毕业论文：基于3S的乡镇农业资源信息化技术模式与应用机制研究──以广饶县丁庄镇为例.pdf

山东农业大学 硕士学位论文 基于3s的乡镇农业资源信息化技术模式与应用机制研究以 广饶县丁庄镇为例 姓名：李文璐 申请学位级别：硕士 专业：土地资源管理 指导教师：赵庚星 2011-06-15 山东农业大学硕士学位论文 1 中文摘要 农业信息化是传统的农业经营方式与现代高科技手段的结合，是信息技术向农业 领域的有效渗透。农业信息技术在促进未来农业生产和整个农业科技进步中将起到全 局推动作用，随着以卫星遥感技术（rs）、地理信息系统技术（gis）、全球定位系 统技术（gps）为主要内容的信息技术在农业领域中的应用和发展，特别是在农业资 源研究中的迅速应用及其取得的成果，业已证明 3s 信息技术在深度挖掘农业资源信 息，提高农业资源信息利用效率，指导农业生产中能发挥特殊的作用。 国内外研究表明 3s 技术为核心的农业资源信息化建设已取得了许多重要的成果。 但大多数的研究成果仅将 3s 技术作为辅助科研手段来解决问题，使得信息技术的应用 出现“孤岛效应”，而系统研究 3s 技术应用的成果较为少见。目前缺乏统一的技术模 式和体系框架来指导农业资源信息的利用，使得农业信息技术在基础研究、应用研究 和成果转化之间严重脱节，在推广应用上也缺乏相应的机制来保障农业信息技术成果 向现实生产力的转化。 本研究以山东省广饶县丁庄镇为例，采用理论分析和实例分析相结合的方法，探 讨了基于 3s 技术下的乡镇农业资源信息化技术模式的架构以及相应的应用推广机制。 结合乡镇级区域的实际应用特点，构建了基于 rs 的农业资源信息获取模式、基于 gis 的农业资源信息管理与分析模式、rs 和 gis 相结合的农业资源动态监测模式、gps 和 gis 相结合的土壤理化性状信息获取模式，并提出了不同技术模式的乡镇推广应用机 制和保障策略。 （1）基于 rs的农业资源信息获取模式 通过分析和总结不同农业资源信息提取技术核心，构建了基于 rs 技术的区域农业 资源信息获取模式。以丁庄镇为应用研究区，以技术模式为指导，获取了丁庄镇土地 利用类型信息、丁庄镇冬小麦种植面积信息。 （2）基于 gis的农业资源信息管理与分析模式 利用 gis 的数据库管理和空间分析功能，提取原始数据中的新信息以及隐含的知 识，以农业资源综合评价为基础，构建了基于 gis 的农业资源信息管理与分析模式。 以丁庄镇为应用研究区，运用 gis 的数据管理和空间分析功能进行了丁庄镇耕地质量 综合评价研究、丁庄镇耕地土壤养分精确化管理分区研究。 （3）rs和 gis相结合的农业资源动态监测模式 基于 3s的乡镇农业资源信息化技术模式与应用机制研究以广饶县丁庄镇为例 2 将 rs 的动态现势性和 gis 的空间数据管理分析功能相结合，以基于 rs 的农业资 源信息提取模式为基础，从研究内容和技术方法上延伸构建了 rs和 gis相结合的农业 资源动态监测模式。以丁庄镇为应用研究区，对丁庄镇土地盐碱化时空演变、丁庄镇 棉花种植面积-长势信息进行了动态监测。 （4）gps和 gis相结合的土壤理化性状信息获取模式 将 gps 的空间变量信息采集定位技术和 gis 的空间信息分析处理技术相结合来获 取土壤物理和化学性状，构建基于 gps 和 gis 相结合的土壤理化性状信息获取模式。 以丁庄镇为应用研究区，以构建的模式为指导，获取了丁庄镇耕地土壤物理和化学性 状，为丁庄镇农业资源综合评价、养分分区管理等提供基础数据。 （5）农业资源信息技术模式的乡镇应用机制和保障措施 通过对乡镇应用机制中各行为主体的角色定位及分析相互之间的关系，结合乡镇 级区域的特点，提出了由政府组织引导，企业参与合作，充分利用社会资源建立农业 资源信息采集与发布的长效机制，并从四个角度阐述了保障机制运行的措施。 论文以系统研究 3s 农业信息技术应用为突破口，以应用示范为落脚点，构建具有 乡镇尺度特色的 3s 农业资源信息化技术模式及其应用机制，寻求信息技术集成在农业 资源利用上的应用机理，提升信息技术对不同农业资源利用的广泛指导作用和现实普 及性，从而进一步提高农业资源利用效率和效益，对农业增收、农民增产和社会主义 新农村建设具有重要的意义。 关键词：rs；gis；gps；乡镇；农业资源信息化；技术模式；机制 山东农业大学硕士学位论文 3 technological models of agricultural resource information and its application mechanism based on 3s at township level a case study in dingzhuang town of guangrao county abstract agricultural information is the combination of traditional agricultural management modes and modern high-tech means, and is also the effective way in which information technology permeated to agricultural field. agricultural information technology will play an important role in promoting future agricultural production and technological progress as a whole. with the application and development of satellite remote sensing technology (rs), geographical information system technology (gis) and global positioning system technology (gps) in the agricultural field, especially the rapid application and achievement obtained in agricultural resources science, 3s technology has been proved to be playing a special role in deeply exploring agricultural resource information, improving utilization efficiency of agricultural resource information and guiding agricultural production. domestic and international researches showed that agricultural resources information construction based on 3s had made great achievements. however, 3s technology had been used to solve the problems only as technology auxiliary means in most researches, which led to the “islanding effect“ in information technology application. achievment of systematic study on 3s technology application was rare. at present, lacking of uniform technology models and system framework to guide agricultural resources information utilization, development of agricultural information technology appeared seriously dislocated between basic research, application research and achievement transformation. in addtion, corres- ponding mechanism which ensured the transformation from agricultural information technology achievements into practical production capability in technology application was also lacking. taking dingzhuang town in guangrao county of shandong province as a case, both theoretical analysis and case analysis were adopted, this study discussed technological models of agricultural information and its application mechanism based on 3s at township. according to the application characteristics of township level, four technological models were built: the model of agricultural resource information extraction based on rs, the model of agricultural resource information management and analysis based on gis, the model of agricultural resource dynamic monitoring based on rs and gis, the model of soil physical and chemical 基于 3s的乡镇农业资源信息化技术模式与应用机制研究以广饶县丁庄镇为例 4 properties information extraction based on gps and gis, respectively. in addition, the study proposed application mechanism of different technological models and guarantee strategies at township level. (1) the model of agricultural resource information extraction based on rs through analyzing and summarizing extraction technology of different agricultural resource information, the model of agricultural resource information extraction based on rs was built. taking dingzhuang town as a case, guided by technological model, the information of land use types, winter wheat planting area in dingzhuang town were obtained. (2) the model of agricultural resource information management and analysis based on gis by using gis database management and spatial analysis to extract new information and hidden knowledge from original data, the model of agricultural resource information management and analysis based on gis was built based on agricultural resource comprehensive evaluation. taking dingzhuang town as a case, using gis database management and spatial analysis, the paper studied cultivated land quality evaluation, cultivated land soil nutrient precision management zoning in dingzhuang town. (3) the model of agricultural resource dynamic monitoring based on rs and gis combining dynamic up-to-dateness of rs with spatial data management and analysis of gis, according to model of agricultural resource information extraction, the model of agricultural resource dynamic monitoring based on rs and gis was built. taking dingzhuang town as a case, the information of land salinization, cotton planting area and cotton growth in dingzhuang town were monitored and analyzed dynamically. (4) the model of soil physical and chemical properties information extraction based on gps and gis by using spatial variable information positioning of gps and spatial information analysis and processing of gis to obtain soil physical and chemical properties. the model of soil physical and chemical properties information extraction based on gps and gis was built. taking dingzhuang town as a case, cultivated land soil physical and chemical properties information were obtained which provided basic data for agricultural resource comprehensive evaluation and soil nutrient zoning management. (5) application mechanism of agricultural resource technological models and guarantee strategies at township level according to studying the role and interrelationship of actors in application mechanism, combining with the characteristics of township level, the paper proposed application 山东农业大学硕士学位论文 5 mechanism by guidance of government,co-participation of enterprises and make the best of social resources,then elaborated the guarantee strategies from four aspects. taking systematic application of 3s technology as breakthrough point and sample application as standing point, agricultural resources information technology models and its application mechanism with township-scale characteristics based 3s were built. the purpose was to seek application mechanism of information technology integration on agricultural resources utilization, to improve the widely guidance and reality popularization to different agricultural resources utilization, thereby to improve the efficiency and effectiveness of agricultural resources utilization, it has great significance to agriculture increasing yields, peasant increased revenues and new rural construction. keywords ： remote sensing; geographic information system; global positioning system; township; agricultural resource information; technological model; mechanism 符号说明 rs: remote sensing,遥感 gis: geographic information system,地理信息系统 gps: global positioning system,全球定位系统 ahp: analytic hierarchy process,层次分析 idw: inverse distance weighting,反距离权重插值 ndvi: normalized difference vegetation index,归一化植被指数 关于学位论文原创性和使用授权的声明 本人所呈交的学位论文，是在导师指导下，独立进行科学研究所 取得的成果。对在论文研究期间给予指导、帮助和做出重要贡献的个 人或集体，均在文中明确说明。本声明的法律责任由本人承担。 本人完全了解山东农业大学有关保留和使用学位论文的规定，同 意学校保留和按要求向国家有关部门或机构送交论文纸质本和电子 版，允许论文被查阅和借阅。本人授权山东农业大学可以将本学位论 文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印 或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文，同时授权中国科学技术 信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库并向社 会公众提供信息服务。 保密论文在解密后应遵守此规定。 论文作者签名： 导 师 签 名： 日 期： 基于 3s的乡镇农业资源信息化技术模式与应用机制研究以广饶县丁庄镇为例 6 1 引言 1.1 选题背景、目的及意义 农业信息化是传统的农业经营方式与现代高科技手段的结合，是信息技术向农业 领域的有效渗透，是一个随着现代农业同步推进的社会发展过程。传统的经营方式已 不能适应现代农业的发展，农业外部环境和内部构造正变得越来越复杂，信息的不确 定性也随之不断地增加，农业和农民都需要用信息来减少不确定性。农业信息技术作 为新的农业科技革命的先导，在促进未来农业生产和整个农业科技进步中将起到全局 推动作用，是发展现代农业的重要支撑和推动力量。农业信息技术不仅可为农户提供 科技、生产、市场咨询服务，向农业生产者及政府部门提供有效利用农业资源、优化 农业生产技术规程和科学经营管理决策等知识，而且可以将现有单项农业技术进行综 合集成，实现高层次的科技创新，方便快捷地大面积推广应用，全面提高农业和农村 科技的总体水平。 我国自 20 世纪 80 年代开始，在借鉴国外先进经验的基础上，3s 技术为核心的农 业资源信息化建设取得了许多可喜的成绩。但是我们也清醒地看到，大多数的研究成 果仅将 3s 技术作为辅助科研手段来解决问题，而系统利用 3s 技术整合农业资源信息 的研究较为少见，目前缺乏统一的技术模式和体系框架来指导农业资源信息的利用， 且在研究对象上呈现大区域研究较多，小区域研究较少；研究内容上呈现单项技术研 究较多，体系综合研究较少的状况，在推广应用上也缺乏相应的机制来保障农业资源 信息技术成果向现实生产力的转化。因此，在农业信息技术快速发展的今天，急需构 建一套贴近农业生产实际需求的信息技术模式来指导农业资源信息的利用，实现农业 资源信息在最大范围内的广泛共享，最大限度地提高农业资源信息在农业领域中的应 用效果，为农业生产向农业全面信息化、现代化迈进提供帮助。 1.1.1 乡镇农业资源信息化技术模式研究能够提升基层政府科学决策水平，缩小城乡数 字鸿沟 乡镇基层农业信息化应用是农业信息化研究关键和难点。乡镇作为基层的核心环 节，在农业信息化应用方面将起到重要的作用。基层政府作为农业资源信息化技术应 用的引导力量，通过及时获取农业资源信息来掌握农业资源的发展态势，引导农民及 时调整生产管理方式，并就农业资源的变化动态制定相应的措施，从而提高基层政府 的决策水平，并在一定程度上缩小基层农业信息化水平与城市之间的差距。 山东农业大学硕士学位论文 7 1.1.2 乡镇农业资源信息化技术模式研究能够提高农业综合生产能力，降低农业生产风 险 用现代科技来装备农业，将传统的农业经营方式和现代信息技术相融合，科学获 取农业资源信息，科学分析农业基础数据，科学决策农业生产方式，从而提高农业综 合生产能力，降低农业生产风险，为农业生产稳定和提高抵御农业自然灾害能力等提 供有力帮助。 1.1.3 乡镇农业资源信息化技术模式研究能够推动农业资源信息技术应用，加快农业资 源信息技术的成果转化 当前，农业信息技术的组织体系结构尚不完善，各种体制、机制尚不健全，各种 基础理论、应用研究独立性较强，缺乏相应的模式框架来统一指导，使得农业信息技 术的推广应用难度增大，这也使得能够专业掌握农业信息的技术人才相对缺乏，进而 使得成果的应用和转化速率降低。让基层群众接受农业信息技术这种新鲜事物，增加 对农业信息服务的了解和信心，让信息技术的应用能够切实为基层群众带来利益，从 而加快信息技术的成果转化。 1.2 3s 技术相互关系 全球定位系统（gps）、遥感（rs）和地理信息系统（gis）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（简称“3s”），是 农业资源信息化建设的核心技术。3s 技术集信息获取、处理、应用于一身，突出表现 在信息获取和信息处理的高速、实时和信息应用的高精度和可定量化方面。在 3s 技术 中，地理信息系统是核心，遥感技术和全球定位技术为地理信息系统提供快捷高效的 数据源，形成地理信息系统数据操作与综合分析的平台，为空间数据的分析以及一系 列的应用建模提供前提。近几年遥感技术、全球定位系统、地理信息系统的发展趋势 明显的表现出各学科交叉和融合，主要有以下方面： （1） rs与 gis结合 rs 的动态现势性和 gis 的强大空间数据管理分析使动态监测农业资源成为现实。 遥感技术与地理信息系统的结合主要表现为 rs 技术为 gis 提供农业资源信息源，gis 为 rs提供空间数据管理和分析的手段。 （2）gps和 gis结合 gps 与 gis 由于功能上存在明显的互补性，如果将两者相结合，其各自的优势能 得到充分发挥。如果说 gps 和 gis 技术的单独应用提高了空间数据获取和处理的精 基于 3s的乡镇农业资源信息化技术模式与应用机制研究以广饶县丁庄镇为例 8 度、速度和效率，那么两者结合的互补优势更多表现在其动态性和灵活性等方面。利 用 gps 的空间变量信息采集的定位技术和 gis 的空间信息分析处理技术，可以实时、 准确、快速的获取农业资源信息。 （3） 3s集成应用 rs 与 gps 主要是以图像形式收集数据，并提供专业化的利用、分析、可视化图像 的能力，gis 对其数据进行管理和分析。3s 技术集成弥补了单项技术的缺点，使得单 项技术的功能和应用得到充分的发挥，大大提高决策能力，取得意想不到的良好效 果。并以其强大的空间分析功能和对信息资源的充分挖掘，已经越来越受到各方关注 和青睐。 这些技术的相互集成应用，能够极大提高农业生产的主动性，使单纯依靠土、 水、气、热等自然资源的传统农业，更多的注入现代科技等信息资源，从而使依靠大 量物质消耗和增加投入的发展模式，向着高效农业、可持续农业发展；通过现代农业 信息技术提供的快捷信息通道和各种信息辅助分析处理手段，使传统粗放的农业管理 模式向现代科学管理模式转变。 1.3 农业信息技术国内外研究进展 现阶段的农业信息技术主要包括以卫星遥感技术、地理信息系统技术和全球定位 系统技术为核心的现代空间信息处理技术，以及模拟模型技术、虚拟现实技术、人工 智能技术、多媒体技术、计算机网络技术等现代电子信息技术在农业中的应用。随着 信息技术不断发展及其集成效应的加强，3s 技术在农业资源信息获取、农业资源信息 管理与分析、农业资源监测等方面得到了广泛应用。 （1）农业资源信息获取及监测研究 目前关于农业资源信息获取主要集中在土地资源信息获取、农作物资源信息获 取、水资源信息获取以及土壤理化性状的获取等方面。 在土地资源信息获取方面，国内外诸多学者在 gps 和 gis 技术的支持下，利用遥 感多光谱数据并结合地面相关数据对不同区域土地利用状况（lenney m. p. et al， 1996；王周龙等，2003），对盐碱地的分布范围和盐碱化程度（关元秀等，2001； herrero j. et al，2005； khan n. m. et al，2005；amezketa e. et al，2006；farifteha j. et al，2006； douaou a. k. et al，2006；赵庚星等，2006）进行了信息的提取，在此基础 上，借助 gis 空间管理分析技术，进行了土地利用类型动态监测，耕地面积动态监 山东农业大学硕士学位论文 9 测，土地盐碱化状况动态变化分析（赵庚星等，2004；徐艳等，2009；张飞等， 2009；张利等，2009）。 在农作物信息获取方面，学者们利用低空间分辨率、高时间分辨率的 noaa/avhrr 气象卫星数据以及 modis 数据等多种遥感多光谱数据，根据各生长时 序的植被指数，对不同区域的小麦、玉米、棉花、水稻、大豆等作物的种植面积和长 势进行定量遥感监测，并结合气象、农学等知识，建立适用于各种范围、宏观的农作 物遥感估产模型（李明霞等，1997；吴炳方等，2000；焦险峰等，2006；韩立建， 2007；马丽等，2009；prasad a. k. et al，2006；moriondo m. et al，2007；alvarez r. et al，2008；beeri o. et al，2009）。 在水资源信息获取方面，学者们探讨了遥感技术、人工神经网络模型等在流域水 资源的变化监测与水资源管理方面的可行性（folhes m. t. et al，2009；holger r. m. et al，2010），利用遥感多光谱数据对高山冰川分布，利用 rs 数据和各种技术手段，并 结合实地资料建立了土壤水分遥感估算方法土壤水含量进行监测和分析（李建龙等， 2003；刘时银等，2006）。 在土壤理化性状信息获取及分析方面，国内外研究主要集中在土壤养分的空间变 异分析和特殊地形地貌的物理性状研究（何腾兵等，2006；韩云霞等，2009；连纲 等，2008）。继而在此基础上进行土壤养分管理分区研究和推荐施肥研究等（姚军， 2000；黄绍文等，2002；张建等，2008；李文璐等，2011）。 （2）农业资源信息管理与分析研究 获取的农业资源信息，只有通过一定的再处理和再分析，才能将信息转化为用于 指导决策的资源，在农业资源分析中，较为常见的有农业资源生产潜力评价、农业资 源集约利用评价和农业资源生产质量评价等。学者们借助 gis 技术和数学模型在不同 区域，不同尺度和不同利用类型下进行土地质量评价（袁天凤等，2007；孔祥斌等， 2008；程晋南等，2009；秦元伟等，2010）、耕地生态环境质量评价（王京文等， 2004；唐秀美等，2007），土地综合生产力评价（欧阳进良等，2003；ochola w. o. et al，2004；shalima devi g. m. et al，2008），耕地可持续利用评价（徐梦洁等，2001； 张凤荣等，2001；bouma j. et al，2002；dumanskia j. et al，2002；quan bin 等， 2007；reshmidevi t. v. et al，2009；dengiz o. et al，2009）、耕地改良利用研究（鲁 明星等，2007；李文璐等，2009）。近年来，3s 技术的集成应用、人工神经网络与决 基于 3s的乡镇农业资源信息化技术模式与应用机制研究以广饶县丁庄镇为例 10 策树方法等数学模型的引入，以及生态学、自然地理学、社会经济学等知识的融合， 丰富了农业资源评价的内容和方法，提高了评价精度。 （3）农业信息技术成果应用机制研究 从国外来看，欧美等发达国家的农业信息技术应用已取得了较好的社会经济价 值。农业管理和分析决策已成体系，农业自动化水平较高，农业计算机和网络技术趋 于完善，农业的标准化生产已成普及之势，平常之举。从整体而言，已经形成了较为 完善的农业信息技术发展机制来指导农业生产。而我国目前尚处于农业信息技术的示 范应用推广阶段，在不断完善相应机制的过程中，边研究边实践，通过发现推广过程 中的问题来不断改善。当前专门研究农业信息化和农村信息化发展机制等相关课题的 文献资料较少，学者们主要多从理论方面来阐述农业信息化技术推广机制的重要性和 必要性（廖希林，2007；尚世雄等，2007），有些学者尝试提出农村基层农业信息技 术发展机制，重点多放于政府和市场作用孰轻孰重的分析上，提出了政府主导型、市 场需求型等多种发展机制（王恒玉，2004；郭作玉，2009；郑妍妍，2010），也有学 者通过建立示范区，进行边实践边研究的机制探讨路线（许光辉，2004；崔岩， 2007）。 综合国内外农业资源信息技术的理论和应用研究，各类分散性的农业信息技术已 经在适用的产业领域发挥出一定效用，但还缺乏有效的整合。在研究对象上，单一农 业资源的研究较多，综合农业资源研究较少。在研究区域上，大中区域研究较多，小 区域研究较少。总体而言，缺乏农业信息技术体系和框架结构的相应研究是其主要特 征，农业信息技术的总体性、多样性、集成性特色没有很好予以反映。随着农业信息 化步伐的加快，农业信息技术的应用成果转化和基层推广将是今后农业信息化工作的 重心。因此基于现代信息技术构建相应农业资源信息技术模式成为当务之急。选择乡 镇基层为研究区域，结合 3s 技术构建不同的农业资源信息技术模式，对加快成果应用 和向现实生产力的转化具有重要的理论和实际意义。 1.4 研究内容及研究思路 1.4.1 研究内容 以 3s 为技术依托，结合乡镇级区域的特点和农业生产实际需求，构建了基于 rs 的农业资源信息获取模式、基于 gis 的农业资源信息管理与分析模式、rs 和 gis 相结 合的农业资源动态监测模式、gps 和 gis 相结合的土壤理化性状信息获取模式四种不 山东农业大学硕士学位论文 11 同技术模式，并提出不同技术模式乡镇应用推广机制与保障策略。为增强文章的现实 说服力，以丁庄镇为研究区，对不同技术模式进行实例应用分析。 （1）基于 rs的农业资源信息获取模式 通过分析和总结不同农业资源的提取技术核心，构建了基于 rs 的不同农业资源信 息获取的共有模式，并对模式中的核心技术环节进行解读。在应用分析中，以丁庄镇 为研究区，以构建的技术模式为指导，分别获取了丁庄镇土地利用类型信息、丁庄镇 冬小麦种植面积信息。 （2）基于 gis的农业资源信息管理与分析模式 农业资源综合评价是 gis 信息管理与空间分析的典型代表模式。本研究以农业资 源综合评价为基础，构建基于 gis 的农业资源信息管理与分析模式，对模式中的关键 技术环节进行解读。在应用分析中，以丁庄镇为研究区，以构建的技术模式为指导， 分别进行了丁庄镇耕地质量综合评价研究和丁庄镇耕地土壤养分精确化管理分区研 究。 （3）rs和 gis相结合的农业资源动态监测模式 在基于 rs 技术农业资源信息获取模式的基础上，延伸构建 rs 和 gis 相结合的农 业资源动态监测模式，并对模式中核心技术环节进行解读。在应用分析中，以丁庄镇 为研究区，以构建的技术模式为指导，分别对丁庄镇土地盐碱化状况进行了时空演变 动态分析，对丁庄镇棉花作物种植面积变化，不同时相棉花长势情况进行了动态监 测。 （4）gps和 gis相结合的土壤理化性状信息获取模式 在结合土壤学科相关基础理论知识的前提下，充分利用 gps 和 gis 两项技术应用 特点，构建 gps 和 gis 相结合的土壤理化性状信息获取模式，并对模式中核心技术环 节进行解读。在应用分析中，以丁庄镇为研究区，以构建的技术模式为指导，获取了 丁庄镇耕地土壤诸多物理和化学性状，为丁庄镇耕地质量评价、土壤养分管理分区提 供基础数据。 （5）农业资源信息技术模式的乡镇应用机制研究 通过对乡镇应用机制中各行为主体的角色定位及分析其相互之间的关系，本文提 出了由政府组织引导，企业参与合作，充分利用市场资源建立农业资源信息采集与发 布的长效机制，并从四个角度阐述了保障机制运行的措施。 基于 3s的乡镇农业资源信息化技术模式与应用机制研究以广饶县丁庄镇为例 12 1.4.2 研究思路 研究背景和意义研究背景和意义 国外农业信息技术 研究状况 国外农业信息技术 研究状况 发展现状和存在问题发展现状和存在问题 技术模式构建技术模式构建 国内农业信息技术 研究状况 国内农业信息技术 研究状况 基于基于 rs 农业 信息 资源 获取 模式 农业 信息 资源 获取 模式 基于基于 gis 农业 资源 信息 管理 分析 模式 农业 资源 信息 管理 分析 模式 基于基于 rs gis 农业 资源 动态 监测 模式 农业 资源 动态 监测 模式 基于基于 gps gis 土壤 理化 性状 获取 模式 土壤 理化 性状 获取 模式 土 地 类 型 信 息 获 取 土 地 类 型 信 息 获 取 冬 小 麦 种 植 面 积 获 取 冬 小 麦 种 植 面 积 获 取 耕地 质量 综合 评价 研究 耕地 质量 综合 评价 研究 耕地 土壤 养分 管理 分区 研究 耕地 土壤 养分 管理 分区 研究 土地 盐碱 化时 空演 变与 分析 土地 盐碱 化时 空演 变与 分析 棉花 种植 面积 长势 动态 监测 棉花 种植 面积 长势 动态 监测 耕地 土壤 理化 性状 信息 获取 耕地 土壤 理化 性状 信息 获取 农业资源信息技术模式推广应用机制农业资源信息技术模式推广应用机制 问 题 提 出 问 题 提 出 理 论 研 究 理 论 研 究 模 式 应 用 实 例 模 式 应 用 实 例 机制 研究 机制 研究 图 1.1 研究路线图 fig.1.1 technical route of the study 山东农业大学硕士学位论文 13 1.5 研究方法 本文的研究方法主要采用理论分析和实例分析相结合的方法。在理论分析中，主 要采取文献查阅、归纳和演绎相结合的方法。在实例分析中，则主要采用了相关技术 方法和手段，如遥感影像处理、遥感影像解译与分类、gis 空间分析、地统计分析、 层次分析法（ahp）、数学模型分析等数据处理与分析方法。 1.5.1 理论分析 （1）文献查阅 通过查阅大量国内外关于农业信息技术的文献资料，了解和掌握现代农业信息技 术的研究动态和发展趋势，对文章的选题目的和意义做一阐述说明。 （2）归纳和演绎相结合 在总结我国基层农业信息技术的发展现状和趋势分析研究中，主要采用归纳总结 的方法进行；而对于农业信息技术模式的构建、应用机制的研究等方面的探讨，是在 农业信息化和农业信息技术理论研究的基础上，运用演绎的方法得出结论。 1.5.2 实例分析 （1）遥感影像处理、解译和分类 遥感影像处理一般包括生成单值图、图像分幅裁剪、图像几何校正、图像拼接处 理以及图像投影变换等，主要是根据工作区域的地理特征和专题信息提取的客观需 要，对数据输入模块中获得的多光谱数据图像文件进行范围调整、误差校正、坐标转 换等处理。 遥感影像经处理后，根据不同的研究目标和研究对象，对遥感影像进行解译，主 要包括典型地物光谱特征分析和遥感影像专题分类。影像分类就是基于图像像元的数 据文件值，将像元归并成有限几种类型的过程。常规的图像分类主要有两种方法：非 监督分类与监督分类，专家分类方法是近年来发展起来的新兴遥感图像分类方法。 （2）gis空间分析 gis 领域内的空间分析就是通过对空间数据的深加工或分析，主要就是拓扑与属 性特征的联合分析，提取数据中的新信息以及隐含的知识或模式，最终为空间决策服 务。常用的空间分析工具主要有缓冲区分析、叠置分析、网络分析、空间统计分析等 基本空间分析功能。 叠置分析是 gis 最常用的空间分析手段之一，它通过将同一地区两组或两组以上 的图层要素叠置，产生新的多边形，并对其范围内的属性进行分析。根据数据结构可 基于 3s的乡镇农业资源信息化技术模式与应用机制研究以广饶县丁庄镇为例 14 以分为矢量叠置分析和栅格叠置分析，前者一般又分为点与多边形叠置、线与多边形 叠置、多边形与多边形叠置。 缓冲区分析是 gis 中典型的领域分析。它根据分析对象的点、线、面实体自动建 立它们周围一定距离的带状区，用于识别这些实体或主体对邻近对象的辐射范围或影 响度，以便为某项分析或决策提供依据。 空间统计分析主要用于空间目标的分类与综合评价。空间数据之间存在着许多内 在的联系，为了找出数据隐含的主要特征和关系，分类是最基本的研究方法，分类的 方法和质量对后续的空间数据分析或应用具有明显的影响。 （3）层次分析法（ahp） 层次分析法是在定性方法基础上发展起来的定量确定参评因素权重的一种系统分 析方法，这种方法可将人们的经验思维数量化，用以检验决策者判断的一致性，有利 于实现定量化评价（庄锁法，2000）。这种方法的特点是在对复杂的决策问题的本 质、影响因素及其内在关系等进行深入分析的基础上，利用较少的定量信息使决策的 思维过程数学化，从而为多目标、多准则或无结构特性的复杂决策问题提供简便的决 策方法。 （4）数学模型分析 模型是对客观事物或现象的一种描述，是对被研究对象的一种抽象。为准确、高 效的获取和分析农业资源信息，根据数据特征及其相互的关系建立和使用了多种数学 分析模型，如耕地质量综合指数模型、土壤养分管理分区模型、土地盐碱化指数模型 等，定量数学模型的运用使得农业资源的分析更加直观，便于农业资源的管理和决 策。 山东农业大学硕士学位论文 15 2 研究区概况 2.1 自然条件概况 丁庄镇地处黄河三角洲中部平原，山东省东营市广饶县东北部，东临渤海湾，地 理坐标介于东经 11831481185711，北纬 371124372123之间，全镇土地总面 积 363 km2（图 2.1）。 图 2.1 研究区示意图 fig.2.1 graph of the study area 丁庄镇地处暖温带，属季风型气候，境内气候无明显差异。气候特征是雨热同 季，寒暑交替，四季分明。历年平均气温 12.6 ，降水量历年平均 562.2 mm，多集中 在 69月份。全年主导风向为东南风。 丁庄镇地势由西南向东北倾斜，西南部最高，东北部最低，坡降为 0.48/1000。境 内主要是微地貌，差异不大，其类型有：缓岗、浅平洼地、微斜平地、河流圈地、近 海滩涂。 丁庄镇土壤表层或接近地表的土层含大量可溶性盐类，其距海愈近盐化程度愈 重。表层质地多为中壤或重壤，有潮土、盐土 2 个土类，潮土、盐化潮土和滨海潮盐 土 3 个亚类。 2.2 社会经济发展状况 丁庄镇是一个以种植业为主的农业乡镇。总人口 4.3104，其中农业人口占 90% 以上，行政界限稳定，辖 45 个行政村。区域内有丰富的石油、大然气、海盐、鱼虾、 贝类资源。在农业生产上，丁庄镇以特色农业种养为主，土地资源较丰富，土层深 基于 3s的乡镇农业资源信息化技术模式与应用机制研究以广饶县丁庄镇为例 16 厚，土质肥沃，光热资源充足，适宜农业多层次、高效开发，是黄淮海平原中低产田 开发和黄河三角洲粮棉基地建设重点地区，属于典型的特色农业乡镇；在工业发展 上，以石油化工、盐业和化工、轻纺、造纸、机械、建材和食品为主体；在社会发展 上，丁庄镇毗邻东营市，交通便利，基础设施优良，城乡市场繁荣，科教文卫等各项 社会事业发展较好，经济实力较强，是都市辐射区域内远郊的典型代表。 2.3 农业信息化发展状况 在信息化发展方面，依托东营市和广饶县良好的基础和环境，丁庄镇科技和发展 具有较好的水平，特别是信息化建设具有