鄭妍妍　董擎輝　龍江雨　趙璞　關(guān)憲任　王紅蕾

一、農(nóng)業(yè)高清影像數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建方法

為了便于農(nóng)業(yè)高清影像的管理和存儲，可依托相關(guān)的信息技術(shù)，構(gòu)建農(nóng)業(yè)高清影像數(shù)據(jù)庫，具體的構(gòu)建方法如下：

1、數(shù)據(jù)庫架構(gòu)

數(shù)據(jù)庫是一種能夠?qū)ο嚓P(guān)數(shù)據(jù)信息進行管理和存儲的系統(tǒng)，在對數(shù)據(jù)庫進行構(gòu)建的過程中，應(yīng)當(dāng)以需要管理和存儲的數(shù)據(jù)類型作為建庫依據(jù)，同時，為確保構(gòu)建的數(shù)據(jù)庫運行穩(wěn)定、可靠，必須對其架構(gòu)進行合理設(shè)計。本文所構(gòu)建的數(shù)據(jù)庫主要是對與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有關(guān)的高清影像進行管理和存儲，通過對當(dāng)前較為流行的數(shù)據(jù)庫架構(gòu)進行研究后，決定采用B/S架構(gòu)體系。這是一種實用性較高的系統(tǒng)架構(gòu)，其中的B代表瀏覽器，S代表服務(wù)器，瀏覽器能夠通過Web Server與數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)交互。B/S架構(gòu)分為三層，即瀏覽器、Web服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，該架構(gòu)的工作原理為瀏覽器請求、服務(wù)器響應(yīng)，其最為突出的特點在于成本低、便于維護、分布性強、易于開發(fā)，無需安裝專用軟件。

2、邏輯與物理設(shè)計

（1）邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計。邏輯設(shè)計是數(shù)據(jù)庫構(gòu)建的重要前提，其所反映的是數(shù)據(jù)庫的業(yè)務(wù)邏輯。本文主要是對農(nóng)業(yè)高清影像數(shù)據(jù)庫進行構(gòu)建，需要反映的業(yè)務(wù)邏輯都是與農(nóng)業(yè)高清影像有關(guān)的數(shù)據(jù)信息。在邏輯設(shè)計中，將整個數(shù)據(jù)庫按照不同的農(nóng)作物進行分類，將有保存價值的歷史影像、農(nóng)作物生產(chǎn)全過程的高清影像和無人機影像均按分類進行存儲，并建立索引數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)對高清影像的有效檢索應(yīng)用。邏輯設(shè)計關(guān)系到數(shù)據(jù)庫的整體性能，因此，可在具體設(shè)計中引入規(guī)范化理論及相關(guān)方法，從而為農(nóng)業(yè)高清影像數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計提供指導(dǎo)和工具，這樣除了能夠減少數(shù)據(jù)冗余之外，還能使數(shù)據(jù)的增添、刪除、修改速度大幅度加快。

（2）物理結(jié)構(gòu)設(shè)計。通常情況下，在數(shù)據(jù)庫構(gòu)建中，可以將邏輯設(shè)計作為物理結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要依據(jù)，實施存儲和存取方式。數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)對硬件系統(tǒng)的依賴程度比較高，為此，在具體設(shè)計過程中，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)對數(shù)據(jù)庫的存儲結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)的存取方法加以充分了解，在此基礎(chǔ)上，對數(shù)據(jù)的存取路徑進行優(yōu)化設(shè)計，并對數(shù)據(jù)的存放位置進行合理確定。

（3）數(shù)據(jù)備份。由于數(shù)據(jù)庫中存儲的農(nóng)業(yè)高清影像數(shù)據(jù)資料都比較重要，為避免數(shù)據(jù)丟失，應(yīng)當(dāng)對數(shù)據(jù)進行備份。在對數(shù)據(jù)進行備份的過程中，主要包括備份方式及內(nèi)容的設(shè)定，存儲與備份空間的規(guī)劃等。為提高備份速率，可將服務(wù)器本地存儲作為數(shù)據(jù)備份的一級存儲，并采用全備份與增量備份相結(jié)合的方法。所有農(nóng)業(yè)影像數(shù)據(jù)的日常備份均由備份系統(tǒng)自動完成，為使數(shù)據(jù)安全得到有效保障，采用備份復(fù)制，一份為在線保管，另外一份為離線保管。

二、農(nóng)業(yè)高清影像數(shù)據(jù)庫的實踐意義

1、滿足精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理需求

在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和管理領(lǐng)域，建設(shè)農(nóng)業(yè)高清影像數(shù)據(jù)庫可滿足實時獲取農(nóng)情信息的需求，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)以人工采集數(shù)據(jù)的獲取方式，使高清影像數(shù)據(jù)信息為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供服務(wù)。農(nóng)業(yè)高清影像數(shù)據(jù)庫中存儲著大量的作物種類、生長期、栽培管理、病蟲害等相關(guān)影像信息，生成了糧食作物、經(jīng)濟作物、蔬菜的視頻素材庫，并且素材庫中的影像信息實時更新。使用者只需在數(shù)據(jù)庫中輸入關(guān)鍵詞，就能夠快速便捷地查詢到各類作物的攝制地區(qū)、攝制時間，掌握作物的生長情況，滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息化管理的需求。

2、實現(xiàn)農(nóng)作物生長動態(tài)監(jiān)控

在農(nóng)作物生長過程中，可對高清影像數(shù)據(jù)庫中存儲的影像進行動態(tài)圖像處理，快速識別出農(nóng)作物生長中是否存在著大量雜草，動態(tài)監(jiān)測農(nóng)作物的長勢，然后根據(jù)雜草的實際情況制定農(nóng)藥噴灑和施肥方案，使其達到農(nóng)業(yè)大面積高效作業(yè)的要求。在高清影像數(shù)據(jù)庫應(yīng)用中，需要在無人駕駛飛機上安裝高清攝像機，對作業(yè)面進行拍攝，形成高清影像資料，之后將其傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫中，借助動態(tài)圖像處理系統(tǒng)對高清影像進行處理，生成有關(guān)農(nóng)作物生長的相關(guān)影像信息，實現(xiàn)農(nóng)作物生長期間的信息化監(jiān)控和管理。

3、提高農(nóng)作物病蟲害防治效果

在農(nóng)作物病蟲害防治中，可合理利用農(nóng)業(yè)高清影像數(shù)據(jù)庫輔助防治工作的開展。在高清影像數(shù)據(jù)庫應(yīng)用過程中，通過實時檢索農(nóng)作物的影像資料，并借助圖像處理技術(shù)對影像資料中的圖像特征進行提取，以及運用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、支持向量機法、模糊聚類法等多種分類方法對圖像特征進行分類識別，能夠快速識別出圖像中病蟲害的種類，預(yù)測病蟲害的發(fā)展趨勢，進而為農(nóng)民及時采取病蟲害防治措施提供依據(jù)，將病蟲害消滅在初期階段。

4、提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)分級效率

在農(nóng)業(yè)高清影像數(shù)據(jù)庫中可實時存儲農(nóng)產(chǎn)品的影像信息，并借助計算機視覺系統(tǒng)對農(nóng)產(chǎn)品的形態(tài)、顏色、缺陷等方面進行快速檢測，為精準(zhǔn)分級農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)提供技術(shù)支撐。如，在水果的品質(zhì)分級中，傳統(tǒng)的分級方法為人工分級，耗費了大量的人力，且分級效率和準(zhǔn)確性偏低。而構(gòu)建快速檢測系統(tǒng)，并應(yīng)用高清影像數(shù)據(jù)庫中的影像圖片進行品質(zhì)分級，就可在圖像采集后快速進行圖像處理，按照系統(tǒng)中預(yù)設(shè)的果形、色澤、缺陷部位輪廓等方面的品質(zhì)等級參數(shù)，自動判斷出品質(zhì)，并在水果輸送系統(tǒng)中，根據(jù)系統(tǒng)輸出的品質(zhì)分級信息，準(zhǔn)確劃分品級，進而提高水果自動化分級效率。

綜上所述，我國作為農(nóng)業(yè)大國，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中會形成大量的高清影像資料，這些資料具有重要的利用價值。為使農(nóng)業(yè)高清影像能夠妥善保存，本文構(gòu)建了一個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，通過該數(shù)據(jù)庫可以對農(nóng)業(yè)高清影像進行管理和存儲，并根據(jù)用戶需求進行調(diào)取。由于數(shù)據(jù)庫中存儲的數(shù)據(jù)都是一些珍貴的農(nóng)業(yè)影像，為避免數(shù)據(jù)丟失造成不必要的損失，在數(shù)據(jù)庫設(shè)計中應(yīng)當(dāng)做好備份工作。

（作者單位： 150086黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)遙感與信息研究所）