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賽蘭農作物有害生物監控信息系統和解決方案
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賽蘭農作物有害生物監控信息系統和解決方案


規格型號:賽蘭
產(chǎn)品品牌:賽蘭
產(chǎn)品簡(jiǎn)介:賽蘭
 

賽蘭公司聯(lián)合國內科研院所,依托現有農作物有害生物監測預警工作體系,構建國家級、省級、縣(市)級三級監測預警數字化網(wǎng)絡(luò )平臺,將植物保護技術(shù)和計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)相結合,研發(fā)先進(jìn)實(shí)用的網(wǎng)絡(luò )平臺軟件,滿(mǎn)足新時(shí)期農作物病蟲(chóng)害監測預警工作的實(shí)際需要,并建立高效的業(yè)務(wù)運轉機制和規范的數據采集管理機制,促進(jìn)工作方式、管理方法和運行機制的創(chuàng )新,提升我國農作物生物災害監測預警和科學(xué)防控的能力。

農作物病蟲(chóng)害監測預警的業(yè)務(wù)流程是“數據采集→數據傳輸→數據管理→數據分析→預測結果→預報發(fā)布”。 集成數據庫技術(shù)、地理信息技術(shù)、計算機視覺(jué)技術(shù),研究解決農作物病蟲(chóng)害監測預警業(yè)務(wù)流程各環(huán)節中的難點(diǎn)和關(guān)鍵問(wèn)題,提高監測預警的自動(dòng)化程度、信息資源共享率和利用率,實(shí)現全國農作物病蟲(chóng)害監測預警信息數字化管理、網(wǎng)絡(luò )化傳輸、可視化發(fā)布、圖形化預警和病蟲(chóng)害遠程診斷,提升農作物病蟲(chóng)害監測預警的科技水平。

技術(shù)方案

賽蘭公司自主研發(fā)了病蟲(chóng)害標準化和規范化公共數據庫,該平臺采用分層設計的體系結構,包括:信息采集、傳輸網(wǎng)絡(luò )、存儲管理、公共支撐、應用系統等五個(gè)層次。集成植物保護技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、數據轉換引擎技術(shù)和地理信息系統技術(shù)等,構筑病蟲(chóng)害監測預警網(wǎng)絡(luò )平臺。

2.1 數據存儲應用 - 大集中為主,分布式為輔

根據我國主要病蟲(chóng)的測報調查規范的國家標準和地方標準以及監測預警工作的實(shí)際需要,建立了農作物有害生物監測預警數據庫。監控預警數字化軟件平臺的各項功能則是以此數據庫為核心開(kāi)展。為保證數據的一致性和完整性,減低數據維護難度和成本,數據存儲方式采用數據大集中方式。為提高數據的存儲和應用安全性,數據庫采用雙機容錯、統一用戶(hù)管理和權限管理的設計理念。

2.2 數據傳輸管理 - 數據交換引擎技術(shù)

系統設置多種數據分析、統計方法,結果采用表格、圖示或GIS等多種方式展示。針對數據分析處理過(guò)程中,內部各層次之間,數據交換頻繁,存在交換沖突,傳輸安全和并發(fā)處理效能等問(wèn)題,研發(fā)出基于Web Service技術(shù)的“數據交互引擎”,很好地解決了上述難題。

數據交換引擎支持多層次、多節點(diǎn)的并發(fā)數據傳輸;允許以數據包、文件等方式交換數據;支持多種數據交換策略與運行模式;數據加密工具保障傳輸安全。數據交換引擎實(shí)現了網(wǎng)絡(luò )平臺內各層數據的無(wú)縫交互和共享訪(fǎng)問(wèn),還向網(wǎng)絡(luò )平臺外部提供了良好的數據服務(wù)接口。

2.3 信息資源管理

信息資源管理系統是遵循Dublin Core標準和XML標準構建而成的,較好地解決了網(wǎng)絡(luò )平臺內三大類(lèi)基礎數據庫(病蟲(chóng)害監測數據庫、地理空間數據庫、多媒體綜合數據庫)的數據生命周期維護問(wèn)題。信息資源管理系統采用基于角色的權限管理機制,使得每個(gè)角色對數據資源存取粒度可由工作人員設定,提供從數據采集到數據歸檔整個(gè)數據生命周期各環(huán)節的關(guān)鍵功能操作,包括:網(wǎng)絡(luò )平臺各類(lèi)元數據的管理與維護、業(yè)務(wù)數據的主題分類(lèi)與主題關(guān)聯(lián)維護、結構化/非結構化數據的統一維護與快速查詢(xún)、個(gè)性化信息主動(dòng)推送服務(wù)等。提高了數據共享質(zhì)量與數據檢索友好度,使數據能在更高層次(宏觀(guān)決策、個(gè)性化推送服務(wù)等)和更廣范圍(外部系統簡(jiǎn)潔有效地查找交換等、兄弟單位數據共享)發(fā)揮作用。

2.4 病蟲(chóng)害監測數據分析 - 地理信息(GIS)技術(shù)

以地理信息系統GIS為平臺,利用空間模擬技術(shù),對重大有害生物與多維空間數據及各種因子的迭加處理和統計分析,得出量化的預警指標,從而對不同生態(tài)區的病蟲(chóng)發(fā)生趨勢作出分區預報。

網(wǎng)絡(luò )平臺研究了ArcGIS、SuperGIS等工具在病蟲(chóng)害數據信息處理中的應用。利用GIS技術(shù)組建地理信息系統數據庫分析病蟲(chóng)害發(fā)生的時(shí)空動(dòng)態(tài)及規律,評估病蟲(chóng)害發(fā)生的環(huán)境及影響因子,從而預測病蟲(chóng)害的發(fā)生趨勢,同時(shí)可給出農作物病蟲(chóng)害的發(fā)生分布圖及預測蔓延為防治病蟲(chóng)害提供及時(shí)準確直觀(guān)的決策依據,能夠對主要作物病蟲(chóng)害進(jìn)行預測、決策、診斷、咨詢(xún),將抽象的數據轉化成形象的電子地圖,直觀(guān)顯示病蟲(chóng)害發(fā)生程度及地域分布規律,為病蟲(chóng)害防治提供服務(wù)。

應用類(lèi)型包括:

1. 建立病蟲(chóng)害監測地理信息數據庫

將與病蟲(chóng)害有關(guān)的屬性數據、矢量數據、遙感影像數據以及基礎地理數據等多種格式的數據統一建庫,建成以空間信息為基礎的涵蓋多種數據源的病蟲(chóng)害監測地理信息數據庫。將各種數據有效地組織起來(lái),并根據其地理分布范圍和圖層內容特點(diǎn)建立適當的空間索引,實(shí)現地圖查詢(xún)(Map Query)、區域匯總(Summarize Zone)、區域柱狀圖(Histogram by Zone)、區域表格(Tabulate Areas)、地圖計算(Map Calculator)、距離影響(Find Distance)等功能,進(jìn)而可以快速調度任意空間范圍的數據,達到對各種病蟲(chóng)害監測專(zhuān)題圖的無(wú)縫漫游;并且通過(guò)元數據庫管理系統將多時(shí)相、多專(zhuān)題、多類(lèi)型的復雜多源空間數據和屬性數據進(jìn)行統一的管理,以便于數據庫的更新、維護與分發(fā)及應用。

2. 專(zhuān)題分析

以農作物類(lèi)別、病蟲(chóng)害類(lèi)別、指標、數量、面積、程度和時(shí)間等條件制作成各種類(lèi)型的病蟲(chóng)害專(zhuān)題圖,將病蟲(chóng)害的各種監測信息展現在地圖上?梢曰诘貓D查詢(xún)監測信息,動(dòng)態(tài)地顯示不同病蟲(chóng)害在區域上的分布情況,結合GIS技術(shù)可以將某一類(lèi)或某幾類(lèi)監測指標進(jìn)行統計,按監測點(diǎn)或區域形成餅圖、直方圖或顏色漸變圖。

3. 空間分析

利用GIS強大空間分析功能,挖掘病蟲(chóng)害在不同類(lèi)別和時(shí)間段在區域上的潛在規律。包括緩沖區分析,疊加分析和插值分析等多種空間分析手段。病蟲(chóng)害一般在特定的區域和特定的時(shí)間發(fā)生,有著(zhù)潛在的規律。通過(guò)GIS的時(shí)空分析技術(shù),可以有效地分析病蟲(chóng)害發(fā)生的時(shí)空規律。

4. 預警分析

利用GIS技術(shù)組建的地理信息系統數據庫,將作物病蟲(chóng)害的發(fā)生程度、傳播情形、地理分布以地圖形式顯示,集成氣象、作物品種、病蟲(chóng)害信息、防治措施及知識和數學(xué)模型分析病蟲(chóng)害發(fā)生的時(shí)空動(dòng)態(tài)及規律,評估病蟲(chóng)害發(fā)生的環(huán)境及影響因子,從而預測病蟲(chóng)害的發(fā)生趨勢,同時(shí)可給出農作物病蟲(chóng)害的發(fā)生分布圖及預測蔓延圖為防止病蟲(chóng)害發(fā)生提供及時(shí)準確直觀(guān)的決策依據。

5. WEB地圖發(fā)布

通過(guò)WEB GIS技術(shù),將病蟲(chóng)害的中農作物病蟲(chóng)害的發(fā)生區域、面積、程度、時(shí)間等信息通過(guò)互聯(lián)網(wǎng),以電子地圖的方式對大眾進(jìn)行發(fā)布。

2.5 定制服務(wù)

采用先進(jìn)的門(mén)戶(hù)技術(shù)實(shí)現了用戶(hù)界面及用戶(hù)應用角色的定制,使系統界面更加符合各級植保站特點(diǎn)和用戶(hù)的使用習慣。根據當地監測預警工作任務(wù)和病蟲(chóng)發(fā)生實(shí)際情況,選擇數據庫內容,較好地解決了數據大集中方式帶來(lái)的弊端。

2.6 預報發(fā)布技術(shù)

在國家級、省級、縣級三級網(wǎng)絡(luò )平臺上,結合視頻技術(shù),開(kāi)發(fā)了病蟲(chóng)害視頻素材管理系統,研究了病蟲(chóng)害的視頻素材采集、病蟲(chóng)害視頻預報節目制作和送播等技術(shù),構建了病蟲(chóng)害電視預報技術(shù)體系;

2.7 手持終端設備應用

基于IOS和Android平臺并結合地圖服務(wù)推出了適用于農業(yè)的田間病蟲(chóng)害數據采集終端。利用移動(dòng)采集終端設備在一些不適合PC機工作的環(huán)境下進(jìn)行數據采集,便利地采集田間地物的分布位置、作物生育期動(dòng)態(tài)苗情、雜草分布、病蟲(chóng)害發(fā)生情況等多種基于精確空間位置的實(shí)時(shí)信息。然后再將數據同步至PC機或直接報送到指定系統,減少數據采集工作中的重復勞動(dòng)、提高工作效率,同時(shí)保證數據采集工作的及時(shí)性和準確性,提高數據采集的工作質(zhì)量。

移動(dòng)終端部分能夠:

動(dòng)態(tài)構造表格:可根據具體局域、環(huán)境、業(yè)務(wù)要求,僅獲取少量特定的病蟲(chóng)害報表,并在移動(dòng)終端動(dòng)態(tài)構造,并支持離線(xiàn)工作、暫存數據;

高清晰照片拍攝:支持智能手機、平板電腦、PDA等的高清晰照片拍攝、讀取、管理等;

定位信息獲。褐С諫PS和北斗模塊多種方式連接獲取地理位置信息,便于宏觀(guān)展現、分析病蟲(chóng)害發(fā)生、遷移的地理關(guān)系及深層聯(lián)系;

面積量算:工作人員手持設備沿調查區域移動(dòng)一次后,可立即完成封閉面積分析計算,便于業(yè)務(wù)人員計算單位面積內的病蟲(chóng)數量估算或作進(jìn)一步分析;

在線(xiàn)遠程上報:在離線(xiàn)工作的基礎上,可隨時(shí)通過(guò) 3G或4G信道,立即上報給異地的一個(gè)或多個(gè)上級主管部門(mén);

統一后端服務(wù):PC服務(wù)器后端提供統一的WebService接口服務(wù),對數據進(jìn)行解析入庫,供業(yè)務(wù)系統在電子地圖上直觀(guān)展示。通過(guò)病蟲(chóng)害遠程診斷系統的支持,可以將病蟲(chóng)害圖片的識別結果第一時(shí)間反饋給上報者,同時(shí)發(fā)布給相關(guān)主管部門(mén);支持IOS和Android等多種智能手機操作系統。

2.8 信息安全 -軟件產(chǎn)品間集成適配與優(yōu)化

系統自底向上涉及到操作系統、數據庫、中間件、GIS等多個(gè)層次,平臺軟件產(chǎn)品之間的集成適配、兼容以及優(yōu)化將成為系統高效、穩定、可靠的關(guān)鍵。同時(shí),通過(guò)一些專(zhuān)門(mén)的產(chǎn)品研發(fā)定制或調整,體現平臺軟件之間集成的優(yōu)勢,平臺軟件產(chǎn)品之間有更深層次的集成和更緊密的耦合。

系統特點(diǎn)

本系統集成農作物病蟲(chóng)害監測預警技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、通訊技術(shù)和多媒體技術(shù),應用于農作物病蟲(chóng)害監測預警與遠程診斷。獲準國家版權局認定的計算機軟件著(zhù)作權。以病蟲(chóng)害監測預警技術(shù)為基礎,集成數據庫技術(shù)、標準化網(wǎng)站群技術(shù)、地理信息技術(shù),構建了以“農作物有害生物監控信息系統”為核心,覆蓋31個(gè)省、1200多個(gè)縣的全國農作物病蟲(chóng)害監測預警數字化與遠程診斷網(wǎng)絡(luò )平臺,實(shí)現了農作物病蟲(chóng)害監測預警的信息數字化、管理網(wǎng)絡(luò )化和發(fā)布圖形化。

1. 數據管理系統化

病蟲(chóng)監測預警時(shí)域性較強,數據采集數量大、量化表達難度高,系統通過(guò)對病蟲(chóng)數據和蟲(chóng)情信息進(jìn)行有效獲取與整合,實(shí)現從局部到整體的擴展。水稻、小麥、玉米、馬鈴薯、棉花、油菜等主要糧棉油作物和煙葉、茶葉、蘋(píng)果、柑桔、橙子、香蕉、棗類(lèi)、蔬菜等主要經(jīng)濟作物重大病蟲(chóng)的陸續建設,最終構建一個(gè)覆蓋全國、涵蓋主要農作物的全國農作物重大病蟲(chóng)害數字化監測預警平臺;同時(shí),實(shí)現與各省級平臺無(wú)縫鏈接,發(fā)揮省級用戶(hù)管理預測區域性、偶發(fā)性病蟲(chóng)的作用,形成一個(gè)縱橫交錯、優(yōu)勢互補的網(wǎng)絡(luò )監控體系。

2. 預警發(fā)布可視化化

實(shí)現了農作物病蟲(chóng)害監測預警信息可視化發(fā)布、圖形化警示和遠程診斷。將農作物病蟲(chóng)害的發(fā)生區域、面積、程度、時(shí)間等預測預警信息,通過(guò)視頻加工,利用廣播、電視等傳統媒體,還有電腦、智能手機等新媒體,直觀(guān)快速地向廣大農村發(fā)布;將地理信息系統應用引入病蟲(chóng)監測預警領(lǐng)域,通過(guò)GIS等圖形化制作手段,利用互聯(lián)網(wǎng),實(shí)時(shí)直觀(guān)警示病蟲(chóng)害發(fā)生動(dòng)態(tài)。提升了病蟲(chóng)害監測預警信息的入戶(hù)率和覆蓋度。

3. 科研成果實(shí)用化

在借鑒生物學(xué)、生態(tài)學(xué)、生物數學(xué)等學(xué)科方面的知識和技術(shù)的基礎上,充分運用了國內農作物有害生物預測預報相關(guān)成果,并在多個(gè)的試點(diǎn)工作中,以理論方法結合經(jīng)驗建成了病蟲(chóng)害預測/預報模型(整理了大量經(jīng)驗公式并加以規范化,形成易于業(yè)務(wù)人員使用的操作功能,便于發(fā)布及時(shí)預警、短期預報、中長(cháng)期預測,極大方便了病蟲(chóng)害監測、預警核心功能的實(shí)現),收到良好的工作效果。

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