发挥农业信息技术的重要作用Word文档格式.docx

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遥感，就是遥远的感知。

遥感技术就是通过卫星或飞行器上安装的传感器，对地面目标进行监测分析的一项新技术。

我国从上世纪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、SPOT等影像数据，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。

在数字图像处理和耕地、林地、居民点、水面等目标物的专题信息提取等技术方面也日臻成熟。

目前，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：

1、为制定国民经济发展计划提供资源与环境动态基础数据。

2、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。

3、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。

4、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。

（二）卫星定位技术

卫星定位技术就是全球定位系统（GlobalPositioningSystem-GPS），是美国从上世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年全面建成。

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。

GPS系统应用于水利部门，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，通讯设施被冲毁，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”就能担此重任。

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，发生偏航时系统会自报警，保证正确地行动。

GPS系统用于农业领域，可以实现联合收割机的自动化作业，实现农业的精确生产管理。

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对农业地理空间关系进行模拟、对与农业地理空间相关的农业信息进行管理的一种信息系统。

通过该系统可以实现对土地资源、森林资源、农业气象条件、农作物生长情况等进行立体的、多角度的、可视化的描述和相关信息的综合开发利用，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：

1、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。

2、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。

3、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。

4、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。

5、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

农业专家系统综合了大量农业专家的经验，把分散的、局部的单项农业生产技术综合集成起来，经过智能化的、综合性的信息决策处理，能针对不同的生产条件，给出最佳的农业生产管理解决方案，为农业生产全过程提供高水平的信息和决策服务。

早在上世纪80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。

美国中北部地区于上世纪90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。

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。

它的应用改变了过去农业生产基层决策者的主观性和盲目性，减少了决策的失误，同时缓解了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也是如此。

互联网的主要目的是提供多种形式的信息服务，主要有：

1、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定向传送。

能传送文本、声音、图像等多种类型的信息。

2、远程登录。

它是指用户可以通过互联网使用远处计算机的硬件资源、软件资源和信息资源。

3、文件传送。

它是一种实时的联机服务功能，可将一台计算机上的文件批量传送到另一台计算机上。

4、信息查询搜索服务。

由于网络上的资源繁多，而且不断地增加，为了便于用户获取所需的信息，近年来有关方面已经开发出不少功能完善、使用方便的查询搜索工具。

（七）多媒体技术

多媒体技术，是利用计算机的编码、解码、存储、显示、控制等技术把文字、声音、图形、图像等多种媒体形式的信息综合一体化，进行加工处理和应用的技术。

实现多媒体技术需要一定的设备，它们能将多种媒体有机地组织在一起，共同表达一个完整的多媒体信息，做到图、文、声、像一体化，因此具有集成性的特征。

此外，它们还有交互性、数字化、实时性的特征。

多媒体技术与通信技术、计算机网络技术相结合，在农业信息领域已得到大量的应用，并且有着广阔的应用前景。

如国际互联网中的多媒体用户可以从中获取各种农业生产、管理所需要的各种政策、技术、经营等方面的文字、图像、语音等信息。

再如中国农业大学研制开发的农作物有害寄生虫多媒体检索软件，为农产品进出口的动植物检疫提供了有效的检查手段。

目前，在多媒体技术基础上开发的各种农业教学和咨询软件，如水稻栽培专家系统、棉花施肥专家系统、玉米栽培专家系统、饲料配方专家系统等，具有图、文、声、像并茂的优点，容易为农民用户及农业科技人员所接受。

今天，农业信息技术已经渗透到农业的各个领域当中，已经发挥出了明显的作用：

1、实现农业自动化生产；

2、实现对自然环境的实时监测，指导农业生产、管理，最大限度地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决策水平，实现科学化管理；

4、增加农产品产量，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。

二、农业信息技术与数字农业

中国农业大学的谭英和潘学标曾经坦言：

没有信息的生产是盲目的生产，没有技术的生产是愚蠢的生产，没有科学管理的生产是无序的生产；

农业要可持续发展，要协调好社会效益、经济效益和生态效益的关系，就必须打开数字化农业之门。

“数字农业”，与“数字地球”、“数字城市”、“数字部队”等概念对应。

它要求对农业各个方面（包括种植业、畜牧业、水产业、林业）的各种过程（生物的、环境的、经济的）全面实现数字化。

它是将遥感、地理信息系统、全球定位系统、计算机技术、通讯和网络技术、自动化技术等高新技术与地理学、农学、生态学、植物生理学、土壤学等基础学科有机地结合起来，实现在农业生产过程中对农作物、土壤从宏观到微观的实时监测，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，提供农作物产品和质量的目的。

“数字农业”数据库中存储的数据具有多源、多维、时态性和海量的特点。

数据的多源是指数据来源多种多样，数据格式也不尽相同，可以是遥感、图形、声音、视频和文本数据等。

数据可以是多维的，其中空间立体三维的时空数据必然导致数据库中的数据是大规模的、海量的。

“数字农业”要在大量的时空数据基础上，对农业某一自然现象或生产、经营过程进行模拟仿真和虚拟现实。

例如，土壤中残留农药的模拟和农作物生产的虚拟现实，农业自然灾害及农产品市场流通的虚拟现实等。

“数字农业”的方向之一是精确农业。

精确农业是当今世界农业发展的新潮流，是由信息技术支持的、根据空间变异定位、定时、定量地实施一整套现代化农事操作技术与管理的系统，其基本涵义是根据作物生长的局部环境，调节对作物的投入，即一方面查清田块内部的土壤性状与生产力空间变异，另一方面确定农作物的生产目标，进行定位的“系统诊断、优化配方、技术组装、科学管理”，调动土壤生产力，以最少的或最节省的投入达到同等收入或更高的收入，并改善环境，高效地利用各类农业资源，取得更好的经济效益和环境效益。

通常的说法，精确农业由10个系统组成，即全球定位系统、农田信息采集系统、农田遥感监测系统、农田地理信息系统、农业专家系统、智能化农机具系统、环境监测系统、系统集成、网络化管理系统和培训系统。

其关键是建立一个完善的农田地理信息系统（GIS），可以说是信息技术与农业生产全面结合的一种新型农业。

精确农业并不过分强调高产，而主要强调效益。

它将农业带入数字和信息时代，是21世纪农业的重要发展方向。

“十五”期间，国家科技部在已有863计划、973计划和攻关计划的基础上，继续加大了对以“数字农业”为主要内容的农业信息技术研究的投入，以“精确农业”、“虚拟农业”、“智能农业”和“网络农业”等内容为切入点，组织实施“数字农业科技行动”，突破一批“数字农业”关键技术，初步构建我国“数字农业”技术框架，加速我国农业信息化进程。

多年来，我国有关科研单位、京津沪等一些大城市郊区、浙江等沿海发达地区、新疆生产建设兵团等农垦企业，已经积极展开了数字农业的实践，并且收到了明显的成效。

例1国家农业信息化工程技术研究中心把“数字农业”变成现实。

1990年,该中心承担了“智能化农业信息技术应用示范工程”项目,又称“863电脑农业”。

这一项目累计投入资金近亿元,各级地方政府和农业企业投入资金近8亿元,开发了5个863品牌农业专家系统开发平台,200多个本地化、农民可直接使用的农业专家系统,建立了包括10万多条知识规则的知识库、3000多万个数据的数据库、600多个区域性的知识模型，覆盖全国800多个县,累计示范面积5000多万亩,增加产量24.8亿公斤,新增产值22亿元,节约成本6亿元,增收节支总额28亿元,使700多万农户受益。

关于“863电脑农业”，有关专家认为“电脑农业专家系统只是作为一种载体，综合了多项农业生产单项技术，并有效地传播了这些技术而已。

”但即使这样，其对提高投入／产出比的作用还是有十分明显的。

在提高投入产出比方面，仅以北京示范区为例，应用专家系统后，肥水资源利用率可提高8～10％，单产提高8～10％，生产成本降低5～7％，科技进步对生产的贡献率达到了60％左右。

1996年～1997年各个试点地块95％以上达到或超过预期产量目标，其中小麦中心示范区与本地区产量水平比较增加5.55～7.66％，与全市平均水平相比增加18.87％（超高产样板田比全市平均水平增加42.32％）。

玉米作物试验点单产增加30.6公斤（8.2％），单位成本降低9.5元（4％），亩经济效益增加47.0元（29.7％），产投比增加11.6％。

该农业专家系统在降低成本方面，还有吉林的有关典型情况。

1997年冬天吉林示范区的榆树市出现了干旱和高温的异常情况，根据专家系统给出的建议，取消了原计划的玉米地膜覆盖生产方案，全市共减少地膜覆盖玉米3万多公顷。

仅此一项，就减少损失约2000万元。

例2北京市基本农田管理信息系统。

该系统是北京市科学技术委员会委托给北京市农业局的课题，是由北京市农业局主持、北京市城乡经济信息中心协作于1998年完成并投入使用的项目系统，是利用地理信息系统技术（GIS）建设并有效投入使用的现代化的应用系统。

该系统在基本农田划定工作的基础上，建立了全国第一个用于基本农田管理的省市级1：

10000比例尺的地理数据库；

运用GIS技术，开发了全国第一个省市级基本农田管理信息系统应用软件；

编写了国内第一本GIS技术用于基本农田管理的书。

该系统成果可作为北京郊区国土资源再开发的基础，在此基础上可建立郊区GIS资源经济系统，节省大量的数字化费用和外业调绘费用。

另外，其数字地图产品可有偿提供给有关单位，应用软件开发经验和成果可起到样板作用，供国内其它地区借鉴。

图20-4北京市基本农田管理信息系统图例

该系统目前已用于北京郊区县13个区县基本农田管理工作，并为《北京市土地利用总体规划》提供了基础数据。

从本项目成果实际应用效果看，也是比较好的，主要表现在以下几个方面：

一是用于基本农田管理取得了良好成效。

在基本农田征占管理工作中,北京市已通过本系统查询耕地性质，审核、办理了40起有关征地、占地的项目。

运用系统属性信息数据库查询有关图斑（基本情况底图）信息，审核、办理158起有关征地、占地项目。

二是成果图件在基本农田保护管理和编制区域规划中已发挥重要作用。

为切实抓好郊区基本农田保护工作，保护好依法划定的430万亩基本农田，1999年市里同郊区各区县签订了基本农田保护责任书。

责任书签订后，区县领导对基本农田的保护工作很重视，不少区县拿着本系统基本农田图斑图，同乡镇签订了责任书，把保护责任具体落实到了地块。

三是系统数据用于高新技术研究已取得初步成效。

应中国农科院区划所邀请，参与国家科委“863计划”、“成像光谱仪技术农用识别能力试验与评价”课题研究，将有关空间数据提供给该课题组保证了课题的顺利进行，取得了良好成效。

该系统获得北京市科技进步二等奖。

它参加了三次重大科技成果展，第一次是全国第二届信息高速公路展览会，第二次是北京市科技周，第三次是国际农业高新技术周。

有关专家认为，该系统应用与发展前景是很好的。

其为基本农田保护管理服务、为农业生产监控和预测服务、为精准农业服务、为农业宏观规划服务的作用会越来越大，还为北京基本农田保护和农业生产早日实现管理现代化、科学化、信息化奠定了基础。

例3浙江象山“数字农业”迎来高效益。

象山县是浙江省农业大县。

近年来随着人们对农产品质量要求的逐步提高，以及欧美、亚洲各国纷纷设置“绿色壁垒”、“技术壁垒”，给象山农产品的销售带来巨大的压力。

面对困难，象山求新思变，以科技为龙头，积极打造以标准化建设、精深加工和网络营销为主的“数字农业”。

标准化建设是象山“数字农业”一路快跑的支撑力量。

为确保农产品质量，象山县建成了浙东白鹅、象山绿果等7个农产品加工基地和20个精品农业示范基地，标准设施栽培面积达5万亩。

同时，县农林部门还全面实施ISO质量管理体系，出台《象山县出口蔬菜农药残留监督管理规范》，强化监控与管理。

建立可追溯制度，对28家企业和基地实行“田间档案”管理，真实记录了种子、化肥、农药等农业投入品的使用情况，目前全县优质农产品占有率达到80%。

通过深加工提高农产品科技含量，是象山“数字农业”活力迸发的基因。

在石浦镇东方水产有限公司的生产车间里，每类产品的加工都实行HACCP管理（食品安全危害点控制），即对每道流程的温度、湿度和时间进行机械化操作。

象山能大食品公司投资1600万元引进国际先进的果蔬真空冷冻脱水生产线，对果蔬的修整、烘干、包装全部采用电脑程序无菌操作，产品远销西欧。

贤庠的干红杨梅酒、黄避岙的有机茶、鹤浦的紫菜……这些以科技求发展的农产品加工企业已成为象山走上“数字农业”的重要力量。

2004年全县农业总产值达43.6亿元，农产品销往全国各地及美国、德国、日本等30多个国家。

例4新疆生产建设兵团数字农业

近年来，新疆生产建设兵团农业领域开始应用精确播种、精确灌溉、精确施肥、精确田管、精确植保、精确收割等六大精确技术，在微机推荐平衡施肥和滴灌自动化控制两项农业新技术的应用方面处于全国乃至世界的前列。

2003年，该兵团共完成农作物播种面积1367.96万亩，其中精量半精量播种面积847.38万亩，采用计算机等信息技术实施滴灌面积达247.72万，利用微机平衡施肥面积达189.23万亩，自动化机采棉种植面积达98.12万亩，精确选种发芽率达到92％以上。

该兵团农一师三团，应用农业信息技术表现突出。

在农业生产方面，他们应用了可视化农业视频监测系统、机载地理卫星产量模型信息系统、农作物病虫害的自动监测、微机决策平衡施肥系统、水量遥测系统、自动化测肥水微机渗灌系统以及自动气象站。

在企业管理中，他们采用了政务公开查询系统、会计电算化报账系统、物资供应管理系统、电子政务、农产品销售管理系统等。

这些信息服务项目共同构成了他们的农业信息技术应用系统。

他们的可视化农业视频监测系统，通过摄像机对农作物生产状态进行观测，通过无线通信设施，将所采集的视频信息传输到连部管理室，进而通过数模转换，利用团场计算机网络传输到团部中心机房进行存贮，供团领导及科研人员进行监测与分析棉花生育过程、虫害发生分布及社区管理等。

他们引进美国凯斯公司2555型采棉机，装备机载棉花产量监测AGl32系统，采集棉花产量构成及分布信息，通过卫星传输给播种、施肥、灌溉等具备遥感信息系统的机械，实现精确农业。

引进棉铃虫电磁感应自动测报仪，测报棉铃虫发生规律，通过网络传输给各单位技术人员，为垦区棉铃虫防治提供信息。

他们与新疆农垦科学院合作研发出的微机决策平衡施肥系统，根据土壤养分及棉花生长的氮、磷、钾需求量，形成各条田的相关信息，供全团查询施肥方案。

自动化测肥水微机渗灌系统应用张力计采集土壤水分信息，采用微机无线遥感技术，实行电磁阀控制开关，管理施肥、灌溉，亩节水80立方米，节肥5.2公斤。

作为21世纪农业的重要标志，发展“数字农业”及相关技术，是我国发展现代农业必然选择的支撑技术。

它将有助于我国农业从依靠经验为主的传统产业，转变为依靠高新技术的现代产业，有助于推进农业和农村经济结构战略性调整，提高农业综合生产能力和可持续发展能力。

三、农业信息技术与调查通信

1、农作物估产

农作物产量是每个国家重要的经济情报，世界各国都根据自己国家的科学水平和经济实力，在收获前后以最快的方式获取农作物的产量。

最初的预测形式是农学估产，以后逐步发展了统计估产和气象模式估产。

在上世纪70年代遥感技术出现以后，世界各国先后将遥感手段应用于作物估产，使农作物产量的估测发生了根本性的变革。

目前，全世界有不少国家和地区，在应用遥感手段对作物进行估产方面，已由实验阶段走向了业务化运行。

美国农业部的全球农业遥感估产系统，每年投资8000多万美元，对包括美国在内的世界十大监测区的主要农作物进行估产，精度较高，已为美国的农产品国际贸易取得了主动权和明显的效益。

类似的成功系统有加拿大的全球作物监测系统（CWCMS）和欧盟联合研究中心的作物监测系统（MARS）等。

过去，我国传统的农作物产量估算和长势监测方法，都是依靠自下而上的统计报表来完成的，由于无法避免人为干扰，所以统计出来的数据时效差、尺度小、费用大，并且准确性差，应用新的农作物估产方法具有迫切的现实意义。

从“六五”开始，我国就有单位从事农作物遥感估产方法的研究和试验。

1983年起农业部先后组织了北京近郊小麦、浙江杭嘉湖地区水稻及北方6省市小麦遥感估产。

1984年开始，国家气象局组织北方11省市开展冬小麦气象卫星遥感综合测产技术研究，组建了全国冬小麦遥感综合测产地面监测系统。

“八五”期间，遥感估产成为国家科技攻关内容，开展小麦、玉米和水稻大面积遥感估产试验研究，在1993～1996年的4年间分别对4省2市（河北、山东、河南、安徽北部和北京市、天津市）的冬小麦，湖北、江苏和上海市的水稻，吉林省的玉米种植面积、长势和产量开展监测预报。

1998年起在农业部农业遥感中心的领导下，开展了全国范围的冬小麦、玉米、大豆、棉花等作物的遥感估产和监测。

全国冬小麦长势监测和估产：

自1999年开始，农业部遥感应用中心组织各有关农业遥感技术单位，利用美国陆地卫星TM图像和NOAA图像，对我国冬小麦生长状况、种植面积变化情况、长势状况、旱情和单产进行了监测和评价。

全国冬小麦监测工作主要分三部分完成，一是冬小麦种植面积变化量的抽样调查，二是冬小麦长势和旱情监测，三是冬小麦单产计算和总产量变化量的估测。

2003年，共对36景TM图像进行了解译，覆盖了238个县级单位，占冬小麦主产区县级单位总数的25%左右。

结果表明，冬小麦面积进行抽样调查的解译