现代农业信息技术学生用.docx
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现代农业信息技术学生用
现代农业信息技术
第一讲：
现代农业信息技术概况
第二讲：
精准农业与数字农业
第三讲：
农业信息检索与获取技术
第四讲：
农业数据与资源库技术
第五讲：
农业专家与决策支持系统
第六讲：
农业信息传播学概述
第七讲：
信息技术对农业及当今社会的影响
2010年7月
第一讲：
现代农业信息技术概况
21世纪是社会高度信息化的时代，是经济高度信息化的时代。
实施农业信息化是我国农业迎接知识经济的挑战和推动新的农业科技革命的重大举措。
农业要实现现代化，实现生产力质的飞跃，必须充分大力发展信息技术这一管理和传播手段。
十八世纪七十年代，人类社会从农业社会过渡到工业社会。
从那时起到今天的二百多年的时间里，人类共经过了三次产业革命。
与此相对应的三个历史时代被称为蒸气时代、电气时代和电子时代。
今天，我们正进入一个以大规模集成电路为基础、以计算机和通信融合为特点的信息时代。
也就是说人类正面临第四次产业革命。
以前的三次革命主要是人类体力的延伸，而本次革命则是人类脑力的延伸。
一．农业信息技术
信息是继材料、能源之后的第三大资源。
信息技术是人类对信息检索与获取、存储与传递、分析与利用的技术。
农业信息技术就是实现农业各种信息检索与获取、存储与传递、分析与利用的技术。
农业信息技术的作用
①实现农业自动化生产；
②实现对自然环境实时监测，指导农业生产、管理，最大限度的避免自然灾害对农业造成的损失；
③提高对农业和农村经济发展的政策决策水平，实现科学化管理；
④科学指导农业生产，增加农副产品产量，提高农产品质量，降低农业生产成本，提高经济效益；
⑤推动农业科学技术的研究与发展；
⑥加快农业科技信息传播和合理利用，提高农业生产水平。
二．主要农业信息技术介绍
信息技术在农业应用领域的主要技术有：
信息技术在农业应用领域的主要技术有：
全球卫星定位技术（GPS）
地理信息系统GIS）
遥感技术（RS）
农业专家与决策系统（DSS）
生物信息技术
网络技术
（一）全球定位系统（GPS）介绍
全球定位系统（GlobalPositionSystem，简称GPS）是美国研制的导航、授时和定位系统。
是美国从本世纪70年代开始研制，历时20年，耗资300亿美元，于1994年全面建成。
GPS系统组成
GPS系统主要有三大组成部分，即
空间星座部分
地面监控部分
用户设备部分
GPS系统特点
GPS的问世标志着电子导航技术发展到了一个更加辉煌的时代。
主要特点是：
①全球地面连续覆盖。
在地球上任何地点均可连续同步地观测到至少4颗卫星，从而保障了全球、全天候连续实时导航与定位的需要。
②功能多、精度高。
GPS可为各类用户连续地提供高精度的三维位置、三维速度和时间信息。
③实时定位速度快。
目前GPS接收机的一次定位和测速工作在一秒甚至更少的时间内便可完成，这对高动态用户来讲尤其重要。
（二）地理信息系统（GIS）
1、GIS的定义
地理信息系统（GeographicInformationSystem,简称GIS）是一种采集、处理、传输、存储、管理、查询检索、分析、表达和应用地理信息的计算机系统，是分析、处理和挖掘海量地理数据的通用技术。
地理信息系统起源于二十世纪六十年代末期，它是由地理学、制图学、遥感与摄影测量学、计算机CAD技术、计算机网络技术、数据库技术等学科和技术综合发展而来的。
2、GIS的构成
（1）硬件：
工作站或微机，数据输入设备，数据输出设备，通讯传送设备，存储设备，图形终端。
地理信息系统的主要计算机硬件是工作站和微机。
（2）软件：
包括基础软件与二次开发软件。
①GIS基础软件：
即能提供给用户以进行二次开发的GIS基础平台。
GIS的主要计算机操作系统软件是UNIX、Windows9X、WindowsNT等。
②GIS二次开发软件
指针对不同用户，不同功能需求，不同管理和运作方式，基于地理信息系统基础软件平台上的二次开发的软件。
3、GIS的功能
①基本功能：
包括数据输入、存储、编辑、操作、查询、检索、及分析数据显示、结果输出。
②数据更新应用功能：
综合分析预测、监测辅助规划与管理辅助决策。
（三）遥感技术（RS）简介
遥感技术（RemoteSensing简称RS）。
是一种不通过直接接触目标物而获取其信息的一种技术。
“遥感”一词通常是指通过使用飞机或卫星获取和处理地球表面的自然资源与人文环境方面信息。
遥感技术应用:
遥感技术包括传感器技术，信息传输技术，信息处理、提取和应用技术，目标信息特征的分析与测量技术等。
（四）、农业专家与支持系统
农业专家系统是一种智能化的农业信息技术，农业专家系统不仅可以保存、传播各类农业信息和农业知识，而且能把分散的、局布的单项农业技术综合集成起来，经过智能化的信息处理，能针对不同的条件，给出系统性和应变性强的各类农业问题的解决方案，为农业生产全过程提供高水平的服务。
（五）生物信息技术
生物信息学从事对基因组研究相关生物信息的获取、加工、储存、分配、分析和解释。
这一定义包括了两层含义，一是对海量数据的收集、整理与服务，也就是管好这些数据；另一个是从中发现新的规律，也就是用好这些数据。
生物信息学是一门正在迅速兴起的边缘学科，它位于生物、计算机、数学等多个领域的交叉点上，其研究目标是揭示“基因组信息结构的复杂性及遗传语言的根本规律”，它对计算机领域提出了严峻的挑战。
三．国外信息化农业发展现状
1、信息化程度或信息产业的发展水平已成为评价综合国力的重要标志
2、信息技术在农业方面的应用也很广泛
3、发达国家农业信息化
四．我国信息化农业发展现状
（一）、我国农业信息化现状
一、我国农业信息化现状
虽然我国农业信息化发展的起步较晚，但目前信息化建设已全面起步。
信息技术对传统产业的改造在我国已形成一股强劲的势头。
面对历史的挑战和机遇，农业领域也大力开展信息化工作。
然而，从总体上来说，农业信息化在我国还未受到足够的重视，还缺乏全国整体规划，研究与应用发展不平衡，尤其在成果转化与实际应用的开发和推广上还存在着很大困难，农业信息产业化水平还比较低。
因此，应该进一步加强我国农业信息化发展战略研究，使我们能够寻找到一条适合中国国情的、效果最佳的农业信息化发展模式，其最终目的是促进我国农业和农村经济的快速、协调发展。
（二）、中国农业面临的挑战
信息化使全球经济向一体化方向发展；
农业历来是中国产业中最落后的部门，长期不利的贸易环境和基础产业地位，使得我国农业的基础十分薄弱，资金匮乏，技术水平低；
在工业信息化已经起步的条件下，如果农业不能借助信息产业的强大辐射力，搭不上信息化的快车，便会更加拉大与工业和其他产业的差距，削弱其国民经济的基础地位；
在其他领域，信息化对农业的冲击也十分明显。
（三）、中国农业信息化的机遇
尽管中国农业信息化面临种种挑战，但是国内外信息化的局势也给中国农业提供了难得的发展机遇。
从国内经济形势看
从技术的内在特征看
从信息产业的发展规律看
（四）、中国农业的信息化战略
我国农业信息化发展应选择以信息资源建设为主的战略。
同时注重与国家宏观产业政策相配套，注重信息市场培育和信息环境的建设。
具体在理论和实践指导两个方面努力。
在理论上，注重对农业信息资源开发、农业信息产品交换、农业信息市场建设以及农业信息企业发展内在规律和指导方针的探讨；
在实践上，应从中国农业资源紧缺、基础薄弱、发展相对落后、与信息文化差别巨大等特点出发，研究有利的信息资源利用开发形式和实施战略。
五、我国农业信息化的重点领域
1、实施中国农业科技信息网络建设工程建立中国农业科技信息网这将会大大促进我国科研和生产的发展。
2、农业科技信息资源数据库建设工程
利用现代信息处理技术、数据仓库技术、多媒体技术，建立全国农业信息资源保障体系，中央要建立国家级农业科技信息资源库，各省要建立省级农业科技信息资源库。
3、农业信息监测与速报系统
4、建立国家虚拟农业重点试验室
5、发展精准农业，建立示范基地
6、建立计算机农业专家决策支持系统
7、建立农业信息网络和多媒体农业技术推广体系
第二讲：
精准农业与数字农业
一、精准农业
美国于80年代初提出精准农业（PrecisionFarming）的概念。
它的基本涵义是把农业技术措施的差异从地块水平精确到平方米水平的一整套综合农业管理技术，从而极大地提高种子、化肥、农药等农业资源的利用率，提高农业产量和减少环境污染，有利于农业可持续发展。
精准农业是世界农业发展的新潮流，是由信息技术支持的根据空间变异，定位、定时、定量地实施一整套现代化农事操作技术与管理的系统。
精准农业并不过分强调高产，而主要强调效益。
精准农业将现代农业带入数字和信息时代，是21世纪农业的重要发展方向。
精准农作的技术思想
精准农作技术研究发展的驱动力来自于在作物生长环境和收获产量实际分布的空间差异，进一步讲，这种差异又具体表现在三个方面。
（1）田间条件和收获量的空间差异；
（2）年际间产量的时间差异；
（3）预测和实际产量间的差异。
精准农业系统的核心是建立一个完善的农田地理信息系统
精准农业的效益主要表现为两方面：
（1）减少投入，提高作物产量和品质。
（2）保护环境。
减少因农业化学物质的滥用造成环境污染的风险。
二、精准农业的主要技术支持体系
精准农业的技术支持体系包括：
主要六个系统，以及还有另外四个系统。
主要六个系统
全球定位系统地理信息系统
信息采集系统遥感监测系统
决策支持系统智能化农业机械系统
还有另外四个系统
环境监测系统系统集成
网络化管理系统培训系统
三、国内外精准农业研究现状
（一）国内精准农业研究现状
（二）国外精准农业研究现状
四、数字地球与数字农业
1、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。
其核心思想是用数字化的手段来处理整个地球的自然和社会活动诸方面的问题，最大限度地利用资源。
其特点是嵌入海量地理数据，实现多分辨率、三维对地球的描述，即“虚拟地球”。
通俗地讲，就是用数字的方法将地球、地球上的活动及整个地球环境的时空变化装入电脑中，实现在网络上的流通，并使之最大限度地为人类的生存、可持续发展和日常的工作、学习、生活、娱乐服务。
严格地讲，数字地球是以计算机技术、多媒体技术和大规模存储技术为基础，以宽带网络为纽带运用海量地球信息对地球进行多分辨率、多尺度、多时空和多种类的三维描述。
2、数字地球的技术基础
要在电子计算机上实现数字地球不是一个很简单的事，它需要诸多学科，特别是信息科学技术的支撑。
主要包括：
计算机宽带高速网络技术，高分辨率卫星影像，空间信息技术，大容量数据处理与存贮技术，科学计算以及可视化和虚拟现实技术
3、数字地球的应用
在人类所接触到的信息中有80%与地理位置和空间分布有关，地球空间信息是信息高速公路上的货和车。
数字地球对全球变化与社会可持续发展的作用
数字地球对社会经济和生活的影响
数字地球与智能化交通
五、数字农业
数字农业，是把数字地球技术与现代农业技术相结合的综合的农业生产管理技术系统。
“数字农业”应该包含以下几个内容：
1．“数字农业”要求对农业各个方面（包括种植业、畜牧业、水产业、林业）的各种过程（生物的、环境的、经济的）全面实现数字化，也就是说，各种农业过程都要应用二进制的数字（0、1）以及数学模型加以表达。
2．“数字农业”要求各种农业信息技术最广泛地应用于农业。
3.“数字农业”要求在农业的各个部门（生产、科研、教育、行政、流通、服务等）全面地实现数字化与网络化管理。
可以预期，数字农业的发展必将：
使农业实现更高的效率；
使农产品达到更高的质量；
使农业更好地满足人们生活不断增长的需求。
同时，又使农业环境得到更有效的保护，实现农业符合现代化要求的可持续发展。
第三讲：
农业信息检索与获取技术
信息获取与检索的意义
计算机获取与检索概述
搜索引擎
综合性信息获取与检索工具
计算机网络及Internet常识
一、信息获取与检索的意义
科技信息的类型（按出版形式和内容划分）
1.图书2.期刊
3.报纸4.专利
5.标准6.学位论文
7.科技报告8.会议论文
9.政府出版物10.产品样品资料
11.技术档案
二、计算机获取与检索概述
（一）计算机获取与检索概述
1、常见获取与检索工具概况
2、计算机获取与检索简况
3、计算机获取与检索的相关概念
4、检索式的拟订
（二）获取与检索步骤
1．获取与检索准备
2．选择合适的检索工具
3．选择检索途径
4．拟订检索式
5．实施检索
6．筛选文献
7．获取原文
三、搜索引擎
（一）搜索引擎概述
基本概念
Internet的主要信息服务类型
搜索引擎的类型
1．搜索引擎
搜索引擎是Internet上的一种网站，它的主要任务是在Internet上主动搜索Web服务器信息并将其自动索引，其索引内容存储于可供查询的大型数据库中。
一个搜索引擎由搜索器、索引器、检索器和用户接口等四个部分组成。
2．域名
从字面上讲，域名就是Internet上某个区域的名字。
可以简单将域名理解为任何一个想要和Internet连接的公司或机构在Internet上的注册地址。
完整的域名包括三段，例如“”指的是域内的一台名叫www的主机。
（二）搜索引擎的类型
1、按搜索引擎的数据检索机制划分
1）主题型搜索引擎
2）分类型搜索引擎
3）混合型搜索引擎
2、按检索内容划分
1）综合型
2）专题型
专门采集某一主题范围的信息资源，并用更为详细和专业的方法对信息资源进行标引描述。
3）特殊型
（三）搜索引擎的检索技巧
1、常规的检索技巧
2、Google的高级检索技巧
3、XX的高级检索技巧
四、综合性信息获取与检索工具
（一）图书信息获取与检索
（二）期刊信息获取与检索
中外文综合检索工具简介
中文综合检索工具简介
（1）维普《中文科技期刊数据库》（全文版、文摘版、引文版）
《中文科技期刊数据库》是重庆维普资讯有限公司（）1989年创建的国内最早的期刊文献数据库。
包含了1989年至今的9000种国内期刊刊载的1250余万篇文献，并以每年250万篇的速度递增。
涵盖自然科学、工程技术、农业、医药卫生、经济、教育和图书情报等学科范围。
按照《中图法》进行分类，所有文献被分为8个专辑（社会科学、自然科学、工程技术、农业科学、医药卫生、经济管理、教育科学和图书情报）36个专题。
目前出版发行《中文科技期刊数据库》（全文版）、《中文科技期刊数据库》（文摘版）和《中文科技期刊数据库》（引文版）》三个版本。
从2005年开始增加社会科学期刊 ，其分类检索界面开始具备完整的《中图法》分类表，这是其它中文期刊数据库没有的。
（2）清华同方（CNKI）的《中国期刊网全文数据库》
（3）万方《中国数字化期刊群》
（4）中国国家科技图书文献中心（NSTL）期刊数据库
外文综合检索工具简介
（1）联机检索系统
（2）网络在线检索系统
Elsevier,EBSCO,Springerlink
（三）学位论文获取与检索
1、中文类学位论文的检索工具
1）中国优秀博硕士学位论文全文数据库
（
中国优秀博硕士学位论文全文数据库（ChineseDoctoralDissertationsandMaster’sThesisFull-textDatabases，CDMD）是中国知识基础设施工程（CNKI）的系列产品之一，是目前国内相关资源最完备、高质量、连续动态更新的中国博硕士学位论文全文数据库，至2005年12月31日，累积博硕士学位论文全文文献27万多篇。
收录的论文来自全国305家博硕士培养单位。
（四）会议信息及科技报告检索工具
（五）其他信息获取与检索
1、专利信息获取与检索
2、商标信息获取与检索
3、标准信息的检索工具
4、政府及国际组织出版物的检索工具
5、事实和数值型获取与检索工具
6、报纸的检索工具
第四讲：
农业数据与资源库技术
数据库是现代生产管理和科学技术发展的产物，是信息产业的重要组成部分。
数据库是人类从工业社会向信息社会过渡的标志之一。
数据库建立与发展，对推动信息产业发展具有重要作用。
数据库是一个有序的，由多个记录型数据集成的集合体。
数据库不仅存储数据，而且还存储数据之间的联系和复杂的逻辑关系，并能检索利用。
总之，数据库是存放数据的地方，数据库系统是实现有组织地、动态地存储大量有关的数据、方便多用户访问的由计算机软硬件资源组成的系统。
一、数据库的基本功能
（一）数据库的类型
从数据库内部的表示形式，可将数据库分为3类，即面向字、面向数和面向图形。
从数据库的数据类型又可分为：
文献型库、数值型库、事实型库、知识型库、多媒体型库
（二）数据库的管理功能
数据库软件很多，除早期DOS操作系统流行的DBASE、FOXBASE、FOXPRO外，还有网络操作系统下的VISUALFOXPRO、SQLSERVER、ORACLE、SYBASE、INFORMAX等数据库软件系统。
它们都具备以下基本的数据库管理功能。
基本的数据库管理功能：
数据库的安全性、数据库的结构定义和修改、数据的追加修改和删除、数据库的检索功能、数据库的输出功能、数据库的恢复技术
二、并行数据库系统是指在并行机上运行的具有并行处理能力的数据库系统。
并行数据库系统应具有以下特点：
（1）高性能。
并行数据库系统通过将数据库管理技术与并行处理技术有机结合，发挥多处理器结构的优势，从而可以提高比相应的大型机系统高得多的性能价格比和可用性。
（2）高可靠性。
由于并行数据库系统采用多处理器，当一个处理器
其他磁盘上的数据副本仍可供使用，从而大大提高了系统的可靠性
（3）可扩充性。
并行数据库系统的性能可以通过增加处理和存储能力而平滑的扩展。
三、分布式数据库系统的概念
分布式数据库系统是数据库技术和网络技术有机结合的结果。
粗略的定义是将分散在各处的数据库系统通过网络通信技术连接起来形成的系统称为分布式系统（DistributedDatabaseSystem，简称DDBS）
四、数据仓库技术
随着信息社会需求的发展，从大量数据中提取制定有关策略的信息就显得越来越重要，这种需求涉及大量的用于决策的数据，传统的数据库系统已无法满足这种需求。
具体表现在：
历史数据量大；
辅助决策信息涉及许多部门，而不同系统的数据难以集成；
访问数据的能力不足。
（一）数据仓库的基本概念
从大量的事务型数据库中提取数据，并将其整理、转换成新的存储格式，即为决策目标而把数据聚合在一种特殊的格式中，这种支持决策的、特殊的数据存储被称为数据仓库。
数据仓库是支持管理决策过程的、面向主题的、集成的、稳定的、不同时间的数据集合。
它是将数据使用者关心的数据集中起来，经过加工、提炼和重组，给决策者提供的集成、一致的数据。
（二）数据仓库的基本结构
数据仓库是存储数据的一种组织形式，其数据逻辑结构是由元数据组织而成，其数据的物理存储形式有多维数据库组织形式.
数据仓库系统（DWS）由数据仓库、仓库管理和分析工具三部分组成。
（三）数据仓库的开发过程
数据仓库系统是一种解决问题的过程，而这种过程又需要数据仓库开发技术人员必须与用户结合。
五、数据库中的知识发现（KDD）技术
随着计算机应用的普及和数据库技术的不断发展，数据库管理系统的应用领域越来越广泛，例如：
条形码和信用卡的普及和使用以及在商业、金融、保险等领域的信息化过程。
最近几十年中，数据库总存储的数据量急剧增大，但是目前数据库系统所能做到的只是对数据库中已有的数据进行存取，这样获得的信息量只是数据库信息量的一小部分。
由此带来了一系列的问题：
一些信息难辩真伪，给信息的正确运用带来困难；网络上的信息安全难以保障；信息组织形式不一致；人们意识到隐藏在这些数据之后的更深层次、更重要的信息能够预测发展趋势。
因此，从大量数据中提取出可信的、新颖的、有效的并能被人们理解的模式的高级处理过程，即数据库中的知识发现（knowledgeDiscoveryinDatabase，简称KDD）技术逐渐发展起来。
第五讲:
农业专家与决策支持系统
一、专家系统概述
专家系统是人工智能应用的一个重要分支.它实现了人工智能从理论研究走向实际应用,从一般思维方法探讨转入专门知识运用的重大突破.成为人工智能应用研究中最活跃,也最有成效的一个重要领域.
专家系统是一种具有大量专门知识与经验的智能程序系统,它能运用某个领域一个或多个专家多年积累的经验和专门知识,模拟领域专家求解问题时的思维过程,以解决该领域中的各种复杂问题.
专家系统包括三个方面的含义：
（1）它是一种具有智能的程序系统。
（2）它必须包含大量专家水平的领域知识，并可对知识进行更新。
（3）它能应用人工智能技术模拟人类专家求解问题的推理过程，解决本由专家才能解决的复杂问题。
专家系统的种类。
按专家系统特性和处理问题的类型分为：
解释型、诊断型、设计型、预测型、规划型、监视型、控制型、调试型、教学型、修理型。
专家系统的一般特点：
启发性、透明性、灵活性、交互性、推理有效性、复杂性、实用性、知识专门性、易推广性等等。
二、决策支持系统DSS（DecisionSupportSystems）是以信息技术为手段，应用管理科学、计算机科学及有关学科的理论和方法，针对半结构化和非结构化的决策问题，通过提供背景材料、协助明确问题、修改完善模型、列举可能方案、进行分析比较等方式，为管理者做出正确决策提供帮助的人机交互信息系统。
决策问题的范围很广。
计划、调度命令、政策、法规、发展战略、体制结构、系统目标等都属于决策范畴，但它们的结构化程度不同。
根据决策过程的可描述程度，西蒙（H.A.Simon）按问题的结构化程度不同可将决策划分为三种类型：
结构化决策、半结构化决策和非结构化决策。
1、结构化决策
结构化决策问题相对比较简单、直接，其决策过程和决策方法有固定的规律可以遵循，能用明确的语言和模型加以描述，并可依据一定的通用模型和决策规则实现其决策过程的基本自动化。
早期的多数管理信息系统，能够求解这类问题，例如，应用解析方法，运筹学方法等求解资源优化问题。
2、非结构化决策
非结构化决策问题是指那些决策过程复杂，其决策过程和决策方法没有固定的规律可以遵循，没有固定的决策规则和通用模型可依，决策者的主观行为（学识、经验、直觉、判断力、洞察力、个人偏好和决策风格等）对各阶段的决策效果有相当影响，往往是决策者根据掌握的情况和数据临时作出决定。
3、半结构化决策
半结构化决策问题介于上述两者之间，其决策过程和决策方法有一定规律可以遵循，但又不能完全确定，即有所了解但又
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