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赛兰农作物有害生物监控信息系统和解决方案
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赛兰农作物有害生物监控信息系统和解决方案


规格型号:赛兰
产品品牌:赛兰
产品简介:赛兰
 

赛兰公司联合国内科研院所,依托现有农作物有害生物监测预警工作体系,构建国家级、省级、县(市)级三级监测预警数字化网络平台,将植物保护专业技术和计算机网络技术相结合,研发先进实用的网络平台软件,满足新时期农作物病虫害监测预警工作的实际需要,并建立高效的业务运转机制和规范的数据采集管理机制,促进工作方式、管理方法和运行机制的创新,全面提升我国农作物生物灾害监测预警和科学防控的能力。

农作物病虫害监测预警的业务流程是“数据采集→数据传输→数据管理→数据分析→预测结果→预报发布”。 集成数据库技术、地理信息技术、计算机视觉技术,研究解决农作物病虫害监测预警业务流程各环节中的难点和关键问题,提高监测预警的自动化程度、信息资源共享率和利用率,实现全国农作物病虫害监测预警信息数字化管理、网络化传输、可视化发布、图形化预警和病虫害远程诊断,全面提升农作物病虫害监测预警的科技水平。

技术方案

赛兰公司自主研发了病虫害标准化和规范化公共数据库,该平台采用分层设计的体系结构,包括:信息采集、传输网络、存储管理、公共支撑、应用系统等五个层次。集成植物保护技术、计算机技术、网络技术、数据转换引擎技术和地理信息系统技术等,构筑病虫害监测预警网络平台。

2.1 数据存储应用 - 大集中为主,分布式为辅

根据我国主要病虫的测报调查规范的国家标准和地方标准以及监测预警工作的实际需要,建立了农作物有害生物监测预警数据库。监控预警数字化软件平台的各项功能则是以此数据库为核心开展。为保证数据的一致性和完整性,减低数据维护难度和成本,数据存储方式采用数据大集中方式。为提高数据的存储和应用安全性,数据库采用双机容错、统一用户管理和权限管理的设计理念。

2.2 数据传输管理 - 数据交换引擎技术

系统设置多种数据分析、统计方法,结果采用表格、图示或GIS等多种方式展示。针对数据分析处理过程中,内部各层次之间,数据交换频繁,存在交换冲突,传输安全和并发处理效能等问题,研发出基于Web Service技术的“数据交互引擎”,很好地解决了上述难题。

数据交换引擎支持多层次、多节点的并发数据传输;允许以数据包、文件等方式交换数据;支持多种数据交换策略与运行模式;数据加密工具保障传输安全。数据交换引擎实现了网络平台内各层数据的无缝交互和共享访问,还向网络平台外部提供了良好的数据服务接口。

2.3 信息资源管理

信息资源管理系统是遵循Dublin Core标准和XML标准构建而成的,较好地解决了网络平台内三大类基础数据库(病虫害监测数据库、地理空间数据库、多媒体综合数据库)的数据生命周期维护问题。信息资源管理系统采用基于角色的权限管理机制,使得每个角色对数据资源存取粒度可由工作人员设定,提供从数据采集到数据归档整个数据生命周期各环节的关键功能操作,包括:网络平台各类元数据的管理与维护、业务数据的主题分类与主题关联维护、结构化/非结构化数据的统一维护与快速查询、个性化信息主动推送服务等。提高了数据共享质量与数据检索友好度,使数据能在更高层次(宏观决策、个性化推送服务等)和更广范围(外部系统简洁有效地查找交换等、兄弟单位数据共享)发挥作用。

2.4 病虫害监测数据分析 - 地理信息(GIS)技术

以地理信息系统GIS为平台,利用空间模拟技术,对重大有害生物与多维空间数据及各种因子的迭加处理和统计分析,得出量化的预警指标,从而对不同生态区的病虫发生趋势作出分区预报。

网络平台研究了ArcGIS、SuperGIS等工具在病虫害数据信息处理中的应用。利用GIS技术组建地理信息系统数据库分析病虫害发生的时空动态及规律,评估病虫害发生的环境及影响因子,从而预测病虫害的发生趋势,同时可给出农作物病虫害的发生分布图及预测蔓延为防治病虫害提供及时准确直观的决策依据,能够对主要作物病虫害进行预测、决策、诊断、咨询,将抽象的数据转化成形象的电子地图,直观显示病虫害发生程度及地域分布规律,为病虫害防治提供服务。

应用类型包括:

1. 建立病虫害监测地理信息数据库

将与病虫害有关的属性数据、矢量数据、遥感影像数据以及基础地理数据等多种格式的数据统一建库,建成以空间信息为基础的涵盖多种数据源的病虫害监测地理信息数据库。将各种数据有效地组织起来,并根据其地理分布范围和图层内容特点建立适当的空间索引,实现地图查询(Map Query)、区域汇总(Summarize Zone)、区域柱状图(Histogram by Zone)、区域表格(Tabulate Areas)、地图计算(Map Calculator)、距离影响(Find Distance)等功能,进而可以快速调度任意空间范围的数据,达到对各种病虫害监测专题图的无缝漫游;并且通过元数据库管理系统将多时相、多专题、多类型的复杂多源空间数据和属性数据进行统一的管理,以便于数据库的更新、维护与分发及应用。

2. 专题分析

以农作物类别、病虫害类别、指标、数量、面积、程度和时间等条件制作成各种类型的病虫害专题图,将病虫害的各种监测信息展现在地图上。可以基于地图查询监测信息,动态地显示不同病虫害在区域上的分布情况,结合GIS技术可以将某一类或某几类监测指标进行统计,按监测点或区域形成饼图、直方图或颜色渐变图。

3. 空间分析

利用GIS强大空间分析功能,挖掘病虫害在不同类别和时间段在区域上的潜在规律。包括缓冲区分析,叠加分析和插值分析等多种空间分析手段。病虫害一般在特定的区域和特定的时间发生,有着潜在的规律。通过GIS的时空分析技术,可以有效地分析病虫害发生的时空规律。

4. 预警分析

利用GIS技术组建的地理信息系统数据库,将作物病虫害的发生程度、传播情形、地理分布以地图形式显示,集成气象、作物品种、病虫害信息、防治措施及知识和数学模型分析病虫害发生的时空动态及规律,评估病虫害发生的环境及影响因子,从而预测病虫害的发生趋势,同时可给出农作物病虫害的发生分布图及预测蔓延图为防止病虫害发生提供及时准确直观的决策依据。

5. WEB地图发布

通过WEB GIS技术,将病虫害的中农作物病虫害的发生区域、面积、程度、时间等信息通过互联网,以电子地图的方式对大众进行发布。

2.5 定制服务

采用先进的门户技术实现了用户界面及用户应用角色的定制,使系统界面更加符合各级植保站特点和用户的使用习惯。根据当地监测预警工作任务和病虫发生实际情况,选择数据库内容,较好地解决了数据大集中方式带来的弊端。

2.6 预报发布技术

在国家级、省级、县级三级网络平台上,结合视频技术,开发了病虫害视频素材管理系统,研究了病虫害的视频素材采集、病虫害视频预报节目制作和送播等技术,构建了病虫害电视预报技术体系;

2.7 手持终端设备应用

基于IOS和Android平台并结合地图服务推出了适用于农业的田间病虫害数据采集终端。利用移动采集终端设备在一些不适合PC机工作的环境下进行数据采集,便利地采集田间地物的分布位置、作物生育期动态苗情、杂草分布、病虫害发生情况等多种基于精确空间位置的实时信息。然后再将数据同步至PC机或直接报送到指定系统,减少数据采集工作中的重复劳动、提高工作效率,同时保证数据采集工作的及时性和准确性,提高数据采集的工作质量。

移动终端部分能够:

动态构造表格:可根据具体局域、环境、业务要求,仅获取少量特定的病虫害报表,并在移动终端动态构造,并支持离线工作、暂存数据;

高清晰照片拍摄:支持智能手机、平板电脑、PDA等的高清晰照片拍摄、读取、管理等;

定位信息获取:支持GPS和北斗模块多种方式连接获取地理位置信息,便于宏观展现、分析病虫害发生、迁移的地理关系及深层联系;

面积量算:工作人员手持设备沿调查区域移动一次后,可立即完成封闭面积分析计算,便于业务人员计算单位面积内的病虫数量估算或作进一步分析;

在线远程上报:在离线工作的基础上,可随时通过 3G或4G信道,立即上报给异地的一个或多个上级主管部门;

统一后端服务:PC服务器后端提供统一的WebService接口服务,对数据进行解析入库,供业务系统在电子地图上直观展示。通过病虫害远程诊断系统的支持,可以将病虫害图片的识别结果第一时间反馈给上报者,同时发布给相关主管部门;支持IOS和Android等多种智能手机操作系统。

2.8 信息安全 -软件产品间集成适配与优化

系统自底向上涉及到操作系统、数据库、中间件、GIS等多个层次,平台软件产品之间的集成适配、兼容以及优化将成为系统高效、稳定、可靠的关键。同时,通过一些专门的产品研发定制或调整,体现平台软件之间集成的优势,平台软件产品之间有更深层次的集成和更紧密的耦合。

系统特点

本系统集成农作物病虫害监测预警技术、计算机技术、网络技术、通讯技术和多媒体技术,应用于农作物病虫害监测预警与远程诊断。获准国家版权局认定的计算机软件著作权。以病虫害监测预警技术为基础,集成数据库技术、标准化网站群技术、地理信息技术,构建了以“农作物有害生物监控信息系统”为核心,覆盖31个省、1200多个县的全国农作物病虫害监测预警数字化与远程诊断网络平台,实现了农作物病虫害监测预警的信息数字化、管理网络化和发布图形化。

1. 数据管理系统化

病虫监测预警时域性较强,数据采集数量大、量化表达难度高,系统通过对病虫数据和虫情信息进行有效获取与整合,实现从局部到整体的扩展。水稻、小麦、玉米、马铃薯、棉花、油菜等主要粮棉油作物和烟叶、茶叶、苹果、柑桔、橙子、香蕉、枣类、蔬菜等主要经济作物重大病虫的陆续建设,最终构建一个覆盖全国、涵盖主要农作物的全国农作物重大病虫害数字化监测预警平台;同时,实现与各省级平台无缝链接,充分发挥省级用户管理预测区域性、偶发性病虫的作用,形成一个纵横交错、优势互补的网络监控体系。

2. 预警发布可视化化

实现了农作物病虫害监测预警信息可视化发布、图形化警示和远程诊断。将农作物病虫害的发生区域、面积、程度、时间等预测预警信息,通过视频加工,利用广播、电视等传统媒体,还有电脑、智能手机等新媒体,直观快速地向广大农村发布;将地理信息系统应用引入病虫监测预警领域,通过GIS等图形化制作手段,利用互联网,实时直观警示病虫害发生动态。提升了病虫害监测预警信息的入户率和覆盖度。

3. 科研成果实用化

在借鉴生物学、生态学、生物数学等学科方面的知识和技术的基础上,充分运用了国内最前沿的农作物有害生物预测预报相关成果,并在多个的试点工作中,以理论方法结合经验建成了病虫害预测/预报模型(整理了大量经验公式并加以规范化,形成易于业务人员使用的操作功能,便于发布及时预警、短期预报、中长期预测,极大方便了病虫害监测、预警核心功能的实现),收到良好的工作效果。

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