基于空間信息技術(shù)的洞庭湖區(qū)水稻生產(chǎn)力動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)研究.pdf

1、長(zhǎng)期以來,糧食問題一直是困擾人類生存與發(fā)展的重要議題。在當(dāng)前全球氣候變化、世界性糧價(jià)上漲及金融危機(jī)形勢(shì)下,糧食問題的重要性更加突出。洞庭湖區(qū)位于我國(guó)長(zhǎng)江中下游,是我國(guó)的重要糧食作物-水稻的主產(chǎn)區(qū),享有“魚米之鄉(xiāng)”的美譽(yù)。長(zhǎng)期以來由于投入不足以及土地利用和管理方式不盡合理,使得該地區(qū)土壤生產(chǎn)力呈漸趨下降的趨勢(shì),從而在很大程度上對(duì)我國(guó)的糧食安全構(gòu)成潛在威脅。另一方面,在糧食作物生產(chǎn)力預(yù)測(cè)技術(shù)研究方面,目前的成果主要集中在華北平原等旱作農(nóng)業(yè)區(qū)

2、域,而對(duì)水稻為主體的南方地區(qū)糧食作物生產(chǎn)力的預(yù)測(cè)研究則涉及較少,而且該地區(qū)地形與環(huán)境條件較為復(fù)雜,預(yù)測(cè)難度較大。因而,迄今為止,對(duì)洞庭湖區(qū)水稻生產(chǎn)力模擬與預(yù)測(cè)的研究非常缺乏,鮮見報(bào)道。
　　 近年來,數(shù)字農(nóng)業(yè)的提出、水稻生產(chǎn)機(jī)械化和農(nóng)場(chǎng)化的結(jié)構(gòu)調(diào)整為水稻生產(chǎn)力預(yù)測(cè)提出了迫切需求。同時(shí),3S(GIS、GPS、RS)技術(shù)的出現(xiàn)為這一問題的解決提供了便利和可能。本研究選擇我國(guó)重要的水稻商品糧基地洞庭湖區(qū)為研究對(duì)象,探討該區(qū)域的水稻生產(chǎn)

3、力現(xiàn)狀特征,比較了不同模型預(yù)測(cè)方法,找到適合洞庭湖區(qū)域的水稻生產(chǎn)力預(yù)測(cè)模型,利用空間信息技術(shù),為水稻生產(chǎn)管理提供信息化技術(shù)手段與決策支持,為區(qū)域糧食政策的合理制訂提供理論依據(jù)。本文主要研究工作和結(jié)論如下:
　　 (1)針對(duì)洞庭湖區(qū)水稻生長(zhǎng)特征,通過實(shí)驗(yàn)與模型方法揭示了水稻生長(zhǎng)環(huán)境影響因素,分析比較研究了水稻生產(chǎn)力經(jīng)驗(yàn)與理論預(yù)測(cè)模型。遵循從小型區(qū)、站(點(diǎn))數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建前期機(jī)理與模型研究向后期大型區(qū)域性洞庭湖區(qū)數(shù)字農(nóng)業(yè)空間數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)際建

4、設(shè)與模型應(yīng)用的研究與實(shí)踐思路,由點(diǎn)及面,由前期探索到后期實(shí)踐,不斷發(fā)現(xiàn)問題后解決問題,逐步積累經(jīng)驗(yàn),為模型與GIS耦合及水稻生產(chǎn)力動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)建打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
　　 (2)構(gòu)建了基于Ice引摯的洞庭湖區(qū)數(shù)字農(nóng)業(yè)空間數(shù)據(jù)庫(kù),探討了數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)化機(jī)制。開展了基于優(yōu)化理論的大尺度、區(qū)域性洞庭湖區(qū)數(shù)字農(nóng)業(yè)空間數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)工作,構(gòu)建出了洞庭湖區(qū)數(shù)字農(nóng)業(yè)空間數(shù)據(jù)庫(kù),探索了數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)化方法,數(shù)據(jù)質(zhì)量獲得較大程度改善,數(shù)據(jù)庫(kù)管理水平取得極大提高,數(shù)

5、據(jù)庫(kù)運(yùn)行環(huán)境與可擴(kuò)展性能優(yōu)勢(shì)凸顯,一定程度上解決了數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)單一、異構(gòu)數(shù)據(jù)互訪、復(fù)雜格式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理等環(huán)境信息數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)關(guān)鍵性技術(shù)問題,獲得了高質(zhì)量的數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)。
　　 (3)研究了GIS與水稻生產(chǎn)力預(yù)測(cè)模型的耦合機(jī)制,建立了基于GIS的水稻生產(chǎn)力動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)系統(tǒng)。采用OGIS耦合模型達(dá)到了實(shí)現(xiàn)水稻生產(chǎn)力模型與GIS深度耦合的目標(biāo),對(duì)水稻生產(chǎn)力模型與GIS深度耦合起到借鑒與指導(dǎo)作用。結(jié)合水稻生產(chǎn)力動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)系統(tǒng)本身特點(diǎn),開展了預(yù)

6、測(cè)系統(tǒng)構(gòu)建的相關(guān)理論與技術(shù)研究,并按照系統(tǒng)需求和開發(fā)程序,確定了系統(tǒng)總體架構(gòu),采用面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)分析與設(shè)計(jì)(OOA&OOD)方法,應(yīng)用Rational UnifiedProcess(RUP)和統(tǒng)一建模語言(UML,Unified Modeling Language),基于ArcEngine組件,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與開發(fā),并逐一實(shí)現(xiàn)了各項(xiàng)功能需求。
　　 (4)分析比較了不同預(yù)測(cè)模型的優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu)選了適合洞庭湖區(qū)域的水稻生產(chǎn)力預(yù)測(cè)的數(shù)

7、學(xué)模型,并對(duì)基于空間信息技術(shù)的水稻生產(chǎn)力動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了應(yīng)用研究。結(jié)合洞庭湖區(qū)水稻培育情況,逐級(jí)計(jì)算法比FAO模型更加符合實(shí)際情況,適于在該區(qū)域應(yīng)用。湖區(qū)晚稻生產(chǎn)潛力呈由東南向西北遞增的趨勢(shì),高、中產(chǎn)區(qū)主要集中于常德的臨澧、漢壽、安鄉(xiāng)和澧縣一帶,而低產(chǎn)區(qū)則多分布于岳陽、益陽和長(zhǎng)沙等幾個(gè)區(qū)域。湖區(qū)不同產(chǎn)量級(jí)別的差異較大,高產(chǎn)區(qū)域僅占總面積的14.60％,中產(chǎn)區(qū)為40.40％,而低產(chǎn)區(qū)面積達(dá)到近45.00％,呈現(xiàn)明顯的中、低產(chǎn)區(qū)比例偏大的