CN103886409A - 农业种植辅助决策系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种农业种植辅助决策系统，包括数据处理决策系统及显示终端，所述数据处理决策系统将环境数据与地区地理数据结合并进行评估计算，所述显示终端将所述数据处理决策系统的评估计算结果进行分类显示。本发明所采用的信息平台将可整合多个异质性数据库，如农作、气候与土壤数据库，并结合地理信息系统与大气环流模式整合成为全球气候变迁决策支持系统，运用云端平台的运算，进行模拟与分析，针对温室效应、水资源管理与农地资源可持续性利用、农业保险基础数据与农业灾损评估等议题辅助决策。

Description

农业种植辅助决策系统

技术领域

本发明涉及一种数据处理分析系统，尤其涉及一种用于指导农业种植的地区气候生态数据的处理分析系统。

背景技术

农业活动自古以来是人类最重要的产业活动，供给人类生存所需的热量与营养补给。但近几十年来，由于全球人口增长迅速，人类不断消耗地球资源，对所生存的环境造成重大破坏，而开始意识到永续经营之重要性。农业活动之永续经营是其中非常重要的一环，精准农业(precision agriculture)与数值农业（digital Agriculture）的出现为农业活动的永续发展带来许多正面的帮助。本计划将利用云端及实时运算技术建构地区农地资源永续利用模式，仿真不同栽培管理方式对作物、土壤与天气的影响，让农业生产者和决策者知道该用何种的经营方式才能达到最大的效益且对环境的冲击最小，提供决策者最佳的决策辅助信息，并透过云端平台发展开放式服务，提供个人或其他系统来使用。同时将结合数字学习系统，做为推广教育永续农业之辅助工具，并举办教育训练教育国人永续经营发展之重要性与理念，落实环境永续发展之目标。

目前，全世界总人口已经超过70亿。随着人口不断增加，粮食的需求也持续成长。亚洲地区因为人口密集，农业耕作是以集约的方式提高单位元面积产量，不断地尽其利的结果，往往对环境造成重大冲击。2002年于南非约翰内斯堡所举行的永续发展高峰会提到，经济发展、社会发展及环境保护是三个达到永续发展的支柱，其中环境保护其所面临的重大挑战为全球环境的耗损，包括土壤、水、海洋与空气等的污染，气候变迁的影响、天然灾害频繁且都严重造成大量的生命财产损失，危害到人类的生存。我国人工众多，耕地面积有限，近二十年来随着经济快速发展与国人饮食习惯改变，稻米种植比例也逐年减少，由2008年所发生之世界粮食危机，突显出国家粮食自给自足之重要性，加上近年来全球气候遽烈变化，水资源利用与分配也都面临重大挑战。如何使有限的耕地发挥最大的效益，又对环境冲击最小，达到农地资源永续经营之目的与因应全球气候变迁，是急需去解决的问题。农地资源永续利用模式(System Approach to Land Use Sustainability, SALUS)正是以此为发展目的，该模式是一套农业生态模型，能仿真不同栽培管理方式对作物、土壤与天气的影响，让农业生产者和决策者知道该用何种的经营方式才能达到最大的效益且对环境的冲击最小，提供决策者最佳的决策辅助信息。

农业生态模型最早于80年代由美国农业部开始发展，组织了农学、生理、土壤、气象、水文与计算器等专业的数十位科学家共同发展出CERES模型，90年代又改良成为DSSAT，并于1990年首次与GIS整合。近年来国际上推行精准农业 (precision agriculture, site-specific farming)之概念，是现代化农业发展的新方向，利用信息技术、传感器与机械设备，精确的掌握气候、土壤与作物的各项信息与空间分布，透过信息系统的分析，经由适当的栽培管理手段，进行高效率的经营与管理，减少污染并提高产量，达到永续发展的目标。精准农业的发展必须建立在信息与通讯化（Information and Communication Technology ,ICT）农业的基础之上才可以去实现，ICT的目标为建立一套整合数据搜集、数据传输、数据处理与数字控制机械的系统，去实现一个数字化、网络化与自动化的农业活动。

国内农业一向为小农经营制度，在化学肥料、农药及杀草剂未引进以前，农民多利用自制堆肥或种植绿肥作物作为肥料来源，并以物理或机械方式防除病虫害而达到稳定生产之目的，效果有限，因此无法满足人口迅速增加之需求。政府为增加粮食供应实行增产措施，利用现代化科技，如加速品种改良、改进生产技术并大量使用化学肥料、农药甚至杀草剂，而达成了增产目标，使各种粮食及蔬果等民生必需品得以充份供应，但这些过度采用化学肥料、农药之生产方式可能造成部份土壤酸化及盐分累积、土壤及河川遭受污染、农产品农药残留影响消费者健康问题。为了挽救这些可能造成之危机，使有限的水土资源得以永续利用，政府近年来已开始重视并倡导农业生产与生态环境相互调和之农业经营理念，积极利用现代科学技术，如减少或甚至不用化学肥料及农药、采用有机质肥料、非农药防治病虫害技术、循环利用农业废弃物、实施合理轮作制度，使农业生产兼顾了利润与农业自然环境之维护、产品之安全性，达成农业永续发展之目标。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种农业种植的数据统计指导系统，可对不同地区不同时间的作物种植进行技术指导，该系统包括数据处理决策系统及显示终端，数据处理决策系统建立有数据库，所述数据库包括有环境数据、地区地理数据、作物生长指标数据，所述数据处理决策系统将实时环境数据与地区地理数据结合并与作物生长所需的养分指标进行比对做评估计算所述显示终端将所述数据处理决策系统的评估计算结果进行分类显示；

所述数据处理决策系统数据处理过程包括：将图片格式的地图栅格化；将栅格化后的地图与数据库中具有完整坐标系统的底图选取基准点进行配准，配准功能可以由ArcGIS软件实现；利用arccatalog软件建立矢量图层将地图数据化，并获取其中的坐标信息；将数据库中的环境数据、地区地理数据、作物生长指标数据以寻址方式与相应的地图数据对应起来形成以地理信息为标准的数据库。

进一步地，所述基准点为5~10个。

进一步地，所述数据处理决策系统数据处理过程还包括将建立好的以地理信息为标准的数据库以地图坐标位置的环境数据进行加权平均，取得以城市为标准的环境数据平均值。进一步地，所述系统将某一地区地理数据与环境数据结合并与不同作物生长所需的养分指标数据进行比对后筛选出地区内不同区域最适宜种植的作物分布。

进一步地，所述环境数据包括温度、湿度、降水、日照时间、风力等。

进一步地，所述地区地理数据包括城市区域、地形地貌等。

进一步地，评估计算结果包括根据温度及风力等数据计算出的保温措施、根据湿度、降水等数据计算出的灌溉措施及根据土壤酸碱性等数据计算出的施肥措施。

进一步地，所述数据处理决策系统为数据库服务器，所述数据库服务器存储环境数据与地区地理数据，并将两者数据进行评估计算，将计算结果存储并发布到互联网或通过卫星发送至其他显示终端。

进一步地，处理所述环境数据及地区地理数据的软件包括地理信息系统软件、遥感图像处理系统、数字化地图数据软件、数据库软件等。

进一步地，所述显示终端包括计算机、手机、平板电脑等能够连接到互联网的移动设备。

实施本发明，具有如下有益效果：

本发明可帮助用户依据不同的环境条件，实行不同管理措施，如耕作、施肥、灌溉、病虫害防治等，计算出作物产量与各项环境数据，依据这些数据用户可以知道是否应该调整管理措施，辅助决策者找出最佳管理方案，同时云端信息平台可整合多元异类数据，建构地区完整的环境数据库，为未来相关的农业生态模式提供良好的研究基础。本发明所采用的信息平台将可整合多个异质性数据库，如农作、气候与土壤数据库，并结合地理信息系统与大气环流模式整合成为全球气候变迁决策支持系统，运用云端平台的运算，进行模拟与分析，针对温室效应、水资源管理与农地资源可持续性利用、农业保险基础数据与农业灾损评估等议题辅助决策。

附图说明

图1是本发明结构框图；

图2是本系统显示平均气温数据处理结果的示意图；

图3是本系统数据处理过程框图。

 

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

如图1所示，本发明所述的系统采用计算机平台作为处理核心，在计算机平台建立起包括温度、湿度、降水、日照时间、风力等述环境数据及城市区域、地形地貌等地区地理数据的环境数据库。所述数据库收集了各地区的历史气候数据并通过网络等渠道实时获取当前天气情况及未来天气变化趋势。

参照图1、图3所示，所述计算机平台将图片格式的地图栅格化；将栅格化后的地图与数据库中具有完整坐标系统的底图选取基准点进行配准；建立矢量图层将地图数据化，并获取其中的坐标信息作为数据1；将数据库中的环境数据、地区地理数据、作物生长指标数据以寻址方式与相应的地图数据对应起来形成以地理信息为标准的数据库数据2。通过时间序列提取数据1及数据2的特征信息并进行融合，将环境数据及地区地理数据相结合，并在显示终端分类显示。    优选地，本发明不限于上述实施例中的数据，为满足实际需求，还可以包括以经度为基准的温度、湿度、风力等环境数据及以纬度、城市为基准的环境数据。包括将建立好的以地理信息为标准的数据库以城市的经纬度范围内的环境数据进行加权平均，取得以城市为标准的环境数据平均值。通过计算机平台对上述数据进行发布，用户可根据需要在地图上查询到对应的环境气候信息。

参照图2所示是本系统将广东省3月份的平均气温数据与地理信息结合处理后显示的温度分布结果输出，可根据显示的结果或者该地区某时间段的温度情况。

除了将数据信息在客户端显示之外，所述计算机平台还根据不同地区不同时间的环境气候条件，结合不同农作物所需要的灌溉、施肥等指标给出适当的指导，帮助种植者做出恰当的决策。

优选地，本系统还会根据实时的天气数据，如温度、风力、冷空气动向对作物的保温防寒做出预警，或者在持续雨天来临前对防涝排水措施给出指示。

优选地，处理所述环境数据及地区地理数据的软件包括地理信息系统软件Arc/info、遥感图像处理系统、数字化地图数据软件、数据库软件、ESRI公司的GIS专业软件ArcGIS等。

优选地，所述显示终端包括计算机、手机、平板电脑等能够连接到互联网的移动设备。

用户在显示终端使用本发明所述系统时，可根据实际需求在操作界面上进行操作。如可以以城市作为选择条件，查询该城市的历史气候数据，如往年某一时期的降水、温度等信息，还可以查询该选择条件下当前的天气情况及未来短时间内的天气变化情况，并通过与作物正常生长所需的指标的比对做出决策辅助，如灌溉、施肥的控制，提前做好防寒防涝等准备措施等。

进一步地，一些官方组织或机构如农业部门还可以通过本系统对一个地区的气候等环境因素进行比对评估后制定出该地区农业种植的发展战略方案，将某一地区地理数据与环境数据结合并与不同作物生长所需的养分指标数据进行比对后筛选出地区内不同区域最适宜种植的作物分布。对一个地区内的气候资源进行整合，综合利用。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种农业种植辅助决策系统，其特征在于，包括数据处理决策系统及显示终端，数据处理决策系统建立有数据库，所述数据库包括有环境数据、地区地理数据、作物生长指标数据，所述数据处理决策系统将环境数据与地区地理数据结合并与作物生长所需的养分指标进行比对做评估计算，所述环境数据包括历史环境数据库及实时的天气情况，所述显示终端将所述数据处理决策系统的评估计算结果进行分类显示；所述数据处理决策系统数据处理过程包括：将图片格式的地图栅格化；将栅格化后的地图与数据库中具有完整坐标系统的底图选取基准点进行配准；建立矢量图层将地图数据化，并获取其中的坐标信息；将数据库中的环境数据、地区地理数据、作物生长指标数据以寻址方式与相应的地图数据对应起来形成以地理信息为标准的数据库。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述基准点为5~10个。

3. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据处理决策系统数据处理过程还包括将建立好的以地理信息为标准的数据库以地图坐标位置的环境数据进行加权平均，取得以城市为标准的环境数据平均值。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统将地区地理数据与环境数据结合并与不同作物生长所需的养分指标数据进行比对后筛选出地区内不同区域最适宜种植的作物分布。

5. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述环境数据包括温度、湿度、降水、日照时间、风力。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述地区地理数据包括城市区域、地形地貌。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，评估计算结果包括保温措施、灌溉措施及施肥措施。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据处理决策系统为数据库服务器，所述数据库服务器存储环境数据与地区地理数据，并将两者数据进行评估计算，将计算结果存储并发布。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，处理所述环境数据及地区地理数据的软件包括地理信息系统软件、遥感图像处理系统、数字化地图数据软件、数据库软件。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述显示终端包括计算机、手机、平板电脑。

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