1、农业信息技术与信息管理系统农业信息技术与信息管理系统 电气信息工程学院 徐雷钧 白 雪 学 分：2 学 时：30 其中，讲课：24，实验：2，上机：4）先修课程：农业工程导论，模拟电子技术，数字电子技术，数字信号处理等 教 材：农业信息技术；马新明、杨林楠主编；中国农业出版社，2010.10第1版 参考书目：农业信息技术,李军主编,科学出版社,2011.5第2版 农业信息技术与信息系统开发,胡林,中国农业科学技术出版社,2008.7第1版 课程说明课程说明 大纲及内容 农业 信息信息 技术 与 信息 管理 系统 信息采集 信息管理 小环境信息采集与处理（传感器）大尺度信息采集（遥感技术）位置信
2、息采集（GPS定位技术）数据库技术 地理信息平台（GIS技术）精确农业（综合管理系统应用）信息传递：网络与通信技术 课程目标课程目标 理解数字农业概念 掌握数据信息的可视化设计及管理方法 初步具备建设综合性农业信息平台框架的能力 建立移植新技术新方法建设现代农业的理念 了解农业信息的采集与监测技术?目标 第一章 农业信息技术概述 信息技术发展概述 1 农业信息技术概述 2 数字农作技术展望 3 一、信息技术的概念 二、信息技术的发展历程 三、现代信息技术内容 四、“数字地球”构想 第一节 信息技术发展概述 第一节 信息技术发展概述 信息信息（information）是信息源所发生的各种信号和消
3、息经过传递被人们所感知、接收、认识和理解的内容的统称。信息技术信息技术（information technology，IT）是指获取、处理、传递、存储、使用信息的技术，是能够扩展人们的信息功能的技术。感觉器官 传导神经网络 思维器官 效应器官 信息控制技术 信息采集技术 信息传递技术 信息处理技术 一、信息技术的概念 （一）信息采集技术 信息采集技术指能有效地扩展人类感觉器官的感知域、灵敏度、分辨力和作用范围的技术。包括传感、测量、识别和遥感遥测技术等 但目前广泛使用的主要是传感技术、遥测技术、遥感技术和全球卫星定位技术等。第一节 信息技术发展概述 一、信息技术的概念 第一节 信息技术发展概述
4、（二）信息传递技术?数字程控交换技术?综合业务数字通信网?光纤通讯?数字移动通信?卫星通讯?信息高速公路 信息传递技术也称通信技术 一、信息技术的概念 第一节 信息技术发展概述（三）信息处理技术 信息处理技术就是应用计算机硬件、软件及数字传输网，对信息进行文字、图形、特征识别，信息与交换码之间的转换，信息的整理、加工、生成，以及利用数据库、知识库实现信息存储和积累的技术。?信息识别技术?信息转换技术?信息加工技术?信息存储技术 一、信息技术的概念 第一节 信息技术发展概述（四）信息控制技术 信息控制技术的功能是根据输入的指令信息（决策信息）对外部事物的运动状态和方式实施干预，是效应器官功能的扩
5、展延伸。?显现技术?人机接口技术?遥控技术?自动控制技术?机器人技术 一、信息技术的概念 信息技术的核心 与外部世界的接口 第一节 信息技术发展概述 信息技术组成及其功能示意图 已形成的综合应用开发技术：?数据库技术?人工智能?专家系统?遥感技术?地理信息系统 第一节 信息技术发展概述 二、信息技术的发展历程 第一节 信息技术发展概述（一）古代信息技术 手势、喊叫、形体动作 （远古时代）视觉通信 听觉通信 邮驿传书 （二）近代信息技术 广播与电视技术 摄影技术 电影技术 电报与电话技术 第一节 信息技术发展概述 二、信息技术的发展历程 二、信息技术的发展历程 （三）现代信息技术 以微电子技术为
6、基础技术，以计算机技术和现代通信技术为主要代表。?信息获取技术?信息处理技术?信息传递技术?信息存储技术 第一节 信息技术发展概述 三、现代信息技术内容 现代信息技术是指20世纪70年代以来，随着微电子技术、计算机技术和通信技术的发展，围绕着信息的产生、收集、存储、处理、检索和传递，形成的一个全新的、用以开发和利用信息资源的高技术群。其中以微电子技术、计算机技术、软件技术、通信技术为主导?微电子技术?新型元器件技术?通信技术?计算机技术?各类软件及系统集成技术?光盘技术?传感技术?机器人技术?高清晰度电视技术?第一节 信息技术发展概述 微电子产品已经广泛的应用于生产和生活的各个领域 （一）微电
7、子技术 系统与电路设计 器件物理 工艺技术 材料制备 自动测试与封装 一系列专门技术 第一节 信息技术发展概述 三、现代信息技术内容 微电子技术是随着集成电路技术发展起来的一门新兴技术。以芯片和集成电路为研究重点 趋势：不断缩小电路元件的尺寸 提高集成度 第一节 信息技术发展概述 现代传感技术就是人们采集获取信息的技术。三、现代信息技术内容 （二）传感技术?传感器技术?雷达技术?遥测技术?遥感技术?第一节 信息技术发展概述 信息存储技术是人们记录保存信息的技术。三、现代信息技术内容 （三）信息存储技术?磁存储技术?光存储技术?微缩存储技术?.第一节 信息技术发展概述 三、现代信息技术内容 （四
8、）计算机技术 计算机是一种能自动、快速、精确进行信息处理的电子设备。应用广泛：?科学计算?数据采集和处理?信息传输和处理?实时控制?计算机辅助教育?计算机辅助设计?人工智能与机器人?.?远程教育与培训?商业宣传?图书资料管理?监视系统?办公自动化?医疗诊断?电子出版?仪器仪表?农业管理?虚拟现实技术 第一节 信息技术发展概述 三、现代信息技术内容 （五）多媒体技术 多媒体技术是指能对音乐、声音、文字、图像、照片、动画、电影、电视等多种形式信息进行处理和传输的技术，能使用户获得图、声、文并茂的计算机画面。第一节 信息技术发展概述 三、现代信息技术内容 文化、娱乐、教育、卫生、金融等方面广泛的信息
9、服务 （六）通信技术 通信是信息的传输与交换，也就是将语言、文字、符号、音乐、图像等信息从发送者传输给另一个时空点的收集者。图像等信息从发送者传输给另一个时空点的收集者。通信系统是指实现这一通信过程的全部技术设备和信道（传输媒介）的总和。?长途和本地的有线电话网（包括光缆、同轴电缆网）?无线电话网（包括卫星通信、微波中继通信网）?有线电视网?计算机数据网 第一节 信息技术发展概述 四、数字地球构想 核心思想:用数字化的手段整体性地解决地球问题用数字化的手段整体性地解决地球问题 即与空间即与空间位置相关的问题，以最大限度地利用信息资源。数字地球：Digital Earth 前美国副总统戈尔于19
10、98 年发表题为年发表题为“数字地球数字地球21 世纪人类认识地球的方式人类认识地球的方式”演讲时提出。演讲时提出。实质：全球性的超巨大的海量信息综合系统 第一节 信息技术发展概述 四、数字地球构想 基本特征：基本特征：（1）空间性、数字性和整体性，三者有机融合，区别于其它信息系统。（2）具有无边无缝的分布式数据层结构分布式数据层结构，包括多源、多比例尺、多分辨率、历史和现时的、矢量格式和栅格格式的海量数据。（3）具有迅速充实、联网的地理数据库。（4）采用开放平台构件技术开放平台构件技术、动态互操作等最先进的技术方案。（5）运用具有传感器功能的特制数据手套，实时查询和调用数字地球中的信息，还可
11、以进行各类可视化操作。（6）服务对象覆盖整个社会层面，从政府机关到科教、生产单位，从专业技术人员到普通老百姓，都可以找到自己所需要的信息。多学科信息技术支撑：（1）信息高速公路和计算机宽带高速网；（2）高分辨率卫星影像；（3）空间信息技术与空间数据基础设施；（4）大容量数据存贮及云数据；（5）科学计算；（6）可视化和虚拟现实技术。第一节 信息技术发展概述 四、数字地球构想 智慧地球 云计算 物联网 第二节 农业信息技术概述 一、农业信息的概念和特点 二、农业信息技术的主要内容 三、农业信息技术应用 四、农业信息技术发展现状 一、农业信息的概念和特点 第二节 农业信息技术概述 农业信息是指农业生
12、产过程中所表现出来的一切消息、情况或知识，是信息在农业领域的具体体现，如作物长势信息，产量与品质信息，农业资料信息等。主要类型：农业环境信息 农业生物信息 农业生产信息 农业科技信息 农业信息特点：地域性：地形、地貌、土壤类型、气候状况、水资源乃至产量都有地域 性差别。时效性：动态的有时限性，需要有效、迅速、及时地传播和处理。周期性：生物的生长发育过程具有周期性，生长信息有固定时序特征。综合性：农业本身的复杂性和综合性，如长势信息综合了土壤，气候，管理等信息。滞后性：生长发育过程慢变，例如土壤信息或生物病虫害信息普遍滞后。准确性：农业是群体生命的科学，具有生命科学准确性，如土壤PH值。一、农业
13、信息的概念和特点 第二节 农业信息技术概述 二、农业信息技术的主要内容 第二节 农业信息技术概述 农业信息技术（Information Technology in Agriculture，或Agricultural Information Technology，AIT）指利用信息技术对农业生产、经营管理、战略决策过程中的自然、经济和社会信息进行采集、存贮、传递、处理和分析，为农业研究者、生产者、经营者和管理者提供资料查询、技术咨询、辅助决策和自动调控等多项服务的技术的总称。是信息技术和农业技术发展相结合的边缘交叉学科，是信息技术在农业领域的应用分支，是利用现代高新技术改造传统农业的重要途径。二
14、、农业信息技术的主要内容 第二节 农业信息技术概述 农业信息技术是传感器计算机和通信技术在农业上的综合应用。是传感器计算机和通信技术在农业上的综合应用。主要内容包括：主要内容包括：农业信息采集技术；农业数据库技术；农业专家系统农业专家系统；农业模拟模型；农业模拟模型；地理信息系统（GIS)；农业遥感监测(RS)；全球定位系统(GPS)；（3S技术)农业决策支持系统；农业信息网络；农业智能控制技术。第二节 农业信息技术概述 三、农业信息技术应用 （一）田间生产管理；（一）田间生产管理；（二）设施栽培；（三）水产养殖与畜禽饲养（四）农产品储藏与加工（五）农业生态环境监测与保护 四、农业信息技术发展
15、现状 第二节 农业信息技术概述 国外农业信息技术发展主要经历三个阶段：国外农业信息技术发展主要经历三个阶段：（一）20世纪50年代的广播，电话，电视通信和计算机科学计算；（二）20世纪70，80年代的数据处理和知识处理；（三）自20世纪90年代开始，精确农业技术产生并发展，智能农业机械系统集成与实践。目前，欧美国家农业信息技术发展进入产业化阶段，在完成了农业工业化和农业机械化后，已经进入农业信息化时代。代表性国家：美国，日本，德国 我国农业信息技术研究和应用起步较晚，我国农业信息技术研究和应用起步较晚，20世纪90年代开始开展智能化农业专家系统，农业系统模拟模型，农业信息管理系统等方面研究与推
16、广专家系统，农业系统模拟模型，农业信息管理系统等方面研究与推广：（一）建立北京小汤山，上海，云南等20多个农业信息技术应用示范区。（二）建成中国农林文献，中国农作物种子资源等100多个数据库，开发了农业专家系统及平台。（三）十五期间，开设“数字农业技术研究与示范”专项863课题，形成我国数字农业技术框架。（四）设立国家科技支撑计划重大项目“现代农村信息化关键技术研究与示范”，农村综合信息服务关键技术研发；数字农业及精准农业也取得重大进展。四、农业信息技术发展现状 第二节 农业信息技术概述 第三节 数字农作技术 一、数字农作的内容 二、数字农作的关键技术 三、数字农作发展展望 数字农作技术是现代
17、农业信息技术的发展方向数字农作技术是现代农业信息技术的发展方向 主要内容包括理论基础、关键技术、应用系统等方面。主要内容包括理论基础、关键技术、应用系统等方面。理论基础包括农作信息的结构、性质、分类及其表达，农作信息的传输机包括农作信息的结构、性质、分类及其表达，农作信息的传输机制与信息流的形成机理，农作信息的管理与调控技术等。制与信息流的形成机理，农作信息的管理与调控技术等。技术体系包括农作信息获取、信息处理、信息模拟、信息控制等方面，包括遥感系统、地理信息系统、全球定位系统、数据库、模拟模型、人工智能、决策支持和网络技术等。应用系统是以农作信息流为主线，定量描述整个农作生产系统的过程及其环
18、境与社会经济关系，实现农作生产系统分析、设计管理、决策调控的信息化和科学化。第三节 数字农作技术 一、数字农作的内容 第三节 数字农作技术 二、数字农作的关键技术 农作信息管理技术：包括地区编码库、气象库、土壤库、品种库、农情库、灾情库、灌溉库、植保库、施肥库、化控库、作物营养库等数据库的建立和管理。农作过程模拟技术：通过定量描述作物生长与生产系统内相关成分及过程的相互关系，建立基于“作物环境技术”关系的系统动力学模型，从而动态预测农作系统的行为和结果。包括作物生长模拟模型和作物形态虚拟模型。农作信息监测技术：通过光谱遥感、红外成像、机器视觉、图像处理等手段，对农田土壤水分、土壤肥力、杂草、病
19、虫害、作物苗情等农情状态进行实时无损监测和诊断，为农业生产预测预报和管理决策提供基础信息。农作管理决策技术：农作管理决策技术：对获取的各种信息分析、处理和管理，是农业生产决策必不可少的环节；主要包括专家系统和基于模型（包括知识模型、生长模型以及两者的结合）的决策支持系统。数字农作平台技术：数字农作平台技术：数字农作平台技术就是完成各个系统之间的集成技术，包括3S 技术的集成、知识系统与模拟模型的集成、模拟系统与3S 技术的集成、形态模型和生长模型的集成等。第三节 数字农作技术 二、数字农作的关键技术 三、数字农作发展展望 第三节 数字农作技术 数据库技术：从过程的数据管理和计算向数据仓库和数据
20、挖掘方向发展。农业专家系统：向基于模型的模拟关系到耦合功能方向发展。农业专家系统：向基于模型的模拟关系到耦合功能方向发展。作物模拟模型：生理生态预测与形态结构显示相结合方向发展。农业信息网络：向物联网方向发展。农业遥感技术：向多传感器，高分辨率，提高农情信息无损获取的有效性。单项农业信息技术发展趋势：单项农业信息技术发展趋势：总体趋势：总体趋势：重点研究领域：农业生产要素与生产过程的信息化与数字化重点研究领域：农业生产要素与生产过程的信息化与数字化 关键技术：农业资源的信息化管理，农作状态的自动化监测，农作过程的关键技术：农业资源的信息化管理，农作状态的自动化监测，农作过程的数字化模拟，农作系
21、统的可视化设计，农作管理的精确化控制。数字化模拟，农作系统的可视化设计，农作管理的精确化控制。实现农业系统监测、预测、设计、管理、控制的数字化、精确化、可视化、实现农业系统监测、预测、设计、管理、控制的数字化、精确化、可视化、网络化，提升农业生产系统的综合管理水平和核心生产力，实现以农作系网络化，提升农业生产系统的综合管理水平和核心生产力，实现以农作系统的数字化和自动化带动农业产业的信息化和现代化。统的数字化和自动化带动农业产业的信息化和现代化。三、数字农作发展展望 第三节 数字农作技术 思考题思考题?1.了解农业信息技术概述章节中哪些概念？?农业信息技术？物联网？云计算？数字地球？数字农作技术？农业信息技术？物联网？云计算？数字地球？数字农作技术？?2.农业信息技术体系的关键技术有哪些？?3.如果以后从事数字农作平台建设工作，对哪些技术更感兴趣？如何做准备？?
