农业信息技术概述

第二讲农业信息化技术概述

农业信息技术？？提纲一、信息、信息科学、信息技术和农业信息的概念二、农业信息技术的涵义及其作用三、国内外农业信息化技术开展概述一、信息、信息科学、信息技术和农业信息的概念信息就是人与人、物与物、人与物之间相互交换的情报或消息、政策与法规、方案或规划、命令或密令、市场价格、产品营销、论文著作、调查报告，以及地物的空间数据、属性数据及其电磁波信号等所有的消息情报和信号；以及通过信息的获取交换和思维加工后，产生和获得新的信息和认识。对信息两个方面的理解：信息在客观上是反映某一客观事物的现实情况。信息在主观上是可以接受和利用的，并能用来指导人们的行动。〔一〕信息的概念1什么是信息？广义的信息定义

泛指人类社会和自然界中的普遍属性，及其相互交换等物质形态和运动形式的表达。是人类社会的开展和事物的存在方式、运动状态、相互关系，以及这种存在方式、运动状态、相互关系的直接或间接的表示。概括地说是人类社会〔社会信息〕和自然界中〔自然信息〕所有的物体与现象以各自的表达形式，通过多种信息源的方式，在时刻不断地产生或相互交换的情报。

〔1〕数据：是指电子计算机能够生成和处理的所有事实、数字、文字、符号等。〔2〕文本：指书写的语言—书面语。〔3〕声音：是指人们用耳朵听到的信息。〔4〕图像：是指人们用眼睛看到的信息。3.信息的功能

〔1〕处理功能；〔2〕储存功能；〔3〕传输功能。2.信息的形态4.信息的特征〔1〕可度量；〔2〕可识别；〔3〕可转换；〔4〕可存储；〔5〕可处理；〔6〕可传递；〔7〕可再生；〔8〕可压缩；〔9〕可利用；〔10〕可共享。(二)信息科学是以信息论、控制论、系统论和哲学的根本理论为根底，以信息为研究对象，以计算机科学、电子学与半导体微电子学、光子学和电子学、航天航空科学，以及近代数学等高新技术为支撑，研究信息的产生、获取、存储、传输、处理、使用及其运动规律的科学。是运用现代高新技术研究自然界和人类社会活动中的信息流的科学。是研究信息、认识信息和利用信息的科学。

(三)信息技术是运用计算机技术、通信技术、控制技术和信息平安技术等，对信息进行获取、存储、处理、通信、显示及应用的技术。是一门具有知识高度密集、综合性很强的技术。(四)农业信息

1．农业信息的特点〔1〕普适性〔2〕地域性〔3〕周期性和时效性〔4〕综合性〔5〕滞后性〔6〕准确性〔1〕普适性如某种农作物栽培技术信息、农产品市场信息、土壤改进技术信息、作物或畜禽疫情信息等。〔2〕地域性

不同的区域在地形地貌、土壤类型、气候状况、主要作物种类、土地利用类型、水资源状况等是不同的由于微地形的变化和农业投入水平不同，地块之间甚至是地块内作物的产量存在着显著的差异。〔3〕周期性和时效性农业信息大体以生物的一个生育期为一个周期，每个生育期又可分为不同的生长阶段，这些生长阶段具有固定的时序特征。农业信息是一种动态的信息，现时性极强。超过时限的信息不仅价值降低，而且有可能是完全错误的。〔4〕综合性农业本身是复杂的综合系统，农业信息很多是多门类数据综合的结果。如土壤信息包含土壤类型、土壤物理信息〔质地、土壤水、耕性等〕、土壤化学信息〔pH、有机质含量、氮磷钾含量等〕；农业信息的关联性较强，一个信息往往直接或间接地与多个信息相关，一个信息通常是多种信息的综合。如作物长势信息实际上是土壤、气候、农田管理等信息的综合表达。〔5〕滞后性土壤施肥点周围的土壤和作物体内营养元素浓度的变化，往往具有明显的滞后特征。〔6〕准确性信息数据准确性要求是生命科学的一个重要特点。作物叶面温度与周围空气温差超过正常值的0.2℃就视为异常，土壤pH超过某种作物适宜值的0.4，该作物就难以生存。2．农业信息的类型

按信息的产生和作用机制而论，把农业信息分为农业自然信息和农业社会信息两大类。农业自然信息指自然界中的各种与农业活动相关的信息，以及人类所生产的物质所产生的信息。生命信息：作物生长信息、作物种类、生态适应性等；非生命物质存在与运动信息：土壤、气候条件、水文；生命物质和非生命物质之间的作用信息：作物和土壤之间的养分循环。农业社会信息指人类各种活动所产生、传递与利用的信息。包括：农村社会和经济信息：农业人口变化、科技教育普及程度、农民收入水平、乡村道路建设、能源、通讯、医疗保健、社会保险状况农业市场：农业生产资料和农产品市场信息农业管理农业生产技术：栽培技术、诊断施肥技术、病虫害防治技术等农业科技教育

3.农业信息化信息化在其开展过程中，作用于社会各方面。如社会信息化、经济信息化、农业信息化、家庭生活信息化等。农业信息化是农业开展的最高阶段。是指在农业生产、分配、交换、消费四个环节中利用信息技术，促进农业生产的优质、高产、高效、生态与平安开展，实现农产品市场竞争力增强、农业增效、农民增收。省、县共享网络平台人工坐席效劳平台构建1、客户拨打电话2、坐席员接听电话3、输入查询关键字4、从数据库中搜索信息database5、提取客户需要的信息database6、发送信息到客户电话自动语音导航

电话1会员用户2普通用户1人工服务2种植技术3养殖技术1人工服务2自动应答服务1技术咨询服务2专家会诊服务1作物2果树3蔬菜1畜牧1小麦、2玉米…1核桃、2荔枝…1黄瓜、2白菜…1猪、2鸭……….农产品产销对接信息系统多渠道、多手段的信息效劳

4.农业信息化的范畴

★农业资源与环境★农业生产与管理★农产品的销售★农业生产资料及农产品市场★农村社会与经济★农业科技、农业教育和农业政策法规等5.农业信息化的内容-从生产层面(1)农业根底设施装备信息化农田根本建设信息化和自控化；农产品的仓储监测、调节和控制系统自动化；畜禽饲养环境的测控和操作自控化。(2)农业技术操作全面自动化农作物栽培管理的自动化农作物病虫害防治信息化和自控畜禽饲养管理的信息化和自动化。

(3)农业经营管理的网络化

农业生产信息化农作物品种栽培技术

减少农业生产环境〔水土气〕

不稳定性病害农业信息化的内容－从领域层面：农业信息化农业资源、环境信息化农业社会、经济信息化农业科技信息化农业管理信息化农产品市场信息化农业教育信息化农业生产资料市场信息化农业生产信息化标准化系统外部接口系统政策法规安全6.农业信息化技术水平的衡量(1)农业信息资源的开发利用农业信息资源包括自然资源信息和社会经济信息两大类农业信息资源开发利用的现有模式：自上而下模式、民间经营模式、联合经营模式、集约经营模式农业信息资源开发利用中存在的问题1〕信息标准化、标准化程度差2〕农业信息资源数据库建设缺乏系统规划3〕农业信息资源开发与利用地区开展极不平衡4〕农业信息产品的供给与需求脱节5〕农业信息资源管理滞后〔2〕农业信息网络建设农业信息根底设施建设现状到2005年2月，我国固定到达31967.5万户，其中城市用户21623.9万户，农村用户10343.6万户，占总数的比重达32.4%到2004年底，81%的地级和38%的县级农业部门建立了局域网，83%的地级和45%的县级农业部门建立了农业信息效劳网站，75.9%的县建立了信息效劳平台，全国80%的乡镇信息效劳站有计算机并且已上网我国Internet开展现状目前我国信息网络建设存在问题:我国农村信息网络存在的最主要问题是东西部地区网络建设不平衡和城乡差距大农业网站开展本身还存在许多问题，表现在：网站总体规模小，分布不均衡；网站信息重复现象严重，实用性差；设计不够精细，信息内容缺乏多样性；信息的时效性差，信息内容单调经费投入缺乏等〔3〕农业信息技术应用建起了一批农业综合数据库和各类应用系统，辅助农业管理者进行生产管理；国家科技攻关及863方案展开研究，把实用的农业信息技术向生产者提供效劳；局部科研院所开始探索计算机视觉及图像处理技术在农业领域的应用〔4〕农业信息产业开展农业信息产业的界定：利用计算机硬件、软件和通信技术对农业信息进行收集、加上处理、分析研究、提供信息产品和信息效劳的相关产业的总称，是一种行业性的信息产业农业信息产业化过程中的信息分类：公益性、商业性信息我国农业信息产业主要趋势：信息技术在农业行业的广泛应用、系统集成效劳仍将是农业信息产业的主要组成局部、农业中文信息内容效劳业将有大的开展。〔5〕农业信息人才农业信息化人才：指掌握信息化技能和知识，传播信息技术，推动农村信息化建设的人才农业信息人才分类：农村信息化管理人才、农业信息资源开发与利用人才、农业信息技术研究和推广人才、农村信息化普及人才农业信息人才现状：一是管理人员不懂技术，信息化知识更新缓慢；二是农业信息技术专门人才匿乏，开发能力不强；三是信息分析人员严重缺乏；四是基层信息效劳人员整体素质不高。〔6〕农村信息化外部环境主体行为分析政府：调节目标失当、价值判断标准模糊；调控引导行为欠优化；决策机制不完全农民：整体文化素质较低；对信息的市场意识差制度因素分析正式制度因素：政策环境因素；法规环境因素非正式制度因素：落后的意识形态和价值观念；畸形的文化消费观念；等、靠、要的小农思想应用障碍分析农业生产规模小，农民不可能有强烈的市场意识，对信息依赖程度较低，很难实现信息化；农业产业化程度低，难以形成正常的信息需求7.中国的农业信息化水平(2002)

资源开发利用网络建设信息应用产品与效劳信息人才资源信息化环境

45.2937.1265.8953.7813.4321.86

30.1642.0266.2341.676.4519.74

位次23

21

16

20

24

23

中国省域农业信息化水平现状〔2007〕区域总指数子项指数序号数值农村信息资源农村信息根底设施农业信息技术应用农业信息产业农村信息人才农村信息外部环境序号数值序号数值序号数值序号数值序号数值序号数值上海1259.152406.944154.652286.268109.832212.411410.35北京2247.031418.186141.253253.26994.891425.003163.41广东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江苏6151.473156.293178.454219.211573.6710101.532167.06山东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黑龙江1193.741871.942213.551477.792635.941967.242274.18辽宁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重庆1785.541192.5913103.32058.951281.391291.351488.24四川1883.372060.352860.1510100.637156.002256.652567.65陕西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内蒙2364.552553.7111106.52741.742832.501573.292175.18甘肃2458.032837.652761.852448.792255.171770.531975.65广西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宁夏2852.272649.762562.252938.891769.942841.003051.53贵州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全国平均99.6999.92100.00101.0093.6298.099.90二、农业信息技术的涵义及其作用〔一〕农业信息技术的涵义农业信息技术是以农业科学与电子信息科学为根底，以近代数学、航天技术和计算机技术为支撑，以农业生产活动信息为对象的信息采集、综合处理、解译分析和结果输出等的技术过程。相关的技术有传感检测、数据库、通讯、网络、图像处理、地理信息系统、遥感、自动控制、优化模拟、机器学习、知识发现、虚拟现实、机器人等等。〔二〕农业信息技术的内容及分类1、根底农业信息技术

农业“3S〞技术、农业网络技术、农业数据库技术和农业多媒体技术等，其功能主要是以不同手段和方式提供动态信息，支持农业决策研究。2、智能化农业信息技术农业系统模拟模型、农业专家系统、农业决策支持系统等。其功能主要是目标、动态、定量与优化决策。它涵盖了农业科学、系统科学以及计算机信息技术，具有整体性反响控制优化和动态定量决策的特点。〔三〕农业信息技术的根本特征农业信息技术的高投入性特征农业信息技术的知识渗透、交叉和开放性特征农业信息技术的高效性特征农业信息技术的经济扶贫性特征农业信息技术的对农业生产、经营和分配方式的多样性特征

〔四〕农业信息化的特征(1)网络化(2)综合化(3)全程化〔五〕农业信息技术的作用1、农业信息技术是一场技术革命在近代世界农业开展史上，大致经历了三次比较引人注目的农业技术革命：以拖拉机等农机具为标志的农业机械技术在农业上的广泛应用；以现代遗传学理论、化学肥料、有机农药为标志的生物和化学技术在农业生产中的应用；生物技术与农业信息化技术为标志的高新农业技术革命的蓬勃兴起。2、农业信息技术是农业可持续开展的需要可持续开展需要科学、合理的技术支持。农业信息技术是实现农业可持续开展的加速器。农业信息技术将在农业资源、生态和生物系统的模型与模拟，农业环境信息的快速获取、传送与处理，空间信息技术的农业应用，农业装备的智能控制，农业信息系统的集成与网络效劳，精确农业等几个方面推动农业的可持续开展。3、农业信息技术对农业生产和农业经济

的巨大作用〔1〕信息技术直接应用于农田或农业生产的高效管理和风险评价获取巨大经济效益；〔2〕信息技术应用于农业市场体系中，可以产生如电子商务等的新的农业市场。〔3〕信息技术应用于农村社会环境，可以通过电信、远程教育等措施显著改善农村生活水平。〔4〕信息技术应用于农业环境资源管理，作为资源的高效与合理利用的工具。〔6〕促进农业生产结构调整和升级。〔7〕促进农业科学技术及成果的迅速推广、普及和应用。〔8〕对劳动力的就业结构、农民生活方式及新兴产业的兴起产生影响。〔9〕加快农业市场体系的发育。〔10〕有利于促进农业产业化经营。总之：农业信息技术的作用一是科学决策：包括对上－宏观决策、对下－微观决策。二是富农:包括效劳内容、效劳模式、效劳机制等。三是改造和提升传统产业，促进生产力开展。要通过信息化建设改变传统生产力的手段、工具和对象。遥感技术全球定位技术地面监测技术信息采集技术信息存储技术（数据库技术）（网络）信息传输技术（网络）信息传输技术空间分析技术人工智能技术专业模型技术信息处理技术模拟模型技术虚拟现实技术辅助表达技术信息模拟技术计算机技术〔六〕农业信息技术体系1、信息存储技术：农业数据库系统数据库系统〔DatabaseSystems〕是一种能有组织地和动态地存储、管理、重复利用一系列有密切联系的数据集合〔数据库〕的计算机系统。利用数据库系统可将大量的信息进行记录、分类、整理等定量化、标准化处理，并以记录为单位存储于数据库中，在系统的统一管理下，用户可对数据库查询、检索，以快速、准确地取得满足不同需要的各种信息。1、信息存储技术：管理信息系统〔ManagementInformationSystems，缩写MIS〕是收集和加工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。是根据管理目的而建立，在数据支持下可以进行事务处理、信息效劳和辅助管理决策。2.信息采集技术包括“3S〞技术〔遥感技术和全球定位技术〕和地面各类调查和、地理信息系统技术自动监测技术，及田间快速测定技术等。遥感技术〔RemoteSensingTechnology〕:是指把传感器获得的目标物体或自然现象的信息信号〔以图像或数字表现形式〕，通过一定的数据处理和分析判读，来识别目标物体或自然现象的技术方法。

作物长势及其空间差异看起来并不十分明显的异常区杂草识别与控制高光谱遥感以其图谱合一的特点可以为精准农业提供丰富的作物生长发育与定位信息。它根据作物的光谱反射或发射特性，来动态监测作物的长势、预防和控制病虫害的发生、评估农作物的品质和产量，以及完成作物的生物物理、生物化学成分定量分析等。2、信息采集技术地理信息系统〔GIS：GeographyInformationSystem〕是在计算机硬、软件系统支撑下，对整个或局部地球外表空间中有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述表达的技术系统。全球卫星定位系统〔GPS：GlobalPositionSystem〕是国防部自20世纪70年代开始研制的新一代卫星导航和定位系统，到1994年，24颗GPS卫星组成了实用的运行系统。与全球定位系统相似的还有俄罗斯的GLONASS。欧盟和等也正在研制。4.信息传输、模拟与处理系统：

计算机网络技术〔ComputerNetworkTechnology〕指以共享资源为目的，利用现代通信手段将地域上分散的多个独立的计算机系统、终端数据设备与中心效劳器、控制系统连接起来，对网上信息进行开发、获取、传播、加工、再生和利用的综合设备体系。多媒体技术〔MultimediaTechnology〕就是利用计算机技术把文字、声音、图形、图像等多种媒体综合为一体，使之建立起逻辑联系，并能进行加工处理的技术。4.信息传输、模拟与处理系统模拟模型技术

〔SimulationandModelingTechnology〕运用系统学原理，联系事物的发生和演变的动态过程，通过计算机运行模型，建立可用于实践性描述结果的技术。农业专家系统与决策支持系统是基于人工智能的原理和方法，利用的农业生态系统中“生物一环境一措施〞之间的关系，及时作出管理决策，以调控生物的生长发育，获得高产、优质、高效。RadiationTemperatureIrrigationRainTranspirationEvaporationDrainageCapillary

riseUptakeH2OLeachingImmobilisationMineralisationC&NUptakeFertilizationConceptualmodelofcrop-soilsystem5.农业信息网络化效劳与电子商务市场体系建设

农业信息化技术的开展过程农业数据库技术作物生长模拟人工智能3S技术精准农业技术信息技术的不断开展管理信息系统、农业模型系统专家系统、决策支持系统在农业领域的广泛应用三、国内外农业信息技术的开展〔一〕国外农业信息化开展概述

20世纪50-60年代，主要是利用计算机进行农业科学计算；

20世纪70年代工作重心是农业数据处理和农业数据库开发；

20世纪80年代，特别是90年代初以来，研究重点转向知识的处理、自动控制的开发以及网络技术的应用。目前，的农业信息化强度已高于工业81.6％，欧家的农业信息化技术已进入产业化开展阶段。〔二〕国内农业信息化开展概述我国农业信息化经历了起步、较快开展及综合应用与农业信息化三大阶段。起步阶段〔20世纪80年代初至90年代初〕：主要集中在计算机在农业中的应用、多媒体的研制和开发以及作物模型与智能化管理系统等领域。较快开展阶段〔90年代初到20世纪末〕，我国农业信息技术开展起步阶段的三个主要领域得到较快开展，计算机农业应用研究向智能管理系统、管理信息系统和决策支持系统应用研究方面深入。综合应用与农业信息化阶段〔20世纪末以来〕：我国国民经济信息化和农业信息化方案、“863〞高技术方案与科技公关方案都把现代农业信息技术研究和开发列为优先领域，计算机农业应用、数据库技术的改进、农业信息网络的延伸、多媒体技术的研究和开发、作物模型与智能化管理系统以及3S技术等相互渗透，形成了综合应用与农业信息化的潮流。〔二〕国内农业信息化开展概述〔三〕国外农业信息技术应用领域与现状1、用于农庄管理北美、欧洲、的农庄已普遍装备了计算机，用于行政和生产管理。据对的调查：1991年1995年作物农庄有计算机的比例：26.7%41.6%牛奶场有计算机的比例：25%46.8%2000年，有34%的农户使用了计算机，12.2%有农户使用互联网。农业信息技术的应用与年龄和效益调查：1〕年轻农场主有70%装有计算机，40岁农场主是50岁农场主的两倍；2〕大学水平农场主是高中水平农场主拥有量的3倍；3〕销售额50万美元以上的农场中，2/3有计算机；10万美元以下的仅有18%。〔1995年〕〔如加利福尼亚的YOLO县7000公顷的蔬菜农场，共4人管理〔农场主、秘书及两名技术人员〕，应用软件包括专家系统、决策支持系统，信息管理咨询系统等。2、信息管理系统应用相当普及,包括：

(1)财务会计、业务分析方案管理等

(2)和农作物生产跟踪〔饲料配方、农情管理等〕

(3)专家系统用于生产管理

(4)精确农业(Precisionagriculture)成为热点

(5)信息高速公路正向农村开展

(6)卫星数据传输系统〔提供降雨、径流、土壤温度、湿度、气候等数据〕

(7)设施农业的智能化和自动化〔四〕我国农业信息技术开展的未来1、中国农业信息化水平比较(1)信息获取途径分析：(，)英国亲友推广行为报纸播送电视计算机88-8917.528.2811.9911.5中国电视收音机亲友播送会议组织行为93年74.360.738.420.711.53.6(2)工农业信息化的差距

农业信息化强度较工业高81.6%，而中国农业信息化较工业低288.9%。中国农业信息化指数(1)从单项到综合，从“RS+GIS+GPS〞技术到“RS+GIS+GPS+ES+MS〞技术；(2)虚拟技术及其数字农业标准化设计成为重要开展方向；(3)强化农业信息网络建设，实现农业产前、产中和产后信息技术的结合；(4)农业信息技术产业化；(5)农业信息传播模式和农业信息采集途径研究，推动农业技术推广模式的；(6)食品平安实时监控，实现农业无害化生产。2.农业信息技术开展的未来农业信息化信息农业数字农业虚拟农业精确农业农业信息化工程前景与趋势信息农业

以农业信息科学为理论指导，以农业信息技术为工具支撑，用信息流调控农业活动的全过程，以信息化为目标的现代农业产业信息农业的开展重点是以信息化关键技术为根底，构建农业信息管理系统，农业信息效劳系统，农业产业管理系统，农业电子商务系统等农业信息化支持平台与应用系统进一步开发实现多源信息交换与共享，快速综合查询及传输，为农业科研、生产和农业信息化效劳提供数据支持和应用平台

数字农业

数字农业是基于数字地球技术在农业上的应用而提出来的技术思想依托数字地球的标准和标准框架，综合运用计算机技术、地学空间技术、网络通讯技术、电子工程技术等数字化技术通过农业信息获取、处理、加工、传播和利用的数字信息化过程，实现对农业所涉及的对象和全过程进行数字化和可视化的表达、设计、控制、管理数字农业的研究内容主要包括农业根底数据库系统、农业监测系统、农业预测系统、农业设计与调控系统等虚拟农业

虚拟农业是虚拟现实(VirtualReality)技术向农业领域的延伸和开展，表达了可视化技术与数字化模型的高度集成以三维可视化的方式对农业信息进行组织、管理和表现，逼真地再现条件变化对农业系统行为的影响，帮助人们进行有预见性的科学决策，采取合理的措施，使农业系统行