基于VMS系统的农田信息空间变异性研究

摘要

在进入以信息和生物技术为主的农业技术创新的时代，“精细农业”作为现代农业精细经营技术体系，其应用和发展能够使人类充分挖掘农田的潜力，合理利用水肥资源，避免环境污染，大幅度提高农产品的质量，保证农业的可持续发展。因此，精细农业代表了21世纪世界农业发展的总趋势。 在精细农业的研究、试验与实施过程中涉及到大量关于农田环境与作物生长情况的数据。由于这些数据一般都具有空间分布上的差异性，要分析与处理这些数据，普通的关系型数据库已不能满足需要，因此需要开发一种田间信息系统，称之为农田地理信息系统，来对田间数据进行分析与处理。 本文根据精细农业发展的需要，在对农田空间信息处理技术研究的基础上，进行了农田地理信息系统的设计与开发工作。文中详细介绍了一种带有GPS接收机的多媒体影像视频系统—VMS200系统硬件组成以及软件功能，并运用该系统建立了试验田电子边界地图，采集小麦长势图像，运用连续定位——移动平均的方法对边界地图进行了定位误差修复。 依据采集到的农田电子地图，运用规则栅格采样原则，测定了碱解氮、速效磷、速效钾等土壤特性数据以及籽粒产量、千粒重等小麦产量数据。根据采样数据对几种常用的空间插值方法进行均方差值比较，选择了一种适合的方法——克里格插值法，对试验田田间信息的空间变异性进行深入的研究和分析，结合地统计学方法，绘制了能够表达这些土壤特性和产量属性随机性和结构性的半方差图和空间分布图，并结合小麦长势图像与这些分布图作了定性分析。在此基础上，结合Visual Basic6.0编程语言与GIS组件MapX5.0软件，开发了一个适用于农田田间信息显示的农田地理信息系统FarmGIS。 通过建立FarmGIS系统，可以方便进行农田电子地图与田间信息的管理，不仅能够完成地图的生成、编辑与显示等操作，而且能够对田间信息进行分析与处理，为农田的精细管理和变量投入提供技术支持。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1精细农业技术思想

1.1.1精细农业技术的基本概念

1.1.2精细农业主要支持技术

1.2农田地理信息系统的作用及国内外相关研究发展现状

1.2.1农田地理信息系统的作用

1.2.2国内外相关研究发展现状

1.3本课题研究的主要内容

1.4本章小结

第二章农田电子地图的测绘

2.1农田电子地图测绘

2.1.1电子地图主要测绘方法

2.1.2 VMS200 GPS田间测绘

2.2VMS系统介绍及农田电子地图绘制

2.2.1 VMS系统介绍

2.2.2 VMS200系统在农业工程中的应用

2.3本章小结

第三章田间信息采集与空间插值方法的研究

3.1土壤采样

3.1.1土壤采样的物理限制因素

3.1.2采样策略的设计

3.1.3采样策略的指导原则

3.2土壤养分、产量采集与测定

3.2.1实验田地概况

3.2.2试验方案设计

3.2.3土壤养分、产量信息数据的获取

3.3常用空间插值方法的研究

3.3.1空间插值的概念

3.3.2空间插值方法

3.4常用插值方法的比较

3.5本章小结

第四章农田信息空间变异性分析

4.1变异性概述

4.2数据处理与分析方法

4.2.1经典统计数据处理方法

4.2.2地统计学数据处理

4.3统计分析结果

4.3.1土壤养分、产量数据的统计特征值计算

4.3.2土壤养分、产量数据的正态分布性检验

4.3.3土壤养分、产量数据半方差图的绘制及空间变异特征参数的分析

4.4土壤养分、产量等值线分布图的绘制与分析

4.4.1 Surfer8.0软件介绍

4.4.2土壤养分数据空间分布图分析

4.4.3产量数据空间分布图分析

4.5采样点小麦长势与土壤养分、产量分布图的相互关系

4.6本章小结

第五章系统的设计与开发

5.1农田地理信息系统设计目的

5.2软件工程及软件系统开发模型

5.3系统开发方式

5.3.1组件式GIS及其特点

5.4系统开发环境

5.4.1 Visual Basic编程语言

5.4.2 MapX制图与GIS功能组件

5.5属性数据库的管理

5.5.1属性数据库的选择

5.5.2属性数据库的设计

5.6系统开发流程

5.7系统功能分析与设计

5.8系统各功能模块介绍

5.8.1系统主界面设计

5.8.2系统文件接口模块

5.8.3具体点位置信息查询模块

5.8.4统计分析模块

5.8.5空间插值模块

5.8.6专题图管理模块

5.9 FarmGIS特征

5.10本章小结

第六章结论与展望

6.1总结

6.2进一步研究的建议

附录

参考文献

致谢

硕士研究生期间发表的论文及参与研究课题