农业空间信息管理系统的设计与实现

摘要

农业生产系统是一个庞大且复杂的系统。农业问题有着明显的时间空间特征，需以时空视角加以认识和解决。农业空间信息管理系统在已有农业信息管理系统的基础上，以农业空间数据为基础，结合作物生长模型和农业管理知识模型，实现与农作物生长相关空间的采集、管理、处理、分析、建模和可视化，为政策制定者和一线农技人员提供准确的农业空间信息及决策支持。本研究基于地理信息系统技术、空间分析技术，以计算机软件工程为方法，以我国主要粮食作物生产区为研究对象，研制农业空间信息管理系统，实现各稻麦生产区作物品种、气象资料、土壤养分、生产资料、主推技术等时空信息的数字化管理与辅助时空决策支持。本文将从农业时空数据管理、空间信息分析和系统的集成开发实现三个方面阐述本研究的主要内容。
　　农业时空数据的管理。针对农业数据多源异构的特征，本研究在综合分析和学习国内外空间数据库建设经验和技术水平的基础上，构建数据丰富、结构良好、数据质量和标准化程度高、可扩展能力强的农业空间数据库用于农业空间信息的存储。同时，时空数据管理提供了图表、地图等基础的数据展示功能，方便用户便捷的获取直观的农业时空信息。
　　农业数据的空间信息分析。农业生产相关的气象要素和土壤要素具有明显的空间性，影响了作物品种、种植制度和产量品质等的区域时空分布规律及特征形态。本文以农业数据空间化、农业模型空间化和农业决策应用空间化三种途径构建农业空间信息分析模型，使得在农业空间信息管理系统支持下，能够实现区域、园区、田块等不同尺度的农业信息的模拟、预测及精确管理。
　　农业空间信息管理系统的集成开发。本研究综合考虑农业空间信息管理系统的应用需求，以ESRI，ARCGIS为基础地理信息系统平台，以ArcSDE与SQL Server空间数据库系统，采用C＃开发语言，Python为脚本语言开发实现农业空间信息管理系统。分模块实现了地图操作、表格管理、数据管理、地图制图、种植制度、效益分析等功能并插入系统主体框架中。这种插件式开发方式将GIS技术中空间数据管理方法、空间数据展示、空间数据分析方法等成熟的方法与具有独立性、高效性和简洁性的脚本语言结合在一起，保证了农业空间信息管理系统在数据庞大、操作步骤繁多的情况下运行的可用性和高效性。
　　软件运行及应用效果表明本系统符合系统工程软件规范，功能满足现代农业空间信息管理发展的要求。系统的操作流程明晰，逻辑清楚，界面简洁，便于使用。该系统提供空间数据基础操作、农业空间数据库数据管理和多项农业空间信息分析功能，能够为广大农业技术人员在农业生产布局设计和管理决策确定时提供有效的农业空间信息。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1 研究概述

2 农业空间信息管理系统研究进展

2．1 农业数据管理

2．2 农业数据空间分析和模型区域化应用

2．3 农业信息系统集成

3 研究目的和意义

参考文献

第二章 研究思路与关键技术

1 研究思路与技术路线

1．1 研究内容和思路

1．2 技术路线

2 研究关键技术

2．1 农业多源数据融合技术

2．2 农业空间数据分析技术

2．3 地理信息系统及其开发技术

参考文献

第三章 农业空间信息管理系统设计

1 系统设计原则

2 系统结构设计

2．1 系统需求分析

2．2 系统架构体系

3 农业空间数据库设计

3．1 农业空间数据库组织结构设计

3．2 农业空间数据库预处理

3．3 农业空间数据库编码结构设计

4 系统功能模块设计

参考文献

第四章 农业空间信息分析模型构建

1 分析模型的构建方法

1．1 农业模型的空间化方法

1．2 插件式分析模型的开发方法

2 空间栽培方案设计模型

3 空间农作生产力评价模型

3．1 光合作用生产潜力

3．2 光温生产潜力

3．3 气候生产潜力

3．4 土壤生产潜力

3．5 灌溉生产潜力

3．6 肥料生产潜力

4 作物种植布局模型

4．1 种植制度相关指标计算模型

4．2 基于决策树的种植制度设计模型

5 管理分区构建模型

5．1 区域级管理分区构建

5．2 田块级管理分区构建

参考文献

第五章 农业空间信息管理系统开发与实现

1 系统开发环境与工具

1．1 开发硬件环境

1．2 开发工具

1．3 系统运行环境

2 系统实现方法及效果

2．1 系统界面

2．2 数据编辑功能

2．3 数据管理功能

2．4 专题制图功能

2．5 农业空间信息分析模型应用实例

参考文献

第六章 讨论与结论

1 讨论

1．1 农业空间信息管理系统内涵和研究内容

1．2 系统设计和开发技术

1．3 今后研究设想

2 结论

附录

致谢