农业信息技术-chapter1-农业信息技术概述 (1).ppt

1、农业信息技术,第一章 农业信息技术概述,信息技术发展概述,1,农业信息技术发展,2,数字农作技术展望,3,第一节 信息技术发展概述,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 五、“智慧地球”愿景,第一节 信息技术发展概述,信息（information）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。,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

2、技术,信息处理技术,一、信息技术的概念,第一节 信息技术发展概述,（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。,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,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

3、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,第一节 信息技术发展概述,信息技术组成及其功能示意图,信息技术的核心,与外部世界的接口,一、信息技术的概念,第一节 信息技术发展概述,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

4、,全球定位系统计算机辅助决策系统自动控制技术多媒体技术计算机网络技术,一、信息技术的概念,第一节 信息技术发展概述,二、信息技术的发展历程,（一）古代信息技术,第一节 信息技术发展概述,二、信息技术的发展历程,（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,（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

5、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,第一节 信息技术发展概述,三、现代信息技术内容,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,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。,

6、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）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：,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

7、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,三、现代信息技术内容,（七）计算机网络技术,计算机网络是由一些相互连接、自治的计算机的集合,第一节 信息技术发展概述,四、“数字地球”构想,（一）“数字地球”的提出,前美国副总统戈尔（AL Gore）于1998年发表题为“数字地球21世纪人类认识地球的方式”（The Digital Earth:Understanding our planet in t

8、he 21st Century）演讲时提出的。,第一节 信息技术发展概述,四、“数字地球”构想,（二）“数字地球”的含义与特点,所谓数字地球，可以理解为对真实地球及其相关现象统一的数字化重现和认识，是以地球为对象，以地理坐标为依据，以计算机技术、多媒体技术和大规模存贮技术为基础，以宽带网络为纽带，由海量地球信息组成的多分辨率、多尺度、多时空、并能用多维空间描述的虚拟地球。,具有空间性、数字性和整体性。数据具有无边无缝的分布式数据层结构，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。具有迅速充实、联网的地理数据库。以图像、图形、文本报告等形式提供服务。采用开放平台、构

9、件技术、动态互操作等最先进的技术方案。任何一个用户都可以在宽带网上根据自己的权限实时查询和调用数字地球中的信息，无论生产者是谁，无论数据在什么地方；运用具有传感器功能的特制数据手套，还可以对数字地球进行各类可视化操作。服务对象覆盖整个社会层面，无论政府机关还是科教、生产单位，无论专业技术人员还是普通老百姓，都可以找到自己所需要的信息。,第一节 信息技术发展概述,四、“数字地球”构想,（二）“数字地球”的含义与特点,第一节 信息技术发展概述,四、“数字地球”构想,（三）数字地球的技术基础,信息高速公路和计算机宽带高速网高分辨率卫星影像 空间信息技术与空间数据基础设施 大容量数据存贮及元数据 科学

10、计算 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,（四）我国“数字地球”发展,1999年11月，由中国科学院和中国政府15个部委局联合举办的“数字地球国际会议”在北京成功举行，对数字地球进行了充分讨论，提出了在我国发展“数字中国”的初步构想。,近年来，我国在“数字地球”领域的研究也正在深入和拓宽，已举行有关“数字地球”方面的大型研讨会近10次，许多权威专家著文阐述“数字地球”技术，国家“863”计划也把“数字地球”列为发展战略研究的内容，我国“十五发展纲要”中已把数字化、信息化的内容列入重中之重的项目中。,第一节 信息技术发展概述,五、“智慧地球”愿景,这是一种运用先

11、进信息技术手段构建新的世界运行模型的“愿景”构想。,提出：,2008年11月美国IBM公司发布了“智慧地球”战略。,“智慧地球”战略被奥巴马政府借鉴和列入美国经济振兴计划，已批准投资300亿美元在美国发展“智慧电网”和“智慧医疗”。,第一节 信息技术发展概述,五、“智慧地球”愿景,（一）“智慧地球”的含义,核心内容：基于信息基础架构与高度整合的基础设施的完美结合，能够以一种更智慧的方法通过利用新一代信息技术来改变政府、公司和人们相互交互的方式，以便提高交互的明确性、效率、灵活性和响应速度，使得政府、企业和市民可以做出更明智的决策。,第一节 信息技术发展概述,五、“智慧地球”愿景,（一）“智慧地

12、球”的含义,智慧地球,第一节 信息技术发展概述,五、“智慧地球”愿景,（一）“智慧地球”的含义,第一节 信息技术发展概述,五、“智慧地球”愿景,（一）“智慧地球”的含义,六大智慧行动方案,智慧的电力智慧的医疗智慧的城市智慧的交通智慧的供应链智慧的银行,第一节 信息技术发展概述,五、“智慧地球”愿景,简单地讲，互联网+物联网=智慧地球,（一）“智慧地球”的含义,把各类传感器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道、家用电器等各种物品中，并且被普遍连接而形成“物联网”，,并通过超级计算机和“云计算”来处理所有网络数据，实现人类社会与物理系统的整合，实时管理和控制人员

13、、机器、设备和基础设施，,以更加智慧、精细和动态的方式管理生产和生活，提高资源利用率和生产力水平，改善人与自然间的关系。,具体来讲，“智慧地球”是,第一节 信息技术发展概述,五、“智慧地球”愿景,（二）物联网,“物联网”（the Internet of things）是指通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。,核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通讯,物联网就是“物物相连的互联

14、网”，有两层含义：,第一节 信息技术发展概述,五、“智慧地球”愿景,（二）物联网,结构,第一节 信息技术发展概述,五、“智慧地球”愿景,（二）物联网,建立物联网的步骤：,对物体属性进行标识,读取物体属性转换为适合网络传输的数据格式,将物体信息网络传输到信息处理中心，完成物体通信的相关计算,第一节 信息技术发展概述,五、“智慧地球”愿景,物联网的发展是以移动技术为代表的普适计算和泛在网络发展的结果，也将通过应用创新带动经济社会形态和创新形态的变革，推动面向知识社会的下一代创新（创新2.0）形态的形成。中国电信提出了智能物联网产品的主要应用领域，包括智能家居、智能医疗、智能城市、智能环保、智能交通

15、、智能司法、智能农业、智能物流、智能校园、智能文博和M2M平台。,（二）物联网,第一节 信息技术发展概述,五、“智慧地球”愿景,（三）云计算,“云计算”（Cloud Computing）是一种新兴的共享基础架构方法和商业计算模型，也是一种IT基础设施的交付和使用模式，是将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上，使各种应用系统能够根据需要获取计算力、存储空间和各种软件服务，用户通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的资源（硬件、平台、软件）。,提供资源的网络被称为“云”，“云”是一些可以自我维护和管理的虚拟计算资源，通常是由计算服务器、存储服务器、宽带资源等组成的大型服务器集群。,特征（类似于现实

16、中的云）：,第一节 信息技术发展概述,五、“智慧地球”愿景,（三）云计算,“革命性的计算模型”，它使得超级计算能力通过互联网自由流通成为了可能。“云计算”将所有的计算资源集中起来，并由软件实现自动管理，无需人为参与。企业与个人用户无需投入昂贵的硬件购置成本，只需要通过互联网来购买和租赁计算力。在使用者看来“云”中的资源是可以无限扩展的，并且可以随时获取，按需使用，随时扩展，按使用付费。这种特性经常被称为像水电一样使用IT基础设施。“云计算”具有超大规模、虚拟化、高可靠性、通用性、高可扩展性、按需服务、极其廉价等特点。,第一节 信息技术发展概述,五、“智慧地球”愿景,“智慧地球”的目标就是将智能

17、信息技术应用到生产的各行各业和生活的方方面面。IBM希望地球上的每种信息都能被充分的利用，每个企业都具备智慧，它们之间有越来越广泛与深入的联系，如果把网络看作是神经，那么遍布全球的这些网络就可以看成是地球的神经，按照有条理的、繁杂的、可控的、灵活的规则去运转，让地球上的信息互联互通，让每个企业、每个设备都能发挥到自己最大的能量与能力，从而让这个星球充满智慧，并愈发的繁荣。,（四）“智慧地球”的意义,第二节 农业信息技术发展,一、农业信息技术的概念二、国外农业信息技术发展现状 三、我国农业信息技术发展现状四、“数字农业”技术,第二节 农业信息技术发展,一、农业信息技术的概念,农业信息技术（Inf

18、ormation Technology in Agriculture，或Agricultural Information Technology，AIT）是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。,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，其内容主要包括农业数据库与管理信息系统、地理信息系统、农业遥感监测、全球定位系统、农业决策支持系统、农业专家系统、作物模拟模型、农业信息网络、农业智能控制技术等。,第二节 农业信

19、息技术发展,二、国外农业信息技术发展现状,90年代以来精确农业技术产生与发展，是地理信息系统、遥感技术、全球定位系统、智能化农业控制机械技术的系统集成与实践应用,7080年代的数据处理和知识处理，以开始农业数据库建设、作物生长模型、农业专家系统和自动控制技术研究为标志,20世纪5060年代的广播、电话、电视通讯信息化和计算机科学计算，即以广播、电话和电视传播农业科技，利用计算机研究饲料配合问题,第二节 农业信息技术发展,二、国外农业信息技术发展现状,自70年代初期，美国开始建立农业技术信息数据库，并较早的通过Internet网络来传播农业技术。美国农业专家系统、作物模拟模型、智能信息系统的研究

20、处于世界领先水平，已研制出一大批作物模拟模型、作物生产管理系统或病虫害管理系统。以3S为主要支撑技术的精确农业技术也率先在美国产生，其研究水平和应用程度都居于世界首位。,美国是农业信息技术研究起步早，发展速度快，应用也较为普及的国家。,第二节 农业信息技术发展,二、国外农业信息技术发展现状,20世纪90年代建立了农业技术信息服务全国联机网络（DRESS）近年开发的农业技术情报网络系统，借助公众电话网、专用通讯网、无线寻呼网，把大容量处理计算机和大型数据库系统、Internet网络系统、气象情报系统、温室无人管理系统、高效农业生产管理系统、个人计算机用户等联结起来。,日本依靠计算机为主的信息处理

21、技术和通讯技术，发展农业、农村的信息化。计算机广泛应用于耕作、作物育种、农作物与森林保护、蚕业与昆虫利用、农业气象、农业经营、农产品加工等方面。,第二节 农业信息技术发展,三、我国农业信息技术发展现状,在农业领域引进计算机技术起始于20世纪80年代初期。从1990年开始，开展了智能化农业专家系统、农业系统模拟模型及实用农业信息管理系统等方面的研究与推广应用工作。“七五”以来，在农业数据库、农业专家系统、作物模拟模型、农业遥感监测、农业地理信息系统、农业信息网络、农业自动化控制、精确农业技术等领域开展了研究与应用推广工作。“十五”期间，进行数字农业关键技术研究和产品开发，通过系统集成，构建数字农

22、业技术平台，初步形成我国数字农业技术框架。“十一五”期间，进行农业生产过程、农产品流通过程、农村综合信息服务等的关键技术与产品的研发以及农村信息化技术集成与示范。此外还开展了精确农业的相关系列研究。,第二节 农业信息技术发展,三、我国农业信息技术发展现状,我国农业信息化的步伐虽然很快，但是农业信息技术的应用开发研究尚处于分散无序、部门分割状态，信息资源封闭、不能共享。计算机应用系统发展不充分、不平衡，数据库总量不足、结构失衡、欠缺和重复并存。农业信息技术产品少，商品化的应用软件较少，而且存在低水平重复的问题。总体上，信息技术在农业的实际应用水平还很低。,第二节 农业信息技术发展,四、“数字农业

23、”技术,1997年经美国科学院、工程院两院院士讨论，发表了题为“Precision Agriculture in the 21st CenturyGeospatial and Information Technologies in Crop Management”的报告，正式提出了“数字农业”（Digital Agriculture）的概念，它是指在地学空间和信息技术支撑下的集约化和信息化的农业技术。1998年，前美国副总统戈尔在提出“数字地球”概念时，再次把“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”。“数字农业”很快成为世界各国21世纪的农业发展战略，以及争

24、先抢占科技、产业和经济的制高点之一。,第二节 农业信息技术发展,四、“数字农业”技术,（一）“数字农业”的概念,广义“数字农业”，即农业信息化，是指运用数字地球技术实现农业要素（生物要素、环境要素、技术要素、社会经济要素等）和农业过程（生产、管理、储运、流通等）的数字化、网络化、自动化以及智能化，形成数字驱动的农业生产管理体系。,数字农业与农业信息化关系（张伟，2004）,第二节 农业信息技术发展,四、“数字农业”技术,（一）“数字农业”的概念,数字农业与农业信息化关系（张伟，2004）,它是对农业各个子系统（种植业、养殖业、水产业、林业）的各种过程（生物、环境、经济）全面实现数字化的农业。要

25、求在农业的各个部门（生产、科研、教育、行政、加工、流通、服务等）全面的实现数字化与网络化管理。,第二节 农业信息技术发展,四、“数字农业”技术,（一）“数字农业”的概念,狭义“数字农业”，即精确农业或精细农业，是指将遥感、地理信息系统、全球定位系统、计算机技术、通讯和网络技术、自动化技术等高新技术与地理学、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，在农业生产过程中对农作物、土壤从宏观到微观的进行实时监测，以实现对农作物生长、发育状况、病虫害、水肥状况以及相应的环境进行定期信息获取，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，达到合理利用农业资源，降低生产成本，改善生

26、态环境，提高农作物产品和质量的目的高新技术系统。,第二节 农业信息技术发展,四、“数字农业”技术,（二）“数字农业”的内容与特点,第二节 农业信息技术发展,四、“数字农业”技术,（二）“数字农业”的内容与特点,数字农业技术体系（麻清源，2007）,数字农业技术基础数字农业关键技术数字农业平台技术,数字农业空间信息管理标准和数字农业平台建设的标准、政策和法规等,GIS、RS、GPS、元数据管理技术、遥感图像的快速处理技术、计算机宽带网络技术、虚拟现实技术、快速自动分析检测技术、全自动化农业机械电子监控技术、作物生产管理专家决策系统、农情监测及信息采集处理技术设备、智能化农业机械装备技术等,有的放

27、矢，减少农业生产的盲目性，增加农业生产经营收入,第二节 农业信息技术发展,四、“数字农业”技术,（二）“数字农业”的内容与特点,各级政府,合理地配置农业资源、调整农业结构,有效地控制农产品质量、减少资源浪费、保护环境、提高农产品竞争力,农业技术人员,农 民,第三节 数字农作技术展望,一、数字农作的含义与内容 二、数字农作的关键技术 三、数字农作的发展展望,第三节 数字农作技术展望,一、数字农作的含义与内容,（一）数字农作的内涵与特征,数字农作（digital farming）是通过综合运用数据库、3S技术、系统模拟、人工智能、虚拟现实、网络通信等现代信息技术，研究农作物生产系统中信息获取、处理

28、、管理和利用的关键技术及应用系统，从而对农作系统过程的信息流实现全面的数字化表达和整合。数字农作具有系统化、模型化、知识化、智能化、可视化、网络化等基本特征。,第三节 数字农作技术展望,一、数字农作的含义与内容,（二）数字农作的内容,第三节 数字农作技术展望,一、数字农作的含义与内容,（三）数字农作的作用,在研究数字农作理论体系和关键技术的同时，开发面向服务的农作信息化软硬件产品，增强对农作研究对象的量化描述和认识，综合发展和集成单项农业理论与技术，提高农业管理决策的科学性和预见性，为农业科技提供新的研究和推广手段与方法，促进传统粗放型和经验性农业向现代数字化、精确化和科学化的现代农业转变，实

29、现农业资源有效配置与优化利用，发展优质、高效、生态和安全农业。目前，数字农作技术已经应用于农情动态的无损化检测、农作生产力的数字化预测和农业生产的精确化管理方面。,第三节 数字农作技术展望,二、数字农作的关键技术,农作信息管理技术农作过程模拟技术农作信息监测技术农作管理决策技术数字农作平台技术,基于3S技术的农业空间信息管理系统,生长模拟模型和形态虚拟模型,光谱遥感、红外成像、机器视觉、图像处理,专家系统和决策支持系统,关键技术的集成,总体趋势,第三节 数字农作技术展望,三、数字农作的发展展望,关键技术的发展趋势,综合运用信息管理、自动监测、动态模拟、虚拟现实、知识工程、精确控制、网络通讯等现

30、代信息技术，进一步构建综合性数字农作技术平台与应用系统，并研制出相关支撑设备和仪器。,网络化和综合性的数据库管理系统和信息管理系统提高农作系统模拟模型的完整性和解释性，改善农作管理决策的广适性和准确性提高农情信息无损获取的有效性、精确度及诊断调控 改善GIS的组件化开发水平和高效集成能力 综合性、定量化和智能化的数字农作技术平台和应用系统,什么是信息技术？信息技术包括哪四部分？分别对应人体信息器官的哪些功能？信息技术是如何发展的？近代和现代信息技术有何区别？什么是现代信息技术？主要包括哪些方面？如何理解数字地球？有何特点？其主要支撑技术包括哪些？数字地球发展现状如何？数字地球在我国与哪些应用？什么是智慧地球？其内容包括哪些？有何意义？什么是物联网？其发展有何意义？未来应用领域包括哪些方面？什么是云计算？其特点是什么？云计算对互联网发展有何意义？什么是农业信息技术？农业信息技术对农业发展有何作用？国外农业信息技术发展现状如何？我国农业信息技术发展取得了哪些成就？什么是数字农业？包括哪些内容？它与精确农业、信息农业有何区别？什么是数字农作？其基本特征和主要内容包括哪些方面？数字农作关键技术包括哪些？对农作管理有何意义？数字农作技术发展趋势如何？,思 考 题,Thank You!,