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GIS地理資訊技術在農業領域上的應用成果 發布日期:101/11/5 人氣指數:19688

 地理資訊系統(Geographic Information Systems, 簡稱 GIS)是蒐集地表相關資訊的一種技術,其最強大之功能在於整合如交通、人文、灌溉系統、土地利用、土壤、雨量、地質、地形及水資源等各種具有空間分布特性之資料,各類電子圖籍經由 GIS 的套疊、編修及分析後,在農業領域應用上可供農業資源規劃、作物面積計算、生態保育等參考使用。近年來更大量使用於農業災害防治,利用這些現代資訊科技技術來產生、處理分析特定農田的多樣化資料,作為農耕實務及作物管理上的最佳決策,進而提高農作收益、降低環境污染風險與確保永續經營的農業。

地理資訊系統應用在農業領域,可提供農田多樣化資料

 國內 GIS 在農業領域的應用上,也配合電腦網路的發展,陸續發展多項應用系統,其中農糧署於民國 93 年即開始建立「糧政網路資訊系統」,包含完成台灣地區各鄉鎮公所及農會之網路建置,並落實糧政業務網路化,著手開發空間稻作資訊查詢系統,透過已修繪完成之最新航測耕地圖套疊基準年期稻作分布圖,確認稻田耕地相關位置及歷年稻田種植區域的資訊,掌握稻作耕作範圍,提升政府於糧政管理的效率。下圖表示到民國 100 年為止,整體糧政資訊系統所包含的各項系統, Web-GIS 指的是網路化的地理資訊,也就是說現有的與糧政管理相關的各項系統皆已經數位化、網路化及利用 GIS 將其圖形化。

糧政資訊系統及其各項子系統

從空間稻作系統談起

 以第一個空間稻作系統為例,從下圖可以看到,最下層的底圖就是航空攝影照片加上耕地坵塊圖,從年期、土地標示、耕作種類以及每一塊耕地的面積等,都詳細地記錄在電腦中,並且每一塊耕地都有個別的資料紀錄,黃色的框線表示可以利用滑鼠點選,就可以查到這塊地的資料。對於農地的資料每一筆都清楚地記錄,也利用 GIS 的特點把圖形和農地的資料連結起來,試想如果沒有電腦和地理資訊,要在幾百萬筆的農地資料中比對出其中的一筆,猶如是大海撈針,現在有這樣的科技,在農業管理上增加了相當多的便利性。

空間稻作查詢系統

行動化敏感作物面積調查系統

 延續空間稻作資訊查詢系統,已經發展具備相當的基礎,配合手持式個人數位助理( Personal Digital Assistant, 簡稱 PDA ),多年來即開始建置「行動化敏感作物面積調查系統」,因為 PDA 是指具備方便攜帶、能夠隨身記錄訊息或查詢所需資料等個人數位助理功能的機器,由於 PDA 的機動性高,也可以加入 GPS 定位的功能,這幾項科技產品綜合應用,產生加乘的效果。

 目前敏感性作物共有:大蒜、柳橙、棗、鳳梨、洋蔥及落花生等 6 項,這些作物都是依照歷年生產統計可能容易產銷失調的作物,而將這些作物調查之地籍資料及種植面積加以建檔,則可提供生產預測及產銷預警使用。也就是說將田間調查的資料包含農戶資訊、土地資訊及現場勘查(如下圖)的結果都記錄在 PDA 中,並且以無線通訊的方式直接回傳到辦公室的電腦系統中,如此不但大幅改善過去傳統人工調查估算面積的方式,減少人為誤差,提升敏感作物的統計面積及產量預測的準確性,也增加產銷預警的效率。

行動化敏感作物調查系統

 此外, GIS 近年來受智慧型手機普及化影響,開始朝向行動化裝置發展,而智慧型手機的優點是輕便、小巧、可移動性強,有著較傳統手機更強大的運算功能,同時可搭載作業系統,且同個人電腦一般可自行安裝或移除應用程式,在無線傳輸方面,大多數都具有紅外和藍芽介面,以保證無線傳輸的便利性, Wi-Fi 連線以及 GPS 全球衛星定位系統也都成為標準的配備,也意味著行動化敏感作物的調查可提升到智慧型手機的時代。

基因轉殖作物監測資訊系統

 基因改造作物的優缺點,近年來已多為人所重視,而基改作物可能必須使用大量肥料、壓低農產品價格和汙染土地之疑慮,及是否影響人類及生態環境的自然發展則一再地被探討。

 「基因轉殖作物監測資訊系統」就是因此而發展的系統。簡單來說假設有相鄰 A 、 B 兩塊作物區, A 為基因改造作物區,而 B 為非基因改造作物區,當這些作物開花的時候,基因改造作物區的花粉飄散到 B 區,是否會造成 B 區被 A 區的基因改造花粉擴散所影響,也變成是基因改造作物呢?而相鄰兩塊作物區的影響範圍又有多大?這些都是為尋找結論所需考慮的。

 「基因轉殖作物監測資訊系統」則是利用已有的稻作空間分布的 GIS 圖形資料與氣象資料的結合,藉由計算溼度、降水量、日照、風速等相關氣象因子分析農作物的花粉飄散方向,模擬作物花粉飄散之影響範圍,如果非基因改造作物區已經受到基因改造作物區花粉擴散的影響,即刻再透過田間調查取樣,檢驗並分析兩者交互作用的影響程度,作為土地利用與環境保護之措施的重要參考依據。

結語

 全球農業已朝向高度資訊化和產業化之發展趨勢,相關農業科技應用發展亦為必然之產物。運用 GIS 技術充分體現了農業生產因地制宜、合理投入、科學管理的技術思想,實現了在時間維和空間維的農業生產精確管理,以提高農業資源利用率以及盡可能地減少對環境的污染。隨著現代資訊技術、生物技術、工程技術等一系列高新技術的不斷發展,農業在以 GIS 、 GPS 技術、智慧型裝置等核心支撐技術的基礎上向前發展。可以預見,隨著科技的不斷進步與創新, GIS 應用於農業的技術將逐漸走向成熟,其綜合應用將更加廣闊和卓有成效。

撰稿者:周天穎
逢甲大學地理資訊系統研究中心主任
逢甲大學都市計畫與空間資訊學系特聘教授

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