农业信息技术课程教学规范文档格式.docx

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信息的定义；

农业信息学的形成；

数字农业的定义。

知识点：

1、信息是客观实体运动状态和运动过程的抽象描述；

2、信息、物质和能量已成为共同构成客观世界的三大要素；

3、微型计算机和互联网的广泛应用，以及遥感、地理信息系统、全球定位系统和管理信息系统、决策支持系统、专家系统等nS技术的发展，为农业生产管理的现代化和信息化提供了新的方法和手段，也为农业产业的技术改造和提高注入了新的活力。

农业信息技术正是在信息科学和农业科学不断发展的推动下建立起来的新兴交叉学科领域。

4、数字农业是用数字化技术，按人类需要的目标，对农业所涉及的对象和全过程进行数字化表达、设计、控制、管理，是数字地球理论与知识在农业上的应用。

第二节农业信息学的定义、内涵与特征

农业信息学的定义；

农业信息学的内涵；

农业信息学的基本特征。

1、定义：

以农业科学的基本理论为基础，以农业生产活动信息为对象，以信息技术为支撑；

进行农业信息采集、处理、分析、存储、传输等具有明确时空尺度和定位含义的农业信息管理与决策，研究和解决农业生产活动信息变化规律的科学。

2、内涵：

（1）理论基础：

包括农业信息的结构、性质、分类及其表达，农业信息的传输机制与信息流的形成机理，农业信息的管理与调控技术等。

（2）技术体系：

包括农业信息获取、信息处理、信息模拟、信息控制四个主要方面。

（3）应用系统：

基于数据库的农业生产信息管理系统、基于3S技术的农业空间信息系统、基于模型的农业生产决策支持系统、基于人工智能的农业管理专家系统、基于关键技术集成的精确农作管理系统等。

3、基本特征：

系统化、模型化、知识化、智能化、可视化、网络化等。

第三节农业信息学研究的关键技术

农业数据库技术；

农业信息监测技术；

农业空间信息管理技术；

农业系统模拟技术；

农业人工智能技术；

农业管理决策技术；

农业信息服务技术。

第四节农业信息学的作用与应用

农业信息学的作用；

农业信息学的应用。

第二章农业数据库及管理信息系统（制定人：

孙成明）

2.1教学基本要求

（1）了解农业数据库及农业管理信息系统的特征，掌握农业数据库及农业管理信息系统的概念；

（2）了解农业数据库及管理信息系统的研制过程以及其在农业上的应用。

2.2教学基本内容

第一节农业数据库的概念与特征

农业数据库的概念；

数据库的结构；

农业数据库系统的特征。

1、农业数据库：

是一种有组织地动态地存储、管理、重复利用、分析预测一系列有密切联系的农业方面的数据集合的计算机系统。

2、数据库的三级模式结构：

外模式、模式和内模式。

第二节农业管理信息系统的概念与特征

管理系统信息系统的概念；

管理信息系统的特征；

农业管理信息系统的特征。

1、管理信息系统：

是由人和计算机设备或其他信息处理手段组成并用于管理信息的系统，是一门管理科学、信息科学、系统科学与计算机技术相结合的综合性学科。

2、农业管理信息系统特征：

农业管理信息系统是收集和加工农业系统管理过程中的有关信息、为管理决策过程提供帮助的信息处理系统，可根据管理目的而建立，在数据支持下进行与农业相关的事务处理、信息服务和辅助管理决策。

第三节农业数据库系统及管理信息系统的研制与应用

农业数据库的研制及其应用；

农业管理信息系统的研制及其应用。

第三章农业专家系统（制定人：

3.1教学基本要求

（1）了解专家系统的概念，熟悉农业专家系统的概念；

（2）了解农业专家系统的特征、结构与功能；

（3）了解农业专家系统的研制过程及其应用。

3.2教学基本内容

第一节农业专家系统的概念、特征与功能

专家系统及农业专家系统的概念；

农业专家系统的特征；

农业专家系统的结构与功能。

1、农业专家系统：

农业专家系统是一个拥有大量权威农业专家的经验、资料、数据与成果构成的知识库，并能利用其知识，模拟农业专家解决问题的思维方法进行判断、推理，以求得解决农业生产问题结论的智能程序系统。

2、农业专家系统的特征：

（1）农业专家系统具有显示表达的大量领域专门知识

（2）能进行符号处理

（3）具有智能性

（4）能对推理过程的解释

（5）包括知识库、数据库、模型库，涵盖了农业专家解决实际问题所需的基本信息。

（6）人机界面友好。

大多数农业专家系统采用了多媒体技术和可视化技术，界面友好，操作简单、易于广大农业生产用户使用。

第二节农业专家系统的研制与应用

知识获取与表达；

知识库与模型库的构建；

系统的调试与修改；

农业专家系统的应用。

第四章农业模拟模型（制定人：

4.1教学基本要求

（1）了解农业模拟模型的概念、特征与功能；

（2）了解农业系统的等级性和水平；

（3）熟悉农业系统模拟的原理与技术；

（4）了解农业模拟模型基本算法及农业模拟模型的研制步骤；

（5）了解农业模拟模型的应用及其与其它技术的耦合。

4.2教学基本内容

第一节农业模拟模型的概念、特征与功能

　　农业模拟模型的概念和类型；

农业模拟模型的特征；

农业模拟模型的作用与功能。

　　1、农业模拟模型（SimulationModel）：

着重利用系统分析方法和计算机模拟技术，对农业系统中的生物与非生物过程及其与环境和技术的动态关系进行定量描述和预测。

2、模拟模型的类型

（1）经验（Experiential）模型和机理（Mechanistial）模型；

（2）描述性（Descriptive）模型和解释性（Explainatory）模型；

（3）统计（Statistical）模型和过程（Process）模型；

（4）应用（Application）模型和研究（Research）模型。

第二节农业系统的等级性和水平

　　农业生产系统的等级性；

农业生产系统的水平和过程。

第三节农业系统模拟的原理与技术

　　系统分析方法；

机理性与经验性的关系；

模拟研究的尺度；

支持研究；

析因方法与系数化；

遗传参数；

模型开发环境与工具；

构件化程序设计；

农业生长系统的表示方法。

　　1、模拟模型的结构成分

第一亚系统为作物的阶段发育与物候期，主要是有关以温光反应为基础的茎顶端发育阶段以及以外部形态特征变化为标志的生育时期。

　第二亚系统为作物植株的形态发生与器官建成过程，包括根系、叶片、茎杆、小穗、小花、籽粒等器官发生与形成的规律、数量与质量等。

　第三亚系统为植株的光能利用与同化物生产，包括叶片和冠层的光合作用、呼吸作用、碳水化合物积累及生物量的计算等。

　第四亚系统为不同器官间的物质分配与利用，包括同化物分配系数或分配指数和分配量的实时变化、器官的生长和大小、产量和品质的决定等。

　第五亚系统为土壤－植物－大气水分关系，包括土壤水分的移动、吸收、蒸发蒸腾、植物组织的水分平衡等。

　第六亚系统为土壤养分（氮素）动态与植株利用，包括主要养分元素在土壤中的转化、根系吸收、体内分配和利用等。

第四节农业模拟模型的研制步骤

　　模型选择与系统定义；

资料获取与算法构建；

模块设计与模型实现；

模型检验与改进。

第五节农业模拟模型基本算法构建

　　作物阶段发育的模拟；

作物器官建成的模拟；

物质生产与积累的模拟；

同化物分配与产品形成的模拟；

作物养分效应的模拟；

作物水分效应的模拟。

第六节农业模拟模型的应用

　　农业模拟模型的应用领域；

模拟模型与其它技术的耦合。

　　1、模拟模型的应用主要有以下4个方面：

教学、研究、管理、评估。

　　2、模拟模型与其它技术的耦合：

（1）与专家系统或知识模型的结合；

（2）与RS技术的结合；

（3）与GIS的结合；

（4）与全球定位系统的结合；

（5）与可视化技术及虚拟现实技术的结合；

（6）与组件技术的结合；

（7）与网络技术的结合。

第五章虚拟植物与虚拟农业（制定人：

5.1教学基本要求

（1）了解虚拟植物的概念与意义；

（2）了解虚拟植物的构建方法；

（3）了解虚拟现实与虚拟农业。

5.2教学基本内容

第一节虚拟植物的概念与意义

　　虚拟植物的概念与特征；

虚拟植物的意义。

　　1、虚拟植物：

所谓虚拟植物，就是应用计算机模拟植物在三维空间中的生长发育状况。

第二节虚拟植物的构建方法

　　植物的芽与分枝的关系；

植物的枝条与分枝类型；

数据的采集；

植物拓扑结构的模拟；

植物器官形态的模拟；

可视化；

结构—功能模型。

第三节虚拟现实与虚拟农业

　　虚拟现实的基本概念；

虚拟农业的应用。

1、虚拟现实：

实际上是可视化的高层次的功能。

它通过提供一个由计算机生成的虚拟环境以及交互手段，让人们可以“沉浸”其中，使可视化的结果更为生动、感受更加逼真，还可对虚拟环境中的三维物体进行交互操作。

2、从概念上来讲，任何一个虚拟现实系统都包括三个特性：

这就是沉浸性、交互性和想像性。

第六章农业机器视觉技术（制定人：

6.1教学基本要求

（1）了解机器视觉的基本原理、农业视觉图像的获取、特征的提取与模式识别方法与步骤；

（2）了解机器视觉技术农业应用的领域。

6.2教学基本内容

第一节机器视觉的基本原理

基于灰度法的机器视觉系统的组成：

机器视觉系统的核心。

1、基于灰度法的机器视觉系统的组成包括光路系统、摄像机、量化存储单元、模块库、专用高速图像处理单元、监视单元等大模块。

2、机器视觉系统的核心是专用高速图像处理单元，把存入存储单元的大量离散的数字化信息与模板库信息进行比较处理，并快速得出结论。

其影响因素包括微处理器、图像处理算法软件及技巧、电子显微系统等。

第二节农业视觉图像的获取

图像获取的定义；

图像获取的步骤；

图像采集部件；

图像预处理的类型。

1、定义：

就是图像的数字化过程，即将图像采集到计算机中的过程，主要涉及成像及模数转换技术。

2、步骤：

图像采集、图像预处理。

3、图像采