MAPGIS軟件在測土配方施肥項目中的應(yīng)用yl

1、MAPGIS地理信息系統(tǒng)軟件在測土配方施肥項目中的應(yīng)用【摘要】：本文論述了MAPGIS地理信息系統(tǒng)軟件在土壤養(yǎng)分管理和施肥技術(shù)上的運用特點，分析了我國測土配方施肥對信息技術(shù)的要求、發(fā)展趨勢，提出了目前測土配方施肥信息化處理的要求、任務(wù)和內(nèi)容，結(jié)合實例分析了該系統(tǒng)通過農(nóng)業(yè)與信息技術(shù)的緊密結(jié)合，在土壤測試及推薦施肥模型研究的基礎(chǔ)上，可以滿足土壤養(yǎng)分管理、測土平衡施肥及土壤肥料信息服務(wù)的需求。測土配方施肥中信息技術(shù)的運用主要包括：(1)應(yīng)用數(shù)據(jù)庫技術(shù)和地理信息系統(tǒng)，按照標(biāo)準(zhǔn)處理和整理土壤肥料等數(shù)據(jù)和相關(guān)圖件，建立屬性數(shù)據(jù)庫和空間數(shù)據(jù)庫與管理系統(tǒng)；(2)利用地理信息系統(tǒng)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，結(jié)合應(yīng)用模型，建立

2、耕地地力評價系統(tǒng)、施肥決策系統(tǒng)等測土配方施肥應(yīng)用系統(tǒng)；(3)將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與已建立的應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)合起來，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的共享和測土配方施肥的網(wǎng)絡(luò)化?！娟P(guān)鍵詞】：地理信息系統(tǒng)；土壤；肥料；配方施肥MAPGIS in Soil Determination and Prescription Fertilization【Abstract】:This paper discussed the characteristic of information technology applied on soil nutrient management and fertilizing technology in occide

3、nt，analyzed the requests of soil determination and prescription fertilization for information technology and it developing trend in china，pointed out the requests，tasks and contents of information processing in it at present in our countryand analyzed the existing problems at agricultural technology

4、 extension station in countiesThe application of information technology in soil determination and prescription fertilization was mainly concluded as follow，(1)applying the database technology and GIS，and processing the data about soil and fertilizer and the maps connected according to the standard，t

5、o establish the attribute database and space database，and management system(2)using GIS and database，combining the application，to establish application system such as tilth estimate system an d applying decision system(3)utilizing network technology to realize database sharing and long-distance appl

6、ying decision on web【Key Words】:MAPGIS；Soil； Fertilizer；Prescription fertilization引言傳統(tǒng)的施肥方式是在一個地塊內(nèi)使用一個平均施肥量。事實上，同一地塊內(nèi)土壤肥力水平及土壤質(zhì)地等因素存在著差異。由于采用平均施肥，造成了肥力低而其他生產(chǎn)性狀好的區(qū)域施肥不足，而肥力高但其他生產(chǎn)性狀不好的區(qū)域則施肥過量，其結(jié)果必然造成肥料浪費、成本提高和環(huán)境污染。運用地理信息系統(tǒng)(GIS)建立耕地資源信息數(shù)據(jù)庫后，通過實施變量施肥可以實現(xiàn)在每一操作單元上因土壤、因作物、因時段預(yù)計產(chǎn)量的差異而按需變量施肥，從而大大提高肥料的利用率。但要實

7、現(xiàn)對每一操作單元的變量施肥，必須了解該地塊每一操作單元的土壤物理性狀和化學(xué)性狀，根據(jù)其差異改變施肥量，實現(xiàn)變量施肥的目的。因此要應(yīng)用地理信息系統(tǒng)建立面向耕地資源信息數(shù)據(jù)庫來組織、管理土壤空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。1、測土配方施肥與MAPGIS測土配方施肥是調(diào)節(jié)和解決作物需肥與土壤供肥之間的矛盾的一種科學(xué)的作物施肥管理技術(shù)，它以土壤測試和肥料田間試驗為基礎(chǔ)，根據(jù)作物需肥規(guī)律、土壤供肥性能和肥料效應(yīng)，在合理施用有機肥料的基礎(chǔ)上，提出氮、磷、鉀及中、微量元素等肥料的施用數(shù)量、施肥時期和施用方法。2005年開始，我國的測土配方施肥工作得到了空前重視，開始在全國范圍內(nèi)推廣，到2007年，實施面積將達(dá)到6.4億

8、畝。GIS在測土配方施肥中的運用主要是應(yīng)用計算機和信息科學(xué)相關(guān)技術(shù)收集、存貯、傳遞、處理、分析和利用土壤分布數(shù)據(jù)、社會經(jīng)濟統(tǒng)計數(shù)據(jù)、大田實驗數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)等各種與測土配方施肥有關(guān)的信息，建立土壤養(yǎng)分和施肥信息等數(shù)據(jù)庫和配方施肥等決策應(yīng)用系統(tǒng)。在全面合理的利用測土配方施肥所獲得的土壤性狀等數(shù)據(jù)，進(jìn)行高效的農(nóng)田養(yǎng)分管理與施肥決策中，GIS將發(fā)揮重要的作用。MAPGIS是比較完善的桌面地圖信息系統(tǒng)，作為一類特殊的地理信息系統(tǒng)平臺軟件，MAPGIS有著它自己的特色：它內(nèi)置關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)了電子地圖與數(shù)據(jù)庫的自動連接和雙向查詢；在MAPGIS的電子地圖中沒有拓?fù)潢P(guān)系的定義，而是通過提供新的地理運行符和

9、面向?qū)ο蟮膱D形結(jié)構(gòu)使傳統(tǒng)GIS 中的地圖分析和圖形處理功能得以實現(xiàn)。使用MAPGIS的目的是為決策和管理組織分析空間數(shù)據(jù)，再用于決策支持系統(tǒng)的各類模型中，針對田間的不同管理區(qū)求解結(jié)果和制定計劃。決策與管理計劃考慮影響農(nóng)田作業(yè)的生物特性和環(huán)境特性的變化，如耕作、種植、施肥等；也可為產(chǎn)量監(jiān)測提供決定性的反饋信息，用以評價和調(diào)整下一季作物生長周期的管理計劃。2、建立土壤信息數(shù)據(jù)庫2.1 信息種類存儲于GIS的信息可分為兩類：一類是空間參考數(shù)據(jù)(如樣點、地界)，即圖形數(shù)據(jù)。它是地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是屬性信息的載體；另一類是空間數(shù)據(jù)的屬性數(shù)據(jù)(如土壤類型描述、土壤肥力等級)，屬性數(shù)據(jù)是信息管理的主要處理

10、對象，是對圖形要素的描述。地理信息系統(tǒng)中的屬性數(shù)據(jù)反映了空間事物的客觀存在，它不僅包括數(shù)值數(shù)據(jù)，還包括表示事物質(zhì)量和與之相聯(lián)系的非數(shù)值數(shù)據(jù)。GIS中的圖形信息一般來源于測繪，有比較嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)；屬性信息則根據(jù)應(yīng)用部門的不同而千差萬別。因此，屬性數(shù)據(jù)的獲取、分類、組織及編碼等諸多環(huán)節(jié)是GIS數(shù)據(jù)庫建設(shè)中的重點問題。下圖為數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)。2.2 數(shù)據(jù)處理2.2.1 土壤圖提取 以縣級為單位，有兩種提取土壤圖的方法：跟蹤矢量化：對過去已經(jīng)有紙介質(zhì)圖形的情況，我們利用MAPGIS跟蹤矢量化的功能，將圖形進(jìn)行數(shù)字化；對于其它地理信息平臺提供的矢量數(shù)據(jù)我們利用MAPGIS文件轉(zhuǎn)換功能，轉(zhuǎn)換為MAPGIS平

11、臺的數(shù)據(jù)。同時根據(jù)第二次土壤普查資料輸入土種代碼、土種名稱等屬性。2.2.2 采樣點數(shù)據(jù)處理對采樣點數(shù)據(jù)的處理是獲得測土配方施肥屬性數(shù)據(jù)的核心。利用GPS技術(shù)取得田間采樣點坐標(biāo)，利用野外調(diào)查獲得土壤內(nèi)外條件及相關(guān)性狀，利用分析化驗取得采樣點養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)，形成一個文本文件；利用MAPGIS中的“用戶文件投影變換”功能，將文本文件投影成點狀圖形，同時將采樣點的屬性存儲于點文件中；對采樣點的數(shù)字型屬性進(jìn)行克里格插值，建立各數(shù)字型屬性的格網(wǎng)模型。將各數(shù)字型屬性數(shù)據(jù)的格網(wǎng)模型輸出相應(yīng)點文件；通過MAPGIS屬性連接功能將各屬性連接到一個點文件。2.2.3 耕地與園地的提取利用MAPGIS空間分析功能從各縣的

12、土地利用數(shù)據(jù)中提取耕地與園地數(shù)據(jù)，并與土壤圖進(jìn)行判別分析，從而得到耕地與園地的土壤基礎(chǔ)信息。2.2.4 建立耕地土壤信息數(shù)據(jù)庫利用MAPGIS提供的點文件與區(qū)文件合并功能，將2.2.2中得到的點文件與2.2.3得到的區(qū)文件合并，取得耕地與園地的養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)，建立耕地土壤信息數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)處理流程見示意圖。3、耕地土壤信息數(shù)據(jù)庫在測土配方施肥中的應(yīng)用耕地土壤信息數(shù)據(jù)庫在測土配方施肥中的應(yīng)用主要包括：生產(chǎn)全過程的田間管理；評價每一個操作單元的耕地地力等級，預(yù)測耕地生產(chǎn)潛力；進(jìn)行耕地適宜性評價，確定每個操作單元最適宜種植的作物；根據(jù)不同作物、不同元素的臨界值指標(biāo)對土壤中各種養(yǎng)分含量的豐缺狀況進(jìn)行評價；繪制

13、測土配方施肥分區(qū)圖，為合理施肥提供科學(xué)決策的數(shù)據(jù)支持；比較歷年數(shù)據(jù)以分析測土配方施肥的成果和趨勢等。3.1 農(nóng)田管理地理信息系統(tǒng)中，空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)是相互關(guān)聯(lián)的。根據(jù)這一特性，可以利用地理信息系統(tǒng)制作農(nóng)田管理圖。針對變量施肥的農(nóng)田管理圖，就是把與作物種植有關(guān)的要素以圖形的方式直觀地表達(dá)出來，其要素有作物類型、作物品種、田塊面積、播種日期、施肥日期、噴藥日期和負(fù)責(zé)人等，這樣使得管理者對農(nóng)田的種植情況一目了然。測土配方施肥數(shù)據(jù)處理流程示意圖采樣點數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換hnchnsoil.e00文件，并保存、投影變換圖形掃描，生成JPG或TIF文件以G3.TIF為例，參照線文件為標(biāo)準(zhǔn).WL土壤圖數(shù)據(jù)采樣

14、點數(shù)據(jù)采樣點.TXT文件圖象分析，數(shù)據(jù)輸入，將G3.TIF轉(zhuǎn)換成G3.MSI文件由經(jīng)緯度坐標(biāo)投影變換成北京54坐標(biāo)，單位為米，比例尺為1對G3.MSI進(jìn)行鑲嵌配準(zhǔn)，控制點為內(nèi)框四點，用空格鍵確定。用戶文件投影變換，生成采樣點.WT對采樣點.WT的數(shù)字型屬性進(jìn)行克里格插值。（以PH值、有機質(zhì)為例，生成PH.WT和有機質(zhì).WT）建立工程(G3.PRJ)，進(jìn)行矢量化，新建點注釋（wt）、等高線(wl)、房屋(wp)三個項目。建立土壤圖.PRJ工程文件土壤圖屬性處理將有機質(zhì).WT的屬性輸出成WB表,根據(jù)關(guān)鍵字段ID,將有機質(zhì)的值連接至PH.WT文件中.土地利用地類圖斑數(shù)據(jù)土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)處理合并小多邊

15、形區(qū)對區(qū)判別分析：文件1為LAND.WP，文件2為SOIL.WP，保存生成的文件為SOIL2.WP檢索，將地類碼為”11”或者”21”的圖斑提取,另存為LAND.WP文件合并:將PH.WT點文件與SOIL2.WP文件合并3.2 施肥前期預(yù)研究中的應(yīng)用在變量施肥前期預(yù)研究中的應(yīng)用主要包括3部分：提供土壤養(yǎng)分含量分布圖；提供農(nóng)作物歷年產(chǎn)量分布圖；提供歷年在相同操作單元上所施肥料量分布。耕地土壤資源信息的分布圖包含了pH 值、有機質(zhì)、堿解氮、速效鉀、有效磷等信息，為進(jìn)行土壤肥力的分析提供了基礎(chǔ)資料。農(nóng)作物年產(chǎn)量分布圖為變量施肥提供了科學(xué)依據(jù)，并可以此作為分析變量施肥使作物增產(chǎn)的優(yōu)勢的依據(jù)。應(yīng)用圖記錄

16、了歷年在相同操作單元上所施肥料量的分布，為以后施肥提供參考和比較。3.3 施肥應(yīng)用利用耕地土壤資源信息數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)可做相應(yīng)的施肥決策，并將近年來施肥量以及當(dāng)年所要施的肥料量以圖形的形式直觀地表現(xiàn)出來。3.4 變量施肥效果和趨勢的初步分析依據(jù)數(shù)據(jù)庫建立的各種專題圖，用來分析比較變量施肥的成果。其屬性數(shù)據(jù)可以為空間數(shù)據(jù)提供數(shù)值結(jié)果，并使結(jié)果以圖形的方式直觀形象地表現(xiàn)出來。4、結(jié)束語測土配方施肥的實施能提高肥料利用率，減少農(nóng)業(yè)面源污染，實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)、安全、高產(chǎn)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)節(jié)本增效。 MAPGIS地理信息系統(tǒng)軟件在測土配方施肥中，通過地理信息技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、決策系統(tǒng)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的組合與集成，可以實現(xiàn)土壤養(yǎng)分等數(shù)據(jù)的管理、數(shù)據(jù)庫的共享、實時施肥決策及其成果的可視化。這將促進(jìn)我國測土配方施肥項目的推廣和實施，及其科研成果的持續(xù)利用，提高我國的耕地土壤資源管理技術(shù)以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的宏觀調(diào)控與微觀決策能力，進(jìn)一步推進(jìn)我國農(nóng)業(yè)信息化進(jìn)程與產(chǎn)業(yè)化建設(shè)。同時，運用地理信息系統(tǒng)(GIS)制作耕地土壤信息數(shù)據(jù)庫不但可以提供耕地土壤信息數(shù)據(jù)的查詢與統(tǒng)計，建立與土壤分布圖連接的圖形數(shù)據(jù)查詢，而且可以依此做出施肥決策和實施變量施肥效益分析，