面向未來(lái)的智慧農(nóng)業(yè)裝備與技術(shù)研發(fā)計(jì)劃TOC\o"1-2"\h\u16619第1章智慧農(nóng)業(yè)概述與發(fā)展趨勢(shì) 382911.1智慧農(nóng)業(yè)的定義與特征 3212941.2國(guó)際智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì) 3139271.3我國(guó)智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與挑戰(zhàn) 33167第2章智慧農(nóng)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)與裝備需求 4297602.1農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)與云計(jì)算技術(shù) 413312.1.1農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)采集 499272.1.2數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理 4312802.1.3數(shù)據(jù)分析與決策支持 4305192.2人工智能與機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù) 4315612.2.1智能識(shí)別技術(shù) 568672.2.2智能控制技術(shù) 585512.2.3智能預(yù)測(cè)與優(yōu)化 5257972.3傳感器與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 5167172.3.1傳感器技術(shù) 5296972.3.2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 536962.4裝備需求分析 517710第3章智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械研發(fā) 5301423.1智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)展現(xiàn)狀 5288993.2關(guān)鍵技術(shù)研究 6305663.3智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械應(yīng)用案例 624759第4章農(nóng)田信息感知與解析技術(shù) 7164184.1農(nóng)田信息感知技術(shù) 7230364.1.1土壤信息感知技術(shù) 714264.1.2植株信息感知技術(shù) 7294624.1.3氣象信息感知技術(shù) 717014.2農(nóng)田信息解析技術(shù) 7288824.2.1數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù) 7225744.2.2農(nóng)田信息特征提取技術(shù) 7130954.2.3農(nóng)田信息分類(lèi)與識(shí)別技術(shù) 799884.3農(nóng)田信息管理系統(tǒng) 7218284.3.1農(nóng)田信息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理 793264.3.2農(nóng)田信息可視化與查詢(xún) 77364.3.3農(nóng)田信息智能分析與決策支持 813993第5章智能化農(nóng)業(yè)決策支持系統(tǒng) 8217905.1農(nóng)業(yè)決策支持系統(tǒng)概述 858255.2農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)處理與分析 8234315.3農(nóng)業(yè)智能決策模型與方法 836085.4農(nóng)業(yè)決策支持系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例 823019第6章農(nóng)業(yè)與自動(dòng)化技術(shù) 9228686.1農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì) 9189786.1.1國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 990976.1.2發(fā)展趨勢(shì) 9268906.2農(nóng)業(yè)自動(dòng)化技術(shù) 9255596.2.1自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù) 941446.2.2智能感知技術(shù) 10309346.2.3人工智能決策技術(shù) 10271406.2.4無(wú)人機(jī)技術(shù) 10308536.3典型農(nóng)業(yè)應(yīng)用案例 10155106.3.1蔬菜嫁接 1083446.3.2果園噴霧 10100136.3.3茶葉采摘 10292786.3.4稻田植保 10207006.3.5設(shè)施農(nóng)業(yè) 107821第7章精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)與智能調(diào)控技術(shù) 10154017.1精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)概述 10186157.2智能調(diào)控技術(shù) 11180737.2.1作物生長(zhǎng)模型與決策支持系統(tǒng) 11100467.2.2智能灌溉與施肥技術(shù) 11265297.2.3農(nóng)機(jī)智能導(dǎo)航與自動(dòng)駕駛技術(shù) 11276377.3精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)應(yīng)用案例 1123487.3.1精準(zhǔn)植保無(wú)人機(jī) 117347.3.2智能化溫室 11291747.3.3精準(zhǔn)灌溉系統(tǒng) 11244707.3.4農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái) 1114253第8章農(nóng)業(yè)生物技術(shù)與智慧育種 1260048.1農(nóng)業(yè)生物技術(shù)概述 1279738.2智慧育種技術(shù) 12136818.3智慧育種應(yīng)用案例 1217188第9章農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用技術(shù) 13241259.1農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用現(xiàn)狀與趨勢(shì) 13242049.2關(guān)鍵技術(shù)研究 13200309.2.1生物轉(zhuǎn)化技術(shù) 13156089.2.2物理轉(zhuǎn)化技術(shù) 13185079.2.3化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù) 13115169.2.4資源循環(huán)利用技術(shù) 138569.3應(yīng)用案例與推廣 13270509.3.1秸稈還田技術(shù) 14221319.3.2畜禽糞便處理技術(shù) 14238239.3.3農(nóng)膜回收利用技術(shù) 1476189.3.4農(nóng)業(yè)廢棄物能源化利用技術(shù) 1427586第10章智慧農(nóng)業(yè)政策與產(chǎn)業(yè)布局 142672610.1政策分析與支持措施 141478010.1.1政策環(huán)境分析 141597610.1.2支持措施 14692210.2產(chǎn)業(yè)布局與區(qū)域發(fā)展 15182210.2.1產(chǎn)業(yè)布局現(xiàn)狀 151412010.2.2產(chǎn)業(yè)布局發(fā)展趨勢(shì) 15708010.3智慧農(nóng)業(yè)未來(lái)展望與挑戰(zhàn) 162354710.3.1未來(lái)展望 161190010.3.2挑戰(zhàn) 16第1章智慧農(nóng)業(yè)概述與發(fā)展趨勢(shì)1.1智慧農(nóng)業(yè)的定義與特征智慧農(nóng)業(yè)是指運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的智能化管理，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和資源利用效率的一種新型農(nóng)業(yè)模式。智慧農(nóng)業(yè)具有以下特征：（1）數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)：通過(guò)傳感器、無(wú)人機(jī)等設(shè)備收集農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的大量數(shù)據(jù)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供決策支持。（2）智能決策：利用人工智能技術(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析和挖掘，為農(nóng)民提供精準(zhǔn)、實(shí)時(shí)的生產(chǎn)建議。（3）自動(dòng)化執(zhí)行：通過(guò)自動(dòng)化設(shè)備，如無(wú)人駕駛拖拉機(jī)、植保無(wú)人機(jī)等，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的自動(dòng)化執(zhí)行。（4）網(wǎng)絡(luò)協(xié)同：將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節(jié)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)信息共享、資源互補(bǔ)和協(xié)同作業(yè)。1.2國(guó)際智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)全球范圍內(nèi)智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速。發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó)、歐盟、日本等在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、智能農(nóng)機(jī)等領(lǐng)域取得了顯著成果。主要發(fā)展趨勢(shì)如下：（1）技術(shù)融合：物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)與農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)深度融合，推動(dòng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式變革。（2）平臺(tái)化發(fā)展：構(gòu)建智慧農(nóng)業(yè)服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、管理、銷(xiāo)售、服務(wù)的一體化。（3）綠色可持續(xù)發(fā)展：注重資源利用效率，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的影響，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。1.3我國(guó)智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)我國(guó)智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展取得了一定的成果，但仍面臨以下挑戰(zhàn)：（1）技術(shù)研發(fā)水平有待提高：我國(guó)智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)研發(fā)能力相對(duì)較弱，核心技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備依賴(lài)進(jìn)口。（2）農(nóng)業(yè)信息化水平不高：農(nóng)村地區(qū)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施薄弱，農(nóng)業(yè)信息化水平較低，制約了智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展。（3）農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)?；?、標(biāo)準(zhǔn)化程度低：我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)?；?biāo)準(zhǔn)化程度較低，不利于智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)的推廣和應(yīng)用。（4）政策支持和投入不足：智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展需要較大的資金投入和政策支持，目前我國(guó)在這方面的投入尚不足。（5）農(nóng)業(yè)人才短缺：智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展需要大量掌握現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)的專(zhuān)業(yè)人才，我國(guó)農(nóng)業(yè)人才隊(duì)伍尚不能滿足發(fā)展需求。第2章智慧農(nóng)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)與裝備需求2.1農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)與云計(jì)算技術(shù)農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)是智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的基石，其包含了大量的農(nóng)田土壤、氣候、作物生長(zhǎng)、病蟲(chóng)害防治等信息。通過(guò)云計(jì)算技術(shù)，可以對(duì)農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)進(jìn)行高效存儲(chǔ)、處理和分析，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供精準(zhǔn)決策支持。本節(jié)主要探討農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、分析與云計(jì)算技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用需求。2.1.1農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)采集農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)采集是農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)技術(shù)的基礎(chǔ)，主要包括農(nóng)田土壤、氣候、作物生長(zhǎng)狀況等數(shù)據(jù)。為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效采集，需研發(fā)具有高精度、高穩(wěn)定性、低功耗的傳感器及無(wú)人機(jī)等設(shè)備。2.1.2數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理針對(duì)農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，需研發(fā)高效、可擴(kuò)展的云計(jì)算存儲(chǔ)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)海量農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)的快速讀寫(xiě)、檢索與分析。2.1.3數(shù)據(jù)分析與決策支持利用云計(jì)算平臺(tái)，結(jié)合人工智能與機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，對(duì)農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘與分析，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供智能決策支持。2.2人工智能與機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)人工智能與機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)中具有廣泛的應(yīng)用前景，可以為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供智能化解決方案。本節(jié)主要討論以下方面的技術(shù)需求：2.2.1智能識(shí)別技術(shù)研發(fā)智能識(shí)別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)田病蟲(chóng)害、作物生長(zhǎng)狀況等信息的自動(dòng)識(shí)別，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化水平。2.2.2智能控制技術(shù)利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的智能控制，提高作業(yè)效率和作業(yè)質(zhì)量。2.2.3智能預(yù)測(cè)與優(yōu)化結(jié)合歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)進(jìn)行作物產(chǎn)量預(yù)測(cè)、資源配置優(yōu)化等，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益。2.3傳感器與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)傳感器與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是智慧農(nóng)業(yè)中不可或缺的部分，可以為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。本節(jié)主要探討以下方面的技術(shù)需求：2.3.1傳感器技術(shù)研發(fā)具有高精度、高穩(wěn)定性、低功耗的傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)田土壤、氣候、作物生長(zhǎng)狀況等關(guān)鍵指標(biāo)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。2.3.2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)田土壤、氣候、作物生長(zhǎng)等數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸、分析與處理，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供智能化管理。2.4裝備需求分析為實(shí)現(xiàn)智慧農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，以下裝備需求值得關(guān)注：（1）高精度、低功耗的傳感器及無(wú)人機(jī)等數(shù)據(jù)采集設(shè)備；（2）高效、可擴(kuò)展的云計(jì)算存儲(chǔ)與計(jì)算平臺(tái)；（3）具備智能識(shí)別、控制與優(yōu)化功能的農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備；（4）農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，包括數(shù)據(jù)傳輸、處理與分析設(shè)備。通過(guò)以上關(guān)鍵技術(shù)與裝備的研發(fā)與推廣，有望推動(dòng)我國(guó)智慧農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本，為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化貢獻(xiàn)力量。第3章智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械研發(fā)3.1智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)展現(xiàn)狀信息技術(shù)的飛速發(fā)展，智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械在我國(guó)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用日益廣泛。當(dāng)前，我國(guó)智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)展已取得了一定的成果，主要包括以下幾個(gè)方面：（1）農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化水平不斷提高。目前我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械已基本實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，涵蓋了耕整地、播種、施肥、噴藥、收割等環(huán)節(jié)。（2）農(nóng)業(yè)研發(fā)取得突破。我國(guó)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域已成功研發(fā)出多種類(lèi)型的，如采摘、施肥、噴藥等，有效提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。（3）農(nóng)業(yè)無(wú)人機(jī)應(yīng)用逐漸普及。農(nóng)業(yè)無(wú)人機(jī)在植保、測(cè)繪、監(jiān)測(cè)等方面發(fā)揮了重要作用，為農(nóng)業(yè)精準(zhǔn)管理提供了技術(shù)支持。（4）智能化農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)逐步完善。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析與決策支持，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理水平。3.2關(guān)鍵技術(shù)研究為實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械的智能化發(fā)展，以下關(guān)鍵技術(shù)亟待突破：（1）農(nóng)業(yè)機(jī)械智能感知技術(shù)。研究農(nóng)業(yè)機(jī)械作業(yè)過(guò)程中的環(huán)境感知、作物生長(zhǎng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)等技術(shù)，為農(nóng)業(yè)機(jī)械提供準(zhǔn)確的信息輸入。（2）農(nóng)業(yè)機(jī)械自主導(dǎo)航技術(shù)。研究基于衛(wèi)星導(dǎo)航、視覺(jué)導(dǎo)航等技術(shù)的農(nóng)業(yè)機(jī)械自主導(dǎo)航方法，提高農(nóng)業(yè)機(jī)械的作業(yè)精度和效率。（3）農(nóng)業(yè)機(jī)械智能決策技術(shù)。結(jié)合大數(shù)據(jù)分析、人工智能等技術(shù)，研究農(nóng)業(yè)機(jī)械在復(fù)雜環(huán)境下的智能決策方法，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械的自動(dòng)化作業(yè)。（4）農(nóng)業(yè)機(jī)械人機(jī)交互技術(shù)。研究農(nóng)業(yè)機(jī)械與操作者之間的信息交互方法，提高農(nóng)業(yè)機(jī)械操作的便捷性和人性化。3.3智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械應(yīng)用案例以下為幾個(gè)典型的智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械應(yīng)用案例：（1）智能植保無(wú)人機(jī)。通過(guò)搭載先進(jìn)的傳感器和噴灑系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)田的精準(zhǔn)噴灑，提高農(nóng)藥利用率，減少農(nóng)藥殘留。（2）智能施肥。根據(jù)作物生長(zhǎng)需求和土壤狀況，自動(dòng)調(diào)整施肥量，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)施肥，提高肥料利用率。（3）智能采摘。通過(guò)視覺(jué)識(shí)別等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)成熟果實(shí)的自動(dòng)識(shí)別和采摘，提高采摘效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。（4）智能農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)田環(huán)境、作物生長(zhǎng)狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)支持，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理水平。第4章農(nóng)田信息感知與解析技術(shù)4.1農(nóng)田信息感知技術(shù)4.1.1土壤信息感知技術(shù)土壤是農(nóng)作物生長(zhǎng)的基礎(chǔ)，土壤信息的準(zhǔn)確感知對(duì)于智慧農(nóng)業(yè)具有重要意義。本節(jié)主要介紹土壤濕度、養(yǎng)分、pH值等參數(shù)的感知技術(shù)，包括接觸式傳感器和遙感技術(shù)。4.1.2植株信息感知技術(shù)植株信息感知技術(shù)主要包括對(duì)植株生長(zhǎng)狀態(tài)、病蟲(chóng)害、生理參數(shù)等方面的監(jiān)測(cè)。本節(jié)將闡述基于圖像處理、光譜分析、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的方法。4.1.3氣象信息感知技術(shù)氣象因素對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)具有顯著影響。本節(jié)將介紹氣溫、濕度、光照、降雨等氣象信息的感知技術(shù)，包括地面氣象站和衛(wèi)星遙感等手段。4.2農(nóng)田信息解析技術(shù)4.2.1數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)為了提高農(nóng)田信息解析的準(zhǔn)確性，需要對(duì)采集到的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。本節(jié)將介紹數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)插補(bǔ)等方法。4.2.2農(nóng)田信息特征提取技術(shù)特征提取是農(nóng)田信息解析的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本節(jié)將闡述基于機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等方法，提取土壤、植株、氣象等關(guān)鍵特征。4.2.3農(nóng)田信息分類(lèi)與識(shí)別技術(shù)農(nóng)田信息分類(lèi)與識(shí)別技術(shù)主要用于病蟲(chóng)害識(shí)別、生長(zhǎng)狀態(tài)評(píng)估等方面。本節(jié)將介紹支持向量機(jī)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、隨機(jī)森林等分類(lèi)算法。4.3農(nóng)田信息管理系統(tǒng)4.3.1農(nóng)田信息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理農(nóng)田信息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理是保證數(shù)據(jù)安全、高效利用的關(guān)鍵。本節(jié)將介紹數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、云存儲(chǔ)等在農(nóng)田信息管理中的應(yīng)用。4.3.2農(nóng)田信息可視化與查詢(xún)農(nóng)田信息可視化與查詢(xún)技術(shù)有助于用戶(hù)直觀地了解農(nóng)田現(xiàn)狀。本節(jié)將闡述地圖服務(wù)、三維可視化、移動(dòng)端應(yīng)用等技術(shù)在農(nóng)田信息管理中的應(yīng)用。4.3.3農(nóng)田信息智能分析與決策支持農(nóng)田信息智能分析與決策支持技術(shù)為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)提供科學(xué)依據(jù)。本節(jié)將介紹基于專(zhuān)家系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)分析等方法的農(nóng)田信息智能分析與決策支持系統(tǒng)。第5章智能化農(nóng)業(yè)決策支持系統(tǒng)5.1農(nóng)業(yè)決策支持系統(tǒng)概述農(nóng)業(yè)決策支持系統(tǒng)（AgriculturalDecisionSupportSystem,ADSS）是集成了農(nóng)業(yè)科學(xué)、信息科學(xué)、管理科學(xué)等多個(gè)學(xué)科的知識(shí)和技術(shù)的綜合性系統(tǒng)。它通過(guò)收集、處理和分析農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、管理和決策提供科學(xué)的、定量的依據(jù)。本章主要介紹智能化農(nóng)業(yè)決策支持系統(tǒng)的構(gòu)建及其在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。5.2農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)處理與分析農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)類(lèi)型復(fù)雜、數(shù)據(jù)來(lái)源多樣等特點(diǎn)。為了更好地利用這些數(shù)據(jù)，本節(jié)主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行闡述：（1）數(shù)據(jù)采集：通過(guò)傳感器、遙感、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中各類(lèi)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和采集。（2）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理：采用分布式存儲(chǔ)、云計(jì)算等技術(shù)，構(gòu)建農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)海量農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、管理和查詢(xún)。（3）數(shù)據(jù)處理與分析：運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等方法，對(duì)農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，挖掘出潛在的有價(jià)值信息。5.3農(nóng)業(yè)智能決策模型與方法農(nóng)業(yè)智能決策模型與方法是農(nóng)業(yè)決策支持系統(tǒng)的核心部分。本節(jié)主要介紹以下幾種典型的方法：（1）基于規(guī)則的決策方法：通過(guò)專(zhuān)家系統(tǒng)，將農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為一系列規(guī)則，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)問(wèn)題的診斷和決策。（2）基于模型的決策方法：構(gòu)建農(nóng)業(yè)過(guò)程模型，利用模擬、優(yōu)化等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的預(yù)測(cè)和調(diào)控。（3）基于數(shù)據(jù)的決策方法：通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等技術(shù)，從農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)中自動(dòng)學(xué)習(xí)和提取決策知識(shí)，提高決策的準(zhǔn)確性和效率。5.4農(nóng)業(yè)決策支持系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例以下列舉幾個(gè)農(nóng)業(yè)決策支持系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例：（1）作物生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)與診斷：通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)作物生長(zhǎng)狀況，結(jié)合農(nóng)業(yè)專(zhuān)家知識(shí)，為農(nóng)民提供作物生長(zhǎng)管理建議。（2）農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害預(yù)警：利用氣象數(shù)據(jù)和農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)，構(gòu)建農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害預(yù)警模型，為部門(mén)和農(nóng)民提供及時(shí)、準(zhǔn)確的預(yù)警信息。（3）精準(zhǔn)施肥：基于土壤、作物、氣候等數(shù)據(jù)，構(gòu)建精準(zhǔn)施肥模型，為農(nóng)民提供合理的施肥方案，提高肥料利用率。（4）農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)價(jià)格預(yù)測(cè)：通過(guò)分析歷史市場(chǎng)價(jià)格數(shù)據(jù)和相關(guān)因素，預(yù)測(cè)農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)價(jià)格走勢(shì)，為農(nóng)民和部門(mén)提供決策依據(jù)。（5）農(nóng)業(yè)資源優(yōu)化配置：結(jié)合農(nóng)業(yè)資源數(shù)據(jù)和農(nóng)業(yè)政策，構(gòu)建農(nóng)業(yè)資源優(yōu)化配置模型，為部門(mén)提供農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃建議。第6章農(nóng)業(yè)與自動(dòng)化技術(shù)6.1農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)6.1.1國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀農(nóng)業(yè)作為智慧農(nóng)業(yè)的重要組成部分，近年來(lái)在全球范圍內(nèi)得到了廣泛關(guān)注。我國(guó)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的研究雖然起步較晚，但已取得了顯著成果。目前國(guó)內(nèi)外農(nóng)業(yè)主要涉及耕作、播種、施肥、噴藥、采摘等環(huán)節(jié)。6.1.2發(fā)展趨勢(shì)人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的不斷發(fā)展，農(nóng)業(yè)將呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢(shì)：（1）智能化：農(nóng)業(yè)將具備更高的自主學(xué)習(xí)、自主決策和自適應(yīng)能力，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全過(guò)程的智能化管理。（2）多樣化：針對(duì)不同農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)和作物種類(lèi)，農(nóng)業(yè)將呈現(xiàn)出多樣化的發(fā)展態(tài)勢(shì)。（3）協(xié)同化：農(nóng)業(yè)將實(shí)現(xiàn)與農(nóng)機(jī)的協(xié)同作業(yè)，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。（4）網(wǎng)絡(luò)化：農(nóng)業(yè)將接入農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和遠(yuǎn)程監(jiān)控。6.2農(nóng)業(yè)自動(dòng)化技術(shù)6.2.1自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)是農(nóng)業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的基礎(chǔ)，主要通過(guò)衛(wèi)星定位、激光雷達(dá)等傳感器實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)的精確定位和自主導(dǎo)航。6.2.2智能感知技術(shù)智能感知技術(shù)包括視覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)等多種傳感器，用于獲取農(nóng)田環(huán)境和作物生長(zhǎng)信息，為農(nóng)業(yè)提供決策依據(jù)。6.2.3人工智能決策技術(shù)人工智能決策技術(shù)通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的優(yōu)化管理。6.2.4無(wú)人機(jī)技術(shù)無(wú)人機(jī)技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，可用于病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)、作物估產(chǎn)、施肥噴藥等環(huán)節(jié)。6.3典型農(nóng)業(yè)應(yīng)用案例6.3.1蔬菜嫁接嫁接主要用于蔬菜嫁接作業(yè)，提高嫁接速度和成活率。通過(guò)視覺(jué)系統(tǒng)和機(jī)械手實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)嫁接。6.3.2果園噴霧噴霧可根據(jù)果樹(shù)的生長(zhǎng)狀況和病蟲(chóng)害情況，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)噴霧，減少農(nóng)藥使用量。6.3.3茶葉采摘茶葉采摘通過(guò)視覺(jué)識(shí)別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)茶葉的精準(zhǔn)定位和采摘，提高采摘效率。6.3.4稻田植保稻田植?？稍谒锃h(huán)境下進(jìn)行自主導(dǎo)航和植保作業(yè)，降低農(nóng)民勞動(dòng)強(qiáng)度。6.3.5設(shè)施農(nóng)業(yè)設(shè)施農(nóng)業(yè)用于溫室內(nèi)作物的種植、管理和采摘等環(huán)節(jié)，提高生產(chǎn)效率。通過(guò)以上案例，可以看出農(nóng)業(yè)在提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、減輕農(nóng)民勞動(dòng)強(qiáng)度、減少農(nóng)藥化肥使用等方面具有重要作用。技術(shù)的不斷發(fā)展，農(nóng)業(yè)將為我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)更多變革。第7章精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)與智能調(diào)控技術(shù)7.1精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)概述精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是一種基于現(xiàn)代信息技術(shù)、智能裝備技術(shù)和農(nóng)業(yè)生物技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全過(guò)程的精細(xì)化、智能化管理的技術(shù)體系。它以數(shù)據(jù)為核心，利用衛(wèi)星遙感、地面?zhèn)鞲?、無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)等手段，收集農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的大量數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)分析與處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和精準(zhǔn)調(diào)控，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和資源利用效率。7.2智能調(diào)控技術(shù)智能調(diào)控技術(shù)是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的核心技術(shù)之一，主要包括以下幾個(gè)方面：7.2.1作物生長(zhǎng)模型與決策支持系統(tǒng)通過(guò)構(gòu)建作物生長(zhǎng)模型，結(jié)合氣候、土壤、水分等環(huán)境因素，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供實(shí)時(shí)決策支持。利用人工智能算法優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量預(yù)測(cè)、病蟲(chóng)害預(yù)警等功能。7.2.2智能灌溉與施肥技術(shù)基于土壤水分、作物需水量、養(yǎng)分含量等數(shù)據(jù)，采用智能控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)灌溉和施肥的自動(dòng)化、精準(zhǔn)化。通過(guò)傳感器監(jiān)測(cè)土壤水分和養(yǎng)分狀況，實(shí)時(shí)調(diào)整灌溉和施肥策略，提高水肥利用效率。7.2.3農(nóng)機(jī)智能導(dǎo)航與自動(dòng)駕駛技術(shù)利用衛(wèi)星定位、激光雷達(dá)等傳感器，實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)的精確導(dǎo)航和自動(dòng)駕駛。通過(guò)路徑規(guī)劃算法，優(yōu)化農(nóng)機(jī)作業(yè)路徑，提高作業(yè)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。7.3精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)應(yīng)用案例以下為我國(guó)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的部分應(yīng)用案例：7.3.1精準(zhǔn)植保無(wú)人機(jī)通過(guò)無(wú)人機(jī)搭載的多光譜相機(jī)、激光雷達(dá)等設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)作物生長(zhǎng)狀況和病蟲(chóng)害情況，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)施藥。與傳統(tǒng)植保方式相比，無(wú)人機(jī)植保具有高效、精準(zhǔn)、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。7.3.2智能化溫室利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室內(nèi)部環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與調(diào)控。根據(jù)作物生長(zhǎng)需求，自動(dòng)調(diào)節(jié)光照、溫度、濕度等環(huán)境因素，提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)。7.3.3精準(zhǔn)灌溉系統(tǒng)結(jié)合土壤水分傳感器、氣象數(shù)據(jù)等，實(shí)現(xiàn)灌溉系統(tǒng)的自動(dòng)化、智能化。通過(guò)精準(zhǔn)控制灌溉水量和施肥量，提高作物產(chǎn)量，減少水肥浪費(fèi)。7.3.4農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)整合各類(lèi)農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)，構(gòu)建農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)，為企業(yè)、農(nóng)民等提供農(nóng)業(yè)政策、市場(chǎng)信息、技術(shù)指導(dǎo)等服務(wù)，助力農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)。通過(guò)以上案例可以看出，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)與智能調(diào)控技術(shù)在提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、保障糧食安全等方面具有重要作用。未來(lái)，相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)將為我國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程提供有力支撐。第8章農(nóng)業(yè)生物技術(shù)與智慧育種8.1農(nóng)業(yè)生物技術(shù)概述農(nóng)業(yè)生物技術(shù)是指運(yùn)用生物學(xué)、分子生物學(xué)、遺傳學(xué)、細(xì)胞學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科及其交叉學(xué)科的理論和方法，對(duì)農(nóng)業(yè)生物進(jìn)行遺傳改良、新品種選育、生物制品創(chuàng)制等研究與應(yīng)用的技術(shù)。現(xiàn)代生物技術(shù)的快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)生物技術(shù)在提高作物產(chǎn)量、改善品質(zhì)、增強(qiáng)抗逆性、減少農(nóng)藥使用等方面展現(xiàn)出巨大潛力。本節(jié)將簡(jiǎn)要介紹農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的基本原理及其在智慧農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用前景。8.2智慧育種技術(shù)智慧育種技術(shù)是基于農(nóng)業(yè)生物技術(shù)、信息技術(shù)、大數(shù)據(jù)和人工智能等先進(jìn)技術(shù)的一種新型育種方法。其主要內(nèi)容包括：（1）基因組選擇：通過(guò)高通量測(cè)序技術(shù)，對(duì)育種材料進(jìn)行基因組分析，篩選出具有優(yōu)良性狀的基因型，提高育種效率。（2）基因編輯：利用CRISPR/Cas9等基因編輯技術(shù)，對(duì)目標(biāo)基因進(jìn)行精確修飾，實(shí)現(xiàn)作物性狀的定向改良。（3）分子標(biāo)記輔助選擇：通過(guò)分子標(biāo)記技術(shù)，對(duì)育種材料進(jìn)行遺傳背景分析，實(shí)現(xiàn)早代選擇和加速育種進(jìn)程。（4）轉(zhuǎn)基因技術(shù)：將有益基因?qū)胱魑铮x予其新的性狀，提高產(chǎn)量、抗病性等。（5）數(shù)字育種：利用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等技術(shù)，對(duì)育種數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和挖掘，為育種決策提供依據(jù)。8.3智慧育種應(yīng)用案例以下為智慧育種在實(shí)際應(yīng)用中的部分案例：（1）抗病轉(zhuǎn)基因水稻：通過(guò)基因編輯技術(shù)，將抗病基因?qū)胨?，提高其抗病性，減少農(nóng)藥使用。（2）耐鹽堿作物：利用分子標(biāo)記輔助選擇技術(shù)，篩選出耐鹽堿基因型，培育耐鹽堿作物品種。（3）高油酸油菜：通過(guò)基因組選擇技術(shù)，選育出高油酸油菜品種，提高油菜籽品質(zhì)。（4）抗除草劑大豆：利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)，將抗除草劑基因?qū)氪蠖?，?shí)現(xiàn)大豆田間的化學(xué)除草。（5）智能育種平臺(tái)：結(jié)合大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，建立智能育種平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)育種數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析和決策支持。第9章農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用技術(shù)9.1農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用現(xiàn)狀與趨勢(shì)我國(guó)農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用問(wèn)題日益受到關(guān)注。當(dāng)前，我國(guó)農(nóng)業(yè)廢棄物主要包括作物秸稈、稻殼、農(nóng)膜、畜禽糞便等。這些廢棄物若得不到有效處理，將對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。我國(guó)在農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用方面已取得一定成果，但仍存在技術(shù)水平不高、利用效率低等問(wèn)題。未來(lái)，農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用將朝著高效、環(huán)保、循環(huán)利用方向發(fā)展。9.2關(guān)鍵技術(shù)研究為實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物的高效、環(huán)保、循環(huán)利用，以下關(guān)鍵技術(shù)亟待突破：9.2.1生物轉(zhuǎn)化技術(shù)研究微生物、昆蟲(chóng)等生物資源在農(nóng)業(yè)廢棄物轉(zhuǎn)化中的作用，開(kāi)發(fā)新型生物轉(zhuǎn)化技術(shù)，提高農(nóng)業(yè)廢棄物的資源化利用效率。9.2.2物理轉(zhuǎn)化技術(shù)研究農(nóng)業(yè)廢棄物物理性質(zhì)的變化規(guī)律，開(kāi)發(fā)物理轉(zhuǎn)化技術(shù)，如粉碎、壓縮、熱解等，實(shí)現(xiàn)廢棄物的減量化、無(wú)害化處理。9.2.3化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)研究農(nóng)業(yè)廢棄物化學(xué)成分的分解、合成規(guī)律，開(kāi)發(fā)化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)，如厭氧消化、焚燒、氣化等，提高資源化利用水平。9.2.4資源循環(huán)利用技術(shù)研究農(nóng)業(yè)廢棄物與土壤、肥料、能源等要素的相互作用，構(gòu)建農(nóng)業(yè)廢棄物資源循環(huán)利用體系，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。9.3應(yīng)用案例與推廣9.3.1秸稈還田技術(shù)在東北地區(qū)推廣秸稈還田技術(shù)，將秸稈直接還田或加工成有機(jī)肥，提高土壤肥力，減少化肥使用。9.3.2畜禽糞便處理技術(shù)在規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)應(yīng)用畜禽糞便處理技術(shù)，如厭氧消化、好氧堆肥等，實(shí)現(xiàn)糞便的無(wú)害化處理和資源化利用。9.3.3農(nóng)膜回收利用技術(shù)在新疆等地區(qū)推廣農(nóng)膜回收利用技術(shù)，采用機(jī)械化撿拾、再生利用等方式，降低農(nóng)膜對(duì)環(huán)境的影響。9.3.4農(nóng)業(yè)廢棄物能源化利用技術(shù)在江蘇、安徽等地開(kāi)展農(nóng)業(yè)廢棄物能源化利用項(xiàng)目，如生物質(zhì)發(fā)電、生物天然氣等，提高農(nóng)業(yè)廢棄物能源利用效率。通過(guò)以上關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用案例的推廣，我國(guó)農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用水平將得到顯著提高，為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供有力支撐。第10章智慧農(nóng)業(yè)政策與產(chǎn)業(yè)布局10.1政策分析與支持措施智慧農(nóng)業(yè)作為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要發(fā)展方向，受到各國(guó)的高度重視。我國(guó)在政策層面不斷加大對(duì)智慧農(nóng)業(yè)的支持力度，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新和轉(zhuǎn)型升級(jí)。本節(jié)主要分析我國(guó)智慧農(nóng)業(yè)的政策環(huán)境及支持措施。10.1.1政策環(huán)境分析（1）國(guó)家層面政策支持我國(guó)高度重視農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，特別是智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展。國(guó)家層