CN1920859A - 东北黑土土壤肥力管理信息系统 - Google Patents

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CN1920859A
CN1920859A CNA2005100170605A CN200510017060A CN1920859A CN 1920859 A CN1920859 A CN 1920859A CN A2005100170605 A CNA2005100170605 A CN A2005100170605A CN 200510017060 A CN200510017060 A CN 200510017060A CN 1920859 A CN1920859 A CN 1920859A
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CN
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soil
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soil fertility
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CNA2005100170605A
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English (en)
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赵军
刘焕军
韩秉进
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Northeast Institute of Geography and Agroecology of CAS
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Northeast Institute of Geography and Agroecology of CAS
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Abstract

东北黑土区域采集的土壤养分数据和各种矢量图是非常宝贵的信息资源。本发明利用SUPERMAP系统组件VB编程,开发了一套基于GIS的东北黑土土壤肥力管理信息系统。实现了矢量数据和属性数据的连接处理,矢量图的叠加分析,方便数据查询,解决了空间数据管理和分析的难题。并在此基础上开发了肥力安全预警、测土施肥和区域指导施肥的专家系统,提供了土壤肥力空间数据处理和分析的数字化信息平台。经过半年多的试用,取得了满意的应用效果。

Description

东北黑土土壤肥力管理信息系统
技术领域
本发明属于农业信息技术领域。是用于管理和分析东北黑土区域土壤养分变化的地理信息系统(GIS)和工作平台。
技术背景
东北黑土是世界3大片黑土之一,主要分布在吉林和黑龙江两省,面积约1000万hm2,是我国主要的商品粮和畜产品基地。在黑龙江省耕地总面积中,黑土大约占了43%,是比较肥沃的土壤。许多土壤工作者曾对黑土进行过大量的调查研究,尤其是全国第2次土壤普查(1979年)成果,对黑土的分布和理化性状进行了较详细的描述,对后来的配方施肥提供了强有力的理论基础,为粮食生产做出了巨大贡献。在距全国第2次土壤普查的20余年后,我所在中国科学院重大项目的支持下又一次对东北农田黑土区域进行了广泛的采样,采集土壤样本2000余个。用于分析土壤养分变化的规律和目前的状况。
20多年来两次土壤调查数据,涉及到东北黑土区域土壤样本数量大、面积广,同时附带有大量的矢量图和栅格图数据。这些数据目前还没有一个空间的数字化的信息平台来管理,而且以往对黑土区域土壤肥力变化的分析多是从经典统计的方法来分析的,这样的分析即片面又不科学,不能够反映出区域土壤肥力空间变化特征。针对此问题,我们建立了东北黑土区域土壤肥力管理GIS作为信息化工作平台,在这个平台上可以管理区域的土壤调查数据,为分析区域土壤肥力变化提供数据和方法双重支持,也为精准农业研究提供数据基础。
众所周知,3S技术在国外的农业生态研究中得到了广泛的应用。国内的3S技术和精准农业的研究历史不长,但是效益显著,因此也越来越为科技界和社会广为接受,并在实践上有一些应用。如1997年辽宁省用GIS进行下辽河平原农业生态管理的应用研究,吉林省结合其省农业信息网开发万维网地理信息系统(GIS),北京密云县完成以GIS技术建立的县级农业资源管理信息系统。在智能技术方面,国家863计划在全国20个省市开展了“智能化农业信息技术应用示范工程”。但是我国该项技术的发展很不平衡。以均衡施肥为例,目前农民在施肥上存在很大盲目性;氮、磷、钾肥施用比例不合理;中、微量元素缺乏的情况没有得到及时纠正;肥料利用率低,氮肥当季利用率平均仅为30%左右,肥料的增产效益没能充分发挥。而是形成了有些区域土壤肥力过盛,对环境造成污染,而有些区域肥力不足,土壤质量下降。所以,在东北黑土区域土壤大规模采样的基础上,建立基于3S技术的土壤肥力管理信息系统,是为区域农业生态研究和精准农业提供基础平台。
本发明针对目前黑土区域土壤养分数据管理分散,数据和地点不能统一,没有精确的地理坐标,没有合理地、科学地数据处理和分析的平台而建立的。本系统是基于国产的地理信息系统处理平台而开发的,是唯一的一个东北黑土区域拥有多年连续数据和空间处理平台的系统。目的是①将多年多次采集的数据集中于一个平台上,便于查找和分析;②将土壤养分数据和各种矢量图结合在一起,使之能够非常直观地将整个黑土区土壤养分状况在区域图上显示出来;③便于进行空间分析,找出土壤肥力空间变化的规律性;④可以直观地按照土壤养分值进行区域分类和预警;⑤根据数据和专家的思想做出的专家施肥指导系统,可以指导区域科学施肥;为精准农业提供数据支持和技术平台;⑥为政府决策和制定施肥标准提供信息化平台。
发明内容
本系统首先对各种相关图件进行了收集和数字化处理,对属性数据进行整理和质量检验,然后在中国科学院地理与资源研究所开发的GIS系统软件(SUPERMAP OBJECT)平台上利用VB语言编程,根据东北黑土区域土壤肥力管理和分析的需求开发了本系统。工作流程图见附图1。
本发明开发的功能设计为:(1)用户管理,设置用户名和密码管理,保证系统的安全性。(2)数据采集,调用空间数据源(包括矢量数据和栅格数据),并将所有图层显示出来,完成数据修改、查询和制作专题图。(3)属性数据为土壤调查数据,其中有一个编码和空间数据源的某一个数据集的编码一一对应,能够将属性数据连接到空间图件中。(4)肥力预警和专家系统,根据专家的经验制定区域土壤养分的适宜值、最高和最低值对区域肥力水平评价和预警;同时根据区域肥力变化分析和专家思想建立测土施肥和区域施肥专家指导系统;(5)工具,工具栏给用户以充分的权利来自行配置自己空间数据源、数据属性和外部文件调用的路径和文件名,配置属性网络数据库网址。见附图2所示。
系统开发采用组件式开发,其物理开发平台见附图3。在SUPERMAP_object开发平台上,调用不同的模块,利用VB语言进行开发,生成必需的工程文件。实现对数据的查询,用户管理,专题图等图件功能的处理,肥力预警和专家施肥指导功能。具体的开发步骤如下:
(1)用户管理的开发
登陆使用用户名和密码,保证系统安全。
其编码如下:
    Option Explicit

    Public LoginSucceeded As Boolean

    Private Sub cmdCancel_Click()

      ’set the global var to false

      ’to denote a failed login

      LoginSucceeded=False

      Me.Hide

  End Sub

  Private Sub cmdOK_Click()

      ’check for correct password

      Dim nLen As Long

      Dim strUser As String

      Dim strPassword As String

      strUser=String(50,″″)

      strPassword=String(255,″″)

      nLen=GetProfileString(App.EXEName,″UserName″,″xx″,strUser,50)

      If nLen=0 Then

          WriteProfileString App.EXEName,″UserName″,″xx″

          strUser=″xx″

      Else

          strUser=Left$(strUser,InStr(strUser,Chr(0))-1)

      End If

      nLen=GetProfileString(App.EXEName,″Password″,″xxxxxxxx″,strPassword,255)

      strPassword=Left$(strPassword,InStr(strPassword,Chr(0))-1)

      If txtUserName=Trim$(strUser)And txtPassword=Trim$(strPassword)Then

          ’place code to here to pass the

          ’success to the calling sub

          ’setting a global var is the easiest

          LoginSucceeded=True

          Me.Hide

          ’frmMain.Show

      Else

          MsgBox″用户名或者密码无效,请重试!″,,″登录″

          txtPassword.SetFocus
        <!-- SIPO <DP n="3"> -->
        <dp n="d3"/>
          SendKeys″{Home}+{End}″

      End If

  End Sub
(2)数据采集界面和编码
数据采集是本系统的重点,本系统的数据采集可以根据用户的需求进行自我配置。通过调用工作空间的矢量地图来实现数据采集,对图件进行放大缩小,对图层进行管理编辑。比较灵活。
编码:
  Private Sub mnuLandFormType_Click()

      If ChangeWorkSpace(mnuLandFormType.Caption″黑土肥力″)=False Then

        MsgBox″无法打开地图!请确认文件存在并且正确!″,vbInformation,″提示″

      End If

  End Sub

  Private Sub mnuLayout_Click()

      Dim objLayouts As soLayouts

      Set objLayouts=SuperWorkspace.Layouts

      If Not(objLayouts Is Nothing)Then

          If objLayouts.Count>=1 Then

              frmLayout.Show vbModal,Me

          Else

              MsgBox″布局不存在!″,vbInformation,″错误″

          End If

          Set objLayouts=Nothing

      Else

          MsgBox″布局不存在!″,vbInformation,″错误″

     End If

  End Sub

  Private Sub mnuModiPass_Click()

      frmChangePass.Show vbModal,Me

  End Sub

  Private Sub mnuOption_Click()

      frmOptions.Show vbModal,Me

  End Sub
(3)数据查询
数据库可以方便地实现从属性到空间的查询,空间到属性的查询,多条件的综合查询等功能。根据不同的需求制作专题图和布局。
编码:
  Private Sub mnuSQLQuery_Click()

      Dim i As Integer

      Dim frm As frmMap
        <!-- SIPO <DP n="4"> -->
        <dp n="d4"/>
      Set frm=Nothing

      For i=1 To Forms.Count-1

          If Forms(i).Name=″frmMap″Then

              Set frm=Forms(i)

              Exit For

          End If

      Next

      If Not frm Is Nothing Then

          frmSQL.Show vbModal,Me

      Else

          MsgBox″没有打开地图!″,vbInformation,″错误″

      End If

      Set frm=Nothing

  End Sub

  Private Sub mnuTerrain_Click()

      If ChangeWorkSpace(mnuTerrain.Caption,″地图″)=False Then

          MsgBox″无法打开地图!请确认文件存在并且正确!″,vbInformation,″提示″

      End If

  End Sub

  Private Sub mnuTheme_Click()

      Dim i As Integer

      ’Dim Layer As soLayer

      If frmMain.ActiveForm Is Nothing Then

          Exit Sub

      End If

      If frmMain.ActiveForm.Name=″frmMap″Then

          If frmMain.ActiveForm.SuperMap.Visible=True Then

              For i=1 To frmMain.ActiveForm.SuperMap.Layers.Count

                  If frmMain.ActiveForm.SuperMap.Layers.Item(i).Dataset.Vector
Then

                     frmThemel.Show vbModal    ’显示专题地图制作向导

                     Exit For

                  End If

          Next

          If i=frmMain.ActiveForm.SuperMap.Layers.Count+1 Then

                MsgBox″无法制作专题图″,vbInformation

          End If

       End If

    End If

  End Sub
(4)空间分析
本系统具有空间分析的功能。可以实现对空间数据的拓扑分析,叠加运算,面积量算,数据的转入转出,图件的投影处理等等。
其编码如下:
  Private Sub mnuSpaceAnalyse_Click()

      Dim hRtn As Boolean
        <!-- SIPO <DP n="5"> -->
        <dp n="d5"/>
  bRtn=execByIniEntrance(″SpaceAnalyse″)

  ’Call ShellExecute(GetDesktopWindow(),″open″,″iexplore″,″″,ls_null,1)

      If Forms(i).Name=″frmMap″Then

          Set frm=Forms(i)

          Exit For

      End If

  Next

  If Not frm Is Nothing Then

      frmSQL.Show vbModal,Me

  Else

      MsgBox″没有打开地图!″,vbInformation,″错误″

  End If

  Set frm=Nothing
End Sub
(5)肥力预警和专家施肥指导系统
5.1肥力预警
土壤肥力预警是根据黑土肥力空间的分布特征,结合各区域多年来施肥状况、粮食产量和专家多年来的经验制定的。能够提示哪些地区的土壤养分值位于规定的上限和下限,会根据不同的情况将土壤养分相近的数值用红灯闪亮显示,并提醒在这些地区针对不同的作物种植应该在施氮肥和磷肥时建议施多少。该模块可以对任意参与运算的图层和字段进行配置。编码:
Private Sub mnu_expert_Click()

  Dim frm As Form

  Dim strExe As String

  Dim nLen As Integer

  Set frm=getMapWin()

  If frm Is Nothing Then

      strExe=String(256,″″)

      nLen=GetProfileString(App.EXEName,″WkSpaceSpecialist″,″″,strExe,255)

      If nLen>0 Then

          frmSpecialist.Show vbModal,Me

      Else

          MsgBox″配置信息不存在,请在工具->系统配置中修改配置信息!″,vbOKOnly,
″提示″

      End If

  Else

      MsgBox″已经打开了其他地图!请先关闭该地图!″,vbOKOnly,″提示″

  End If
5.2专家施肥指导系统
可以实现测土施肥指导,按照区域土壤养分状况,根据不同的种植作物来指导施肥的多少。
编码如下:
Imports System.Data
Imports System.Data.OleDb
Public Class frmMain

  Inherits System.Windows.Forms.Form

  Dim frmChild As New frmCounty(Me)

  Dim objGeometry As SuperMapLib.soGeometry

  Private Sub frmMain_Load(ByVal sender As System.Object,ByVal e As System.EventArgs)Handles
MyBase.Load

      SuperMapl.Connect(SuperWorkspacel.CtlHandle)

      Dim strAlias As String

      Dim nEngineType As SuperMapLib.seEngineType

      Dim strDataSourceName As String

      Dim objDataSource As SuperMapLib.soDataSource

      Dim bReadOnly As Boolean

      Dim objLayer As SuperMapLib.soLayer

      Dim bAddToHead As Boolean

      Dim i As Short

      strAlias=″MyDataSource″

      nEngineType=SuperMapLib.seEngineType.sceSDB

      strDataSourceName=″northeast.sdb″

      bReadOnly=False

      ’打开数据源

      objDataSource=SuperWorkspacel.OpenDataSource(strDataSourceName,strAlias,nEngineType,
bReadOnly)

      If objDataSource Is Nothing Then

          MsgBox(″打开数据源失败!″,MsgBoxStyle.Information)

      Else

          For i=1 To objDataSource.Datasets.Count

              bAddToHead=False

              ohjLayer=SuperMapl.Layers.AddDataset(objDataSource.Datasets.Item(i),bAddToHead)

          Next

      End If

      ”风格设置

      Dim objStyle As New SuperMapLib.soStyle()

      objStyle.BrushBackTransparent=True
        <!-- SIPO <DP n="7"> -->
        <dp n="d7"/>
      objStyle.BrushStyle=1

      objLayer=SuperMapl.Layers(2)

      If Not IsNothing(objLayer)Then

          objLayer.Style=objStyle

          SuperMapl.CtlRefresh()

      End If

      Me.BringToFront()

      ’全幅(整个数据集)显示

      Dim objRect As SuperMapLib.soRect

      Dim objDataset As SuperMapLib.soDataset

      objDataset=SuperMapl.Layers(1).Dataset

      objRect=objDataset.Bounds

      SuperMapl.ViewBounds=objRect

      SuperMapl.Appearance=1

      SuperMapl.CtlRefresh()

      Timerl.Enabled=False

      ’释放内存

      objDataSource=Nothing

      objLayer=Nothing

      Me.Left=150

      Me.Top=150

  End Sub

  Private Sub frmMain_Closed(ByVal sender As Object,ByVal e As System.EventArgs)Handles MyBase.Closed

      SuperMapl.Disconnect()

      SuperWorkspacel.Close()

      frmChild=Nothing

  End Sub

  Private Sub cmbCounty_SelectedValueChanged(ByVal sender As Object,ByVal e As System.EventArgs)
Handles cmbCounty.SelectedValueChanged

      Dim objDtVector As SuperMapLib.soDatasetVector

      Dim objRecordset As SuperMapLib.soRecordset

      ’取矢量数据集:取其中面数据集″World″进行查询

      If SuperWorkspacel.Datasources.Count=0 Then

          MessageBox.Show(″Count=0″)

          Exit Sub

      End If

      ’定义选择集风格

      With SuperMapl.selection.Style

          .PenStyle=6
        <!-- SIPO <DP n="8"> -->
        <dp n="d8"/>
  .PenColor=System.Convert.ToUInt32(RGB(255,0,255))

  .BrushStyle=5

  .BrushColor=System.Convert.ToUInt32(RGB(255,255,0))
End With
objDtVector=SuperWorkspacel.Datasources.Item(″MyDataSource″).Datasets(″county″)
If objDtVector Is Nothing Then

  MsgBox(″打开数据集错误″,MsgBoxStyle.Information)

  Exit Sub
End If
’从数据集中查询出属性数据(Query方法只能用于soDatasetVector类对象)
objRecordset=objDtVector.Query(″Name99=’″& cmbCounty.Text &″’″,True)
If objRecordset Is Nothing Then

  MessageBox.Show(″没有相关数据″)

  Exit Sub
Else

  ’把查到的数据加入到选择集中(使其呈被选中状态)

  SuperMapl.selection.FromRecordset(objRecordset)

  ’blink

  objRecordset.MoveFirst()

  objGeometry=objRecordset.GetGeometry()

  ’SuperMapl.EnsureVisibleRecordset(objRecordset,2)

  ’blink

  If IsNothing(objGeometry)Then

      Exit Sub

  Else

      SuperMapl.selection.RemoveAll()

      SuperMapl.CtlRefresh()

      Timerl.Enabled=True

  End If

  ’全副(整个数据集)显示

  Dim objRect As SuperMapLib.soRect

  Dim objDataset As SuperMapLib.soDataset

  objDataset=SuperMapl.Layers(1).Dataset

  objRect=objDataset.Bounds

  SuperMapl.ViewBounds=objRect

  ’刷新地图窗口

  SuperMapl.CtlRefresh()

  htnSelect.Enabled=True
        <!-- SIPO <DP n="9"> -->
        <dp n="d9"/>
      End If

      objDtVector=Nothing

      objRecordset=Nothing

  End Sub

  Private Sub btnSelect_Click(ByVal sender As System.Object,ByVal e As System.EventArgs)Handles
btnSelect.Click

      If cmbCounty.SelectedItem=″海伦市″Then

          Dim frmH As New frmHailun()

          frmH.Show()

          frmH.BringToFront()

      Else

          Dim strRain,strTem,strCornM,strBeanM,strN,strP As String

          Dim intNC,intNB,intPC,intPB As Integer

          Dim strIntroN11 As String=″土壤碱解氮含量丰富(″

          Dim strIntroN12 As String=″),建议施有机肥5吨/每公顷。″

          Dim strIntroP11 As String=″土壤速效磷含量较高(″

          Dim strIntroP12 As String=″),少施磷肥。注意提高化肥利用率。″

          Do While reader.Read()

              strRain=reader.GetName(4)+CStr(reader.Item(4))

              strTem=reader.GetName(3)+CSt r(reader.Item(3))

              strCornM=reader.GetName(5)+CStr(reader.Item(5))

              strBeanM=reader.GetName(6)+CStr(reader.Item(6))

              If reader.Item(1)>150 Then

                  strN=strIntroN11+CStr(reader.Item(1))+″毫克/公斤″+strIntroN12

                  intNC=120

                  intNB=25

                  If reader.Item(2)>30 Then

                      strP=strIntroP11+CStr(reader.Item(2))+″毫克/公斤″+strIntroP12

                      intPC=30

                      intPB=30

                  End If

              End If

              lblMNC.Text=intNC.ToString

              lblMNB.Text=intNB.ToString

              lblMPC.Text=intPC.ToString

              lblMPB.Text=intPB.ToString

          Loop
        <!-- SIPO <DP n="10"> -->
        <dp n="d10"/>
          txtIntro.Text=vbCrLf+cmbCounty.SelectedItem+strRain+″mm,″+strTem+″℃,″+strCornM
+″公斤/公顷,″+strBeanM+″公斤/公顷″

          txtIntroM.Text=vbCrLf+cmbCounty.SelectedItem+strN+strP

          lblData.Text=cmbCounty.SelectedItem+″背景数据″

          lblNutrient.Text=cmbCounty.SelectedItem+″土壤养分现状″

          Me.Cursor=System.Windows.Forms.Cursors.Arrow

          SuperMapl.Cursor=System.Windows.Forms.Cursors.Arrow

      End If

  End Sub

  Private Sub Timerl_Tick(ByVal sender As System.Object,ByVal e As System.EventArgs)Handles
Timerl.Tick

      Static bTemp As Boolean

      SuperMapl.TrackingLayer.ClearEvents()

      If bTemp Then

          Dim objStyle As SuperMapLib.soStyle=New SuperMapLib.soStyle()

          With objStyle

              .PenStyle=6

              .PenColor=System.Convert.ToUInt32(RGB(255,0,255))

              .BrushStyle=5

              .BrushColor=System.Convert.ToUInt32(RGB(255,255,0))

          End With

          SuperMapl.TrackingLayer.AddEvent(objGeometry,objStyle,″″)

      End If

      bTemp=Not bTemp

      SuperMapl.TrackingLayer.Refresh()

  End Sub
End Class
(6)工具
工具可以提供用户对自己的图件进行配置,对任意工作空间、图层和属性字段进行配置,对外部exe文件进行配置,对网址进行配置等等。大大地方便了用户的使用。其编码如下:
  strExe=String(256,″″)

  nLen=GetProfileString(App.EXEName,″IEAdress″,″″,strExe,255)

  If(nLen>0)Then

      txtIEAdress.Text=Left$(strExe,InStr(strExe,Chr(0))-1)

  Else

      txtIEAdress.Text=″″

  End If
        <!-- SIPO <DP n="11"> -->
        <dp n="d11"/>
  strExe=String(256,″″)

  nLen=GetProfileString(App.EXEName,″WkSpaceSpecialist″,″″,strExe,255)

  If(nLen>0)Then

      txtSP_Workspace.Text=Left$(strExe,InStr(strExe,Chr(0))-1)

  Else

      txtSP_Workspace.Text=″″

  End If

  strExe=String(256,″″)

  nLen=GetProfileString(App.EXEName,″SP_Layer″,″″,strExe,255)

  If(nLen>0)Then

      txtSP_Layer.Text=Left$(strExe,InStr(strExe,Chr(0))-1)

  Else

      txtSP_Layer.Text=″″

  End If

  strExe=String(256,″″)

  nLen=GetProfileString(App.EXEName,″SP_N″,″″,strExe,255)

  If(nLen>0)Then

      txtSP_N.Text=Left$(strExe,InStr(strExe,Chr(0))-1)

  Else

      txtSP_N.Text=″″

  End If

  strExe=String(256,″″)

  nLen=GetProfileString(App.EXEName,″SP_P″,″″,strExe,255)

  If(nLen>0)Then

      txtSP_P.Text=Left$(strExe,InStr(strExe,Chr(0))-1)

  Else

      txtSP_P.Text=″″

  End If

  ’Dim itmH As ColumnHeader

  ’Set itmH=lstSoil.ColumnHeaders.Add

  ’Set itmH=lstSoil.ColumnHeaders.Add
End Sub
附图说明
图1为黑土肥力GIS工作技术流程图;
图2系统功能图;
图3系统开发平台物理结构。
具体实施方式
本发明于2004年11月在中国科学院东北地理与农业生态研究所完成。于2004年12月开始在东北地理与农业生态所农业技术中心和中国科学院沈阳生态所的中国科学院重大项目中应用,进行数据的处理和分析。经过半年的试用和调式改进,表明对区域土壤肥力数据查询方便,每个经纬度点上的数据判断准确,效果理想。可以逐步应用于政府部门,作为了解东北黑土区域肥力状况和施肥变化的时空特征的工作平台。也可以为精准农业研究的实现提供支持,为国家和区域制定施肥标准决策服务。

Claims (1)

1、一种土壤肥力管理信息系统,其特征在于将东北黑土区域以前积累的散乱数据和现在调查的数据相结合。利用GIS系统平台进行整理,形成一个可以对各种土壤肥力数据的属性和空间位置进行综合查询的工作平台。本平台同时具有空间分析功能、肥力预警功能、测土施肥和区域施肥专家指导功能。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101442456B (zh) * 2007-11-22 2012-04-18 上海吴泾化工有限公司 化工数据管理信息系统
CN103927627A (zh) * 2014-04-23 2014-07-16 广西力源宝科技有限公司 甘蔗智能施肥及地块信息管理系统
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