1背景介绍
精细化农业气候区划工作对于我国当前农业结构调整、科学优化农业生产结构和布局、促进我国农业气候潜力的挖掘与气候资源持续高效的利用具有重要的作用。20世纪60年代中期和80年代初期，我国先后完成了第一次和第二次全国农业气候区划，对合理利用气候资源、优化农业生产结构与布局、保护生态环境等方面发挥了重要作用。但是，由于当时各项基础条件还比较薄弱，技术手段比较落后，所形成的区划成果还比较粗略，已经不能满足当前新形式下的农业生产需要。
20世纪末期，中国气象局在有关部门的大力支持下，组织部分省（区、市）进行了第三次农业气候区划的试点工作，将“3S”技术引入了农业气候区划试点工作之中，大大提高了工作效率与区划精度。当前，随着农业及国民经济发展步伐的加快，迫切需要探讨新技术、新方法，推动新一轮全国性的农业气候区划工作，实现农业气候区划的精细化、动态化和业务化，以满足农业生产与国民经济发展决策的需要，提高气象行业对生态保护与农业生产的科技支撑能力。
2008年，在公益性气象行业专项-“精细化农业气候区划及其应用系统研究”项目的支持下，北京超图软件股份有限公司与中国气象局国家气象中心等多家单位合作开发了精细化农业气候区划产品制作系统。该系统以精细化农业气候区划的理论方法为基础，以常规气候观测资料、卫星遥感资料、农业背景资料等基础地理信息为数据源，基于GIS技术提供了一套供气象专业技术人员使用的人机交互式精细化农业气候区划产品制作系统，该软件将为农业气候区划专业技术人员提供简单易用的业务平台，便于快速、准确地制作农业气候区划产品，实现农业气候区划的精细化、动态化和可视化服务，满足农业生产及农业结构调整、农业布局决策的需要。
2系统概况
系统以Visual C++6.0和国产组件式GIS平台-SuperMap为基础开发工具，充分利用GIS等技术及气候资源的小网格分析方法，建立了一套能够高效管理基础地理信息、气候资源信息，并且集空间信息查询、气候要素统计建模、气候资源小网格推算及农业气候区划产品制作与输出等多功能为一体的精细化农业气候区划产品制作系统。该系统不仅实现了通用地理信息系统的功能，并且结合气候资源的空间模拟模型和农作物区划指标模型，实现农业气候相应的专业应用功能，可实现国家、省、市、县多级精细化农业气候区划产品的快速编制。
本系统主要由以下五大功能模块组成，如下：
⑴农业气候区划资料管理功能；
⑵交互式气候要素空间分析模型的构建；
⑶气候要素小网格推算功能；
⑷农业气候区划产品制作功能；
⑸农业气候区划产品加工模块；
农业气候区划资料管理模块主要由农业气候区划产品管理、区划因子数据管理、区划指标管理组成。区划产品库管理以目录的形式提供了对农业气候区划产品的管理，并在目录中包含了具体的产品文件、产品数据源、区划方法、区划指标、区划统计结果文件、区划产品图片等说明性文件。区划因子数据管理管理了区划产品制作中需要的各种气候要素（即因子），用户可以根据需要进行分类管理。区划指标管理提供了基本的指标管理功能,如建立指标、修改、发布指标等功能。
气候要素空间分析模型采用常规统计学方法构建气候要素空间分析模型，并将建立的模型按规定的格式输出保存到模型库中，也可直接利用模型库中已建好的模型进行小网格推算，并进行残差分析和叠加等。系统提供建立线性模型和非线性模型的功能，主要的建模方法包括逐步回归方法、多元回归、指数函数、对数函数、逻辑函数等空间分析模型推算功能。
农业气候要素的细网格推算功能利用空间插值方法将离散点气象要素或其它要素按一定的网格大小值插值到平面空间。系统提供基于常规插值算法的离散点网格插值功能，包括梯度距离反比法、反距离权重插值、高斯－克吕格插值、三角网插值和克里金插值等插值方法。系统中还提供针对某些特殊气象要素优化的细网格推算，系统可利用这些模型进行插值操作，并能提供任意分辨率的气候要素小网格推算功能。
农业气候区划产品制作模块实现农业气候区划常用的基本处理方法，包括指标法、专家打分法、聚类分析、模糊聚类、决策树法、一般的公式处理等。系统还提供一个农业气候区划制作向导，引导用户利用基本处理方法的组合处理过程实现农业气候区划的制作，并记录该处理过程，保存为区划流程文件，以备再次运行。
农业气候区划产品加工模块提供了区划产品统计功能和产品包装功能。区划产品统计功能可用于用于统计区划区域各个区划等级所占区域的面积大小。通过输入区划结果数据可以根据区划等级、行政区域等进行某个行政区划中各等级的区划类型的分布情况。区划产品包装功能对生成的产品数据集进行加工，主要包括专题图制作、产品配色、名称等基本信息的添加等，加工后的产品还可以输出产品图片。
3系统应用情况
精细化农业气候区划产品制作系统已2009年3月份投入试运行，已在河南气象局、广西气象局、江西气象局、北京气象局、气象科学研究院、中国农科院、西藏气象局、广东气象局等单位成功试运行，取得了良好的应用效果。该系统的应用，将对各级气象部门农业与生态气象业务拓宽服务领域、丰富服务手段起到很大的促进作用。
如广西气象局利用本系统制作了广西甘蔗种植的农业气候区划。如下图：
在系统的支持下，广西气象局区划人员根据甘蔗生长与气候条件的关系，分析确定了广西甘蔗种植的农业气候区划指标；利用广西90个气象台站30年的气候资料和台站地理信息，建立了区划指标的空间分析模型。在GIS技术的支持下，按1×1Km细网格推算出无测站地区气候区划因子的空间分布，并对广西甘蔗的适宜种植区进行农业气候区划，为优化广西甘蔗布局以及趋利避害提高产量和含糖量提供科学依据。
与非精细化的区划技术相比较，本次区划以GIS为技术支持，采用了气候资源的小网格分析方法，较为客观地划分了广西甘蔗种植的最适宜、适宜、次适宜和不适宜气候区，其结果与以往传统区划相比更为精细，空间分辨率达到1km。特别是在建立气候要素与地形因子关系模型的过程中，不仅考虑了纬度、经度、海拔高度等地理因素的影响，还考虑了不同坡向对降雨量因子的影响，突破了以往气候因子只能描述其在水平方向变化的局限，能够直观地反映出气候区划因子随地理位置和随海拔高度的立体变化特征。从区划的结果上来看，在过去用常规方法开展的全国甘蔗气候区划中，广西境内并未划分出不适宜气候区。但实际上，广西桂北、桂西不少山最高处海拔超过1500m，如猫儿山海拔2141m，真宝顶2123m，元宝山2081m，岑王老山2062m，桂中的大瑶山、大明山等海拔也在1500m以上。这些山区不仅热量条件差，而且地势险峻，并不具备甘蔗生产适宜气候条件和土壤条件。根据实地调查结果，也未有甘蔗分布。因此，本区划在GIS支持下，能够十分精确地将桂北、桂西高寒山区划分为甘蔗种植的不适宜气候区，其结果更符合广西的客观情况，充分体现了本系统的优点。
系统还将开发完成供社会公众使用的农业气候区划产品网络化服务系统。届时，普通社会大众可通过方便快捷的互联网，获取精细化农业气候区划产品库中的各类已有静态信息；农业科技工作者、农业生产管理者、农产品经营者、农户以及其他涉农部门的相关科研与技术人员，可通过本系统的引导，自行给定气候要素指标，了解不同类别的农业气候资源空间分布以及特色农业区划的气候分布状况。
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