农业信息化技术的发展及应用

1农业信息化技术的发展及应用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。第一节什么是农业信息技术十八世纪七十年代，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和超大规模电路为基础、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。在信息时代里，信息作为一种新颖的资源在社会生产的经济发展中起主导的决定性的作用。人们将逐渐减少同以物质资源为代表的自然打交道，而更多的与信息资源打交道。信息资源的开发和利用，将成为这个时代生产力发展水平的重要标志。农业信息化实质是充分利用信息技术的最新成果，全面实现农业生产、管理、农产品加工、营销以及农业科技信息和知识的获取、处理、传播和合理利用，加速传统农业的改造，大幅度地提高农业生产效率、管理和经营决策水平，促进农业持续、稳定、高效发展进程。农业信息技术就是实现农业各种信息采集、处理、传播、贮存等方面的技术。第二节农业信息技术的作用农业信息技术是随着信息技术的发展而发展起来的新兴技术，它渗透到农业的各个领域当中，发挥了越来越大的作用，主要包括以下几个方面：①实现农业自动化生产；2②实现对自然环境的实时监测，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。第三节主要农业信息技术介绍根据信息技术在农业应用领域的不同主要分为气象遥感技术、卫星位技术、农业专家系统、农业自动化技术等。一、气象遥感技术遥感技术就是通过遥感卫星或飞行器对地面、海洋、空气等进行监测的一项新技术。我国从80年代就开始研究用遥感手段监测和评估洪涝灾害。从最开始时用诺阿气象卫星的AVIRR数据，发展到用陆地卫星的TM影像，用全天候的机载和星载侧视合成孔径雷达(SAR)来监测洪水。在遥感数据传输方面，也在“八五”期间研制成功了实时传输机载SAR图像的“机-星-地”系统。此外，在图像处理技术方面，例如在数字遥感图像上提取耕地、居民地等目标物以及在SAR图像上提取水体的技术也日臻成熟。遥感技术在解决农业资源与环境问题、促进农业经济持续发展中得到广泛应用，它的主要应用领域和作用包括以下几个方面：（一）为制定国民经济发展计划提供资源与环境动态基础数据。（二）为国家重大的资源、环境突发性事件提供及时准确的监测评估数据，保证国家对这些重大问题作出正确、快速的反应。例如，重大森林火灾、水灾、风灾等的监测和救护等。（三）生物量估测。包括农作物产量、产草量、水面初级生产力预估和评价。3（四）为国家的重要经济领域提供信息服务。遥感应用的综合性是其重要的技术特征和技术优势。遥感技术在地质矿产和水资源的勘探，森林，草场资源调查与评价，海洋渔场调查，城市的规划，气象，海洋预报等领域均发挥着重要作用。它的技术发展将推动国民经济各领域信息技术进步，更好地为国家发展决策服务。二、卫星定位技术全球定位系统（GlobalPositioningSystem-GPS）是美国从本世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。经近10年我国测绘等部门的使用表明，GPS以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，赢得广大测绘工作者的信赖，并成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航和管制、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等多种学科，在农业上也得到了越来越广泛的应用。当初，设计GPS系统的主要目的是用于导航，收集情报等军事目的。但是，后来的应用开发表明，GPS系统不仅能够达到上述目的，而且用GPS卫星发来的导航定位信号能够进行厘米级甚至毫米级精度的静态相对定位，米级至亚米级精度的动态定位，亚米级至厘米级精度的速度测量和毫微秒级精度的时间测量。因此，GPS系统展现了极其广泛的用途。用GPS信号可以进行海、空和陆地的导航，导弹的制导，大地测量和工程测量的精密定位，时间的传递和速度的测量等。对于测绘领域，GPS卫星定位技术已经用于建立高精度的全国性的大地测量控制网，测定全球性的地球动态参数；用于建立陆地海洋大地测量基准，进行高精度的海岛陆地联测以及海洋测绘；用于监测地球板块运动状态和地壳形变；用于工程测量，成为建立城市与工程控制网的主要手段。用于测定航空航天摄影瞬间的相机4位置，实现仅有少量地面控制或无地面控制的航测快速成图，导致地理信息系统、全球环境遥感监测的技术革命。自从海湾战争中美军成功地使用了全球定位系统（GPS）后，GPS卫星导航技术及相关产品就成为全球军队武器装备追逐的对象。与此同时，具有定位、测量、授时等功能的GPS技术被更多的行业所接受和采用，随着信息产业和现代交通工具的发展，GPS技术更渗透于工作与生活的各个方面。近年来，水利事业中也频繁地应用到这项技术。应用于水利部门，导航仪可以为防汛抗洪的指挥工作提供极大的方便和帮助。大水之年，受灾地区已是水天一片，公路被淹没，通迅设施被冲毁，如何在没有任何参照物的情况下，将大量抢险物资运送到指定地点，将紧急救援人员准确调动到前线，多用途卫星导航定位仪可以担此重任。它能为救援工作提供指导行进的电子地图，救援人员根据电子地图自行导航，借助卫星定位技术和电子地图显示自行判读，明确自己现在的地理位置和到达目的地的距离及所需时间。为保障迅速到达目的地，救援人员还可以在电子地图中预设行进路线，并在重要的位置进行标定，当沿自选的路线行动，发生偏航时系统全自报警，保证正确地行动。在美国，通过GPS卫星定位系统的使用，可以实现联合收割机的自动化作业，实现农业的精确生产。今后随着卫星定位技术的不断发展，将越来越广泛地应用到农业各个领域，推动农业现代化的实现。三、农业地理信息系统农业地理信息系统就是采用各种现代技术对农业地理空间关系进行模拟的一种信息系统。通过该系统可以实现对土地资源、森林资源、水体等进行立体的、多角度的、可视化的描述，可以说是一种立体的农业地图。农业地理信息系统的主要应用包括以下几个方面：5（一）农业资源管理主要应用于农业和林业领域，解决农业和林业领域各种资源(如土地、森林、草场)分布、分级、统计、制图等问题。（二）土地信息系统和地籍管理土地和地籍管理涉及土地使用性质变化、地块轮廓变化、地籍权属关系变化等许多内容，借助农业地理信息系统技术可以高效、高质量地完成这些工作。（三）生态、环境管理与模拟区域生态规划、环境现状评价、环境影响评价、污染物削减分配的决策支持、环境与区域可持续发展的决策支持、环保设施的管理、环境规划等。（四）应急响应解决在发生洪水、雪灾、森林火灾等重大自然或人为灾害时，如何安排最佳的人员撤离路线、并配备相应的运输和保障设施的问题。（五）农业基础设施管理农业生产地上地下基础设施(电信、灌溉设施、道路交通、天然气管线、电力设施等)广泛分布于农村的各个角落，它们的管理、统计、汇总都可以借助农业地理信息系统完成，而且可以大大提高工作效率。四、农业专家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。早在八十年代，日本农林水产省就“人工智能与农业”专门组织了一个调查委员会，列出了知识工程在农业中应用的一整套实施项目；美国农业部推出的棉花综合管理专家系统为棉花的虫害控制及水肥的合理利用做出了重要的贡献；美国中北部地区于九十年代开发的资源保护专家系统，可以向农场主提供如何兼顾保护土壤和获取利润方面的高水平咨询服务。6我国在九十年代以来，强化了智能化农业信息技术的研究开发与应用，用它直接指导农业生产，取得了显著的效果。农业专家系统应用领域主要包括作物生产管理、资源保护与耕作、农场管理与决策、动物营养与生产控制等方面。农业专家系统的应用改变了过去农业生产基层领导者决策的盲目性和主观性，减少了决策的失误，同时缓解了我国农业技术推广人员不足的矛盾，对于促进农业的持续发展，实现农业现代化具有重要的意义。五、农业自动化技术农业自动化技术就是通过计算机对来自于农业生产系统中的信息进行及时采集和处理，以及根据处理结果迅速地去控制系统中的某些设备、装置或环境，从而实现农业生产过程中的自动检测、记录、统计、监视、报警和自动启停等。农业自动化技术在美国、西欧和日本已广泛应用于工厂化养殖、工厂化蔬菜花卉生产、仓库管理、环境监测与控制以及农产品精深加工中。如配合饲料全部生产流程的自动控制，日光温室中温湿度控制、灌溉、采收自动化控制。通过研制和使用农业机器人代替人从事一些繁重的农事操作，如苹果收获、挤奶、喷药、组织培养、作物育种等方面。六、互联网络随着信息技术的发展，互联网已经深入到国民经济发展的各个领域，对国民经济发展的影响越来越大，对农业和农村经济的发展更是如此。因此，掌握农业信息技术的发展，必须首先了解互联网络。互联网络的英文名称是Internet，也叫因特网。互联网络最早产生于美国。1969年，美国国防部高级研究项目局研制供军事研究用的计算机实验网，称之为ARPA网。最初只是四台计算机联网，目的是当网络的某一部分受到攻击或出现故障时，整个网络的其他部分仍能维持正常工作。1986年，美国国家科学基金会租7用电信线路建立了一个新的互联网，称为NSF网。1989年，这个网络对公众开放，从而成为互联网络最重要的通信骨干网络。美国国内的许多网络，例如商业网等都纷纷加入，成为“互联网络”成员。很快各国的计算机网络也陆续加入。我国加入互联网络较晚，1995年4月，中国公用计算机互联网络抽社会正式开放，国内用户在全国各地电信局都可以办理互联网络的入网手续。互联网的主要目的是提供多种形式的信息服务，方要包括以下几种：（一）电子邮件它是利用计算机存储、转发原理，通过计算机终端和通信网络进行信息的传送。能传送文本、声音、图像等多种类型的信息。（二）远程登录是指用户可以通过互联网使用远处的大型计算机的硬件资源和软件资源。也就是能远程使用大型计算机及其相关设备。（三）文件传送是一种实时的联机服务功能，可将一台计算机上的文件传送到另一台计算机上。以上三项服务是互联网络的基本功能。此外还有数据库检索、网络信息查询等。（四）信息查询服务由于网络上的资源繁多，而且不断地增加，为了帮助用户便于获取所需的信息，近年来开发出不少功能完善、使用方便的查询工具，其中最为引人注目的叫“万维网”（简称WWW）。万维网是目前因特网上最为流行的一种交互式信息查询服务。用户使用这种工具查询信息十分方便。用户只要提出查询的要求，至于到哪里去查询、如何去查询等，就都由“万维网”自动去完成，用户不用操心。现在，因特网已成为全球范围的公共网，是科学研究、商业活动和共享信息资源的重要手段，也是未来“信息高速公路”的雏形。农业信息信息化是农业实现现代化的必经途径。随着信息8社会和知识经济时代的到来，农业信息技术将在农业和农村经济的发展中发挥越来越大的作用。