术水平和经济实力的农业管理部门中使用，而不能推广到基层的农户，因此，在提高农业管理人员管理效率方面存在一定局限性，同时也束缚了测土配方施肥技术的进一步推广应用。

发明内容

本发明针对现有技术中测土配方施肥系统存在的上述缺点和不足，提供了一种测土配方施肥系统，将网络地图技术应用到测土配方施肥系统中，提高了系统与用户的交互性，且实现成本较低，利于测土配方施肥技术的推广使用。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种测土配方施肥系统，其特征在于，包括网络地图库、数据库管理模块及Web应用服务器模块，所述Web应用服务器模块接收用户从动态网页中输入的测土配方施肥参数信息、调用所述网络地图库中的地图单元信息及所述数据库管理模块中的地理信息和施肥模型信息，并根据所述用户输入的参数信息计算相应的施肥配方。

根据本发明，所述Web应用服务器模块包括链接所述网络地图库的人机界面及施肥参数设置模块，用户通过所述人机界面和所述参数设置模块输入参数信息。

优选的，所述人机界面为网络地图向导模块，所述网络地图向导是采用flash和xml技术并结合所述网络地图库而形成的。

根据本发明，所述施肥参数设置模块利用动态网页为用户提供输入测土配方施肥的参数信息。

根据本发明，所述Web应用服务器模块还包括施肥报告显示模块，所述施肥配方通过所述施肥报告显示模块输出。

优选的，所述施肥报告显示模块利用动态网页输出所述施肥配方。

根据本发明，所述Web应用服务器模块还包括测土配方计算模块，所述配方计算模块根据所述用户输入的测土配方施肥参数信息，采用养分平衡施肥模型计算施肥配方，所述施肥配方包括指导、建议用户在所述测土配方施肥基本单元中种植相应作物时常用化肥及配方肥的施肥量。

根据本发明，形成所述网络地图库的地图数据源为测土配方施肥基本单元图，所述测土配方施肥基本单元图是通过将数字化的村级土种类型图、土地利用现状图及土壤养分含量分布图进行空间叠加分析而成。所述测土配方施肥基本单元图包括测土配方施肥基本单元，也即同一村庄只能够具有同一种土地类型、土地利用现状类型及质量等级的地块。

根据本发明，将所述测土配方施肥基本单元图导入至flash中，经修改润色后，形成所述网络地图库。

根据本发明，所述测土配方施肥系统基于B/S架构。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：

1、将网络开发技术及地理信息系统技术运用在测土配方施肥系统中，引导用户选择目标种植地块，并获取相关地块信息，提高了系统与用户的交互性，有利于测土配方施肥技术的推广应用。

2、通过将数字化的村级土种类型图、土地利用现状图及土壤养分含量分布图进行空间叠加分析形成以地块为最小单元的测土配方施肥基本单元图，使得测土配方施肥系统能够实现村级、地块级、农户级的使用，突破了现有技术测土配方施肥系统不能达到地块级、农户级的瓶颈。

3、基于flash和xml技术实现网络地图向导，技术实现容易、成本较低、地图形式多样化；基于B/S架构实现测土配方施肥系统，便于安装、使用、发布和升级维护，从而实现了通过互联网对农户进行村级、地块级测土配方施肥指导。

附图说明

图1是本发明测土配方施肥系统一个实施例的结构框图；

图2是图1中基于地理信息系统软件获取空间数据库及属性数据库的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

请参阅图1所示的本发明测土配方施肥系统一个实施例的结构框图。所述实施例中，测土配方施肥系统包括网络地图库、数据库管理模块及Web应用服务器模块，整个系统基于B/S架构实现。

所述网络地图库是在测土配方施肥系统中实现网络地图技术的核心。网络地图库采用下述方法获得：将数字化的村级土种类型图、土地利用现状图及土壤养分含量分布图进行空间叠加分析，形成以地块为最小单元的测土配方施肥基本单元图，保证测土配方施肥系统实现村级、地块级和农户级的使用。然后，将上述基本单元图导入至flash中，在flash中绘制矢量图，并经修改润色后形成网络地图库。

将地图进行数字化的过程，可以采用专门的地理信息处理软件来实现。

以网络浏览器作为信息输入和输出载体的Web应用服务器模块包括网络地图向导模块、施肥参数设置模块、施肥报告显示模块和测土配方计算模块。其中，所述网络地图向导模块根据用户输入的参数信息调用所述网络地图库信息，最终可引导用户查看至村级地块信息。所述施肥参数设置模块提供了信息输入接口，允许用户输入测土配方计算之必要信息。所述测土配方计算模块依据用户输入的施肥参数信息，采用养分平衡法计算用户的施肥配方。所述施肥报告显示模块则将所述测土配方计算模块的计算结果展示给用户，供用户做施肥参考之用。

为便于用户使用系统，方便的查找测土配方施肥基本单元，本实施例采用flash和xml技术形成网络地图向导，以引导用户选择目标种植地块。其中，flash用来实现上述网络地图库的图形构建和交互功能，xml文件用来描述地图的存储结构，存放于Web服务器中。

数据库管理模块是系统的数据核心，主要包括地理信息库和施肥模型库。其中，地理信息库是将所存储了数字化地形图、土地利用现状图及土壤类型图等信息的空间数据库和属性数据库链接而成的信息库，主要包括基础地理数据库、土壤数据库、农业生产数据库、肥料数据库及土地利用数据库等五个子数据库。在链接数据库时，对于土地利用数据库和基础地理数据库，一般来说，属性字段选择权属单位代码和图斑号或者图幅号和图斑号，或者三者都用，来唯一标识一个图斑，实现属性数据与空间数据的连接。对于土壤数据库来说，土壤类型图斑通过土壤类型编码实现与土壤类型数据的连接，通过剖面点编号实现剖面点空间分布图与土壤典型剖面概况数据、土壤剖面层次数据间的连接。

在所述数据库管理模块中，施肥模型是测土配方施肥技术的核心内容之一，本实施例选用测土配方技术广泛使用的养分平衡法模型作为施肥模型，通过农业生产函数和“3414”实验得到模型所需的基本参数信息，将这些基本参数信息存储到数据库中，形成施肥模型库。“3414”实验是在测土配方田间效应试验中推荐使用的实验方案，该方案设计吸收了回归最优设计处理少、效率高的优点，是目前国内外应用较为广泛的肥料效应田间试验方案。其中，“3414”是指氮、磷、钾3个因素、4个水平、14个处理。

上述测土配方施肥系统工作过程如下：用户在客户端使用浏览器浏览时，网络地图向导通过与用户交互，引导用户到目标测土配方施肥基本单元。网络地图向导通过向Web服务器发送http请求，获取地图配置信息和基本网络参数。服务器接收到请求后，将地图描述文件、地图文件及地块信息等以响应的形式发送到前端地图，供用户浏览地图使用。网络地图向导按照“国家-省-市-乡-村-地块”的次序引导用户至地块级地图，可以直接查看到该地块的基本信息，如所属乡镇、土壤类型、利用方式等。同时，网络地图向导为系统的参数设置模块提供了链接入口，在参数设置模块，系统会显示用户所选地块单元的基本信息，包括地块面积、位置和氮、磷、钾等土壤养分信息，系统要求用户输入种植作物、目标产量、选用化肥等参数，也可以对原有的地块信息进行更新修改，用户输入的设置信息将作为测土配方施肥模型的输入参数。参数设置完毕，要求用户将参数提交。用户设置的施肥参数及相应地块对应的地理信息库的数据参数均由配方计算模块接收，配方计算模块结合接收的各参数数据，并依据施肥模块库中的施肥模型计算最终的施肥配方。最后，施肥配方通过系统的施肥报告显示模块输出。所述施肥报告可以显示相应地块的土壤养分状况及评价，根据土壤养分状况给出各种肥料的施肥量，并结合用户输入的种植作物参数给出作物的需肥规律及技术要点。同时，测土配方施肥系统还可以根据专家经验计算出配方肥的成分及使用量，以供用户参考。

所述测土配方施肥系统中的web应用服务器模块可以用现有的网络程序设计语言编写，只要能实现所述模块的功能即可。

图2是图1中基于地理信息系统软件获取空间数据库及属性数据库的流程图。空间数据库和属性数据库是形成地理信息库的基础，可以采用比较成熟的地理信息系统软件来获得。下面简要叙述基于地理信息系统软件获取空间数据库和属性数据库的流程。

建立空间数据库的基础工作是数据采集，数据的采集可分为数字化输入、遥感数据的获取和地面各类测量仪器(如全站仪、GPS接收仪等)的数据采集。数字化主要是指把传统的纸质或其他材料上的地图转换为计算机可以识别的图形数据的过程，以利于计算机的存储、分析和输出制图。本实施例中的大量基础或专题数据地图是以纸质图件的形式表达和保存的，所以空间数据的采集还是以数字化输入为主要手段。另外，采样点采用GPS接收仪精确定位。

空间数据库的主要建立流程如下：

1、图形预处理及扫描：将纸质图形扫描并以图片格式保存，可以选用各种jpg、bmp、tif等现今流行的各种图片格式。

2、投影转换与配准：考虑地图的变形问题，首先正确设定投影方式，并保持地图要素之间正确的空间关系，再设定坐标系使用的地图单位。用地理信息系统软件的图像分析功能模块来进行配准，在图像配准前，先做好一个含有控制点并已做过投影变换具有实际坐标的图框文件，通过对应控制点文件实现图像的配准。

3、分层矢量化：认真读图，对整个图形主要结构有一个基本的了解，正确识别图上的要素类型，把握各种要素的特点，选取入库要素、图层划分，分图层进行矢量化。

4、数据编辑处理和编码输入：在土壤类型图矢量化后，为实现空间数据和属性数据之间的连接、简化属性数据的输入过程，参照1:100万中国土壤信息系统编码规则，制定区域土壤类型编码。

5、误差校正，图幅接边：在图形矢量化的过程中，由于手工操作误差、数字设备和扫描仪精度、原图图纸变形等因素，使得输入的图形与理论上的图形位置会有一定误差，必须经过误差校正，消除误差，才能满足精度要求。采用地理信息系统软件误差校正功能模块中自动生成理论标准图框对矢量图进行误差校正，对图幅数据边缘进行匹配处理后接边，最终获取空间数据库。

建立属性数据库时，合理设置属性数据库的字段属性，经编辑、修改处理后，形成属性数据库。

通过上述测土配方施肥系统，农户可以在客户端通过浏览器方便地查看村级、地块级网络地图，通过在线输入种植作物信息，能够方便快捷地获取适合农户种植需求的施肥配方方案，实现了村级、地块级测土配方施肥指导。所述测土配方施肥系统提高了与用户的交互性，且实现成本较低、维护方便，利于推广。

当然，以上所述仅是本发明的一种优选实施方式而已，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1、一种测土配方施肥系统，其特征在于，包括网络地图库、数据库管理模块及Web应用服务器模块，所述Web应用服务器模块接收用户从动态网页中输入的测土配方施肥参数信息、调用所述网络地图库中的地图单元信息及所述数据库管理模块中的地理信息和施肥模型信息，并根据所述用户输入的参数信息计算相应的施肥配方。

2、根据权利要求1所述的测土配方施肥系统，其特征在于，所述Web应用服务器模块包括链接所述网络地图库的人机界面及施肥参数设置模块，用户通过所述人机界面和所述参数设置模块输入参数信息。

3、根据权利要求2所述的测土配方施肥系统，其特征在于，所述人机界面为网络地图向导模块，所述网络地图向导是采用flash和xml技术并结合所述网络地图库而形成的。

4、根据权利要求2所述的测土配方施肥系统，其特征在于，所述施肥参数设置模块利用动态网页为用户提供输入测土配方施肥的参数信息。

5、根据权利要求1所述的测土配方施肥系统，其特征在于，所述Web应用服务器模块还包括施肥报告显示模块，所述施肥配方通过所述施肥报告显示模块输出。

6、根据权利要求5所述的测土配方施肥系统，其特征在于，所述施肥报告显示模块利用动态网页输出所述施肥配方。

7、根据权利要求1所述的测土配方施肥系统，其特征在于，所述Web应用服务器模块还包括测土配方计算模块，所述配方计算模块根据所述用户输入的测土配方施肥参数信息，采用养分平衡施肥模型计算施肥配方。

8、根据权利要求1至7中任一项所述的测土配方施肥系统，其特征在于，形成所述网络地图库的地图数据源为测土配方施肥基本单元图，所述测土配方施肥基本单元图是通过将数字化的村级土种类型图、土地利用现状图及土壤养分含量分布图进行空间叠加分析而成。

9、根据权利要求8所述的测土配方施肥系统，其特征在于，将所述测土配方施肥基本单元图导入至flash中，经修改润色后，形成所述网络地图库。

10、根据权利要求1所述的测土配方施肥系统，其特征在于，所述测土配方施肥系统基于B/S架构。

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