基于WebGIS的蔬菜安全生产氮肥推荐系统研究 ——以寿光市为例

论文摘要

蔬菜生产在我国农业发展中具有独特的优势和地位,随着我国蔬菜产业逐渐由高投入、高产量向高质量、无污染方向转变,人们对无公害、高营养的蔬菜需求也在不断加大。而传统的蔬菜生产过程中,氮肥的过量施用直接导致蔬菜硝酸盐含量累积,严重影响人民健康。因此,在保证蔬菜产量和质量协调发展的条件下,探索控制氮肥施用的蔬菜安全生产方法,并借助现代信息技术,开发信息高度共享的网络化蔬菜安全生产氮肥推荐系统是目前亟待解决的重要问题。本研究以山东寿光蔬菜生产基地土壤养分资源信息为基底数据,收集各种相关图形、属性信息,组建基础空间数据库;充分调研实际需求,针对蔬菜生产的安全性要求,结合课题相关研究成果,参照氮素平衡模型,将各种模型参数、基底数据录入系统,建立相关的施肥模型数据库;开发基于WebGIS的寿光市蔬菜安全生产氮肥推荐系统。利用地理信息系统(GIS)技术、数据库管理(DBMS)技术以及计算机网络(Internet)技术,实现蔬菜特别是无公害蔬菜安全生产指导系统的建设,满足农业科技工作者或者普通菜农获取合理安全施肥方法的需求,指导生产实践,防止过量施用氮肥所导致的蔬菜硝酸盐含量积累,地下水污染等一系列安全生产问题。在GIS蓬勃发展的今天,GIS的网络化趋势日益明显。基于Web Services理念发展起来的GIS服务技术,已成为GIS发展的领导趋势。本系统建设选取能够发挥WebGIS技术最大优势的ArcGIS Server平台;借助空间数据库引擎(ArcSDE),将空间数据和属性数据均存储在SQL Server关系型数据库中,实现数据的集成结构管理;客户端则采用轻便的Internet Explorer浏览器进行数据访问;系统选择基于JSF框架并融合AJAX技术的Java语言进行开发,实现地图动态显示和数据交互访问;在数据组织过程中,利用MapGIS、ArcGIS Desktop等GIS软件进行数据转换、属性挂接、投影变换、空间校正、地统计插值、分类区统计和叠加分析等一系列操作,完成地理空间数据库的创建。本文首先探讨了课题的研究背景和选题意义,介绍了国内外GIS技术在蔬菜安全生产环节的应用现状与研究不足,有针对性地提出了课题的研究目的和内容。其次,对系统开发过程中的核心技术进行了概述。介绍了WebGIS技术和Web Services理念的概念和主要特点,对氮素平衡模型各组分的应用方法进行详细阐述,并对ArcSDE空间数据库引擎技术进行简要介绍。再次,按照需求分析,对系统进行了总体设计,阐述了系统的设计思想和技术路线,并对系统的研究方法、设计原则、开发环境、功能结构及数据库设计和构建进行了详细描述。详细阐述了系统五大模块的主要功能及其实现形式。最后,在总结了系统的主要特点之后,提出了系统建设的关键技术及其创新之处,讨论了系统的不足,并对系统的应用前景进行了展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 论文选题和研究意义
• 1.2.1 过量氮肥投入对蔬菜安全的影响
• 1.2.2 限制性氮肥施用和无公害蔬菜生产
• 1.2.3 利用WebGIS 技术进行氮素平衡施肥推荐
• 1.3 国内外研究现状及分析
• 1.3.1 国内外蔬菜氮肥推荐系统的研究状况
• 1.3.2 GIS 应用在蔬菜安全生产信息化的研究现状
• 1.3.3 我国氮素平衡推荐系统研究的不足与前景
• 1.4 本文的研究目的和内容
• 1.4.1 研究目的
• 1.4.2 研究内容
• 1.5 小结
• 2 系统核心技术研究
• 2.1 WEBGIS 概述
• 2.1.1 WebGIS 的概念
• 2.1.2 WebGIS 的主要特点
• 2.2 WEB SERVICES理念概述
• 2.3 氮素平衡模型各组分的应用研究
• 2.3.1 作物氮素吸收
• min缓冲值'>2.3.2 土壤N_min缓冲值
• 2.3.3 氮素损失
• 2.3.4 土壤有机氮矿化
• 2.3.5 有机肥氮素矿化
• 2.4 ARCSDE 空间数据引擎技术
• 2.4.1 Geodatabase 数据库模型
• 2.4.2 ArcSDE 的应用机制
• 2.5 小结
• 3 系统总体设计
• 3.1 设计思想及技术路线
• 3.1.1 设计思想
• 3.1.2 技术路线
• 3.2 研究方法
• 3.3 设计原则
• 3.4 系统环境设计
• 3.4.1 系统开发环境
• 3.4.2 系统运行环境
• 3.5 系统功能结构设计
• 3.6 小结
• 4 系统数据库的设计与构建
• 4.1 系统数据库的组织结构
• 4.2 地理空间数据库的设计与构建
• 4.2.1 地理空间数据库设计
• 4.2.2 地理空间数据库的构建
• 4.3 关系型数据库的设计与构建
• 4.4 小结
• 5 系统主要功能实现
• 5.1 蔬菜种植情况管理
• 5.2 采样点信息管理
• 5.3 氮肥平衡推荐
• 5.4 模型参数维护
• 5.5 系统维护
• 5.6 小结
• 6 结论及展望
• 6.1 系统特点
• 6.2 关键技术及创新
• 6.2.1 关键技术
• 6.2.2 创新点
• 6.3 不足之处
• 6.4 系统的应用展望
• 参考文献
• 附录一 部分代码
• 致谢
• 作者攻读学位期间科研成果及发表论文情况