农业信息技术

信息技术发展概述1、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、认识和理解的内容统称。2、信息技术（informationtechnology，IT）是指获取、处理、传递、存储、使用信息的技术，是能够扩展信息功能的技术。3、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。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。4、数字地球，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。是前美国副总统戈尔（ALGore）于1998年发表题为“数字地球——21世纪人类认识地球的方式”（TheDigitalEarth:Understandingourplanetinthe21stCentury）演讲时提出的。5、物联网（theInternetofthings）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。物联网就是“物物相连的互联网”，有两层含义：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。6、农业信息技术（InformationTechnologyinAgriculture，或AgriculturalInformationTechnology，AIT）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。7、狭义“数字农业”，即精确农业或精细农业，将6S等高新技术与农学等基础学科有机地结合起来，对农作物、土壤从宏观到微观进行实时监测，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，改善生态环境，提高农作物产品和质量的目的高新技术系统。数字农业的核心：数字化统一处理农业问题、最大限度地开发农业信息资源、农业信息的集成与共享数字农作的关键技术：农业信息管理技术（基于3S技术的农业空间信息管理系统）、农作过程模拟技术（生长模拟模型和形态虚拟模型）、农作信息检测技术（光谱遥感、红外成像、机器视觉、图像处理）、农作管理决策技术（专家系统和决策支持系统）、数字农作平台技术（关键技术的集成）。8、精确农业：根据作物产量空间分布的不均匀性和作物生长环境的差异性，综合运用3S技术和智能装备，进行因地制宜、定量决策、变量投入并定位实施现代农业操作系统.精确农业的支持技术：1、3S技术2、决策支持技术（DSS）3、可变量投入系统（1）计算机(控制器)控制器包括计算机硬件和软件平台，是变量投入系统的核心部分，它完成信息处理和信息图生成等工作。（2）GPS（3）传感器（4）可变量投入设备包括可变量耕作设备、可变量施肥设备、可变量播种设备、可变量喷雾设备、可变量灌溉设备等4、智能机械装备技术必须具备定位导航、实时监测、自动变量调节等功能。9、智慧地球中的3I指：物联化、互联化、智能化地理信息系统GIS1、信息（information）是用文字、数字、符号、语言、图像等介质来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征，从而向人们(或系统)提供关于现实世界新的事实和知识，作为生产、建设、经营、管理、分析和决策的依据。2、地理信息：是有关地理实体和地理现象的性质、特征和运动状态的表征和一切有用的知识，其内容包括地理系统诸要素的分布特征、数量、质量、相互联系和变化规律等。它是对表达地理特征与地理现象之间关系的地理数据的解释。地理信息的载体－－地图3、地图：由数学所确定的经过概括并用形象符号表示的地理表面在平面上的图形，用其表示各种自然现象和社会现象的分布状况和联系，根据具体用途对所表示现象进行选择和概括，结果得到的图形叫做地图（map）。4、GIS的定义：地理信息系统是一个能用于进行有效的搜集、储存、更新、处理、分析和显示所有形式地理信息的计算机硬件、软件、地理数据和有关人员（用户）的有机集合。特点：地理信息系统是一种以地理坐标为骨干的信息系统。5、GIS的基本功能：数据采集、存储组织管理、数据输出、编辑处理、查询分析6、GIS数据结构：矢量数据结构、栅格数据结构矢量(Vector)数据结构：采样点x、y坐标对表达空间点、线、面实体。栅格(Rester)数据结构:规则栅格阵列表示空间对象的数据结构，使用方格来模拟实体。7、栅格数据结构和矢量数据结构的相互转换：点状实体——矢量结构仅由一个坐标对表示，其矢量结构和栅格结构的相互转换基本上只是坐标精度转换问题。线实体——矢量结构由一系列坐标对表示，在变为栅格结构时，除把序列中坐标对变为栅格行列坐标外，还需根据栅格精度要求，在坐标点之间插满一系列栅格点，由两点式直线方程得到。多边形(面实体)的矢量结构与栅格结构相互转换①矢量格式向栅格格式转换矢量格式向栅格格式转换又称为多边形填充，就是在矢量表示的多边形边界内部的所有栅格上赋予相应的多边形编号，从而形成栅格数据阵列。A内部点扩散算法、B复数积分算法、C射线算法、D扫描算法、E边界代数算法②栅格格式向矢量格式转换栅格格式向矢量格式转换的目的，是为了将栅格数据分析的结果，通过矢量绘图装置输出，或者为了数据压缩的需要，将大量的面状栅格数据转换为由少量数据表示的多边形的边界。但是更重要的是为了将自动扫描仪获取的栅格数据加入矢量形式的数据库。多边形栅格格式向矢量格式转换，就是提取以相同编号的栅格集合表示的多边形区域的边界和边界的拓扑关系，并表示成多个小直线段的矢量格式边界线的过程。栅格格式向矢量格式转换通常包括以下四个基本步骤：A多边形边界提取、B边界线追踪、C拓扑关系生成、D去除多余点及曲线圆滑。8、空间信息的存储：GIS中采用的坐标系的也是平面坐标系，其空间信息也是通过点、线、面三种基本地图元素来反映。一个点被记录为一个独立的（x,y）坐标对；一条线段被称作弧（arc），记录为一系列有序的（x,y）坐标对；由一条或多条弧围成的一个面称为多边形（polygon）,也是以一系列有序的（x,y）坐标对被记录，其中起点与终点的坐标相同。9、GIS数据采集⑴GIS空间数据采集：地图数据、遥感影像数据、实测数据、统计数据、共享数据、多媒体数据、文本资料数据⑵GIS属性数据采集：社会环境数据、自然环境、资源与能源GPS全球定位系统1、定义：GPS是美国研制的新一代卫星导航定位系统，可向全球用户提供连续、实时、高精度的三维位置，三维速度和时间信息。2、GPS的特点：观测时间短定位精度高测站间无需通视可提供三维坐标操作简便全球性连续覆盖，全天候工作功能多，用途广3、GPS定位系统是由以下三个部分组成：GPS卫星星座（空间部分）地面监控系统（地面控制部分）GPS信号接收机（用户设备部分）。4、卫星星历是描述卫星运动轨道（空间轨迹）的信息，是一组对应某一时刻的轨道参数（位置和状态）及其变率。根据卫星星历可以计算出任一时刻的卫星位置及其速度。5、导航电文包含有关卫星的星历、卫星工作状态、时间系统、卫星钟运行状态、轨道摄动改正、大气折射改正等导航信息。导航电文又称为数据码（或D码）。6、SPS--标准定位服务，C/A码，民用；PPS--精密定位服务，P码，军用遥感1、遥感：在远离目标和非接触目标物体条件下，通过传感器获取目标物体反射、辐射的电磁波信息，并进行处理、分析与应用的一门综合性科学或技术。2、主动遥感：由探测器主动发射一定电磁波能量并接收目标的后向散射信号。3、被动遥感：传感器不向目标发射电磁波,仅被动接收目标物的自身发射和对自然辐射源的反射能量。4、常规遥感：又称宽波段遥感，波段宽一般100nm,且波段在波谱上不连续，并不完全覆盖整个可见光至红外光(400-2400nm)光谱范围。5、高光谱遥感：是指利用很多很窄(一般波段宽度10nm)的电磁波波段从感兴趣的物体获取有关数据,能产生一条完整而连续的光谱曲线。6、多光谱遥感：指探测波段在可见光波段和红外波段范围内,再分成若干窄波段来探测目标。7、地物的光谱特性：物体都有反射、吸收、透射和辐射电磁波的特性，各地物不同。8、遥感平台是搭载传感器的工具，根据运载工具的类型，可分为：地面平台、航空平台、航天平台9、地球辐射的分段性：0.3-2.5um：主要为可见光与近红外波段，在此波段只反映地物对太阳辐射的反射，基本不反映地物本身热辐射的高低，离开了太阳辐射就不能进行近红外遥感，该波段只能在白昼成像。3-6um：中红外波段，太阳辐射10W/m2，地物发射1W/m2，二者之比10：1，所以地物对太阳辐射能量的反射是主要的遥感信息，但热辐射也不能忽略。由于夜间没有太阳辐射，夜间的遥感信息只能靠地物本身的热辐射，这时对地面高温物体的反映较好，此波段昼夜均可成像，但白天成像的影像解译很困难。6um以上的热红外波段，在此波段内主要为地物本身的热辐射，地物反射太阳辐射的能量可忽略不计。主要为8-14um，15um以上的电磁波被大气中水分强烈吸收，不能使用。10、遥感常用的波段：0.3-1.3um、1.5-1.8um、2.0-3.5um、3.5-5.5um、8-14um、0.8-2.5cm。请回答以下问题。主要体现地物热辐射的波段：8-14um主要体现地物反射太阳辐射的波段：0.3-1.3um、1.5-1.8um、0.8-2.5cm热辐射和反射太阳辐射均可体现的波段：3.5-5.5um能够夜间工作的波段：3.5-5.5um、8-14um11、瑞利散射：粒子直径小于波长1/10或更小时发生的散射。散射强度与波长的四次方成反比短波强、长波弱，红外与微波波段极弱，主要表现为气体分子对可见光的散射，散射强度大穿云透雾：几乎不受云雾的影响。波长增加，穿透能力增加12、遥感图像的特征（用于判断一幅遥感影像的质量）：空间分辨率、时间分辨率、光谱分辨率空间分辨率：遥感图像上能够详细区分的最小单元的尺寸，一般用像元、像解率、视场角来表示。光谱分辨率：是指传感器在接收目标辐射的波谱时能分辨的最小波长间隔。时间分辨率：对同一目标相邻两次探测的时间间隔。13、地物诊断性光谱分辨率：20nm--40nm14、锐化：又叫边缘增强，可以提高边缘灰度值的变化率，使地物界线更加清楚。15、利用标准假彩色影像并结合地物光谱特性，说明为什么在影像中植被呈现红色，湖泊、水库呈蓝偏黑色，重盐碱地呈偏白色。（1）首先解释一下假彩色合成：根据加色法彩色合成原理，选择遥感影像的某三个波段，分别赋予红、绿、蓝三种颜色，就可以合成彩色影像。由于原色的选择与原来遥感波段所代表的真实颜色不同，因此生成的合成色不是地物的真实颜色，因此这种合成叫做假彩色合成。（2）以陆地卫星Landsat的TM影像为例，TM的7个波段中，第二波段是绿色波段，第四波段是近红外波段，当4、3、2波段分别赋予红、绿、蓝色时，即绿波段赋蓝，红波段赋绿，红外波段赋红时，这一合成被称为标准假彩色合成。（3）植被在可见光波段（0.4--0.76um）有一个小的反射峰，位置在0.55um（绿）处，在近红外波段（0.7--0.8um）有一个反射的“陡坡”，至1.1um附近有一个峰值。根据标准假彩色的合成原理，绿波段被赋予蓝，红外波段被赋予红，绿色与红色相加为品红，但红多绿少，因此品红偏红，因而植被在影像中大致呈红色。（4）水体的反射主要在蓝绿光波段，其他波段吸收都很强，特