DigitalAgricultureFoundation醉自然Q榜以

計算機應用基礎3

ComputerApplicationFoundation3

東北農業(yè)大學計算機科學系

計算機專業(yè)教研室

2004年8月

引子

NEAUComputerScienceandTechnolog

?你對這門課的看法是什么？

?作為農業(yè)大學的學生

你眼中農業(yè)是什么樣的？

?農業(yè)的發(fā)展經歷了幾個歷程？

?國外的農業(yè)你了解嗎？

?我國的農業(yè)現在處于何種境地？

這是一門什么樣的課程?

NEAUComputerScienceandTechnolog

?這門課程講述的不是單純的計算機技術，不

是農業(yè)類、農業(yè)工程類或管理類的專業(yè)技術,

它講述的是這些技術相互融合所產生的新技

術，是對新技術的概述。

?這門課程的目的：

介紹當前現代農業(yè)技術的發(fā)展

為大家能靖發(fā)現機遇作準備

認識目前多學科融和的必要性

這門課程講述了什么?

NEAUComputerScienceandTechnolog

?精確農業(yè)

?農業(yè)專家系統(tǒng)*

?虛擬農業(yè)

?農業(yè)信息化*

DigitalAgricultureFoundation醉自然Q榜以

數字農業(yè)技術概論

Chapter1DigitalAgricultureOverview

東北農業(yè)大學計算機科學系

計算機專業(yè)教研室

2004年8月

agenda

NEAUComputerScienceandTechnolog

?概述

?智能化農業(yè)技術基本概念

?智能化農業(yè)技術的發(fā)展

計算機技術在農業(yè)中的應用

NEAUComputerScienceandTechnolog

?50-60年代-----農業(yè)計算階段

?70-80年代-----農業(yè)數據庫階段

?80-90年代中期-----農業(yè)信息系統(tǒng)階段

?90年代中期以后-----智能化、產業(yè)化階段

計算機在美國農業(yè)領域內的應用

NEAUComputerScienceandTechnolog

?50年代初，美國一些農業(yè)經濟學家首先應用

計算機處理線性規(guī)劃等問題。

?60年代，計算機普遍進入美國農業(yè)科研與決

策部門

?70年代逐步推廣到農場

?到1985年，美國已有8%的農場主使用計算

機處理農場事務，其中一些大農場則已計算

機化。計算機的應用給美國的農場管理、科

研和生產帶來了高質量、高效率和高效益。

美國的實際應用

?作物生產管理自動化

?畜禽生產管理自動化

?農機管理產品加工自動化

?農業(yè)科研服務系統(tǒng)信息化

?農田灌溉調控自動化

我國農業(yè)具有以下特點

NEAUComputerScienceandTechnolog

(1)農業(yè)人口人均耕地面積小，僅為世界平

均水平的1/5;俅于印度、日本，同美國相差

甚遠。

(2)農業(yè)機械化水平俅。每萬公頃拖拉機擁

有量，僅約為世界平均水平的34.7%,甚至

低于印度的水平。

(3)化肥投入水平高。每公頃化肥投入量是

世界平均水平的3.37倍，高于美國，但低于

日本。

我國農業(yè)發(fā)展現狀

NEAUComputerScienceandTechnolog

?傳統(tǒng)農業(yè)

。高額比例人工投入

。超額低效的水肥物質消耗

。嚴重的環(huán)境污染

進入WT0后面臨9

我們應該如何應對？

走具有中國特色的農業(yè)發(fā)展之路

NEAUComputerScienceandTechnolog

?繼續(xù)走農業(yè)發(fā)達國家已走過的以犧牲土質、

環(huán)境及使用對人類健康有不良影響的農藥、

化肥的石油農業(yè)發(fā)展道路

?利用現代信息技術、生物技術和工程裝備技

術發(fā)展具有中國特色的智能化農業(yè)

專家們的觀點

NEAUComputerScienceandTechnolog

?立足目前中國的實際情況，不適合開展數字

農業(yè)。

?立足發(fā)展，積極推進，大力開展。

?我們應該怎樣看待這個問題?

計算機技術應用的方向

NEAUComputerScienceandTechnolog

?農業(yè)信息的獲取和處理

■農業(yè)生產管理

?農業(yè)專家系統(tǒng)

?農業(yè)計算機網絡

?農業(yè)決策支持系統(tǒng)

?精確農業(yè)

?虛擬農業(yè)

數字農業(yè)中所應用的技術

NEAUComputerScienceandTechnolog

?3s技術（GPS、GIS.RS）

?人工智能

?網絡、通訊技術

?虛擬現實技術

?自動控制技術

?信息存儲和處理

數字農業(yè)的基本概念和內涵

NEAUComputerScienceandTechnolog

?“數字農業(yè)”(digitalagriculture)確切的表

達應該是數字化農業(yè)。

?目前，數字農業(yè)較為公認的定義是用數字化

技術，按人類需要的目標，對農業(yè)所涉及的

對象和全過程進行數字化和可視化的表達、

設計、控制、管理。依據數字化對象的尺度

大小，數字農業(yè)層次上可以是分子水平、細

胞水平、器官水平、個體水平、群體水平、

社會水平的數字農業(yè)。

數字農業(yè)的本質

NEAUComputerScienceandTechnolog

?把信息技術作為農業(yè)生產力重要要素，將工

業(yè)可控生產和計算機輔助設計的思想引入農

業(yè)，通過計算機、地學空間、網絡通訊、電

子工程等信息高技術與農業(yè)的融合，在數字

水平上對農業(yè)生產、管理、經營、流通、服

務以及農業(yè)資源環(huán)境等領域進行數字化設計、

可視化表達和智能化控制管理。

數字農業(yè)意義

NEAUComputerScienceandTechnolog

?數字農業(yè)總攬信息技術在農業(yè)領域的集成應

用，是今后我國實現農業(yè)信息化跨越發(fā)展的

突破口，是構建和發(fā)展我國農業(yè)高技術體系

的重大舉措，是在世界范圍內新的農業(yè)科技

革命中占有一席之地和提高我國農業(yè)國際競

爭力的戰(zhàn)略選擇。

數字農業(yè)技術研究的總體目標

NEAUComputerScienceandTechnolog

?構建數字農業(yè)的技術體系、應用體系和運行

管理體系

?在數字農業(yè)重大技術、重大系統(tǒng)、重大產品

上取得突破性進展

?逐步建立我國數字農業(yè)技術體系，使我國農

業(yè)信息技術研究應用達到世界先進水平

?全面推進我國農業(yè)信息化和農業(yè)現代化進程。

數字農業(yè)技術應用示范

NEAUComputerScienceandTechnolog

?建立大規(guī)?，F代化農業(yè)數字化技術應用示范區(qū)1萬

畝；

?建立設施農業(yè)數字化生產技術應用示范區(qū)50?100畝;

?建立1個城郊型集約化農業(yè)數字化技術應用示范區(qū)，

包括精準農業(yè)技術研究示范基地2500畝、數字化精

準控制農產品安全標準化生產示范基地3個、3個數

字化畬禽場、數字化農產品交易市場1個；

?建立1個數字林業(yè)技術應用示范區(qū)，實現示范區(qū)林

業(yè)資源管理、工程管理與監(jiān)測、林業(yè)生產與流通的

數字信息化

數字農業(yè)技術平臺構建

NEAUComputerScienceandTechnolog

?面向農業(yè)精準生產、畜禽精細養(yǎng)殖、林業(yè)資

源管理，開發(fā)信息獲取、信息管理、動態(tài)監(jiān)

測、診斷決策、過程設計、智能控制等方面

的專用技術軟件

?開發(fā)數字農業(yè)硬件技術平臺產品（變量播種、

變量施肥、精準灌溉、噴藥和智能控制）

?通過系統(tǒng)集成建立數字農業(yè)3大技術平臺（數

字農業(yè)精準生產技術平臺、數字農業(yè)精細養(yǎng)

殖技術平臺、數字林業(yè)技術平臺）

數字模型構建與數字化段計技術

NEAUComputerScienceandTechnolog

?建立基于數字化技術的主要農林植物生長的

數字化模型

?主要農作系統(tǒng)作物生長發(fā)育與產量品質形成

的系統(tǒng)模擬模型

?土壤-作物生產系統(tǒng)水分和養(yǎng)分動態(tài)平衡的模

擬模型

?作物生產管理技術設計的動態(tài)知識模型

?數字植物虛擬設計可視化系統(tǒng)軟件

?農作系統(tǒng)統(tǒng)數字化種植設計系統(tǒng)軟件

數字農業(yè)信息采集技術

NEAUComputerScienceandTechnolog

?實現土壤與作物養(yǎng)分、產量和品質、病蟲草

害信息快速獲串及診斷監(jiān)測技術上取得突破

?研發(fā)出作物營養(yǎng)診斷儀、作物生長狀況測定

儀、作物病蟲為害監(jiān)測儀產品

專項課題段置

NEAUComputerScienceandTechnolog

?數字農業(yè)信息采集技術研究與產品開發(fā)

?農林植物生長模型與數字化設計技術研究

?土壤-作物系統(tǒng)過程模型與數字化設計技術研究

?數字農業(yè)精準生產技術平臺構建與應用

?數字農業(yè)精細養(yǎng)殖技術平臺構建與應用

?數字林業(yè)技術平臺構建與應用

?數字農業(yè)技術應用示范

?數字農業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略及技術體系研究

數字農業(yè)技術研究與示范專項

NEAUComputerScienceandTechnolog

?在研究內容的總體設計上主要US個方面考慮:

?數字農業(yè)關鍵技術研究與產品開發(fā)

?數字農業(yè)技術系統(tǒng)集成與平臺構建

?數字農業(yè)示范區(qū)建設

數字農業(yè)關鍵技術研究與產品開發(fā)

NEAUComputerScienceandTechnolog

?將工業(yè)生產的思想和計算機輔助設計技術引

進農業(yè)，開展數字農業(yè)關鍵技術研究，開發(fā)

一批高技術含量的數字化產品。

?主要內容一是數字農業(yè)信息獲取技術研究，

力求在農田數字信息獲取和監(jiān)測關鍵技術上

取得突破；二是數字農業(yè)模型與模擬技術研

究，以植物生長模型的構建和農田土壤-作物

系統(tǒng)模型為重點，力爭在數字農業(yè)設計和管

理技術研究上取得突破創(chuàng)新，提升農業(yè)科技、

生產、運行和管理技術水平。

數字農業(yè)技術系統(tǒng)集成與平臺構建

NEAUComputerScienceandTechnolog

?根據數字農業(yè)建設的需要，在數字農業(yè)關鍵

技術研究成果的基礎上，圍繞數字農業(yè)信息

獲取、信息處理和信息利用，開發(fā)數字農業(yè)

需要的軟硬件平臺，通過系統(tǒng)集成，建立適

合中國國情的數字農業(yè)技術平臺。根據有限

目標、突出重點的原則，重點是數字農業(yè)精

準生產技術、數字農業(yè)精細養(yǎng)殖技術和數字

林業(yè)技術平臺的構建。

數字農業(yè)示范區(qū)建段

NEAUComputerScienceandTechnolog

?在數字農業(yè)技術創(chuàng)新的基礎上，結合國家863

計劃農業(yè)專家系統(tǒng)示范區(qū)、國家科技攻關農

業(yè)信息化技術示范區(qū)和國家星火計劃農村信

息化示范區(qū)建設，考慮區(qū)域布局的典型性和

代表性，突出重點特色，進行數字農業(yè)示范

區(qū)建設，組裝配套數字農業(yè)技術成果，建立

數字信息服務網絡，實現數字農業(yè)技術的應

用示范。

數字農業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略及技術體系研究

NEAUComputerScienceandTechnolog

?主要研究我國數字農業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略、數字農

業(yè)的框架體系、數字農業(yè)實施規(guī)范，根據國

內外發(fā)展趨勢和我國農業(yè)信息化、農業(yè)現代

化發(fā)展的需要，研究數字農業(yè)發(fā)展全局性和

戰(zhàn)略性問題，指導全國數字農業(yè)建設規(guī)范化

實施，跟蹤世界先進水平，確保數字農業(yè)可

持續(xù)發(fā)展。

數字農業(yè)的主要內容

NEAUComputerScienceandTechnolog

(1)對農業(yè)各個方面(種植業(yè)、畜牧業(yè)、水

產業(yè)、林業(yè)等)各種過程(生物的、環(huán)境

的、經濟的)全實現數字化，并應用數學

模型加以表達;

(2)把各種數字化技術最廣泛地應用于農業(yè);

(3)在農業(yè)的各個部門(生產、科研、教育、

行政、流通、服務等)全面地實現數字化與

網絡化管理。

DSS&ES

NEAUComputerScienceandTechnolog

?決策支持系統(tǒng)(DecisionSupportSystem)

?專家系統(tǒng)(ExpertSystem)

是利用知識和數學模型，通過計算機分

析、模擬和人機對話來解決復雜現實問題的

計算機系統(tǒng)。

功能特點

NEAUComputerScienceandTechnolog

。通過與農業(yè)領域專家的合作，將農業(yè)專家

的知識、經驗與計算機軟件集成，可以針

對農業(yè)生產管理過程中的關鍵技術和環(huán)節(jié),

如栽培管理、病蟲害診斷、標準化生產等,

提供決策和合理化建議。

已經開發(fā)的種類

NEAUComputerScienceandTechnolog

。作物（小麥、玉米、大豆）、蔬菜（黃瓜、番茄、

大白菜、甜椒）、瓜類（西瓜）、花卉（月季、

郁金香、蝴蝶蘭）、果樹（蘋果、葡萄、桃、梨、

板栗、核桃）、草坪（早熟禾、草坪管理）、水

產（淡水嚇、麗魚、青嚇、水產養(yǎng)殖、魚病）、

畜牧（豬、雞、豬場管理）、其它（節(jié)水灌溉）

等28種生產管理專家系統(tǒng)

WS的基本秸構

平臺的系列產品

脫亞獨冊系統(tǒng)II發(fā)平臺佃產機陽

句o0

PAHQ3.UMPC/PDA

學業(yè)智能系統(tǒng)開發(fā)平臺

PAID4.O

農業(yè)智能系統(tǒng)開邀平臺

PAID4.O單機祝

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，?2???0.，農業(yè)智能系蛻開就平臺

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forAgriculturalInf?lll0?nco?Sy?tttm

W*玄,呼甯&

y::：】…

尊）PAID^.o小麥栽培管理專家決策系統(tǒng)

■a

■BBH

開發(fā)*位：北京信■技術研究中C

開發(fā)時同：2003.3

大田作物:PAID*。雞專家決策系統(tǒng)

小麥玉米大豆

革果栽培管理專家決策系統(tǒng)蔬菜：特菜黃瓜西瓜

I

番茄大白菜甜椒開發(fā)單位：北京農業(yè)信息技術研究中心

開加響；2003.6

■正回一窗

■BBV養(yǎng)殖：雞豬

開龍編位：比京農業(yè)信0技術科賓中。

開發(fā)時何：2002.7豬場管理黃雞

果樹：桃梨

蘋果板栗核桃葡萄淡水蝦養(yǎng)殖專家決策系統(tǒng)

嗑PAID4.0

早熟禾種植專家系統(tǒng)化卉：月季

郁金香蝴蝶蘭

開發(fā)制位：北京農?偌,技術研位中◎

開發(fā)時何:2002.?

草坪：早熟禾草坪水產：淡水蝦蛹魚魚病

開龍單位：北京農業(yè)信息技術研亢中心

開發(fā)時間：2002乖5月青蝦水產養(yǎng)殖

仁JI大田作物

I疏采|山|_

養(yǎng)殖~~poc^>

花卉

萱

理工程中心理事會工程中心領導工程技術委員會

層

■數據姿源部IT

?品質測試分析■信息標準部

■環(huán)境控制部?營養(yǎng)測試分析?農業(yè)信息采集方法

?環(huán)境信息采集技術?生理測試分析?農業(yè)信息標準化

?生物信息采集技術?生化測試分析?農業(yè)系統(tǒng)模型構建

?傳感器研究開發(fā)?農產品安全檢測?虛擬可視化技術

?溫室智能控制系統(tǒng)?農田環(huán)境質量檢測?景觀虛擬設計系統(tǒng)

?溫室分布調控技術?農業(yè)數據庫建立?虛擬與現實系統(tǒng)集成

?灌溉施肥系統(tǒng)

■智能系統(tǒng)部

■精準農業(yè)部

■成果轉化部?農業(yè)專家系統(tǒng)平臺

?精準施肥技術

?農業(yè)專家系統(tǒng)框架

?精準灌溉技術

?派得偉業(yè)信息技術公司,實用農業(yè)專家系

?精準植保技術

?農務通信息技術公司?遠程診斷系統(tǒng)

業(yè)?精準播種技術

?信息服務體系建設?農務通(HPC)

?機電一體化技術

務?信息資源數據庫建設?農業(yè)掌中寶(PDA)

?精準農業(yè)設備開發(fā)

?技術支持、培訓、推廣?農業(yè)電子書(e-BOOK)

層?精準農業(yè)技術引進吸收及效益評價?信息咨詢服務

■軟件工程部

技術部

■3S?農業(yè)信息化平臺系統(tǒng)

?遙感信息獲取

?農業(yè)信息化工具軟件

?衛(wèi)星地面接受站?數據庫系統(tǒng)設計

?高光譜數據庫建設t

■遠程教育部■小湯山基地?農業(yè)信息網絡設計

?作物佶息獲取及診斷

?多媒體系統(tǒng)一?精準農業(yè)技術示范?農業(yè)信息網絡開發(fā)

?地理信息系統(tǒng)

?遠程教育工程?農業(yè)信息系統(tǒng)示范?農業(yè)信息網絡工程

?信息采集產品(PAD-GIS)

?教育課件制作?農業(yè)軟件產業(yè)圓?農業(yè)軟件系統(tǒng)集成

?全球定位系統(tǒng)

?遠程培訓?遙感試驗場

?3S系統(tǒng)集成技術

?信息資源庫建設?農業(yè)高技術孵化器

?各種宣傳材料印刷,技術培訓及參觀

服TT

務辦公室科研部財務部

層

國家農業(yè)信息化工程技術研究中心

面向政府部門服務農村政務管理與決策人員

人面向農業(yè)企業(yè)報務市場經營與企業(yè)管理人員

面向生產單位服務農業(yè)生產與技術推廣人員

農村市場信息賽源數據庫建設

農

貨農村科技信息資源數據庫建設

農村自燃/社會/經濟資源數據庫建設業(yè)

信

農村信息化平臺技術研究開發(fā)息

車農村信息化應用系統(tǒng)研究開發(fā)

農村信息化硬件產品研究開發(fā)化

體

農村計算機網絡建設與應用系

路農村無線傳輸網絡應用

農村有線傳輸網絡應用正

一；一/技術飛

L標準，

網絡技術、智能技術、

標準彳占

規(guī)范蔚握控制技術、模型技術、支撐

,實施.產3S技術、虛擬技術、技術

規(guī)范次j示準/I多媒體技術

目標任務

技術創(chuàng)新

精確農業(yè)的含義

NEAUComputerScienceandTechnolog

?定義

它是基于作物處于農田地塊環(huán)境條件的差

異性，精確地定位、定量、定時獲月又作物及其

生長環(huán)境的信息數據，按照效益最優(yōu)、環(huán)境污

染最小的原則，根據這些信息及時或實時做出

合理決策，自動生成耕作指令數字圖，指令智

能化農機具實施