第二講農業信息化技術概述

農業信息技術？？提綱一、信息、信息科學、信息技術和農業信息的概念二、農業信息技術的涵義及其作用三、國內外農業信息化技術開展概述一、信息、信息科學、信息技術和農業信息的概念信息就是人與人、物與物、人與物之間相互交換的情報或消息、政策與法規、方案或規劃、命令或密令、市場價格、產品營銷、論文著作、調查報告，以及地物的空間數據、屬性數據及其電磁波信號等所有的消息情報和信號；以及通過信息的獲取交換和思維加工后，產生和獲得新的信息和認識。對信息兩個方面的理解：信息在客觀上是反映某一客觀事物的現實情況。信息在主觀上是可以接受和利用的，并能用來指導人們的行動。〔一〕信息的概念1什么是信息？廣義的信息定義

泛指人類社會和自然界中的普遍屬性，及其相互交換等物質形態和運動形式的表達。是人類社會的開展和事物的存在方式、運動狀態、相互關系，以及這種存在方式、運動狀態、相互關系的直接或間接的表示。概括地說是人類社會〔社會信息〕和自然界中〔自然信息〕所有的物體與現象以各自的表達形式，通過多種信息源的方式，在時刻不斷地產生或相互交換的情報。

〔1〕數據：是指電子計算機能夠生成和處理的所有事實、數字、文字、符號等。〔2〕文本：指書寫的語言—書面語。〔3〕聲音：是指人們用耳朵聽到的信息。〔4〕圖像：是指人們用眼睛看到的信息。3.信息的功能

〔1〕處理功能；〔2〕儲存功能；〔3〕傳輸功能。2.信息的形態4.信息的特征〔1〕可度量；〔2〕可識別；〔3〕可轉換；〔4〕可存儲；〔5〕可處理；〔6〕可傳遞；〔7〕可再生；〔8〕可壓縮；〔9〕可利用；〔10〕可共享。(二)信息科學是以信息論、控制論、系統論和哲學的根本理論為根底，以信息為研究對象，以計算機科學、電子學與半導體微電子學、光子學和電子學、航天航空科學，以及近代數學等高新技術為支撐，研究信息的產生、獲取、存儲、傳輸、處理、使用及其運動規律的科學。是運用現代高新技術研究自然界和人類社會活動中的信息流的科學。是研究信息、認識信息和利用信息的科學。

(三)信息技術是運用計算機技術、通信技術、控制技術和信息平安技術等，對信息進行獲取、存儲、處理、通信、顯示及應用的技術。是一門具有知識高度密集、綜合性很強的技術。(四)農業信息

1．農業信息的特點〔1〕普適性〔2〕地域性〔3〕周期性和時效性〔4〕綜合性〔5〕滯后性〔6〕準確性〔1〕普適性如某種農作物栽培技術信息、農產品市場信息、土壤改進技術信息、作物或畜禽疫情信息等。〔2〕地域性

不同的區域在地形地貌、土壤類型、氣候狀況、主要作物種類、土地利用類型、水資源狀況等是不同的由于微地形的變化和農業投入水平不同，地塊之間甚至是地塊內作物的產量存在著顯著的差異。〔3〕周期性和時效性農業信息大體以生物的一個生育期為一個周期，每個生育期又可分為不同的生長階段，這些生長階段具有固定的時序特征。農業信息是一種動態的信息，現時性極強。超過時限的信息不僅價值降低，而且有可能是完全錯誤的。〔4〕綜合性農業本身是復雜的綜合系統，農業信息很多是多門類數據綜合的結果。如土壤信息包含土壤類型、土壤物理信息〔質地、土壤水、耕性等〕、土壤化學信息〔pH、有機質含量、氮磷鉀含量等〕；農業信息的關聯性較強，一個信息往往直接或間接地與多個信息相關，一個信息通常是多種信息的綜合。如作物長勢信息實際上是土壤、氣候、農田管理等信息的綜合表達。〔5〕滯后性土壤施肥點周圍的土壤和作物體內營養元素濃度的變化，往往具有明顯的滯后特征。〔6〕準確性信息數據準確性要求是生命科學的一個重要特點。作物葉面溫度與周圍空氣溫差超過正常值的0.2℃就視為異常，土壤pH超過某種作物適宜值的0.4，該作物就難以生存。2．農業信息的類型

按信息的產生和作用機制而論，把農業信息分為農業自然信息和農業社會信息兩大類。農業自然信息指自然界中的各種與農業活動相關的信息，以及人類所生產的物質所產生的信息。生命信息：作物生長信息、作物種類、生態適應性等；非生命物質存在與運動信息：土壤、氣候條件、水文；生命物質和非生命物質之間的作用信息：作物和土壤之間的養分循環。農業社會信息指人類各種活動所產生、傳遞與利用的信息。包括：農村社會和經濟信息：農業人口變化、科技教育普及程度、農民收入水平、鄉村道路建設、能源、通訊、醫療保健、社會保險狀況農業市場：農業生產資料和農產品市場信息農業管理農業生產技術：栽培技術、診斷施肥技術、病蟲害防治技術等農業科技教育

3.農業信息化信息化在其開展過程中，作用于社會各方面。如社會信息化、經濟信息化、農業信息化、家庭生活信息化等。農業信息化是農業開展的最高階段。是指在農業生產、分配、交換、消費四個環節中利用信息技術，促進農業生產的優質、高產、高效、生態與平安開展，實現農產品市場競爭力增強、農業增效、農民增收。省、縣共享網絡平臺人工坐席效勞平臺構建1、客戶撥打電話2、坐席員接聽電話3、輸入查詢關鍵字4、從數據庫中搜索信息database5、提取客戶需要的信息database6、發送信息到客戶電話自動語音導航

電話1會員用戶2普通用戶1人工服務2種植技術3養殖技術1人工服務2自動應答服務1技術咨詢服務2專家會診服務1作物2果樹3蔬菜1畜牧1小麥、2玉米…1核桃、2荔枝…1黃瓜、2白菜…1豬、2鴨……….農產品產銷對接信息系統多渠道、多手段的信息效勞

4.農業信息化的范疇

★農業資源與環境★農業生產與管理★農產品的銷售★農業生產資料及農產品市場★農村社會與經濟★農業科技、農業教育和農業政策法規等5.農業信息化的內容-從生產層面(1)農業根底設施裝備信息化農田根本建設信息化和自控化；農產品的倉儲監測、調節和控制系統自動化；畜禽飼養環境的測控和操作自控化。(2)農業技術操作全面自動化農作物栽培管理的自動化農作物病蟲害防治信息化和自控畜禽飼養管理的信息化和自動化。

(3)農業經營管理的網絡化

農業生產信息化農作物品種栽培技術

減少農業生產環境〔水土氣〕

不穩定性病害農業信息化的內容－從領域層面：農業信息化農業資源、環境信息化農業社會、經濟信息化農業科技信息化農業管理信息化農產品市場信息化農業教育信息化農業生產資料市場信息化農業生產信息化標準化系統外部接口系統政策法規安全6.農業信息化技術水平的衡量(1)農業信息資源的開發利用農業信息資源包括自然資源信息和社會經濟信息兩大類農業信息資源開發利用的現有模式：自上而下模式、民間經營模式、聯合經營模式、集約經營模式農業信息資源開發利用中存在的問題1〕信息標準化、標準化程度差2〕農業信息資源數據庫建設缺乏系統規劃3〕農業信息資源開發與利用地區開展極不平衡4〕農業信息產品的供給與需求脫節5〕農業信息資源管理滯后〔2〕農業信息網絡建設農業信息根底設施建設現狀到2005年2月，我國固定到達31967.5萬戶，其中城市用戶21623.9萬戶，農村用戶10343.6萬戶，占總數的比重達32.4%到2004年底，81%的地級和38%的縣級農業部門建立了局域網，83%的地級和45%的縣級農業部門建立了農業信息效勞網站，75.9%的縣建立了信息效勞平臺，全國80%的鄉鎮信息效勞站有計算機并且已上網我國Internet開展現狀目前我國信息網絡建設存在問題:我國農村信息網絡存在的最主要問題是東西部地區網絡建設不平衡和城鄉差距大農業網站開展本身還存在許多問題，表現在：網站總體規模小，分布不均衡；網站信息重復現象嚴重，實用性差；設計不夠精細，信息內容缺乏多樣性；信息的時效性差，信息內容單調經費投入缺乏等〔3〕農業信息技術應用建起了一批農業綜合數據庫和各類應用系統，輔助農業管理者進行生產管理；國家科技攻關及863方案展開研究，把實用的農業信息技術向生產者提供效勞；局部科研院所開始探索計算機視覺及圖像處理技術在農業領域的應用〔4〕農業信息產業開展農業信息產業的界定：利用計算機硬件、軟件和通信技術對農業信息進行收集、加上處理、分析研究、提供信息產品和信息效勞的相關產業的總稱，是一種行業性的信息產業農業信息產業化過程中的信息分類：公益性、商業性信息我國農業信息產業主要趨勢：信息技術在農業行業的廣泛應用、系統集成效勞仍將是農業信息產業的主要組成局部、農業中文信息內容效勞業將有大的開展。〔5〕農業信息人才農業信息化人才：指掌握信息化技能和知識，傳播信息技術，推動農村信息化建設的人才農業信息人才分類：農村信息化管理人才、農業信息資源開發與利用人才、農業信息技術研究和推廣人才、農村信息化普及人才農業信息人才現狀：一是管理人員不懂技術，信息化知識更新緩慢；二是農業信息技術專門人才匿乏，開發能力不強；三是信息分析人員嚴重缺乏；四是基層信息效勞人員整體素質不高。〔6〕農村信息化外部環境主體行為分析政府：調節目標失當、價值判斷標準模糊；調控引導行為欠優化；決策機制不完全農民：整體文化素質較低；對信息的市場意識差制度因素分析正式制度因素：政策環境因素；法規環境因素非正式制度因素：落后的意識形態和價值觀念；畸形的文化消費觀念；等、靠、要的小農思想應用障礙分析農業生產規模小，農民不可能有強烈的市場意識，對信息依賴程度較低，很難實現信息化；農業產業化程度低，難以形成正常的信息需求7.中國的農業信息化水平(2002)

資源開發利用網絡建設信息應用產品與效勞信息人才資源信息化環境

45.2937.1265.8953.7813.4321.86

30.1642.0266.2341.676.4519.74

位次23

21

16

20

24

23

中國省域農業信息化水平現狀〔2007〕區域總指數子項指數序號數值農村信息資源農村信息根底設施農業信息技術應用農業信息產業農村信息人才農村信息外部環境序號數值序號數值序號數值序號數值序號數值序號數值上海1259.152406.944154.652286.268109.832212.411410.35北京2247.031418.186141.253253.26994.891425.003163.41廣東3173.974137.477132.91306.004195.288130.064127.94河北4159.161291.068128.451574.791390.723196.531585.00浙江5153.926129.001234.15188.791671.944152.356126.29江蘇6151.473156.293178.454219.211573.6710101.532167.06山東7135.157114.121494.26167.892258.332352.595126.88福建8129.471095.945144.51286.89384.061198.1810101.29湖北9109.198112.9410112.051190.471378.615143.248119.76天津10109.121390.181879.857156.951864.176140.887123.59黑龍江1193.741871.942213.551477.792635.941967.242274.18遼寧1292.39103.591785.058129.742060.332065.829106.88山西1391.961482.479120.21861.211191.569114.061880.06湖南1487.531963.712168.551380.376181.332940.121292.59吉林15871772.0612104.751672.002453.947140.241680.47河南1685.932159.712662.21770.215189.562547.941390.18重慶1785.541192.5913103.32058.951281.391291.351488.24四川1883.372060.352860.1510100.637156.002256.652567.65陜西1983.212356.882076.159101.371093.221390.121780.41海南2077.365131.591592.252547.681960.392158.822374.18安徽2168.881578.241977.651960.162157.282448.121192.82江西22672259.4116902250.952354.721475.352469.35內蒙2364.552553.7111106.52741.742832.501573.292175.18甘肅2458.032837.652761.852448.792255.171770.531975.65廣西2556.211675.762267.852152.322733.223039.882667.12

2655.022936.942365.92645.321474.562645.122761.94云南2754.822745.122465.22350.632540.561671.002855.00寧夏2852.272649.762562.252938.891769.942841.003051.53貴州2948.572454.712946.22841.263027.611868.882954.47青海3042.683030.883043.23038.792928.002742.182075.47西藏3126.683128.293126.93131.58313.563137.473132.00全國平均99.6999.92100.00101.0093.6298.099.90二、農業信息技術的涵義及其作用〔一〕農業信息技術的涵義農業信息技術是以農業科學與電子信息科學為根底，以近代數學、航天技術和計算機技術為支撐，以農業生產活動信息為對象的信息采集、綜合處理、解譯分析和結果輸出等的技術過程。相關的技術有傳感檢測、數據庫、通訊、網絡、圖像處理、地理信息系統、遙感、自動控制、優化模擬、機器學習、知識發現、虛擬現實、機器人等等。〔二〕農業信息技術的內容及分類1、根底農業信息技術

農業“3S〞技術、農業網絡技術、農業數據庫技術和農業多媒體技術等，其功能主要是以不同手段和方式提供動態信息，支持農業決策研究。2、智能化農業信息技術農業系統模擬模型、農業專家系統、農業決策支持系統等。其功能主要是目標、動態、定量與優化決策。它涵蓋了農業科學、系統科學以及計算機信息技術，具有整體性反響控制優化和動態定量決策的特點。〔三〕農業信息技術的根本特征農業信息技術的高投入性特征農業信息技術的知識滲透、交叉和開放性特征農業信息技術的高效性特征農業信息技術的經濟扶貧性特征農業信息技術的對農業生產、經營和分配方式的多樣性特征

〔四〕農業信息化的特征(1)網絡化(2)綜合化(3)全程化〔五〕農業信息技術的作用1、農業信息技術是一場技術革命在近代世界農業開展史上，大致經歷了三次比較引人注目的農業技術革命：以拖拉機等農機具為標志的農業機械技術在農業上的廣泛應用；以現代遺傳學理論、化學肥料、有機農藥為標志的生物和化學技術在農業生產中的應用；生物技術與農業信息化技術為標志的高新農業技術革命的蓬勃興起。2、農業信息技術是農業可持續開展的需要可持續開展需要科學、合理的技術支持。農業信息技術是實現農業可持續開展的加速器。農業信息技術將在農業資源、生態和生物系統的模型與模擬，農業環境信息的快速獲取、傳送與處理，空間信息技術的農業應用，農業裝備的智能控制，農業信息系統的集成與網絡效勞，精確農業等幾個方面推動農業的可持續開展。3、農業信息技術對農業生產和農業經濟

的巨大作用〔1〕信息技術直接應用于農田或農業生產的高效管理和風險評價獲取巨大經濟效益；〔2〕信息技術應用于農業市場體系中，可以產生如電子商務等的新的農業市場。〔3〕信息技術應用于農村社會環境，可以通過電信、遠程教育等措施顯著改善農村生活水平。〔4〕信息技術應用于農業環境資源管理，作為資源的高效與合理利用的工具。〔6〕促進農業生產結構調整和升級。〔7〕促進農業科學技術及成果的迅速推廣、普及和應用。〔8〕對勞動力的就業結構、農民生活方式及新興產業的興起產生影響。〔9〕加快農業市場體系的發育。〔10〕有利于促進農業產業化經營。總之：農業信息技術的作用一是科學決策：包括對上－宏觀決策、對下－微觀決策。二是富農:包括效勞內容、效勞模式、效勞機制等。三是改造和提升傳統產業，促進生產力開展。要通過信息化建設改變傳統生產力的手段、工具和對象。遙感技術全球定位技術地面監測技術信息采集技術信息存儲技術（數據庫技術）（網絡）信息傳輸技術（網絡）信息傳輸技術空間分析技術人工智能技術專業模型技術信息處理技術模擬模型技術虛擬現實技術輔助表達技術信息模擬技術計算機技術〔六〕農業信息技術體系1、信息存儲技術：農業數據庫系統數據庫系統〔DatabaseSystems〕是一種能有組織地和動態地存儲、管理、重復利用一系列有密切聯系的數據集合〔數據庫〕的計算機系統。利用數據庫系統可將大量的信息進行記錄、分類、整理等定量化、標準化處理，并以記錄為單位存儲于數據庫中，在系統的統一管理下，用戶可對數據庫查詢、檢索，以快速、準確地取得滿足不同需要的各種信息。1、信息存儲技術：管理信息系統〔ManagementInformationSystems，縮寫MIS〕是收集和加工系統管理過程中的有關信息，為管理決策過程提供幫助的信息處理系統。是根據管理目的而建立，在數據支持下可以進行事務處理、信息效勞和輔助管理決策。2.信息采集技術包括“3S〞技術〔遙感技術和全球定位技術〕和地面各類調查和、地理信息系統技術自動監測技術，及田間快速測定技術等。遙感技術〔RemoteSensingTechnology〕:是指把傳感器獲得的目標物體或自然現象的信息信號〔以圖像或數字表現形式〕，通過一定的數據處理和分析判讀，來識別目標物體或自然現象的技術方法。

作物長勢及其空間差異看起來并不十分明顯的異常區雜草識別與控制高光譜遙感以其圖譜合一的特點可以為精準農業提供豐富的作物生長發育與定位信息。它根據作物的光譜反射或發射特性，來動態監測作物的長勢、預防和控制病蟲害的發生、評估農作物的品質和產量，以及完成作物的生物物理、生物化學成分定量分析等。2、信息采集技術地理信息系統〔GIS：GeographyInformationSystem〕是在計算機硬、軟件系統支撐下，對整個或局部地球外表空間中有關地理分布數據進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述表達的技術系統。全球衛星定位系統〔GPS：GlobalPositionSystem〕是國防部自20世紀70年代開始研制的新一代衛星導航和定位系統，到1994年，24顆GPS衛星組成了實用的運行系統。與全球定位系統相似的還有俄羅斯的GLONASS。歐盟和等也正在研制。4.信息傳輸、模擬與處理系統：

計算機網絡技術〔ComputerNetworkTechnology〕指以共享資源為目的，利用現代通信手段將地域上分散的多個獨立的計算機系統、終端數據設備與中心效勞器、控制系統連接起來，對網上信息進行開發、獲取、傳播、加工、再生和利用的綜合設備體系。多媒體技術〔MultimediaTechnology〕就是利用計算機技術把文字、聲音、圖形、圖像等多種媒體綜合為一體，使之建立起邏輯聯系，并能進行加工處理的技術。4.信息傳輸、模擬與處理系統模擬模型技術

〔SimulationandModelingTechnology〕運用系統學原理，聯系事物的發生和演變的動態過程，通過計算機運行模型，建立可用于實踐性描述結果的技術。農業專家系統與決策支持系統是基于人工智能的原理和方法，利用的農業生態系統中“生物一環境一措施〞之間的關系，及時作出管理決策，以調控生物的生長發育，獲得高產、優質、高效。RadiationTemperatureIrrigationRainTranspirationEvaporationDrainageCapillary

riseUptakeH2OLeachingImmobilisationMineralisationC&NUptakeFertilizationConceptualmodelofcrop-soilsystem5.農業信息網絡化效勞與電子商務市場體系建設

農業信息化技術的開展過程農業數據庫技術作物生長模擬人工智能3S技術精準農業技術信息技術的不斷開展管理信息系統、農業模型系統專家系統、決策支持系統在農業領域的廣泛應用三、國內外農業信息技術的開展〔一〕國外農業信息化開展概述

20世紀50-60年代，主要是利用計算機進行農業科學計算；

20世紀70年代工作重心是農業數據處理和農業數據庫開發；

20世紀80年代，特別是90年代初以來，研究重點轉向知識的處理、自動控制的開發以及網絡技術的應用。目前，的農業信息化強度已高于工業81.6％，歐家的農業信息化技術已進入產業化開展階段。〔二〕國內農業信息化開展概述我國農業信息化經歷了起步、較快開展及綜合應用與農業信息化三大階段。起步階段〔20世紀80年代初至90年代初〕：主要集中在計算機在農業中的應用、多媒體的研制和開發以及作物模型與智能化管理系統等領域。較快開展階段〔90年代初到20世紀末〕，我國農業信息技術開展起步階段的三個主要領域得到較快開展，計算機農業應用研究向智能管理系統、管理信息系統和決策支持系統應用研究方面深入。綜合應用與農業信息化階段〔20世紀末以來〕：我國國民經濟信息化和農業信息化方案、“863〞高技術方案與科技公關方案都把現代農業信息技術研究和開發列為優先領域，計算機農業應用、數據庫技術的改進、農業信息網絡的延伸、多媒體技術的研究和開發、作物模型與智能化管理系統以及3S技術等相互滲透，形成了綜合應用與農業信息化的潮流。〔二〕國內農業信息化開展概述〔三〕國外農業信息技術應用領域與現狀1、用于農莊管理北美、歐洲、的農莊已普遍裝備了計算機，用于行政和生產管理。據對的調查：1991年1995年作物農莊有計算機的比例：26.7%41.6%牛奶場有計算機的比例：25%46.8%2000年，有34%的農戶使用了計算機，12.2%有農戶使用互聯網。農業信息技術的應用與年齡和效益調查：1〕年輕農場主有70%裝有計算機，40歲農場主是50歲農場主的兩倍；2〕大學水平農場主是高中水平農場主擁有量的3倍；3〕銷售額50萬美元以上的農場中，2/3有計算機；10萬美元以下的僅有18%。〔1995年〕〔如加利福尼亞的YOLO縣7000公頃的蔬菜農場，共4人管理〔農場主、秘書及兩名技術人員〕，應用軟件包括專家系統、決策支持系統，信息管理咨詢系統等。2、信息管理系統應用相當普及,包括：

(1)財務會計、業務分析方案管理等

(2)和農作物生產跟蹤〔飼料配方、農情管理等〕

(3)專家系統用于生產管理

(4)精確農業(Precisionagriculture)成為熱點

(5)信息高速公路正向農村開展

(6)衛星數據傳輸系統〔提供降雨、徑流、土壤溫度、濕度、氣候等數據〕

(7)設施農業的智能化和自動化〔四〕我國農業信息技術開展的未來1、中國農業信息化水平比較(1)信息獲取途徑分析：(，)英國親友推廣行為報紙播送電視計算機88-8917.528.2811.9911.5中國電視收音機親友播送會議組織行為93年74.360.738.420.711.53.6(2)工農業信息化的差距

農業信息化強度較工業高81.6%，而中國農業信息化較工業低288.9%。中國農業信息化指數(1)從單項到綜合，從“RS+GIS+GPS〞技術到“RS+GIS+GPS+ES+MS〞技術；(2)虛擬技術及其數字農業標準化設計成為重要開展方向；(3)強化農業信息網絡建設，實現農業產前、產中和產后信息技術的結合；(4)農業信息技術產業化；(5)農業信息傳播模式和農業信息采集途徑研究，推動農業技術推廣模式的；(6)食品平安實時監控，實現農業無害化生產。2.農業信息技術開展的未來農業信息化信息農業數字農業虛擬農業精確農業農業信息化工程前景與趨勢信息農業

以農業信息科學為理論指導，以農業信息技術為工具支撐，用信息流調控農業活動的全過程，以信息化為目標的現代農業產業信息農業的開展重點是以信息化關鍵技術為根底，構建農業信息管理系統，農業信息效勞系統，農業產業管理系統，農業電子商務系統等農業信息化支持平臺與應用系統進一步開發實現多源信息交換與共享，快速綜合查詢及傳輸，為農業科研、生產和農業信息化效勞提供數據支持和應用平臺

數字農業

數字農業是基于數字地球技術在農業上的應用而提出來的技術思想依托數字地球的標準和標準框架，綜合運用計算機技術、地學空間技術、網絡通訊技術、電子工程技術等數字化技術通過農業信息獲取、處理、加工、傳播和利用的數字信息化過程，實現對農業所涉及的對象和全過程進行數字化和可視化的表達、設計、控制、管理數字農業的研究內容主要包括農業根底數據庫系統、農業監測系統、農業預測系統、農業設計與調控系統等虛擬農業

虛擬農業是虛擬現實(VirtualReality)技術向農業領域的延伸和開展，表達了可視化技術與數字化模型的高度集成以三維可視化的方式對農業信息進行組織、管理和表現，逼真地再現條件變化對農業系統行為的影響，幫助人們進行有預見性的科學決策，采取合理的措施，使農業系統行