1计算机技术在现代农业领域中的应用与发展
数字农业一直被现代化信息技术和农业工程技术支撑着，使用数字化的技术针对农业所涉及到的对象和全过程进行一种数字化的和可视化的表达、控制、设计、管理的现代化的农业高新技术的体系。数字农业已经把工业的可控生产与计算机辅助设计的相反融入到了农业的生产方面，把计算机信息技术当成为农业生产力的重要的支配因素，参与到了农业的每个环节当中，这将是我国实现农业的信息化进行跨越与发展的切入点与突破口。现在，美国在数字农业的领域方面已经得到了很大成功，计算机在数字农业的技术应用已经形成了比较专业化的生产、集约经营方式、企业化的管理现代的产业模式。形成了现在完善的一种农业生产体系，已经在农业生产资料的供应与生产当中得到了应用，以及在农业产品收货后一些工序，详述储藏、加工、运输、以及销售等，使得农业的生产变的高效起来。形成了对农业的推广、教育以及科研的三位一体。
3计算机信息技术在精准的农业技术和设备当中的运用
在20世纪90年代的时候，英国、美国、德国等一些发达的国家在一些大面积的机械化进行生产的条件下发展和研究，因此便有了精准的农业装备。这种装备是新时代农业所必然发展的趋势，不可阻挡，目前与精准的农业装备有关的公司已经在世界比较发达的公司开始普遍了。而我国在1994年的时候就有科学家提出了相同的建议，并且启动了一项与之有关的工程。目前我国把精准的农业发展的方向已经进行分部的实施：第一，对于农田的样本进行采集与分析；第二，对耕种期间所需要的一切都是有计算机技术进行控制并且完成；第三，将精准的农业技术进行集成。
4运用在农业上的计算机模拟技术
计算机的模拟技术对于科学的研究作用主要有几个方面：对于一些耗时较长。费用较高的一些实验可以帮助进行选定的方案；对于一些因为条件对其的限制而不能进行的实验，可以帮助其预报出结果；对于一些意义比较重大的，但是还有一定的风险的研究，就可以用计算机进行一下预备的试验。在农业中，实时控制运用的同样比较广泛，实施控制又称之为过程的控制就是在生产以及科学的试验中，利用计算机系统当中一些信息对农业的生产实现自动化的控制，这种技术在园艺和畜牧业当中有着显著的作用。
5在农业传播当中计算机所起到的作用
6总结
在全球化的经济的形势下，用计算机技术对于现代化农业进行支撑，对于农业的领域也会是更加的深入，也将会对随着农业的发展而完善，从而更好的服务于现代化的农业。
参考文献
[2]毛文华,郑永军,张银桥,苑严伟,张小超.基于机器视觉的草地蝗虫识别方法[J].农业工程学报,2008,11.
摘要……………………………………………………………………………………Ⅰ
英文摘要………………………………………………………………………………Ⅱ
1“数字农业”的内涵…………………………………………………………1
2国外“数字农业”关键技术发展与应用……………………………………………1
2.1美国………………………………………………………………………………………1
2.2英国………………………………………………………………………………………2
2.3德国………………………………………………………………………………………2
3我国发展“数字农业”的紧迫性…………………………………………………2
4“数字农业”的发展趋势………………………………………………………………3
4.1农业生产全流程智能化将逐步成为现…………………………………………………3
4.2农产品流通电商化发展将更加迅猛……………………………………………………3
4.3农业多元化公共服务将更加完善………………………………………………………4
5“数字农业”的实践策略……………………………………………………………4
5.1实现农业农村业务数字化和可视化……………………………………………………4
5.2推动数字农业技术创新…………………………………………………………………5
5.3提高农业农村经营管理数字化水平…………………………………………………5
结语…………………………………………………………………………………………6
致谢………………………………………………………………………………………7
参考文献……………………………………………………………………………………8
摘要
数字农业是将信息作为农业生产要素，用现代信息技术对农业对象、环境和全过程进行可视化表达、数字化设计、信息化管理的现代农业。数字农业使信息技术与农业各个环节实现有效融合，对改造传统农业、转变农业生产方式具有重要意义。本文总结了国外“数字农业”关键技术发展与应用,结合我国发展数字农业的紧迫性与当前数字农业的发展趋势,对我国“数字农业”的发展提出了几条实践策略。
关键词：数字农业；农业信息化；发展策略
Abstract
Content:Digitalagricultureisakindofmodernagriculturethattakesinformationasagriculturalproductionelements,usesmoderninformationtechnologytoexpressagriculturalobjects,environmentandthewholeprocessvisually,digitaldesignandinformationmanagement.Digitalagriculturemakestheinformationtechnologyandallaspectsofagricultureachieveeffectiveintegration,whichisofgreatsignificancetothetransformationoftraditionalagricultureandthetransformationofagriculturalproductionmode.Thispapersummarizesthedevelopmentandapplicationofthekeytechnologiesof"digitalagriculture"inforeigncountries.CombinedwiththeurgencyofdevelopingdigitalagricultureinChinaandthecurrentdevelopmenttrendofdigitalagriculture,severalpracticalstrategiesareputforwardforthedevelopmentof"digitalagriculture"inChina.
Keywords:Digitalagriculture;agriculturalinformatization;developmentstrategy
浅析“数字农业”发展趋势与策略
1“数字农业”的内涵
“数字农业”是农业数字经济的重要实践。当前，学术界和工业界尚未能够对数字农业形成统一的定义。通用名称包括信息农业，精确农业，“Internet+农业”等等。本文中提到的数字农业基于农业信息化，在农业链的所有环节中都强调了下一代信息技术的重要作用，代表了农业产业的新视野。现代农业与信息化的紧密结合使可以充分利用数字技术。数字技术在促进农业发展方面发挥着重要作用，并且不断的提高现代农业产业的数字化水平，支持农村战略的实施。
2国外“数字农业”关键技术发展与应用
2.1美国
美国完善的农业产业基础和数字技术体系促进农业发展。美国数字农业发展建立在农业生产高度专业化、规模化、企业化的基础上，已经建成了完善的现代农业技术应用与管理系统。自20世纪90年代起，美国已开始应用数字农业技术，包括应用遥感技术对作物生长过程进行检测和预报、在大型农机上安装GPS设备、应用GIS处理和分析农业数据等，对大田作物进行生产前、中、后期的全面监测与管理。在21世纪初已经实现“3S”技术、智能机械系统和计算机网络系统在大农场中的综合应用，智能机械已经进入商品化阶段。如JohnDeere公司的“绿色之星”精准农业系统，基于物联网技术与“3S”技术搭建的新型精准农业管理系统，用以进行精细农作、农机管理、农艺管理和计划管理，可绘制农场产量的“数字地图”，在机械化生产大农场中的市场占有率达到了65％以上。在大数据、物联网等数字技术飞速发展的助推下，美国数字农业技术已与农业生产的产前、产中、产后形成紧密衔接，应用范畴覆盖从作物生长的微观监测到宏观农业经济分析。此外，美国也已形成完善的技术服务组织网络，美国服务类企业与公益机构可为经营主体提供较为完善的技术服务，例如美国农业技术服务组织（FSA）为农民提供丰富的信息。
2.2英国
英国信息化技术应用助推精准农业。信息化技术推动英国农业向数字化、智能化、精准化的方向发展。英国农村地区信息化基础设施完备，互联网、4G信号已实现基本覆盖。在此基础上，精准农业技术得以实现在农业的全方位应用，如借助遥感技术进行作物生产监测与产量预报、农业资源调查、农业生态环境评价和灾害监测等；英国MasseyFerguson公司研发的“农田之星”信息管理系统，借助传感识别技术和GPS技术能够更为精准地进行种植和养殖作业、数据记录分析和制定解决方案；智能机械已基本装备卫星定位系统、电脑控制和软件应用系统，能够根据不同位置、不同质量的地块情形实现自动化、精准化、变量化作业，同时可以采集作物信息用以制作电子地图和调整生产策略。2013年英国启动《农业技术战略》，提出了应用大数据、物联网技术和智能技术进一步发展精准农业，从而提升农业生产效率，如借助GateKeeper专家系统提供辅助决策和农场管理、LELY挤奶机器人等智能化设备在养殖场中的应用、自动感知技术在施肥施药机械上的应用、二维码技术在农产品产销环节的广泛应用等。
2.3德国
德国关键技术与设备的积极研发与推广。在欧盟农业共同政策对数字农业的支持下，德国积极发展高水平数字农业，在农业生产高度机械化的基础上，建立完善的计算机支持和辅助决策系统，提供数字农业综合解决方案。德国投入大量资金与人力支持数字农业核心技术与智能设备研发，并由大型企业牵头，如德国拜耳公司投资2亿欧元支持数字农业布局，已在60多个国家提供数字化解决方案，并旗下Xarvio品牌推广数字农业，通过XarvioScouring识别系统高效识别和分析作物生长和病虫害信息，帮助农民优化田块单独管理和农田统筹优化。拥有百年历史的德国农业机械制造商CLAAS集团结合第四代移动通信技术和传感器技术，实现收割过程的全面自动化。
3我国发展“数字农业”的紧迫性
今年虽然受到疫情影响，但我国大部分农产品仍然是一个“大年”，怎样解决需求下降、部分市场关闭、物流受阻等难题，把农货顺利卖出去，让农民实现丰产又丰收？加速数字农业发展是不二法门。
农业长期保持着传统形态，技术进步一直较慢，特别是进入信息化时代后，农业技术滞后带来的产业发展差距愈发显著。随着数字经济的兴起，越来越多的领域引入互联网、大数据、人工智能等技术，实现了智能化、数字化重塑，生产率大幅度提高。2019年，我国服务业、工业数字经济渗透率分别为37.8%、19.5%，但农业只有8.2%，数字化改造的空间很大，需尽快赶上信息社会的发展步伐。
农业数字化转型是农业现代化的必然选择，也是破解目前农业难题的一剂良方，瞄准这个主攻方向，无疑将为农业高质量发展提供新动能，给予农民更多获得感。对广大农民来讲，农产品销售难的问题最头疼，常常遭遇“多收了三五斗”的尴尬。可以说，农业数字化水平滞后，农产品质量不稳定、难以标准化、产销信息不对称等是导致农产品销售难的主因。显然，加快技术与传统农业的融合，打造数字农业，对产业链进行全方位的数字化改造，使得传统农业脱胎换骨，插上科技的翅膀腾飞，已成为农业发展新趋势。
4“数字农业”的发展趋势
4.1农业生产全流程智能化将逐步成为现实
物联网技术在现代农业生产设施和设备领域中的应用极大地提高了现代农业生产设施和设备的数字和智能水平，实现了整个农业生产过程的数字化控制，实现了农业智能化生产和管理。它可以解决由托管服务流程引起的一系列问题。在种植业中，重点是如何精确控制生产环节，例如育苗，播种，施肥，灌溉和病虫害防治。当前，荷兰，日本，以色列和其他国家正在使用大数据，人工智能和信息技术来促进数字化，精确化和智能化作物种植的发展。
4.2农产品流通电商化发展将更加迅猛
值得欣喜的是，近年来，全国各地与各大电商平台纷纷投入大量资源，重构产业链，培植人才，发力促进农产品上行。以河北省为例，近年来积极引入农业电商龙头企业，与阿里巴巴、京东、拼多多等电商平台开展合作，持续在直播助农、农产品品牌孵化、新农商人才培养等领域，合力打造河北数字农业“新基建”。可以看到，利用大数据和分布式人工智能技术匹配优化资源，将需求传导给供给端，有效缓解了供需信息不对称造成的产销脱节。在互联网科技力量的加持下，传统农业的“痛点”也得到有效解决，进一步打开了农产品从田间到餐桌的通路。
随着电商农产品销量的快速增长，广大农民亦受益匪浅，农业生产模式发生重大变化，以需求引导生产、订单式农业逐渐成为主流，精准种植、数字营销提升了农民收入水平，促进更多农民融入数字农业的场景里。以往很多滞销农产品位于贫困地区，数字农业重塑产业链，帮助贫困户掌握技术、融入市场，实现了造血扶贫。实践证明，此种创新扶贫模式具有很强的活力。比如，拼多多的“农地云拼”模式得到国务院扶贫办的肯定，荣获了今年的“全国脱贫攻坚组织创新奖”。截至2019年底，拼多多平台直连的农业生产者超过1200万人，累计带贫人数超百万。
4.3农业多元化公共服务将更加完善
通过将移动互联网和大数据等顶尖技术运用在农业公共服务，农业服务也更加便利和灵活。这也是数字农业发展的重要趋势。一些国家为了促进数字农业的发展，在农业信息化和农业公共服务方面做出了很多努力。
5“数字农业”的实践策略
5.1实现农业农村业务数字化和可视化
加快建立涵盖农业资源，农村产业，生产管理，产品质量，农业机械设备和农村治理的数据库。利用地理空间信息技术和遥感技术整合空间数据，获取耕地资源，渔业水资源，粮食生产功能区，现代化农业园区，特色农产品优势区，特色鲜明的农业村庄，生产经营实体，村庄分布等数据。地图存储在数据库中，使农业和农村资源数据立体化。通过集成的农业调度系统，现场定点监控系统，集成的遥感信息，无人机观测和地面传感器网络，可以建立农作物的空间分布。通过农作物的空间分布，重大自然灾害和其他动态空间图，形成了一个一体化的全域地理信息图，为农业生产和管理的科学指导奠定了坚实的数据基础。
5.2推动数字农业技术创新
创新，始终是乡村振兴的内生动力。要实现乡村振兴，离不开“数字农业”助力。手机变成新农具、直播成了新农活、数据成为新农资，随着农业新业态新模式竞相涌现，数字经济发展红利惠及三农必将更加给力，而农业信息技术已然成为数字农业发展的关键支持。未来依靠农业科学院和大学等农业科学研究和技术开发机构来充分发挥农业科技企业作为创新主题的作用，促进数字农业领域的“产学研”合作，并着重于先进技术和核心技术。为了提高对关键技术的了解和研发，精确操作和智能决策的数字化管理，智能设备的变量修改和应用，农产品的灵活处理，区块链等技术，3S加速，智能识别，模型仿真，智能控制和其他软件和硬件产品数字农业的综合应用，了解数字农业技术标准和规范体系的建立，数字农业技术创新以及应用服务系统的持续改进。
5.3提高农业农村经营管理数字化水平
当前，就中国电子政务项目的发展而言，农业部门中的电子政务服务水平不能完全满足领导决策应用程序和公共商务应用程序的功能要求。农业信息服务的总体水平有待进一步提高。同时，这意味着中国农业信息服务具有巨大的发展和利用空间。因此，有必要进一步扩大移动互联网技术，云计算，大数据等先进技术在农业信息服务领域的应用，并通过建立灵活，便捷，高效，透明的农业生产经营管理体系，为农民提供更多便捷和信息服务。在信息公开，政府公共关系，信息服务，办公室工作等方面，充分利用农民信箱和便携式农业和农村地区的服务功能，提高了园艺，畜牧，水产品，田间管理和智能化管理水平。着眼于整个农业产业链的要求，以提高劳动生产率，研究和推广适用于不同地形和环境的农业机械，并进一步促进农业“机器换人”。
结语
致谢
在这篇论文的撰写过程中，我遇到了很多的困难和障碍，但都在老师、领导、同事、同学和朋友的帮助下顺利解决了。尤其要强烈感谢周波老师在千里之外给我们线上授课进行指导和帮助，不厌其烦地为我们解答疑问、传授知识，让我非常感动，在此向帮助和指导过我的各位老师表示最衷心的感谢!
同时也要感谢这篇论文所涉及到的各位学者，本文引用了数位学者的研究文献，如果没有各位学者的研究成果的帮助和启发，我将很难完成本篇论文的写作。
同时也要感谢我的领导、同事、同学和朋友，在我写论文的过程中给予我很多素材，还在论文的撰写和排版过程中提供给我很大的帮助。由于我的学术水平有限，所写论文难免有不足之处，恳请各位老师和学友不吝批评与指教。
[1]周清波,吴文斌,宋茜.数字农业研究现状和发展趋势分析[J].中国农业信息,2019,30(01),第5-13页.
[2]施威,曹成铭.“互联网+农业产业链”创新机制与路径研究[J].理论探讨,2019(06),第110-114页.
Abstract:Nowadays,thepracticeofurbanagricultureisallovertheworld.Eitherindevelopmentcountryordevelopingcountry,theurbanagriculturebecomesimportantstyleofagricultureproduceandurbandevelopmentinthisarea.Beijing,thecapitalofChina,hasitsownuniqueterrainandthemountains-areaaccountfor62%.Inordertodevelopurbanagriculturebetterwemustexploreanewwaywhichfitsforthisuniqueterrain.Thepresentofditch-areaeconomybringsnewideafordevelopingBeijingmountains-areameanwhile3Stechnologymakestheideabecomethetrue.Theconceptofditch-areaeconomy,3Stechnologyandtheeffectof3Stechnologyindevelopingditch-areaeconomyaredescribedindetailinthispaper.Finally,wecanverifythattheapplicationof3Stechnologyinditch-areaecologicalplanning,themanagementofditch-areageographicinformationand3Dvirtualrealityexpressionistheimportantfactorfordevelopmentofditch-areaeconomy.
关键词:沟域经济;3S技术;生态规划;地理信息管理;三维虚拟现实表达
Keywords:ditch-areaeconomy;3Stechnology;ecologicalplanning;geographicinformationmanagement;3Dvirtualreality
0引言
沟域经济是北京市在农业区域经济、流域经济基础上结合北京山区农业发展基础与特点提出的崭新概念。近几年来,为实现山区经济的循环快速发展,北京市推出“沟域经济”发展模式,并在多个区县试点进行了探索和实践。所谓“沟域经济”[6-8]就是以山区沟域为单元,以其范围内的自然景观、文化历史遗迹和产业资源为基础,以特色农业旅游观光、民俗文化、科普教育、养生休闲、健身娱乐等为内容,通过对沟域内部的环境、景观、村庄、产业统一规划,建成内容多样、形式不同、产业融合、特色鲜明的具有一定规模的沟域产业带,以点带面、多点成线、产业互动,形成聚集规模,最终促进区域经济发展、带动农民快速增收。
北京市山区占市域总面积的62%,过去的山区矿山开发为首都城市建设做出了贡献,同时也极大地破坏了山区的生态环境和自然景观,造成了水土流失、植被和地下水系破坏等负面影响。所以关闭矿山,进行山区生态修复、森林健康经营、小流域综合治理、土地适宜性评价、景观生态规划布局、等成为沟域经济发展的首要解决问题。
近年来,以“3S”技术为代表的地球信息科技的突飞猛进,为沟域经济管理工作的发展带来了新的机遇,“3S“技术在该领域的发展将呈现广阔前景。
1“3S”技术概况
“3S”是遥感(RS)、全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)这3项相互独立又相互支持的新技术的总称,它们是目前对地观测系统中空间信息获取、存贮管理、更新、分析和应用的三大支撑技术。
遥感(RS)可以提供多时相、多分辨率和多谱段的各种遥感数据,其高分辨率的遥感影像可以达到1m左右。利用RS影像,可以迅速得到几周前甚至几天前的最新更新数据,成本低、数据真实准确。通过处理分析最后提取和应用有关对象信息,是一种高效的信息采集手段,对于空间数据的确定有特殊意义,在规划设计中可以提供高分辨率的数据源。
全球卫星定位系统(GPS)主要用于为所获取的空间目标及属性信息提供实时的、快速的空间定位。GPS作为确定空间位置的主要手段,以其速度快、精度高、不受气候和通讯条件的影响,具有全天候、布点灵活、作业方便等优点,因此作为RS图像的精纠正等具有不可替代的作用。
地理信息系统(GIS)是指在计算机技术支持下,对空间信息输入、查询、运算、分析、表达的技术系统。利用GIS可以把社会经济、人文等信息与反映地理位置的图形信息有机地结合起来,从而使复杂空间问题的科学求解成为可能,提供决策服务。GIS技术可以解决海量空间数据的显示和管理问题。利用面向对象的大型数据库技术,不仅可以解决海量数据的存储与管理等问题,也解决了多用户编辑、数据完整性、数据安全机制等许多问题。
2“3S”技术与沟域经济
2.1“3S”技术在沟域生态规划中的作用沟域经济的发展离不开沟域生态科学合理的规划。没有规划的经济只能造成资源和金钱的浪费。沟域经济生态规划要处理的核心是沟域的生态问题,即人类与环境的关系,其目的是求得人与生态的和谐共存、互惠共生。凭借“3S”技术其快捷和精确的空间信息获取能力、强大的动态预测功能、全面的区域综合分析功能以及高度的可定制性,能够对生态系统内部多元信息的获取、传输、分析、处理、反馈起到有效的辅助作用,从而为生态宏观调控、规划决策等提供全方位的信息服务。使得规划者可以更加高效准确的了解沟域生态与环境变化[4]。
全球定位系统(GPS)在沟域景观生态规划中的主要作用是对航空照片和卫星像片等遥感图像进行定位和地面矫正,遥感数据在精度上还不够,因此需要GPS辅助矫正。
遥感(RS)在规划过程中的主要作用是识别地物,在大范围的规划中使用遥感数据,可以省时省力。根据卫星像片所呈现的图像,得到规划对象总体的基础数据(如植被空间分布图、水系分布图),这样就大大减少了实地调查进行数据采集的工作量。有了基础数据以后,就可以根据需要,加工得出专业上需要的数据。
在对沟域进行景观生态规划时应该遵循以下原则:(1)整体性原则:充分利用3S技术和系统方法原理论,协调各类型景观同整个区域景观关系,实现整体上的协调发展;(2)尺度原则:从沟域景观单元出发,考虑沟域景观的规模、破碎化等因素,根据其合理的尺度规模进行界定;(3)自然景观优先原则:在保证经济、信息流畅的同时,充分尊重自然生态过程,保护一些具有生态价值的基础上,利用两个主要影响因子即主成分载荷,从土地的利用现状、沟域景观空间分布以及地质地貌和土地利用类型出发,结合外业调查和实际沟域景观格局现状,对北京沟域进行景观生态规划。
2.2“3S”技术在沟域信息管理中的作用网络技术的高速发展使地理信息系统应用范围更加广阔,目前在城市规划、土地管理、交通、电力等领域得到广泛应用。地理信息系统具有采集、模拟、处理、检索、分析和表达地理空间数据等功能,利用“3S”技术构建沟域经济[11-13]地理信息平台,将全北京市沟域生态规划状况以数字化地图方式呈现,使人们可以方便的实现浏览、查询、分析等功能,构建沟域经济效益属性数据库,对沟区经济收入统计、核算、报表输出,实现经济效益的动态分析。
WebGIS,就是基于Internet技术的地理信息系统(GIS),随着Internet技术在全球范围内的飞速发展和人们对地理信息系统(GIS)的应用需求,利用Internet在Web上空间数据,为用户提供空间数据浏览、查询和强大的分析功能,对沟域各种资源深入挖掘,运用空间分析的功能,从宏观上指导沟域经济规划方案,使得资源发挥最大优势,创造最大的效益。WebGIS是基于浏览器/服务器模式的地理信息系统,因此,WebGlS不但具有大部分乃至全部传统GIS软件具有的功能,而且还具有利用Internet优势的特有功能,即用户不必在自己的本地计算机上安装GIS软件就可以在Internet上访问远程的GIS数据和应用程序,进行GIS分析,这是发展WebGIS服务沟域经济的最大亮点,因为,沟域区域用户多是农民,基于农民的文化技术水平等因素,使用Internet向沟域用户提供沟域现状信息、专家指导方案、同时也可以收集用户反馈的建议信息。
系统基础地理空间数据主要是各年中高分辨率的遥感数据,大面积区域可用中等分辨率遥感影像,而针对某一特定沟域则需要高分辨率遥感影像。为了实现地理信息的真正共享和开放性,利用Intnernet技术,建立包含丰富的空间拓扑关系的数据库,可采用面向对象数据库模型,实现地图的自动录入和校对,可以节省大量的人力、物力和财力,促进沟域经济系统WebGIS服务应用的推广。采用面向对象数据库管理GIS数据,可以实现复杂数据类型的描述,数据间关联语义的管理等等。
利用WebGIS技术构建北京沟域经济地理信息系统[14-18]是为了实现都市农业的信息化发展的大目标,更是为了促进北京市沟域经济的快速、健康的发展。运用其空间信息量测与分析、统计分析、地形分析、网络分析、叠置分析、缓冲分析、决策支持等功能,深度挖掘可开发区域资源,建设出更多有创意有价值的项目,不断提升区域经济的发展品质和潜力,创造更多经济、文化和生态价值。
2.3“3S”技术在三维可视化模拟中的作用沟域经济发展涉及的的沟域景观模拟、建筑物模拟、地下管线的3D显示、道路桥梁的三维景观实体以及地形地貌显示等,都强调了三维信息以及三维景观实体间关系的表达,对这些建设项目的三维空间信息进行处理、分析和挖掘来实现项目状态的现势数字三维可视化表达,可以更加准确真实地表示现实中沟域建设的发展情况,而这些数字三维表达都需要通过虚拟现实技术来实现。
虚拟现实[19-22],或虚拟实境(VirtualReality),简称VR技术,是利用电脑模拟产生一个三度空间的虚拟世界,提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟,让使用者如同身临其境一般,及时、没有限制地观察三度空间内的事物。该技术集成了计算机图形(CG)技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术的最新发展成果,是一种由计算机技术辅助生成的高技术模拟系统,虚拟现实的最大特点是:用户可以用自然方式与虚拟环境进行交互操作,改变了过去人类除了亲身经历,就只能间接了解环境的模式,从而有效的扩展了自己的认知手段和领域。另外,虚拟现实不仅仅是一个演示媒体,而且还是一个设计工具,它以视觉可视化形式产生一个适人化的多维信息空间,为我们创建和体验虚拟世界提供了有利的支持。
建立模型所需要的大场景三维数据,主要是指沟域范围地形地貌的三维数据,主要是高分辨率的遥感影像,如分辨率为0.61米的QuickBird等,叠加数字高程模型图(DEM),生成三维地形数据;对于沟域范围内的道路、桥梁和建筑物等三维数据,可以通过数字摄影测量技术获取立体像对的方法,也可以通过三维激光扫描测量系统集合全站仪进行地面测绘获取空间坐标和高程;对于树木和雕塑等以点形式存在的地物,通过GPS采集地物的坐标;建筑物及树木的纹理通过拍摄大量照片来获取。分别对沟域建筑物、地形、天空、树木进行场景建模,使其能形象的反应真实场景,最后明确场景的层次关系,完成沟域三维可视化模拟。
信息技术的应用是都市农业现代化的客观要求和发展趋势,尤其虚拟现实是计算机技术农业应用的更高境界,都市农业信息产品将会成为今后服务“三农”的新产品。
3“3S”技术在沟域经济发展中的前景
沟域经济概念提出后,几年来,有力推动了京郊山区经济的发展,对于农村产业结构的调整起到了积极作用。但是,由于这一理念还处于初步实施阶段,所以存在一些问题。现在我市对沟域的开发利用不仅数量不多,质量也不高;在所开发经营的沟域中,缺少整体把握和规划,随心所欲,没有长远打算,资源综合效能不高;环境破坏、水体污染等现象也很明显。因此,在沟域经济发展上,必须整合各种资源和生产要素,制定科学有效的沟域生态规划方案,在保护好生态环境的同时,实现效益最大化。
“3S”技术集RS、GPS、GIS为一体,在沟域高分辨率遥感影像获取、沟域地形精确定位、沟域地理信息管理、沟域三维可视化模拟等方面发挥了巨大作用[9]。随着遥感技术的进一步发展,将会出现更加高清度的遥感影像图,对于沟域的地形研究将更加准确;GPS导航技术的革新和测绘仪器的进步,将使沟域空间定位更加精确;地理信息系统的发展将使系统功能更加全面,在沟域生态规划、适宜性评价、生态价值评估和沟域环境动态监测、流域治理等方向可以快速准备的进行评定,以解决当前沟域经济发展中缺乏合理规划、环境污染、生态破坏等问题;计算机虚拟技术的发展将使沟域三维化更精确、更逼真,人们可以不用实地去考察就能在一台计算机上对整个沟域的规划设计一目了然。
在“3S”技术的科学手段支持下,着手对沟域资源进行系统摸底调查,对具备一定发展条件的沟域进行发展规划设计,拿出具体的开发方案。通过“统一规划,政府扶持,集体塔台,农民主体和社会参与”这样一种模式,建设内容多样、产业融合、特色鲜明的沟域产业带,逐步把我们山区建成生态环境良好、基础设施完备、绿色产业兴旺、社会事业发达、山川景色秀美、人们生活安康的新山区[24-31]。“沟域经济”正把北京山区变成生态环境良好、基础设施完备、绿色产业兴旺、社会事业发达、山川景色秀美、人民生活安康的宜游更宜居的圣地。而“3S”技术通过Internet传播给更多的人,服务于更多的人,用信息技术中的新技术促进首都城乡一体化总体目标的早日实现。
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[关键词]数字农业空间信息管理3S技术
引言
1数字农业空间信息管理框架
在数字农业建设过程中，数字农业空间信息管理平台处于核心位置。计算机网络是数字农业空间信息管理平台建设的基础，其核心是其数据库系统，建立一套RS、GIS、GPS、MIS、ES和其他的技术的集合体，通过数字农业空间信息管理平台尽可能的应用3S技术和空间数据库，对地理信息系统、遥感和遥测技术、全球定位系统、虚拟化技术的系统、农业技术自动化系统准确、高效、快速、全面和规范的使用。该平台还包括计算机技术和网络和数据通信技术系统。如图1所示。这里有它们的四个至关重要有效含量分析。
（1）农业信息分类编码标准
农业信息交流与共享的基础是农业信息分类和编码，这是一个用自己的信息编码规则改变许多重复的基本信息分类和编码，改变了过去在不同部门情况有的不统一，有的不能共享的情况。截止目前，在农业信息方面，中国还未制定相应的农业分类编码的标准，在农息信息分类编码方面要加强农业信息标准化，要对农业信息分类与编码，存储农业信息，实现信息之间的交流和共享。
（2）基于GPS/GPRS的移动式农业生产过程信息采集技术
通过GPS/GPRS信息采集技术的空间定位和GPS信息采集的优势实时监测农业生产过程，通过GPRS无线宽带网络数据传输和实时的优势，在生产过程中控制移动信息采集，从而实现全面的技术集成。
（3）数字农业地理信息系统技术平台和各种类型的数据采集系统
（4）基于GIS的智能分布式控制农业机械
在自动控制系统中引入GIS时其自动控制系统的组成结构没有发生明显变化，在增强系统总体控制功能时，只需将控制器变为GIS或者在前端加一级GIS处理来实现，如图2所示。
2基于WebServices的农业信息共享安全控制
（1）WebServices概述
WebServices体系架构与传统的面向对象系统一样，都包括继承、封装、消息传递以及动态绑定等基本概念，是面向对象体系架构组件化的实现和发展，在WebServices中将所有对象都看成服务，在API为网络中的其他服务所使用，通过实现的细节获得封装。
（2）基于WebServices的农业信息共享安全控制平台设计
在设计安全平台时根据用户服务、管理业务、数据服务三层构架，各个组件的设计理论基于面向空间、面向对象、面向用户以便各个应用模块都可以更方便的嵌入系统。
（1）数据库设计
数字农业空间信息管理平台的数据由多个数据库组成。
（2）功能设计
园区空间信息管理平台由系统维护、综合查询、空间分析、决策支持、土地流转、动态监测6个子系统组成。平台在实现基于Webservices的全方位农业信息与共享方面。点击平台功能界面的系统维护、综合查询、空间分析、决策支持、土地流转、动态监测中的任意一项。
系统维护、综合查询、决策支持、土地流转、动态监测每个功能模块的界面
显示了该模块包含的下一级以查询为主的子功能如土地流转包含商家信息统计、土地招租需求、招商土地查询、项目特别推荐、高级查询向导，点击每个子功能模块可浏览相应的信息。空间分析模块是基于WebGIS的以地图和专题图显示为主要功能的模块。
（3）GIS实现
当前的浏览器不支持矢量图形是实现GIS在网上浏览的主要问题。现在家庭JSP提供了两种方法来解决这个问题：首先，服务器端解决方案，载体转化为研究范式B浏览器支持JPEG，GIF格式的文件，客户端使用Java脚本的HTML网页；二是在浏览网页的客户端自动下载java小程序解决，通过下载转换，使得普通的Web浏览器具备支持矢量图形格式的功能，提供了显示方法。第一种方法主要适用要求相对较低客户端和观众，操作也比较简单。本文网络空间信息在园区采用的是第二种选择方法。
3结论
[1]韩苏闽.数字农业与农业信息化研究[J].科技传播，2014（2）：20-23
[2]刘丽艳.基于3S技术的数字资源建设[J].地理信息科学，2012（6）：33-36
关键词：数字技术;农庄改造;生态;效率
数字技术改造指综合运用地理信息技术、计算机辅助设计、大数据技术和多媒体等技术,对农庄的地理空间数据进行获取、分析、处理和辅助决策服务的技术系统,实现农庄的农业资源、空间资源、生态环境、客源管理等的科学化、智能化、智慧化。数字技术对农庄的改造,促使传统农庄规划中出现的不科学、不合理、不完善的现象得到解决。本文以福建省南平市博远农庄为例,运用数字技术进行改造规划,探讨传统农业园区数字化改造的理论与方法,以期为该类农业园区规划提供借鉴。
1数字技术对农庄改造的启示
1.1促进农庄规划的科学化由于农庄改造规划设计过程需要大量基础资料分析整理,所需基础资料数据量大,涵盖面广,而传统农庄的基础数据还没有完全数字化,数据缺乏高效管理,造成许多数据丢失和数据变动问题,这就在不同程度上对规划方案造成了影响,并随之出现一系列问题,如:景观营造缺乏对基础自然资源现状的充分利用和尊重,破坏农业观光的本质;缺乏科学规划和可持续发展的指导,影响农业的可持续发展等问题,要解决这些问题,便需要对农庄进行科学化的规划改造。运用数字技术对传统农庄进行改造,有利于实现社会、空间、环境的一体化的规划目标,从而促使理论与实践的有效结合。例如运用数字技术之一的地理信息系统,在计算机系统支持下,可对农庄的地理空间信息进行采集、存贮、查询、处理、分析与可视化表达。其主要功能是对地理空间数据进行科学管理和综合分析,反映地理对象空间分布特征及其拓扑关系,描述地理信息的动态演变,时空建模,分析地理系统的演化过程,最终进行科学决策[1]。
2数字技术在博远农庄改造中的应用
2.1前期资料数字化收集与处理基础资料数字化收集与处理是各类规划的基本保障,是景观规划或景观设计初期的主要任务,所以对博远农庄改造项目规划前期的基础数据收集,起到非常重要的作用和功能。数字化收集与处理主要分为:平面数字收集与处理即资料收集、数据共享与信息交流,空间数字收集与处理即空间分析与信息提取、景观处理等方面,下面就针对这点,依例进行简要的分析和阐述:
2.2中期效果的虚拟数字化展示
景观处理是数字技术在农庄再规划中非常重要的作用之一,主要利用网络信息处理的形式,对农庄景观进行全面的虚拟、描述和处理。整个过程中主要包含有两种展现形式:静态效果展示、动态效果展示。
2.2.1静态效果展示主要是以农庄的二维、三维数字展示、景观效果展示为主,利用3S技术,可以对庄园内的园林资源与旅游资源,进行全面的评价,为其后工程施工与维护的开展提供重要参考依据。同时,经过前期的资料数字化原始收集与简单处理对如水的酸碱度、硬度、导电率等自然条件的数据收集与处理,对包括农庄内农作物的植物选择,起到了非常重要的作用,在中期的数据使用上非常便捷。农庄设计中反复比对果园与农田的分割、用数据论证设计结果。同时还要结合旅游景观需求,这便是景观效果展示部分。这一部分主要应用了Photoshop等图像处理软件,对景观效果在数字与实际的基础上进行简单的虚拟展示。因为还有后期实景数字化,故不赘述。
2.3后期实景的数字化采集与管控
3小结
新型的观光农业园是在传统农业园基础上,融农业产业和观光休闲为一体的新型产业。笔者通过分析数字技术对于农庄改造的启示,并以南平博远农庄改造为例,阐述数字技术对其景观规划、设计的数据获取、空间分析、成果表现、决策支持、后期的数字化管理等方面的运用,以期为该类农业园区改造提供借鉴。随着数字技术的迅猛发展,虚拟现实、增强现实也逐步被运用到各类规划改造中来,也必将对新型观光农庄的发展,运营中起到重要作用。
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