基于WebGis的農(nóng)作物病蟲預(yù)警診斷平臺.pdf

1、農(nóng)作物病蟲測報與防治是控制病蟲發(fā)生危害、保證作物優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的基礎(chǔ)。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)技術(shù)廣泛應(yīng)用于植保領(lǐng)域，數(shù)據(jù)管理技術(shù)、多媒體技術(shù)、GIS及網(wǎng)絡(luò)等先進(jìn)技術(shù)已被廣泛應(yīng)用到病蟲的監(jiān)測、預(yù)警、決策支持和診斷等多個方面，國內(nèi)外已開發(fā)了大量有關(guān)病蟲害的數(shù)據(jù)庫和管理系統(tǒng).但是，目前這些系統(tǒng)大多針對某一地區(qū)的某種作物或某類病蟲，應(yīng)用面窄、信息共享率低.我國農(nóng)作物種類繁多、種植面積廣、地域性強(qiáng)，增加了監(jiān)測、診斷、防治的難度，因此，農(nóng)業(yè)植保信息系

2、統(tǒng)在我國的應(yīng)用與普及對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)而言，具有非常重要的意義。
　　 為適應(yīng)農(nóng)作物病蟲資料信息化、網(wǎng)絡(luò)化、規(guī)范化的要求，及各級植保技術(shù)人員日常工作的需要，本文應(yīng)用開源免費(fèi)的設(shè)計軟件組合PHP+Apache+MapServer+MySQL，構(gòu)建了一套基于WebGIS的農(nóng)作物病蟲預(yù)警及診斷平臺。本項研究獲得了以下主要結(jié)果。
　　 1開放式網(wǎng)絡(luò)病蟲信息管理平臺的組建與實現(xiàn)
　　 為有效管理和利用植保系統(tǒng)的各種病蟲資料信息，應(yīng)

3、用網(wǎng)絡(luò)腳本語言、數(shù)據(jù)庫構(gòu)建了一套基于網(wǎng)絡(luò)的病蟲信息管理系統(tǒng)。系統(tǒng)采用開放式的設(shè)計模式，包含了動態(tài)樹型菜單模塊、在線建表模塊、數(shù)據(jù)表管理模塊、日程提醒模塊、資料統(tǒng)計對比模塊、圖形顯示模塊等。普通用戶無需掌握SQL語言和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，通過后臺代碼直接在系統(tǒng)頁面提示的幫助下，根據(jù)自己需要在線建立數(shù)據(jù)表；系統(tǒng)將動態(tài)樹型菜單與在線建表模塊相互結(jié)合，實現(xiàn)了對各種表格的管理，包括表格的創(chuàng)建，數(shù)據(jù)的查詢、匯總、比較及圖形化顯示等功能。
　　 2基

4、于網(wǎng)絡(luò)的害蟲短期預(yù)警通用平臺
　　 短期預(yù)報是目前基層測報站點(diǎn)最常用的方法，可直接指導(dǎo)農(nóng)戶防治，在生產(chǎn)上發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用。短期預(yù)警包含了害蟲測報基礎(chǔ)資料數(shù)據(jù)庫，用戶可根據(jù)本地實際將影響害蟲發(fā)生的參考資料錄入其中，如不同溫度下的歷期，世代劃分，發(fā)生程度分級等，授權(quán)用戶可對病蟲基礎(chǔ)資料庫的資料進(jìn)行增加、修改、刪除等操作。在用戶將田間調(diào)查的原始系統(tǒng)資料錄入數(shù)據(jù)庫中的過程中，系統(tǒng)將調(diào)查數(shù)據(jù)與歷史資料及病蟲測報基礎(chǔ)資料庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)合

5、，自動判斷高峰期，或采用歷期法、分齡分級法對害蟲的發(fā)生期自動進(jìn)行計算，或判斷害蟲的發(fā)生程度級別，從而實現(xiàn)害蟲的自動預(yù)警。開放式的設(shè)計模式適用各種害蟲，可直接對用戶錄入的原始調(diào)查數(shù)據(jù)自動進(jìn)行分析處理，預(yù)報害蟲的發(fā)生期、發(fā)生量等關(guān)鍵信息，并與歷史資料比對，從而大大減少了預(yù)報工作量，提高了測報的準(zhǔn)確率。
　　 3基于數(shù)據(jù)挖掘的病蟲害中長期預(yù)警平臺的開發(fā)
　　 針對當(dāng)前農(nóng)業(yè)測報資料數(shù)據(jù)量大，利用率不高的狀況，應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘方法構(gòu)建

6、了一套病蟲中長期預(yù)警平臺。用戶在系統(tǒng)提示下，通過后臺應(yīng)用代碼，可直接從數(shù)據(jù)庫中選擇需要的數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理后錄入到數(shù)據(jù)倉庫（模型因子庫）中，而后應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計分析的方法形成病蟲害的中長期預(yù)警模型；同時系統(tǒng)也提供了對定性數(shù)據(jù)的預(yù)警支持，經(jīng)數(shù)據(jù)挖掘的定性的數(shù)據(jù)通過ID3算法可直接生成決策樹。相對于固定的模型或模型庫，本系統(tǒng)提供的功能可適用于各個站點(diǎn)進(jìn)行中長期病蟲害模型建設(shè)的需要，并且隨病蟲資料的增加其生成的模型能不斷進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，提高了

7、模型的準(zhǔn)確度，從而充分發(fā)揮資料的作用。目前已集成了逐步回歸、模糊識別、時間序列分析等多個數(shù)理統(tǒng)計模塊。
　　 4基于WebGIS的病蟲信息發(fā)布展示
　　 將數(shù)據(jù)庫技術(shù)和WebGIS技術(shù)相結(jié)合，通過病蟲數(shù)據(jù)庫與空間數(shù)據(jù)庫的連接，將各地田間實時發(fā)生的病蟲情況以WebGIS圖的形式直接反映出來。系統(tǒng)能自動對田間的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并分級，以不同色彩或不同大小、形狀的符號直觀反映各地的田間動態(tài)。生成的圖形可直接在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布，而無需人員

8、操作干預(yù)。WebGIS圖可進(jìn)行放大、縮小、移動等操作，并在圖上顯示各地的信息，亦可進(jìn)行保存，對于病蟲害的宏觀決策、分析和預(yù)警均有很強(qiáng)的應(yīng)用價值。
　　 5基于網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)作物癥狀診斷系統(tǒng)平臺
　　 作物受害表現(xiàn)各種各樣的癥狀，生產(chǎn)上經(jīng)常通過田間典型癥狀來判斷作物的受害類型，包括病害、蟲害、藥害、肥害等，相關(guān)資料多來自于生產(chǎn)上的經(jīng)驗積累，長期以來，這些資料只是作為專家的經(jīng)驗而未得到充分的利用，也造成了專家知識的浪費(fèi)。本系統(tǒng)專家

9、知識庫設(shè)計采用了“IF-THEN”的知識表示法，知識獲取直接來源于生產(chǎn)一線的專家，多媒體數(shù)據(jù)庫儲存各種作物受害或病蟲害的圖片、文字說明等資料，用戶或?qū)＜覍⒏鞣N資料整理后編輯可直接添加到數(shù)據(jù)庫內(nèi)，推理機(jī)采用了檢索式診斷模式，支持邏輯與等操作，因而農(nóng)業(yè)技術(shù)人員或普通農(nóng)戶可直接通過網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)擊相關(guān)的典型癥狀描述并對照圖片文件，即可在知識庫中查找相關(guān)的作物受害原因，并比對診斷作物的受害類型。
　　 6通用病蟲分類系統(tǒng)的組建
　　 植

10、保領(lǐng)域包含的物種種類繁多，僅昆蟲就有上百萬種，常見農(nóng)田雜草也有千余種。系統(tǒng)根據(jù)物種分類的特點(diǎn)，將二項式檢索表用數(shù)據(jù)庫表示，通過樹型結(jié)構(gòu)的設(shè)計實現(xiàn)物種的分類信息管理以及檢索表的創(chuàng)建。分類學(xué)家可直接通過網(wǎng)絡(luò)建立樹型的結(jié)構(gòu)并進(jìn)行編輯，添加物種的分類信息包括圖片，文字，視頻等資料；或?qū)⑺煜さ念惾旱姆诸愄卣鬟M(jìn)行總結(jié)，編制成檢索表，然后將檢索表錄入數(shù)據(jù)庫。在線編輯器可實現(xiàn)圖文混排，結(jié)構(gòu)清晰，層次清楚，使各個領(lǐng)域的專家均能參與到物種分類的資料創(chuàng)建

11、中，分布在全國各地的植保工作者均可通過網(wǎng)絡(luò)利用本系統(tǒng)查詢鑒定，而圖文鏈接式的分類檢索模式也非常適用于基層的普通技術(shù)人員。系統(tǒng)不僅可用于植保領(lǐng)域病蟲草的分類，亦能應(yīng)用于其他的物種分類。
　　 此外，系統(tǒng)還包含了Excel表與數(shù)據(jù)庫的導(dǎo)入導(dǎo)出、有效積溫計算、方差分析、基于Google MAP的實時發(fā)布系統(tǒng)，病蟲害遷飛軌跡分析等模塊，為用戶提供了日常數(shù)據(jù)的處理分析功能。導(dǎo)入導(dǎo)出模塊為用戶保存的歷史資料與網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫提供了一個接口，便于錄

12、入和儲存大量的數(shù)據(jù)；積溫計算和方差分析可用于試驗數(shù)據(jù)的處理；Google Map API將地圖與數(shù)據(jù)庫資料結(jié)合，無需空間資料信息，也可進(jìn)行病蟲害信息的發(fā)布；軌跡分析模塊基于NOAA網(wǎng)運(yùn)行，但大大簡化了操作的步驟。
　　 本項目的研究基于一種新型的理念，即系統(tǒng)并不針對某一具體的病蟲，而是通過網(wǎng)絡(luò)這一大眾化的平臺，以支持對基層測報站（點(diǎn)）數(shù)據(jù)的分析預(yù)警、診斷為目標(biāo)，為各級用戶（省、市、縣）提供一個強(qiáng)大的數(shù)據(jù)管理平臺。系統(tǒng)運(yùn)行于網(wǎng)絡(luò)平