农业信息化导论第章

1、农业信息技术第四章 农业信息技术系统王玉洁第一页，共四十一页。第一节 农业信息技术第二节 农业信息系统第三节 农业信息化对农业发展的影响 第二页，共四十一页。第一节 农业信息技术 1、农业信息技术信息技术与农业技术相结合，逐步形成了一门新兴的边缘科学农业信息技术。农业信息技术是信息技术应用于农业生产、经营和管理所衍生的信息技术，是以现代信息科学系统科学、控制论为理论基础，以微电子技术、通信技术、计算机技术为依托，目标是将现代信息技术的成果引入农业科研生产、经营管理系统中，进行创新，重在应用，利用现代信息技术对传统农业进行改造，加速农业的发展和农业产业的升级。第三页，共四十一页。现代信息技术在农

2、业领域的广泛应用，促进了农业信息技术的形成和发展，也加快了农业信息化建设进程。根据我国2005年对信息化六大要素的描述，即信息技术应用、信息资源、信息基础设施、信息技术和信息产业、信息安全、信息化环境.农业信息化至少包括五个方面的内容：(1)农业信息技术应用；(2)农业信息资源：(3)农业信息基础设施：(4)农业信息安全；(5)农业信息化环境。第四页，共四十一页。2、 农业信息的分类农业信息资源至少应包括反映农业生产所必需的自然资源信息和社会信息两大类。 农业自然资源信息指自然界中的各种与农业活动相关的信息，以及人所生产的物质产生的信息，包括生命信息（如作物生长及病虫害信息等）、非生命物质存在

3、与运动信息（如气候和天气信息、土壤信息、水分信息等），生命与非生命物质之间的作用信息（如作物和土壤之间的养分循环）等自然方面的内容。第五页，共四十一页。社会信息指人类各种活动所产生、传递与利用的信息。主要包括农村社会和经济信息、农业生产技术、农业市场、农业管理、农业科技与教育等方面的信息。第六页，共四十一页。3、 农业信息的特点农业信息同样具有一般信息的特点，即信息的客观性、普遍性、无限性、依附性、可传输性、相对价值性、共享性、时效性和非时效性。除此之外，它还具有自身的特点： （1）农业生物的自身特性农业生产的种子、种苗、种畜、种禽等原村料，都是由农业自身提供的。这些农业生物有机体有其自身的生

4、长、发育特性和自然再生产的规律。从事农业生产经营活动，必须掌握农业生物信息，符合农业生物自然再生产的规律。第七页，共四十一页。（2）农业对自然环境条件的依存性农业生物依赖农业环境而生长、发育、繁衍后代。光、热、水、气、风、霜、雨、雪、土壤质地以及地形地貌等环境信息，对农业生产经营起着促进或制约作用。因此，在用信息指导作物种植或生物养殖时，就应考虑到不同的季节、不同的地域所具有的不同的自然环境条件，提供农时信息、农业生物适地适生信息，因地制宜地组织农业生产经营活动，从而使信息有用、有利，发挥其真正作用。（3）农业生产的季节性春种、夏管、秋收、冬藏，农业生产具有强烈的季节性。按农时组织农业生产经营

5、，要求掌握农时信息，提供农时信息。第八页，共四十一页。（4）农业生产的周期性与连续性农业生物有其自身的生命周期。农业生产是遵循生物体生命周期规律的有目的的生产活动。从信息使用的角度看，农业生产流程有自身的稳定性，相应的信息流程也与之对应。农业信息的产生和作用周期也要受到自然再生产周期的限制，通过加速反馈速度而人为加速自然再生产周期的余地很小。为此，人类应掌握农业生物的生命信息，生命周期的连续信息，以获取农业经济效益和生态效益。农业信息的连续性。农业生产以有生命的动植物生长过程为基础，在一个生产周期内，这些生长过程都是连续的。无论人们意识到与否，反映其运动特征的信息必然是连续的。 第九页，共四十

6、一页。（5）农业生产的系统性和渗透性农业生产是生物、环境、经济、技术和人类共同参与活动的系统工程，各方面的信息同时存在，相互渗透，共同作用，推动或制约整个系统的运行。（6）农业信源、信宿的分散性所谓信源，即产生信息或信息序列的源，涉及到自然、社会、经济三大系统，包括千千万万主要以户为主的经营单位的生产面。所谓信宿，即信息接受者，不仅涉及到生产者，而且还涉及到经营者、管理者、决策者、科技工作者和消费者。农业信息源的分散性首先源于农业生产对土地资源的依附性，使得农业信息源的分布具有空间上的分散性。 第十页，共四十一页。（7）农业信息的时效性和滞后性农业信息是一种动态信息，现实性强。超过时限的信息不

7、仅价值降低，而且有可能是完全错误的。目前的问题是通过各种途径采集到的大量农业信息往往滞后，如土壤肥点周围的土壤和作物体内营养元素浓度的变化、土壤退化、早涝灾情、作物或畜禽疫情、农业市场价格浮动等等，常常要问题严重到相当程度才被发现。滞后性是农业信息的一个比较隐蔽的性质。（8）农业信息的不确定性农业生产流程不仅可调性小，而且流程中的不确定因素很多，由于农业是比较复杂的系统，系统的层次和构成因素众多，人们对复杂系统的掌握程度远不及简单系统。 第十一页，共四十一页。（9）农业生产的地域性农业生物的地域分异规律，使山顶、山坡、山脚、山谷、向阳坡、背阳坡等的生物群落，以及不同纬度、不同地形地貌等的生物群

8、落，会是各不相同的。农业生产具有地域性，这要求人们按照农业生物适地适生的信息，做到因地制宜的组织农业生产经营活动。 农业信息的上述特点，为我们处理农业信息，提出了相应的要求。 第十二页，共四十一页。4、 农业信息化狭义的农业信息化是指以计算机网络为基础，通过计算机网络把农业科研成果、农业生产技术、农产品供求信息、农业和农村发展政策、国内外农业发展形势以及经济、政治形势等知识和信息传递给农业生产者、经营者和消费者，以指导农业生产经营、农产品流通和消费的过程。广义的农业信息化则是指以各种信息传播手段实现农业科技、生产、流通和消费信息在农业生产者、经营者和消费者之间有效传递的过程，充分利用信息技术的

9、最新成果，全面实现农业生产、管理、农产品加工、营销以及农业科技信息和知识的获取、处理、传播和合理利用，加速传统农业的改造，促进农业持续、稳定、高效发展。 第十三页，共四十一页。第二节 农业信息系统1、农业信息系统农业信息系统是信息系统中的一种，只是所涉及的信息均与农业有关。农业信息系统包括农业信息获取、农业信息传递、农业信息处理及农业信息使用等。 第十四页，共四十一页。农业信息系统的基础部分含有信息采集、信息加工、信息传递与保存、信息使用等各个环节所需的软、硬件环境。现代通信与计算机技术的发展，使农业信息系统的处理能力得到很大的提高。在现在各种农业信息系统中已经离不开现代通信与计算机技术，农业

10、信息系统一般均指人、机共存的系统，构成系统的基础是由计算机、各种软件、通信网络、工作站等设备组成的。计算机是整个系统的核心，包括硬件设备、系统软件及各种应用软件、数据库等。通信网络可采用局域网、以太网或其他网络，以适于不同部门、不同区域的需要。工作站可以是简单的字符终端或图形终端，也可以是数据、文字、图像、语音相结合的多功能的工作站。第十五页，共四十一页。2、农业信息系统功能农业信息系统的基本功能是作为一种农业现代化的载体，向农业生产者形象而及时地传播各类农业生产知识、农业高新技术成果以及农业经济等实用信息，也可以为各级管理者和生产者及时提供有关农业资源利用、农业动态监测、农业科技等宏观管理信

11、息。第十六页，共四十一页。从农业体系自身特点来看，农业信息体系的构筑，应该是以科学的信息理论和方法为指导，以信息资源的开发、利用和共享为中心，抓好信息化网络建设的同时，抓好信息技术应用。我国农村信息网络的国家中心在农业部，它是网络结构的核心。中间层是省及重点地、市的区域中心和行业中心。各省农业厅的“金农工程”已经完成主干网络建设，实现了上与农业部、横向与省政府、省委、省经济信息中心、新华社、国家公共数据网的连接，下与厅直单位、县市农业局、地市信息中心、采集点通讯联网。第十七页，共四十一页。3、农业信息系统分类 农业信息系统在农业生产中已经获得广泛应用，应用较多的有农业管理信息系统、农业信息服务

12、系统、农业专家系统、农业决策支持系统、农业生产过程与环境监控系统等。（1）农业管理信息系统管理信息系统MIS是计算机应用领域中非常活跃的一个重要分支,在农业领域中的应用十分广泛,涉及作物栽培、育种、畜禽养殖、土壤肥料、农业灌溉、植物保护、农用机械、农业区划、农业经济、农业气象以及农业科技情报等各个专业领域,已经成为推动我国农业信息化的核心动力。第十八页，共四十一页。农业管理信息系统是收集和加工农业系统管理过程中的有关信息，为管理决策过程提供帮助的信息处理系统。根据管理目的而建立，在数据支持下进行与农业相关的事物处理、信息服务和辅助管理决策。农业信息网络技术作为农业管理信息系统的载体，为农业管理

13、信息系统的广泛应用提供了直接的技术工具。网络技术因具有可及时、准确、经济、全面地搜集所需信息的特点，因此，信息网络正在迅速伸向发达国家的农村。第十九页，共四十一页。（2）农业信息服务系统 农业信息服务，是指农业信息服务机构以用户的涉农信息需求为中心，开展的信息搜集、生产、加工、传播等服务工作。农业信息服务的目标，是为农业信息化进程中农民等的信息需求、技术需求和生产生活需求提供一系列基础性服务，为国家各级政府制定农业宏观调控政策以及企事业单位从事农业科学技术研究提供真实可靠的信息资料，在农业各个领域不断地推进信息化，为我国农业现代化以及农业的国际化提供完善的信息服务保障。第二十页，共四十一页。农

14、业信息服务的手段既包括传统信息手段，又包括现代化信息手段。广播、电视、报纸、宣传板等是传统手段；互联网、卫星、手机短信则是现代化信息服务手段。广播电视网、电信网、卫星网、互联网等人型基础设施网络并结合数字微波传输技术，则为农业信息服务提供了通畅渠道。此外，诸如流动性的农业信息服务站、科普刊物、农村科技培训，以及农产品信息发布会和技术洽谈会等，也都是很好的农业信息服务方式。第二十一页，共四十一页。（3）农业专家系统 农业专家系统是运用人工智能知识工程的知识表示、推理、知识获取等技术，总结和汇集农业领域的知识和技术，农业专家长期积累的大量宝贵经验，以及通过试验获得的各种资料数据及数学模型等，建造的

15、各种农业“电脑专家”计算机软件系统。农业专家系统可应用于农业的各个领域，如作物栽培、植物保护、配方施肥、农业经济效益分析、市场销售管理等。例如，病虫草害防治专家系统是针对作物不同时期出现的各种症状和不同环境条件，诊断可能出现的病虫草灾害，提出有效的防治方法。栽培管理专家系统是在各个作物的不同生育期，根据不同的生态条件，进行科学的农事安排，其中包括栽培、施肥、灌水、植物保护等。第二十二页，共四十一页。（4）农业决策支持系统 农业决策支持系统可以将人的智能、各种信息资源和计算机强大的数据处理能力有效地结合，这样既有效利用了领域专家的知识和经验，又克服了领域专家的不足，从而减少了工作中的盲目性和不精

16、确性，可以在尽可能大的范围内寻优，极大地提升决策的质量。我国农业宏观决策支持系统的研究,开始于20世纪80年的农业专家系统的研究。到目前为止,已广泛应用于农业的决策支持系统有:中国农电管理决策支持系统、县(市)农业规划预测系统、农作物病虫害综合治理决策专家系统,不少已达到了国际先进水平和国内领先水平。第二十三页，共四十一页。第三节农业信息化对农业发展的影响 信息技术作为现代科学技术的核心技术，信息化作为新的生产力，把传统农业转变成现代农业，对推进国民经济的高速发展和现代化建设具有举足轻重的地位和巨大推动作用。农业信息化已成为农业现代化的重要内容和标志，没有农业信息化，就没有农业现代化。 第二十

17、四页，共四十一页。1、 精确农业精确农业(Precision Agriculture，PA),又称精准农业或精细农业，是20世纪80年代末由美国、加拿大的一些农业科研部门提出的。自20世纪90年代以来，随着全球定位系统、地理信息系统、遥感技术、变量处理设备和决策支持系统等的发展，精确农业作为一种经营现代农业的新技术应运而生了。 精确农业技术的核心是利用遥感技术进行宏观控制和测量，利用地理信息技术来采集、存贮、分析和输出地面或田块所需的要素资料，通过全球定位系统对地面进行精细测量和定位，再与地面的信息转换和定时控制系统相结合，产生决策，按区内要素的空间变量数据精确设定和实施最佳播种、施肥、灌溉、

18、用药、收割等多种农事操作的一种现代动态管理系统。这个系统可在减少投入的情况下，增加(或维持)产量、降低成本、减少环境污染、节约资源、保护生态环境，实现农业可持续发展。第二十五页，共四十一页。精确农业是现代高新技术，特别是信息技术在农业生产上的应用，是一系列高新技术的集成应用，主要包括信息获取系统、信息处理系统与智能化的农业机械作业，其技术体系如图所示。其中信息获取系统是实现精确操作的基础和依据，信息处理是精确农业的关键，智能化作业是实现精确农业的手段。 信息获取：全球定位系统遥感系统传感器技术农田产量图信息处理：地理信息系统决策支持系统作物生长模型计算机数据库智能化作业：变量播种变量施肥变量喷

19、药变量灌溉精确农业第二十六页，共四十一页。2 数字农业数字农业(Digital Agriculture，DA)的概念所涵盖的范围和领域比精确农业更为广泛。1997年，美国科学院、工程院正式提出了数字农业的概念。1998年，美国副总统戈尔再次提出该概念，并把数字农业定义为数字地球与智能农机技术相结合产生的农业生产和管理技术。其中发展最快、技术最为成熟的是作为数字农业的先驱精确农业。第二十七页，共四十一页。数字农业的基本内涵是:将“数字地球技术”(即以国家信息基础设施和国家空间数据基础设施为基础，全面发挥遥感技术、地理信息系统技术、全球定位系统技术、计算机网络技术、虚拟现实技术、自动化技术等现代信

20、息技术的综合作用)与地理学、农学、生态学、植物生理学、土壤学等基础学科有机地结合起来，实现在农业生产过程中对农作物及土壤从宏观到微观的实时监测，实现对农作物生长发育状况、病虫害、水肥状况以及相应环境的定期信息获取，生成动态空间信息系统；对农业生产中的现象、过程进行模拟，以达到合理利用农业资源、降低生产成本，改善生态环境，提高农作物产量和质量，保证农业可持续发展的目的。 第二十八页，共四十一页。数字农业工程技术体系 基础层决策层应用层GPS系统RS系统GIS系统土壤信息采集植物信息采集气象数据采集环境参数测量杂草分布探测播种量检测施肥量检测生产过程监测控制输出反馈品质控制检测收获产量测量数据库、

21、模型库知识库、方法库仿真与虚拟现实数据仓库与交换站共享网络服务器国际互联网推理判断输出田间作业过程加工生产过程耕作控制植保控制灌溉控制收获控制养殖场饲料厂果蔬加工农产品加工第二十九页，共四十一页。数字农业的本质是把信息技术作为农业生产力重要要素，将工业可控生产和计算机辅助设计的思想引人农业，通过计算机、地学空间、网络通讯、电子工程等信息高技术与农业的融合，在数字水平上对农业生产、管理、经营、流通、服务以及农业资源环境等领域进行数字化设计、可视化表达和智能化控制管理。 “精确农业”与“数字农业”都是农业现代化发展的必然要求，都与信息技术紧密相关，都是农业信息化的典例。参见数字农业 第三十页，共四

22、十一页。3、 农业信息化与农业现代化 （1）农业信息及信息技术是对现代农业的重要支撑。农业信息的发展是农业现代化的需要。信息业的发展水平已成为能否提高其主要资源的开发利用水平和经济技术水平的关键环节，因而也是衡量一个国家一个省农业现代化水平的重要标志。农业现代化要求运用具有高科技含量的现代农业技术和设备武装农业生产的各个方面。而农业信息化是保证农业科学技术快速武装到农业各个领域的必然途径。 第三十一页，共四十一页。（2）农业信息化是农业现代化的必然要求。农业产业化的发展必然带来多行业多部门、多地区分工协作的横向联合和农业产前、产中、产后的纵向联合，只有通过信息传递，才能把各自的经济活动统一协调

23、起来，共同实现整体的联合目标农科教结合需要农业信息。农业信息服务工作能够对农业科研、技术开发推广、人才教育培训和经济发展的成果及需求等信息进行搜集、加工、传递。农业信息技术能对农业决策起到辅助作用 。农业系统的复杂性、动态性、随机性、决定了农业生产、经营管理的决策是结构化决策同题。农业信息的应用为生产、管理者能做出科学而有效的决策提供帮助和支持。参见现代精准农业第三十二页，共四十一页。（3）以农业信息化带动农业现代化。及时、充分地消化利用信息化生产力，以信息化带动现代化，则可以大大加快传统现代化的速度和质量，并赢得时间，缩小与发达国家之间的差距，实现农业的“跨越式”发展，甚至有可能实现“后来居

24、上”。 第三十三页，共四十一页。4、农业信息化对农业发展的影响（1）农业信息化提高农业资源利用率农业资源包括土地、土壤、水、农用物资等。在农业生产过程中，必须合理利用农业资源，才能提高农业资源利用率，增加农业生产者收入。应用信息技术管理农业资源时，就可以大幅度和高效率地开发利用各种农业资源。 （2）农业信息化提高农业生产经营管理水平农业生产管理包括农田基本建设、农作物栽培管理、农作物病虫害防治、畜禽饲养管理、养殖管理等各个方面。落后的生产管理水平和小农意识经营管理水平，是农民增收的一个重要障碍。 第三十四页，共四十一页。（3）农业信息化提高农业市场流通效率。农业信息将成为农业市场经济的润滑剂，

25、发挥引导农产品市场运行和农业生产安排的作用，则可以使市场交易双方直接联系，这在很大程度上减少了流通环节，简化了交易程序，节约了交易费用；有了及时、准确、真实的交易信息做基础，能够减少生产的盲目性和滞后性，降低市场风险，大大提高农业市场流通效率。 第三十五页，共四十一页。（4）农业信息化促进了农科教结合，带来农业产业升级农业信息化促进了农科教结合，农业信息化不仅可以使农业生产、科研、技术开发、教育之间的需求信息得到有效传递，也能指导农业生产、科研、推广、教育部门的有机协调与正常工作，促使农科教各个方面在市场经济中找准各自的位置并有机结合、相互促进。信息技术将有助于农业生产技术传播。 第三十六页，共四十一页。（5）农业信息化提高农民的素质，促进新农村建设新农村建设以农业信息技术为重要支撑，农业信息技术向农