基于WebGis的農作物病蟲預警診斷平臺.pdf

1、農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)質高產的基礎。隨著信息技術的發(fā)展，計算機技術廣泛應用于植保領域，數據管理技術、多媒體技術、GIS及網絡等先進技術已被廣泛應用到病蟲的監(jiān)測、預警、決策支持和診斷等多個方面，國內外已開發(fā)了大量有關病蟲害的數據庫和管理系統(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，應用面窄、信息共享率低.我國農作物種類繁多、種植面積廣、地域性強，增加了監(jiān)測、診斷、防治的難度，因此，農業(yè)植保信息系

2、統(tǒng)在我國的應用與普及對農業(yè)生產而言，具有非常重要的意義。
　　 為適應農作物病蟲資料信息化、網絡化、規(guī)范化的要求，及各級植保技術人員日常工作的需要，本文應用開源免費的設計軟件組合PHP+Apache+MapServer+MySQL，構建了一套基于WebGIS的農作物病蟲預警及診斷平臺。本項研究獲得了以下主要結果。
　　 1開放式網絡病蟲信息管理平臺的組建與實現
　　 為有效管理和利用植保系統(tǒng)的各種病蟲資料信息，應

3、用網絡腳本語言、數據庫構建了一套基于網絡的病蟲信息管理系統(tǒng)。系統(tǒng)采用開放式的設計模式，包含了動態(tài)樹型菜單模塊、在線建表模塊、數據表管理模塊、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語言和數據庫技術，通過后臺代碼直接在系統(tǒng)頁面提示的幫助下，根據自己需要在線建立數據表；系統(tǒng)將動態(tài)樹型菜單與在線建表模塊相互結合，實現了對各種表格的管理，包括表格的創(chuàng)建，數據的查詢、匯總、比較及圖形化顯示等功能。
　　 2基

4、于網絡的害蟲短期預警通用平臺
　　 短期預報是目前基層測報站點最常用的方法，可直接指導農戶防治，在生產上發(fā)揮著關鍵性的作用。短期預警包含了害蟲測報基礎資料數據庫，用戶可根據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，授權用戶可對病蟲基礎資料庫的資料進行增加、修改、刪除等操作。在用戶將田間調查的原始系統(tǒng)資料錄入數據庫中的過程中，系統(tǒng)將調查數據與歷史資料及病蟲測報基礎資料庫中的數據進行結合

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)生期自動進行計算，或判斷害蟲的發(fā)生程度級別，從而實現害蟲的自動預警。開放式的設計模式適用各種害蟲，可直接對用戶錄入的原始調查數據自動進行分析處理，預報害蟲的發(fā)生期、發(fā)生量等關鍵信息，并與歷史資料比對，從而大大減少了預報工作量，提高了測報的準確率。
　　 3基于數據挖掘的病蟲害中長期預警平臺的開發(fā)
　　 針對當前農業(yè)測報資料數據量大，利用率不高的狀況，應用數據挖掘方法構建

6、了一套病蟲中長期預警平臺。用戶在系統(tǒng)提示下，通過后臺應用代碼，可直接從數據庫中選擇需要的數據，并對數據進行預處理后錄入到數據倉庫（模型因子庫）中，而后應用數理統(tǒng)計分析的方法形成病蟲害的中長期預警模型；同時系統(tǒng)也提供了對定性數據的預警支持，經數據挖掘的定性的數據通過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進行中長期病蟲害模型建設的需要，并且隨病蟲資料的增加其生成的模型能不斷進行調整優(yōu)化，提高了

7、模型的準確度，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理統(tǒng)計模塊。
　　 4基于WebGIS的病蟲信息發(fā)布展示
　　 將數據庫技術和WebGIS技術相結合，通過病蟲數據庫與空間數據庫的連接，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)能自動對田間的數據進行處理并分級，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絡上發(fā)布，而無需人員

8、操作干預。WebGIS圖可進行放大、縮小、移動等操作，并在圖上顯示各地的信息，亦可進行保存，對于病蟲害的宏觀決策、分析和預警均有很強的應用價值。
　　 5基于網絡的農作物癥狀診斷系統(tǒng)平臺
　　 作物受害表現各種各樣的癥狀，生產上經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，相關資料多來自于生產上的經驗積累，長期以來，這些資料只是作為專家的經驗而未得到充分的利用，也造成了專家知識的浪費。本系統(tǒng)專家

9、知識庫設計采用了“IF-THEN”的知識表示法，知識獲取直接來源于生產一線的專家，多媒體數據庫儲存各種作物受害或病蟲害的圖片、文字說明等資料，用戶或專家將各種資料整理后編輯可直接添加到數據庫內，推理機采用了檢索式診斷模式，支持邏輯與等操作，因而農業(yè)技術人員或普通農戶可直接通過網絡點擊相關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、保領域包含的物種種類繁多，僅昆蟲就有上百萬種，常見農田雜草也有千余種。系統(tǒng)根據物種分類的特點，將二項式檢索表用數據庫表示，通過樹型結構的設計實現物種的分類信息管理以及檢索表的創(chuàng)建。分類學家可直接通過網絡建立樹型的結構并進行編輯，添加物種的分類信息包括圖片，文字，視頻等資料；或將他所熟悉的類群的分類特征進行總結，編制成檢索表，然后將檢索表錄入數據庫。在線編輯器可實現圖文混排，結構清晰，層次清楚，使各個領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絡利用本系統(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人員。系統(tǒng)不僅可用于植保領域病蟲草的分類，亦能應用于其他的物種分類。
　　 此外，系統(tǒng)還包含了Excel表與數據庫的導入導出、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據的處理分析功能。導入導出模塊為用戶保存的歷史資料與網絡數據庫提供了一個接口，便于錄

12、入和儲存大量的數據；積溫計算和方差分析可用于試驗數據的處理；Google Map API將地圖與數據庫資料結合，無需空間資料信息，也可進行病蟲害信息的發(fā)布；軌跡分析模塊基于NOAA網運行，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，而是通過網絡這一大眾化的平臺，以支持對基層測報站（點）數據的分析預警、診斷為目標，為各級用戶（省、市、縣）提供一個強大的數據管理平臺。系統(tǒng)運行于網絡平