农业信息技术概述课件.ppt

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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 雪学学 分分：2 学学 时时：30 其中，讲课：24，实验：2，上机：4）先修课程先修课程：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 教教 材材：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大纲及内容农业农业信息信息技术技术与与信息信息管理管理系统系统信息采集信息采集信息管理信息管理 小环境信息采集

2、与处理（传感器）小环境信息采集与处理（传感器）大尺度信息采集（遥感技术）大尺度信息采集（遥感技术）位置信息采集（位置信息采集（GPSGPS定位技术）定位技术）数据库技术数据库技术地理信息平台（地理信息平台（GISGIS技术）技术）精确农业（综合管理系统应用）精确农业（综合管理系统应用）信息传递：信息传递：网络与通信技术网络与通信技术课程目标课程目标理解数字农业概念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建立移植新技术新方法建设现代农业

3、的理念了解农业信息的采集与监测技术了解农业信息的采集与监测技术 目目标标 23第一章第一章 农业信息技术概述农业信息技术概述 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息经过）是信息源所发生的各种信号和消息经过传递被人们所感知、接收、认识和理解的内容的统称。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

4、理、）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。的技术。感觉器官感觉器官感觉器官感觉器官传导神经网络传导神经网络传导神经网络传导神经网络思维器官思维器官效应器官效应器官信息控制技术信息控制技术信息控制技术信息控制技术 信息采集技术信息采集技术信息采集技术信息采集技术信息传递技术信息传递技术信息传递技术信息传递技术信息处理技术信息处理技术信息处理技术信息处理技术一、信息技术的概念（一）信息采集技术（一）信息采集技术 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、指能有效地扩展人类感觉器官的感知域、

5、灵敏度、分辨力和作用范围的技术。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。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（二）信息传递技术（二）信息传递技术 l数字程控交换技术数字程控交换技术l综合业务数字通信网综合业务数字通信网l光纤通讯光纤通讯l数字移动通信数字移动通信l卫星通讯卫星通讯l信息高速公路信息高速公路信息传递技术信息传递技术也称通信技术也称通信技术一、信息

6、技术的概念第一节 信息技术发展概述（三）信息处理技术（三）信息处理技术 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。储和积累的技术。l信息识别技术信息识别技术l信息转换技术信息转换技术l信息加工技术信息加工技术l信息存储技术信息存储技术 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（四）

7、信息控制技术 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展延伸。展延伸。l显现技术显现技术l人机接口技术人机接口技术l遥控技术遥控技术l自动控制技术自动控制技术l机器人技术机器人技术一、信息技术的概念信信息息技技术术的的核核心心 与外部世界与外部世界的接口的接口 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：已形成的综合应用开发技术：l数据库技术数据库技术l人工智能人工智能

8、l专家系统专家系统l遥感技术遥感技术l地理信息系统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（一）古代信息技术 手势、喊叫、形体动作手势、喊叫、形体动作 （远古时代（远古时代 ）视觉通信视觉通信 听觉通信听觉通信 邮驿传书邮驿传书 （二）近代信息技术（二）近代信息技术 广播与电视技术广播与电视技术 摄影技术摄影技术电影技术电影技术电报与电话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（三）现代信息技术 以微电子技术为基础技术，以计算机技术和以微电子技术为基础技术，以计算机技

9、术和现代通信技术为主要代表。现代通信技术为主要代表。l信息获取技术信息获取技术l信息处理技术信息处理技术l信息传递技术信息传递技术l信息存储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 现代信息技术现代信息技术是指是指20世纪世纪70年代以来，随着微电子技术、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、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。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

10、信技术为主导其中以微电子技术、计算机技术、软件技术、通信技术为主导 l微电子技术微电子技术l新型元器件技术新型元器件技术l通信技术通信技术l计算机技术计算机技术l各类软件及系统集成技术各类软件及系统集成技术l光盘技术光盘技术l传感技术传感技术l机器人技术机器人技术l高清晰度电视技术高清晰度电视技术l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）微电子技术（一）微电子技术系统与电路设计系统与电路设计器件物理器件物理工艺技术工艺技术材料制备材料制备自动测试与封装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

11、信息技术内容 微电子技术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。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趋势：不断缩小电路元件的尺寸 提高集成度提高集成度第一节 信息技术发展概述现代传感技术现代传感技术就是人们采集获取信息的技术。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（二）传感技术l传感器技术传感器技术l雷达技术雷达技术l遥测技术遥测技术l遥感技术遥感技术l 第一节 信息技术发展概述信息存储技术信息存储技术是人们记录保存信息的技术。是人们记录保存信息的技术。三、现代信息技术内容

12、（三）信息存储技术（三）信息存储技术l磁存储技术磁存储技术l光存储技术光存储技术l微缩存储技术微缩存储技术l.第一节 信息技术发展概述三、现代信息技术内容（四）计算机技术（四）计算机技术计算机计算机是一种能自动、快速、精确进行信息处理的电子设备。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：应用广泛：科学计算科学计算数据采集和处理数据采集和处理信息传输和处理信息传输和处理实时控制实时控制计算机辅助教育计算机辅助教育计算机辅助设计计算机辅助设计人工智能与机器人人工智能与机器人.远程教育与培训远程教育与培训商业宣传商业宣传图书资料管理图书资料管理监视系统监视系统办公自动化办公自动化医疗

13、诊断医疗诊断电子出版电子出版仪器仪表仪器仪表农业管理农业管理虚拟现实技术虚拟现实技术 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（五）多媒体技术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，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。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服务文化、娱乐、教育、卫生、金融等方面广泛的信息服务 （六）通信技术

14、（六）通信技术通信通信是信息的传输与交换，也就是将语言、文字、符号、音乐、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。媒介）的总和。l长途和本地的有线电话网（包括光缆、同轴电缆网）长途和本地的有线电话网（包括光缆、同轴电缆网）l无线电话网（包括卫星通信、微波中继通信网）无线电话网（包括卫星通信、微波中继通信网）l有线电视网有线电视网l计算机数据网计算机数据网第一节 信息技术发

15、展概述四、数字地球构想 核心思想核心思想: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。位置相关的问题，以最大限度地利用信息资源。数字地球数字地球：Digital Earth前美国副总统戈尔于前美国副总统戈尔于1998 年发表题为年发表题为“数字地球数字地球21 世纪人世纪人类认识地球的方式类认识地球的方式”演讲时提出。演讲时提出。实质实质：全球性的超巨大的海量信息综合系统：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、数字性和整体性空间性、数字性和整

16、体性，三者有机融合，区别于其它信息系统。，三者有机融合，区别于其它信息系统。（2）具有无边无缝的）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、，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。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）具有迅速充实、联网的地理数据地理数据库。库。（4）采用）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。、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，）运用具有传感器功能的特制数据手套，实时查询和调用实时查询和调用数字地球中的数字

17、地球中的信息，还可以进行各类可视化操作。信息，还可以进行各类可视化操作。（6）服务对象）服务对象覆盖整个社会层面覆盖整个社会层面，从政府机关到科教、生产单位，从专业，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。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：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；）信息高速公路和计算机宽带高速网；（2）高分辨率卫星影像；）高分辨率卫星影像；（3）空间信息技术与空间数据基础设施；）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；）大容量数据存贮及云数据；（5）科学计算；

18、）科学计算；（6）可视化和虚拟现实技术。）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 智慧地球智慧地球云云计计算算物物联联网网第二节 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农业信息是指农业生产过程中所表现出来的一切消息、情况或知是指农业生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：质信息，农业资料信息等。

19、主要类型：农业环境信息农业环境信息 农业生物信息农业生物信息 农业生产信息农业生产信息 农业科技信息农业科技信息农业信息特点：农业信息特点：地域性：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。性差别。时效性：时效性：动态的有时限性，需要有效、迅速、及时地传播和处理。动态的有时限性，需要有效、迅速、及时地传播和处理。周期性：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。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：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，农业本身

20、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。管理等信息。滞后性：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。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：准确性：农业是群体生命的科学，具有生命科学准确性，如土壤农业是群体生命的科学，具有生命科学准确性，如土壤PH值。值。一、农业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农业信息技术（Information Technology in Agriculture，或，或Agricultural Information Technology，

21、AIT）指利用信息技术对农）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。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是信息技术和农业技术发展相结合的边缘交叉边缘交叉学科，是信息技术学科，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在农业

22、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。要途径。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（地理信息系统（GIS)；农业遥感监测；农业遥感监测(RS)；全球定位系统；全球定位系统(GPS)；（3S技术技术)农业决策支持系统；农业信息网络；农业智能控制技术。农业决策支持系统；农业信息网络；农业智能控制

23、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；（二）设施栽培；（三）水产养殖与畜禽饲养（三）水产养殖与畜禽饲养（四）农产品储藏与加工（四）农产品储藏与加工（五）农业生态环境监测与保护（五）农业生态环境监测与保护四、农业信息技术发展现状第二节 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）（一）20世纪世纪50年代的广播，电话，电视通信和计算机科学计算；年代的广播，电话，电视通信和计算机科学计算；（二）（二）20世纪世纪70，80年代的数据处理和知识处理；年代的数据处理和知识处理；（三

24、）自（三）自20世纪世纪90年代开始，精确农业技术产生并发展，智能农业机年代开始，精确农业技术产生并发展，智能农业机械系统集成与实践。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。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：代表性国家：美国，日本，德国美国，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世纪世纪90年代开始开展智能化农业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

25、究与推广专家系统，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（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。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（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，开发了农多个数据库，开发了农业专家系统及平台。业专家系统及平台。（三）十五期间，开设（三）十五期间，开设“数字农业技术研究与示范数字农业技术研究与示范”专项专项863课题，形成我国课题，形成我国数字农业技术框架。数字农业技术框架。（四）设立国家科技支撑计划重大项目（四）设立国家科技支撑计划重大项

26、目“现代农村信息化关键技术研究与示现代农村信息化关键技术研究与示范范”，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，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。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

27、、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。能、决策支持和网络技术等。应用系统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境与社会经济关系，实现农

28、作生产系统分析、设计管理、决策调控的信环境与社会经济关系，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。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：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：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：农

29、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

30、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挖掘方向发展。数据库技术：从过程的数据管理和计算向数据仓库和数据挖掘方向发展。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。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。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

31、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v1.了解农业信息技术概述章节中哪些概念？v 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？v2.农业信息技术体系的关键技术有哪些？v3.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？v v v