数字化农业种植篇1
关键词：数字化；信息采集控制；温室大棚
中图分类号：tp311文献标识码：a文章编号：1009-3044（2017）07-0213-02
从传统农业方式向数字化现代农业方式过渡阶段，在农业生产过程中占据重要作用的是温室大棚的数字化和智能化，它能最大限度地改变粗放的传统农业生产经营方式，并大幅度提高温室大棚的生产功效和产量、质量，推进农业信息化进程的飞速发展，实现“手机或者电脑也能种地”的宏伟蓝图。
在我国农业种植中占比重较大的是温室大棚种植方式，这样可以极大地丰富人民群众的日常成活消费水准，而传统的温室种植也可以实现这个目的。但是由于传统种植方式无论是对作物的种植还是对生长环境的控制基本凭借经验和感觉来实现，导致温室种植的效率、产量和质量不够高。
对温室大棚采取数字化的智能监控可以免除棚内种植的作物受空间和时间的约束，可以全年没有间歇的种植和收获，获得的农产品产量高、质地优良。根据温室大棚种植作物的高投入和高产出，以及高效益的特殊生产方式，结合不同作物不同时期的生长需求，对温室内的环境参数进行适当调控，可以提高作物产量、改善质量，极大提高农产品的经济效益。
1现阶段温室大棚的国内外现状
随着我国农业现代化程度的不断提高，要求农业生产必须高效产出，因此提高农业设施的科技含量是当前农业发展的重中之重。依据我国“十二五”发展规划纲要和“农业农村信息化”发展规划要求，为实现农业生产产业化经营模式的尽快推进，最大程度的提高农业生产的智能化、数字化程度，必须尽快全面实施数字化农业智能监控系统进行环境数据采集和控制，为实现“智慧农业”或“数字信息化农业”提供契机和动力。将数字化环境监控系统应用在温室大棚的环境信息采集和监测、生产意外情况预警、设施环境智能调控和农作物长势诊断等领域，可以大大提高农业生产的效率和产量，使得传统的粗放农业大棚生产方式得到极大改进，为农业生产数字化程度的提高提供高效、科学、合理的依据和支持。
而我国现阶段的传统种植经营管理模式，大部分都是依靠种植者摸索经验和感觉来实现作物生长期间的通风遮阳、灌溉加湿、温度调节等各项指标，需要消耗大量人力，实时性差，生产效率低下，一旦判断有误或偏差大就会造成资源浪费或者产量减少。也有一部分温室大棚简单的实现了数字化但成都不高，只能够进行基本的温度、湿度采集，然后根据采集的数据人工实现环境调节，如浇水、遮光或通风等，无法完全实现数字化、智能化。
而且即使实现了智能温室环境监控系统，仍然存在很多问题。例如对于使用有线传输的场合，当温室大棚面积较大时，布置的采集信息点也较多，因此铺设的线路也是错综复杂的，这样的情况对于使用和维护都带来一定的难度，受到很大程度的限制；其次大部分的通信都是采用有线传输，在温室内部温度高、空气潮湿，土壤和空气具有较强的腐蚀性，容易损坏通信电缆出现故障，使系统的可靠性降低。
国外的数字化温室大棚监控系统程度较高，随着在斯坦福大学召开的基于internet的远程监控诊断会议的成功举办，基于internet的远程监控诊断示范系统被开发并得到了制造行业、计算机行业和仪器仪表行业等多家公司的大力支持。随着网络技术的不断发展，数字化程度较高的控制系统不但在工业领域得到较大的发展，也逐渐的渗透到农业生产的各个领域。而我们原来采用的传统监控系统不够精细和高度数字化，已经无法满足国家社会发展步伐对现代化农业生产的精细要求，因此人们也越来越认识和重视到数字化监控系统在农业生产中的巨大作用，监控系统也发生了很大的改变，正在向远程监控逐渐过渡，这使得农业远程监控自踊生产成为现实。
2数字化温室大棚的实现总体方案研究
数字化温室大棚为了实现远程环境监控，必须借助网络对远程端进行监视和控制，完成环境参数采集、参数调节、远程控制和故障恢复等操作。因此系统方案采取基于B/S结构的模型来实现，其中的服务器端运行在web服务器上，是搭建在主控制端的；而客户端运行在远程本地客户机上，主要用来采集环境信息数据，并进行数据分析。数字化远程监控系统是以网络作为通信平台，以Http技术为基础，充分利用现有的网络资源，实现信息的实时获取和实时控制以及信息、资源的合理化配置，能够简单、高效的实现系统配置控制目标，也是农业生产中普遍应用网络实施的远程监控模式。
数字化农业种植篇2
随着计算机技术和网络技术的发展和完善，基于网络、多媒体的信息技术正被广泛地应用在教育教学中[2]。将数字化的信息技术与其他学科相结合，用于理论与实验实践教学是今后教学改革的主要方向。目前，各高等学校正在进行数字化校园、数字化教室、数字化办公室、数字化图书馆、数字化实验室等建设。以数字化、多媒体化的信息技术为工具，将植物教学标本园的内容网络化运行，使师生可以不受时空限制地提取所需资源，为提高实践教学质量开辟了新途径。
1建设数字化植物教学标本园的必要性
高等农业院校多设有植物标本园，承担植物育种学、植物生产学、药用植物学、药用植物栽培学、中药资源学、中药鉴定学、药用植物育种学等课程的实验教学、教学实习、毕业实习等教学准备任务以及为教学、科研提供和保存种质资源的任务等[3]，在实践教学中起着不可替代的作用。传统的实物标本园受开放程度有限、学校距离标本园路程远、雨天等恶劣天气条件无法观察和学生放假时间错过植物的关键生长季节等条件的制约，很多学生无法进行定期田间诊断，无法对不同植物的关键生育时期做全面的观察、记录；对中药资源与开发专业学生来说，大家关注它的药用部分比较多，其他组织却了解较少，中国的中草药资源非常丰富，单单靠我们在学校的标本园中种植显然不能满足教学需要；教师在课堂教学时很难用语言形象地描述某些时期的形态特征，教学效果不好。针对以上问题，我们认为建设数字化的植物教学标本园势在必行。
通过计算机网络系统和各种现代化教育技术与手段建设数字化植物标本园，可以为教学提供丰富的在线学习资源，学生可以不受时间、空间、天气等条件的限制，进行全时空的实验预习、复习和实践；建设数字化植物标本园，为课堂教学提供大量具有针对性、灵活性和适用性的教学资料，教师也可以随时调用其中的资源用于理论和实践教学，使得教学更有效、更有条不紊，大大提高教学效率和教学效果。建设数字化植物标本园，对丰富教学内容，促进教学改革，提高教学质量，实现教育技术现代化起到积极作用，对于提高大学生的综合素质和创新能力具有重要的意义；对于推进教育教学改革的深入发展，加快素质教育，创造教育的实施具有非常大的意义。
2数字化植物教学标本园的建设内容
目前中国科学院建立了中国数字植物标本馆，它的彩图库只是将采集来的干标本拍照到网络上，为用户提供一个方便快捷获取中国植物标本及相关植物学信息的电子网络平台[4]。农学实验材料典型性的内涵很丰富，既有静态的外形特征和部位之分，又有动态的特性和时间概念的变化[1]。我们要构建的数字化植物标本园包括每种植物的根、茎、叶、花、果实、种子等的照片(旁边带有文字描述)；主要植物主要生育时期的图文资料、视频讲解；不常见植物的来源、功效、生态环境与分布、开发利用历史与现状的介绍的视频音像资料等。具体内容如下：
(1)建立谷类作物、豆类作物、薯芋类作物、油料作物、纤维作物、糖料作物、嗜好料作物、绿肥饲料作物、药用植物九大类500余种植物的根、茎、叶、花、果实、种子的图片库，并附有文字描述。丰富了以往瓶装浸渍标本、盒装干植株标本、瓶装干种子标本的内容，展示方式更鲜活，更接近实物，使得教师的教与学生的学更直观、更形象。
(2)制作主要植物各生育时期的视频音像资料。包括小麦、玉米、水稻、花生、大豆、棉花、甘薯等作物各生育时期动态过程的视频音频资料。在传统的实验教学中，教师在讲解作物生育不同时期、穗分化进程时，只能依靠挂图、幻灯片等，非常抽象，学生只能靠教师的讲解加上想象来理解，常常达不到预期教学效果[5]。有了主要作物各生育时期的视频音像资料之后，教师可以生动、直观地给学生讲解，学生学习也更有兴趣。
(3)制作介绍不常见植物的来源、功效、生态环境与分布、开发利用历史与现状的视频音像资料。不常见植物主要有在当地种植面积比较小的作物，如杂粮作物、药用植物等，这些植物在教科书上介绍较少，学生了解较少，将这部分植物纳入数字化植物教学标本园建设项目中，有利于开阔学生的眼界，增长学生的见识。
(4)制作数字化小麦种质资源库。小麦种质资源是小麦育种的物质基础[6]。作物标本园每年都种植小麦种质资源材料，同时也会保存部分材料，但在种植或保存的过程中，难免会发生变异，部分农艺性状会发生改变，因此，为了保持种质资源的典型性，将种植材料的生长发育习性、产量性状以及植物学特征等方面的主要性状进行图文描述并网络化运行是很好的途径。
(5)建立检索系统，便于网上、查询信息，实现学生自学和教学互动。该系统要界面友好、使用方便，检索词要有近义词、同义词查询功能，如输入“小米”可以查到“谷子”的内容，输入“地瓜”可以查到“甘薯”的信息等。
3建设数字化植物教学标本园所需条件和数据来源
建设数字化植物教学标本园是一项长期的耗时耗力的复杂系统工程，需要各方力量协同完成。既需要专业基础过硬的师资力量和充足的资金支持，又需要丰富的现场材料和专门人员充足的时间。数字化植物教学标本园建设离不开专业教师的参与。专业教师是教学、实践活动的主导者，他们熟练掌握本专业知识，对于各种植物的时期、特点的把握具有权威性，这是教学资料准确与否的根本。还要有既了解专业知识又能熟练掌握视频制作、数字化数据库技术的双专人才。建设数字化标本园需要数码相机、摄像机、数据处理软件等仪器设备，必须有充足的资金支持方可实现数字化。建设此标本园还需要丰富的现场材料，我校现有校内作物标本园10亩，药用植物标本园10亩，园艺实验站140亩，学生实训田5亩，科技示范园、教师科研田400余亩和10个校内外实践教学基地，为数字化标本园建设提供了丰富的植物资源。另外，还要有一支拍摄队伍，根据各种植物的生育规律制订相应的拍摄计划，分组安排拍摄汇总资料。农学院有两个学生社团：植物科技协会和中药协会。前者是全国优秀社团，我校的a级社团和特色社团，也是学生自我学习植物科技知识、开展植物科学研究、开发利用植物资源的学术性社团组织。后者是新兴社团，是学生自我学习中草药知识、开发利用中草药资源的学术性社团。这两个社团在专业教师的指导下分期分批开展工作，在人力和时间上提供了保障。
建设数字化植物教学标本园数据库是个庞大的工程，为了尽可能多地搜集资料，需要多渠道搜索。首先，从校内的作物标本园、药用植物标本园、园艺试验站、教师科研田、校内外实践教学基地等搜集材料；其次，从互联网搜索相关材料充实到数据库中；再次，就是从图书馆找相关书籍，有些图片资料也可以应用到该数据库中。搜集到资料后，由相关专业教师检查、汇总、整理，最后形成成熟的数据库。
4结束语
建设数字化植物教学标本园是一项长期工程，是传统标本园在时间、空间上的延伸，为多媒体教学提供了基础性材料，为数字化实验室建设提供了素材。数字化植物标本园的建设，能有效地解决实物标本园开放程度有限、学生在田间观察时间少、学生放假时错过一些植物生长的关键时期的问题，能有效地解决中药专业的学生只认识中草药的药用部分而对于生长在大田里的中草药植株却叫不出名字的问题，能大大丰富教师的课堂教学资料。对丰富教学内容、促进教学改革、提高教学质量、实现教育技术现代化会起到积极作用。
参考文献
[1] 陈灿,罗莉华,金小马.管好作物标本园培育典型实验材料[J].实验室研究与探索,1998(3):74-75,77.
[2] 王芳,李滨,郭兴启.农业生物学实验教学中心网络信息化平台系统的构建[J].高等农业教育,2008(4):57-59.
[3] 毕建杰,常安瑛,毕明波.管好作物标本园提高专业实验质量[J].实验室研究与探索,1999(6):38-40.
数字化农业种植篇3
关键词：农产品产业园、物联网、信息系统、数字一体化精准管控系统
近年来，我国数字化农业技术取得了一些进展，主要表现在：农业传感器微型化、农业灌溉智能化、实时监控农作物生长、农业信息可移动化、农产品质量追溯化等已成为主流。这得益于农业生产信息化技术的成熟和发展，尤其是农产品种植、加工智能化技术的应用。
国内关于农业园区应用物联网技术的相关研究主要涉及温度监控、光温智能控制、精准灌溉等方面。如，浙江大学等单位对农业物联网信息感知、传输和应用等方面进行研究，主要涉及智能化程度、肥水利用率及农产品安全等问题。取得了一系列成果。但总体来看，数字化技术在农业生产中的集成应用研究还比较少。本文提出构建完全数字化的生鲜农产品产业基地，该基地基于总线技术集成，由统一的信息系统进行集中管理和统一调度，充分运用物联网和现代信息技术，加强数据处理及控制，合理布局传感器（温度传感器、湿度传感器、养分传感器、土壤成分传感器等），实现完全数字化。
一、生鲜农产品产业园区数字一体化精准管控系统的实施意义
1.加速信息化。农业发展越来越受到信息技术的影响，信息化成为我国加快实现农业现代化的必然选择。随着物联网技术和农业信息技术的广泛应用，现代农业高速发展，新的农业科技革命即将到来。
2.提高数字化。数字化有利于发展我国自主产权的农业高技术体系，对于我国在世界范围内新的农业科技革命中占有一席之地，以及提升我国农业科技在国际上的整体竞争力，具有战略意义。
3.提高生产效率。传统的手工劳作、粗放型、分散型农业产业模式已不适应时展，我国经济进入规模经济时代，设施的效率决定了生产的效率，也体现了生产力的发展水平。
4.节能减排。精准农业在高新技术的基础上，充分利用现代信息技术，成为现代农业的一种先进生产形式和管理模式。为能自动感知、获取并分析作物生产的环境因素实际存在的时间和空间差异信息以及实现自动诊断和监测，确立起按需投入，在技术上和经济上可实施的应对方案，对物联网技术提出了系统化的理念和技术要求。
二、生鲜农产品产业园区数字一体化精准管控系统的构成
如图1所示，基于物联网技术的生鲜农产品产业园区的数字一体化精准管控系统，主要包括设备执行层、通讯层、调度监控层和信息管理层等四个层级。整个管控系统由计算机管理调度系统（中央控制系统）、水肥一体自动控制系统、自动通风控制系统、无线传感器系统、卷帘控制系统、诊断与监测预警系统等六个子系统组成。
1.计算机管理调度系统（中央控制系统）
生鲜农产品产业园区数字一体化精准管控系统，是在系统总体规划的原则下，为实现农产品种植基地的智能化、数字化、精准化管控而进行的计算机软、硬件系统设计，在信息自动化统一软件平台的基础上，结合农作物生产经验，开发农产品种植系统，采用面向对象的分析、设计和开发手段。充分考虑系统的柔性，并为系统的全面集成留有接口。
系统由管理层信息系统集中管理和统一调度，在监测与预警系统的监控下获取数据采集层下各类型传感器所提供的作物成长环境的物理参数，如：空气温湿度、土壤水分含量、pH值、Co2浓度等，再经通讯层传输到管理层中央控制器，农产品种植系统对感知的信息进行融合处理，智能对比适宜农作物生长的最佳环境变量，并形成完整的按需配给策略，由通讯层到达发出控制指令的具体分管控制器，完成对农作物的按需供给，保障农作物的健康成长环境。
整个管控系统形成了一整套完全智能化、数字化和精准化的管理理论和实践方法，对智能并联调度系统、诊断与监测预警系统、水肥一体化精准管控系统等新技术模块进行了研究应用。
系统结构分为四个层次，即：信息管理层、通讯层、调度监控层和设备执行层。其中，计算机系统始终贯彻整个系统的运行中，从整体调度到具体信息的收集与传输、指令信息的下达，涵盖信息管理层、通讯层、调度监控层的所有业务以及设备执行层的大部分业务，上联中央控制系统，下联设备执行层。
系统硬件模型，如图2。
2.水肥一体自动控制系统
水肥一体自动控制系统是一项现代农业新技术，该技术可以精确控制灌溉和施肥的数量与时间，以微灌系统为基础，根据农作物的需水需肥规律及土壤状况，运用计算机技术自动对水和肥料进行调配和供给。
在滴灌、渗灌、微喷灌等工程节水的基础上，通过布置在田间的水分传感器、养分传感器、土壤成分传感器等多种类别传感器，测得土壤各指标的基本状况，经传感器将信号传到电脑，再由程序智能指导灌水施肥。
由于系统没有非常复杂的运算，需要低功耗和具有较强抗干扰性，因此采用单片机作为自动控制中心模块，用来处理灌溉区的信号输入等工作。由于水灌溉自动控制系统对水位的控制精度要求不高，将自制水位传感器安装到要求的液位，直接感知液位信息。由液位信息控制电磁阀，从而实现精准施灌。系统中的很多资料需要长期保存，同时需要在系统断电时仍能保存信息，根据自动控制系统以及用户信息存储大小需求，选用双备份磁盘阵列为该系统的存储设备。
水肥一体自动控制系统包括两大类。即叶面施灌和根系施灌，前者采用喷雾头施灌，后者采用滴灌。
系统将各种农作物的特征需求数据、种植历史经验数据、专家知识等集成、组构、融合，编制成生鲜农产品种植专家系统，将测定的实时信息与生鲜农产品种植专家系统的参数对比后，可计算出灌溉时长、施加肥液时长和肥液配比等值。控制程序得到开始工作指令后立即运行，系统运行过程的数据均可查阅。系统主程序流程，如图3。
3.自动通风控制系统
自动通风控制系统综合性能优于传统通风系统，可以自动调控风机转速与风量，感应空气品质，从而改善空气质量，提高通风安全，实现运行管理智能化。该系统主要由智能中央控制子系统及空气品质感应子系统等组成，还包括通风管道、可调节的风口末端及数字化节能风机等。
4.无线传感器子系统
wSn（wirelessSensornetwork，无线传感器网络）由多个部分组成，其主要构成：无线传感网络基础设施、网络应用支撑层和基于该网络应用业务层的一部5y.等，参见图4。将wSn应用于培养种植农作物，可提高农业数字化水平。其工作原理为：在监察区域设置大量廉价的微型传感器，通过传感器感知并收集所需监察对象的信息，这些信息经过处理后发送给观察者。
5.卷帘控制系统
当前使用的温室大棚卷帘机大部分存在安全隐患，其主要原因是动力源为现场人工送电，不论温室中是否有劳动任务，管理人员都必须到现场操控设备，造成了时间和人力资源的浪费。
为解决上述问题，可以通过自动远程控制，实现卷帘机的升降，不仅可以减少安全隐患，而且降低劳动强度，提高效率。其主要做法为.在设备中嵌入一个模块，利用处理器的指令控制来实现GSm系统的短信息服务。该方法实施方便、操控简单、成本低，有较高的应用率。
6.诊断与监测预警系统
在农作物种植基地采用诊断与监测预警系统，主要针对系统中关键设备的开关和运行情况进行监测，发现异常情况并及时处理，从而尽量避免损失的发生。
为了加强监测和预警，该系统设计并充分应用无线结构健康监测试验仪器。基于成本和便捷性，该仪器主要应用iSm（industrialScientificmedical）频段，这是因为：iSm频段耗能低、成本少，组网方便且无需授权申请，非常适合无线结构的健康监测使用。其覆盖范围，如图5。
诊断与监测预警系统涵盖整个系统，实时监测各系统的运行状况，并根据系统的实际情况经传输系统反馈给中央控制系统，对整个系统的健康运行具有重要意义。
数字化农业种植篇4
价值和意义
遵义是全国优质烟叶主产区，也是全国烤烟种植最适宜地区之一，常种植面积长期保持在80万亩左右，年产量190万担（9.5万t），在全国的烟叶生产中占有重要地位。遵义市地处云贵高原向湖南丘陵和四川盆地过渡的斜坡地带，以喀斯特环境为主兼有各类生态环境，气候类型复杂，地形起伏大，地貌类型复杂，以山地和丘陵为主（山地占65.08％，丘陵占28.35％），烟叶农业生产空间差异显著，这些都为烟叶生产的实时监管带来不便。同时，传统农作物种植面积的获取采用逐级上报的统计汇总的方法，环节过多、存在诸多人为因素的干扰，数据失真现象严重，难以为部门领导科学决策提供精确的数据支撑。利用“3S”技术手段实现对烟叶种植面积的实时监控和烟叶产量的有效测算，对贯彻落实国家烟草专卖局提出的烟草“双控”政策，及时调整烟叶种植计划和制定收购政策具有重要决策参考价值，这也对降低企业生产成本和保障遵义烟草生产在“十二五”期间持续平稳发展有着重要的意义。
农业中的应用
1基于“3S”技术的烟区种植面积的监测及核查
烟叶是一种特殊的农业经济作物，为了防止烟叶生产过多而造成烟草公司、中烟公司、烟农、政府等多方机构利益受损，保持烟叶产业的合理可持续发展，国家烟草专卖局在1998年提出了“控制烟叶种植面积和控制烟叶产量”的烟叶生产战略性政策，该政策也简称烤烟“双控”。在烟叶的实际生产中，烟叶产量在种植前的估算，目前仍然采取的是“按亩定量”的方法，即根据烟叶种植的面积及亩产量，来进行该年度的烟叶产量早期估算。因此，烟叶种植面积是否核算准确，是烟叶产量能否烟叶控制住的基础之一，也是能否执行好烤烟生产“双控”政策的先决条件之一。根据国家“双控”的要求，在下达种植计划以后，每个县烟站实际种植多少，是否符合国家的要求，唯一的手段是对每年实际种植面积进行监测。从遵义市2010度烟叶种植的总结工作情况来看，在2010年度遵义全市十个县市的烟叶种植普遍情况都比较好，但是在个别县市也存在50%的种植合同没有执行和70%种植合同未完成的现象。针对这种情况，在烟叶从育苗基地移植到田间的时期，就可以开始利用卫星遥感技术对烟叶种植情况进行快速大面积的普查，从而核查实际烟田的面积与具置，并对没有按照合同计划进行烟叶种植的县市以及烟站进行预警。
2基于“3S”技术的烟叶产量的估产
由于烟叶是按照合同计划进行种植的，在当年的烟叶收购中，既需要保证收购计划量的完成，也要保证收购烟叶的等级质量。在烟叶收购前，对烟叶产量的进行有效的估产，这对随后的烟叶收购中烟叶等级的确定，具有重要决策参考价值，从而有利于降低企业烟叶收购成本和企业信誉维护，也有利于减少烟农矛盾和保护烟农种植生产的积极性。在烟叶的生长过程中，通过遥感技术并结合其他手段，对烟叶的长势、面积进行监控，然后按照烟叶产量预测数学模型，对烟叶的产量进行有效的估算。
3山区地形地貌的三维再现展示
由于社会经济的发展，烟叶种植可用的烟田在不断萎缩。例如，遵义县由于城乡化进程的不断推进，传统的烟田部分正逐渐被建筑用地和工业用地取代；遵义市部分县市由于大力发展茶叶产业，在2009年茶叶种植面积首次超过烟叶种植面积，其中湄潭县的烟叶种植面积受冲击尤为明显。在这种情形下，为了保持烟叶的平稳可持续发展，大力发展山地种烟显的尤为重要。在2010年，遵义市烟草公司就将“散叶烘烤、散叶收购、山地种烟”三个方面作为下一步工作的创新重点。山地种烟，首先要对部分适宜山地烟田的地理位置、面积、海拔、地形地貌、坡度坡向、水源水系分布、土地类型、土壤类型等因素，进行有效的数字化管理，为后期的科学决策提供数据信息依托。三维数字地球技术，为上述山地烟田信息的管理提供了可选的实用手段。三维数字地球技术广泛应用于“数字城市”和“数字战场”的三维立体管理与展示。利用三维数字地球技术对遵义市山地烟区进行三维的再现显示，可为领导和专家的决策和分析提供“身临其境”的第一手直观数据材料，从而无需对所有的山区进行现场摸底考察，大大减少了人力物力的投入，提供了工作效率。
4基于“3S”技术的烟田轮作规划
为了提高种植烟叶的产量和品质，根据国家要求必须进行烟田轮作。利用遥感技术，可以快速、大面积的对重点烟田烟区上的农作物进行普查。然后，在地理信息系统平台上，对两年种植面积的覆盖农作物进行叠加比较分析，可以得出各县以及烟站的烟田轮作执行情况。同时，还可根据近几年烟田覆盖农作物的种植情况，指导决策该烟田下年是否适宜种植烟叶，从而提高烟叶的产量和质量。
5基于“3S”技术的烟叶生产灾害监测及评估
遵义市由于地处云贵高原，地貌复杂，自然灾害众多。在2009年度，冰雹、洪涝、干旱等极端灾害天气更是频繁发生，这都给烟叶的种植生产带来极大的影响。在自然灾害发生期间，利用“3S”技术对受灾情况进行及时、大面积获取，并进行分析，从而监测受灾面积以及损害程度。根据这些数据，为受灾烟农确定补偿烟地亩数，以及对该年烟叶的产量估算。
数字化农业种植篇5
【关键词】农业工程；信息关键技术；应用；发展趋势
随着现代化社会的发展，信息技术的发展和应用日渐成熟。信息技术在农业工程中的应用，提高了农业生产效率，为现代农业的发展奠定基础，成为现代农业发展的动力源，同时，信息技术在农业各领域中的应用，也为农业产业结构调整产生较大影响。基于信息技术对农业工程的重要性，本文主要探究信息关键技术在农业工程中的应用。
1农业信息化发展中的关键技术
1.1虚拟仪器技术。虚拟仪器技术在应用时需要同时结合硬件和软件，并且对硬件软件的要求较高，硬件为模块化硬件，同时需要较高性能，使用模块化硬件可以满足全面需求，比如同步和定时应用，软件需要具备灵活高效能的特性，用户可以根据需求创建界面，只有将高性能的硬软件结合使用才能达成相应的应用目的，另外，为了使虚拟仪器技术达到最大化优势，还要使用具有集成作用的软硬件平台，在软硬件以及软硬件平台的共同应用下，才能发挥虚拟仪器技术的高性能、高扩展性、高效率、高出色等优势。虚拟仪器技术结合计算机、仪器仪表以及传感器等技术，可以在硬软件的应用下模拟生产条件，并对生产信息进行跟踪和记录，在农业生产方面，可以提前模拟生产情况，并供专业人员分析和改良，提高农业生产力，实现对农业的智能化管理。1.2专家系统。专家系统通过获取某一领域内专家的知识，并将这些专家知识进行对应编辑，并存放到知识库中备用，以便于解决该领域在发展过程中遇到的问题，知识库是整个专家系统的核心，同时，独立于其他构成部分。专家系统是解决专业问题的主要系统，而知识库就是解决问题的知识源，在遇到问题时，需要调动知识库内对应的知识，从而得到解决。推理机构相当于专家系统的管家，控制专家系统解决问题的整个过程，并了解用户的需求，以及用户为什么要解决这一问题。人机交互界面传输主要信息以及解决问题的过程，方便用户查看和记录。1.33S技术。3S技术指遥感系统（RS）、地理信息系统（GiS）、全球定位系统（GpS），当前，3S技术在农业工程中已经得到广泛应用，下面对这三种技术进行详细介绍。遥感技术（RS），即对大面积空间内的信息进行提取，形成相应的数字图像，根据不同要求或者需求，对数字图像进行加工，成为能够被人们使用的信息。随着技术的不断发展，使用遥感技术获取数字图像的分辨率会越来越高，能够为人们提供更加精确的信息。通过遥感技术获得图像需要进行加工和处理，处理方式主要有数字图像预处理和数字图像分类两种，或者说这两种处理方式也是不同的处理步骤，数字图像预处理是对获取的初始数据图像进行初步处理，通过消除原始数据中的噪音、增加图像视觉效果等，使目标呈现更加清晰，而数字图像分类是在数字图像预处理之后，也就是在获得清晰的目标后，使用科学的方式对目标图像分类，通过分类便于更加准确的获取目标信息。地理信息系统（GiS），即能够存储空间信息和数据，使用图形表达内容，具备空间分析、空间定位和检索技术。全球定位系统（GpS），即可以对地面上任何一个点位进行定位，然后精准测算出该点位的坐标位置，具体精度为厘米数量级，使用全站仪或者激光测距仪就可以精准测量坐标距离。全球定位系统可以直接获取某一点位的信息，结合遥感技术，可以对遥感技术下所获得的定位数据进行校正，使信息更加精准。1.4数据挖掘技术。数据挖掘技术可以存储所获得的数据，并能够对数据进行分类、分析和处理，其中，对数据的分析、挖掘数据背后隐藏的信息以及特征是关键，这样才能实现数据的意义，为人们决策或者分析提供基础。数据挖掘技术对于涉及信息广的领域尤其重要，以农业为例，农业生产多样复杂，通过现代化的手段或者技术获取生产信息之后，要将数据及时入库，在入库的过程中，要做到智能化处理，即对信息或者数据进行分类、归纳、分析、整理以及智能化管理，并确定信息来源，建立对应的信息挖掘途径，这个过程包含数据库、统计学、人工智能等多个领域，最重要的是对数据进行挖掘，了解数据的特征以及涵义，为之后的决策打下基础。1.5数据融合技术。数据处理技术是对信息进行自动化综合处理，以传感器为载体，通过传感器获取外部信息，并对所获数据进行多级别、多层次和多方面处理，挖掘数据或者信息深层的含义，数据融合技术下使用传感器综合处理数据和单一的传感器处理数据不同，前者对数据的处理和分析更加全面、完整，并实现了对传感器的高效率运用。
2各项信息技术在农业工程中的应用
2.1虚拟仪器技术在农业工程中的应用。虚拟仪器技术将虚拟和智能结合，作为一种以计算机为载体的智能资源，在农业工程中得到深入应用，其中最常见的就是精密播种机虚拟仪器检测系统和种子成长虚拟检测系统。精密播种机虚拟仪器检测系统通过自动化检测和管理方式，从常规台架试验的所有项目获得相应数据，并能够展示相应数据，主要包含合格粒距平均值、落种性能以及种子落地速度，通过这些数据，可以了解播种情况，或者对有问题的播种进行及时处理，优化播种工作，在实际操作过程中，使用者可以直观的看到数据信息，并对数据进行记录和分析，将数据和播种标准进行对比，提高播种成功率。种子成长虚拟检测系统是通过智能化的方式，模拟种子成长所需要的环境，一方面，可以减少投入实际投入成本，另一方面，可以提高种子成功率，在模拟状态下优化种子成长环境，然后根据模拟情况指导后续的实际种植。另外，虚拟仪器技术对水果分离和选配做出重要贡献，以苹果分选为例，在分选时使用苹果分选系统，通过计算机展现图像，对图像进行分析，然后根据图像情况确定阀门开关，便于在之后实现智能化、自动化分选。虚拟仪器技术在农业工程中的应用，大大提高了农业生产效率，并提高农业生产质量。2.2专家系统在农业工程中的应用。专家系统应用于农业工程中区别于传统的农业，在传统农业发展中解决问题主要以工作者的经验为主，但是很多农业从业者的学历较低，掌握的专业知识较少，在解决问题时容易受到限制。专家系统是通过建立专家知识库，将农业生产和发展过程中遇到的问题进行转化，明确需要哪些知识解决，并确定常用的专业知识，将知识调入专家知识库中。现代农业中很多从业者基本以高学历为主，专业性强，这一点和专家系统的使用相符合，从业者的知识以及解决问题的方式都可以调入专家知识库中，方便在农业生产过程中使用。专家系统结构中，知识库专门存放农业领域方面的专业知识，当遇到问题需要调动知识库中的专业知识时，只需要工作人员输入关键词或者相关信息就可以，在这个过程中，推理机构控制专家系统工作的整个过程。2.33S在农业工程中的应用。遥感（RS）可以利用电磁波特性对物体以及所处的客观环境进行监测，获取物体的信息，并能够对物体进行精细化管理。在农业工程中，遥感技术主要通过遥感器发射信号，对农作物的耕作情况进行远程管理，比如农作物生长情况、产量、种植密度、种植环境、自然灾害情况，也可以对一定空间区域内进行全天候的实时精确监控，掌握种植区域内自然条件以及土壤的变化情况，获知可能发生的自然灾害，并可以提前做好预防措施，遥感对农作物的远程距离监控也可以做到精确化，通过监控了解农作物种植的详细情况，为了解农作物生长环境打下基础。地理信息系统（GiS）服务于农业的精细化耕作，对农业实行动态化和智能化管理。地理信息系统可以处理空间地域信息，获取信息后能够掌握空间地域内的自然条件、土壤条件以及病虫草害情况等，然后将这些数据信息输入到计算机中，计算机对这些数据进行分析和处理，实现对农业种植的动态化管理，这一应用可以判断所在空间是否适合耕作，并能够为精细化耕作做好准备。另外，地理信息系统也可以进行有效调查农业资源，通过处理空间内信息，获得气候图、实时图像，并进行相关处理，将气候图、实时图像整合为空间数据库，将空间数据库和实际数据结合起来，实现农业资源的自动化管理。同时，也可以对现有的土地资源进行整合和分析，明确土地资源的使用情况，对土地资源重新规划，避免资源浪费，实现资源合理利用和布局，以及实现对土地资源的可持续利用。全球定位系统（GpS）可以精准确定空间内的某一位置，或者对某一物体进行精确定位，主要包含地面控制站、地面监控站、空间导航卫星等组成部分，目前主要使用美国的GpS系统，该系统可以在任何时间、任意气象条件中接收4颗以上卫星的信号，在农业工程中主要使用GpS定位作业者和作业机械的具置。另外，将遥感技术、地理信息系统以及全球定位系统结合应用在农业工程中，可以通过遥感获得农作物的生长数据，使用地理信息系统获取农作物种植地图，然后在农机上安装GpS，就可以指挥农机自动行走，完成耕地、播种、锄草、灌溉等工作。2.4数据挖掘技术在农业工程中的应用。当前，农业现代化的发展使得很多农业数据以及信息变得越来越庞大、复杂，使用传统的人工分析已经不能满足现代化的要求，所以，需要使用现代化技术来储存、分析数据。我国地域辽阔，农业种植面积大，并且不同区域的自然条件不同，在农业种植中面临着很多变动因素，比如自然灾害、土壤条件、病虫草害等，要想科学的应对这些变动因素，就需要找到对应措施，并能够预测事件的发生，做好预防措施。数据挖掘技术通过智能化、自动化、信息化的方式，将获取的信息储存起来，并对信息进行分类和分析，挖掘数据或者信息的延伸含义，以及数据呈现的特征，能够对动态记录和分析，并能够根据变动情况及时更新数据，便于查询和使用。2.5数据融合技术在农业工程中的应用。数据融合技术是对多个传感器进行融合，实现对信息的智能化控制和管理，一般多传感器信息融合技术主要用于精准农业关键技术的研究中，使用多传感器信息融合技术可以实现对数据的智能检测、管理和控制，而精准农业是对信息技术和人工智能技术的综合应用，使用多传感器融合技术可以大大提高精准农业研究的准确性。
3信息技术在农业工程中的发展趋势及对策
随着科学技术的不断发展，现代农业向专业化、集成化、智能化方向发展，因此，现代农业是传统农业的革命，改变了原有的生产和发展方式。我国是一个农业大国，疆域辽阔，农业种植面积大，农业在我国的产业发展中也占有重要位置，推动农业向现代化发展是必然趋势，在这个过程中，也会遇到很多挑战，因此，如何更好的利用信息技术，实现我国现代农业的全球化、智能化、专业化是需要思考的重要问题。我国和发达国家相比，现代化农业发展较为落后，同时，在农业机械化、农业生产规模、农民文化素质方面没有达到理想水平。所以，需要建立具有中国特色的现代化农业体系，进行专业化理论研究，结合农业实际发展情况，推动现代化农业信息技术在农业生产和管理上的应用；大力培养农业专业化人才，提供农业劳动者的素质，使农业从业者具备处理、运用信息的能力；建设现代化农业信息网络，让大众了解农业发展以及相关农产品，为农产品流通打好基础；发挥政府的作用，并结合科研机构以及企业，共同为现代化农业努力，推动农业的现代化发展；提高使用信息技术的能力，信息技术是现代农业的重要组成部分，只有能够综合利用各种信息技术，才能不断提高农业生产效率，推动农业现代化发展。
综上所述，信息技术作为现代农业发展的必要组成部分，改变了农业生产方式，提高农业生产水平，对于我国的现代化农业建设具有重要影响。同时，信息技术为农业发展提供诸多优势条件，为现代农业发展提供更多方向，不仅降低农业从业者的劳动强度，还大大提高生产效率，使农业在我国的产业发展中贡献更多力量。当前，在我国农业工程中已经应用很多信息技术，这些信息技术也为我国农业发展做出突出贡献，但是，我国对信息技术的应用较晚，并且很多信息技术的使用需要投入大量资金、设备等，加之我国地域辽阔，不同地区的农作物种植环境不同，这也加大了信息技术的应用，所以，我国农业对信息技术的使用还不成熟，同时，没有实现信息技术在农业发展中的全面普及。为此，相关工作者、研究者应该进一步研究设备的使用和更新，争取能够让信息技术更快、更好、更全面的融入到现代化农业中，为构建具有中国特色的现代化农业体系做好铺垫。
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数字化农业种植篇6
在生态系统中生物与生物之间有着复杂的相互关系，这种关系主要表现为食物链（网）的关系，如“大鱼吃小鱼，小鱼吃虾米，虾米吃浮游生物”。在食物链的各营养级中，以第一营养级的数量最多，随着营养级升高，数量越少，形成一个金字塔形的结构称生态金字塔。能量在各营养级的传递和转化过程中除一部分继续传递外，大部分以热的形式消散于环境，据测定，每经一个营养级，只有1/10传递给下一级，9/10消耗掉。
生态学的物质循环不息定律
自然界的物质是循环不息的，生物学上称为生物地球化学循环，包括地质大循环和生物小循环。植物被动物吃，食草动物又被食肉动物吃，动物排泄物和动植物死体经微生物分解返回环境又被植物所利用，就是生物小循环。动物排泄物动植物残体经微生物分解后，经过雨水冲刷到江、河、湖、海中沉积下来，经过造山运动、沧海桑田又被植物利用，就是地质大循环。前者周期较短，后者周期较长，千万年才能有一次。
生态平衡规律
在自然生态系统中，生物与环境、生物与生物之间是相互联系、相互制约、相互协调存在的，保持着相对稳定状态，形成结构、功能和输入输出的一种动态平衡，这种平衡状态为生态平衡。
农业生产构成
1农业在国民经济中的地位
农业是国民经济的基础，在国民经济中占有重要的地位。首先，农业是人类赖以生存的先决条件。人类需要的生活资料，绝大部分直接或者接的来自农业，尤其是人类赖以生存的食物，都必须由农业生产出来，所以农业是人类的衣食之源，生存之本。再有，我国是一个发展中国家，农业在国民经济中占的比重很大，农业生产的好坏直接影响整个国民经济状况，主要体现在：农业发展为工业提供原料、劳动力和市场，因此，工业的发展，特别是轻工业的发展，在很大程度上受农业的制约。农业是国家积累资金的重要来源，农副产品及加工产品是我国出口创汇的主要物资。农业问题的重要性不仅在于它具有重要的经济意义，还在于具有重大的政治意义。
农业问题从政治上看就是农民问题，不搞好农业生产就不会有巩固的工农联盟和无产阶级的政权，因此《中共中央关于加快农业发展若干问题的决议》指出：“我们只有加快农业生产，逐步实现农业现代化，才能使占全国人口80%的农民富裕起来，也才能促进整个国民经济蓬勃发展，加强工农联盟，巩固我国社会主义制度和无产阶级。”
2农业生产构成
农业包括的具体内容和范围在不同国家和同一国家的不同时期都有很大差别，就其本质而言，农业就是指人类利用自然的条件，通过社会劳动，促进和控制生物体（植物、动物、微生物）的生命活动过程，以取得符合人类生活需要的产品以及附属于这种生产部门的总称。农业有广义和狭义之分；广义的农业，包括农、林、牧、副、渔五业，狭义的农业常指种植业。
种植业。为人类提供粮食、饲料和工业原料。又是农业生态系统的物质和能量流的主体，是农业生产最基本的生产部门，是其他各业发展的基础；林业。可为类直接提供木材、薪炭和许多林副产品，更重要的是森林具有巨大的生态效益。植树造林可以改造自然，调节气候，涵养水源，保持水土，防风固沙，净化大气和水质，从而改善农业生产条件，减轻自然灾害，保障农牧业发展；畜牧业。
数字化农业种植篇7
英国：大数据整合“精准农业”
近年来，由于气候变化和全球农业生产竞争强度的提升，英国农业部门收入经历了多次明显波动。英国环境、食品和农村事务部认为，为应对上述挑战，一方面，英国农业需要向“精准农业”迈进，结合数字技术、传感技术和空间地理技术，更为精准地进行种植和养殖作业；另一方面，需要提升农业生产部门和市场需求的对接，加强其对于市场的理解。而这一系列需求的基础就是强大的数据搜集和分析处理平台。
与此同时，英国全国农业协会也多次呼吁政府出台农业信息化发展战略。在其10项政策建议中，其中2项与农业信息化发展密切相关：一是要求政府在农村地区实现宽带全覆盖，二是要求政府建立适当的平台和渠道将农业生产准确信息进行汇总和分析。
在此背景下，英国政府于2013年专门启动了“农业技术战略”，该战略高度重视利用“大数据”和信息技术提升农业生产效率。参与该战略制定的爱丁堡大学信息学院科林・亚当姆斯认为，农业可能是最后一个面临信息化和数字化的产业，大数据将是未来提升农业作物产量、畜牧业产量的关键，也是提升农业部门对市场理解的关键。未来的核心问题是将大量的数据融合起来进行适当、科学的分析，以此来推动农业的发展。
“农业技术战略”近期的核心是建立以“农业信息技术和可持续发展指标中心”为基础的一系列农业创新中心。农业信息技术和可持续发展指标中心被视为英国农业信息化发展的基础。英国农业技术战略负责人朱迪斯・巴切拉认为，大数据和信息化发展对于英国农业带来的影响是根本性的，未来农业创新发展必须将其纳入其中，因此农业信息技术和可持续发展指标中心是未来其他农业创新中心的基础。
农业信息技术和可持续发展指标中心作为该战略的基础和最先推行的部分，其目标是为企业、研究机构和大学开拓潜在市场提供一站式服务，通过整合农业生产链条的数据，借助统计、建立模型和可视化智能分析等方式，确定提升农业生产效率的解决方案。该中心也得到了英国政府的高度重视，在削减开支的大背景下，英国政府在2015年春季预算中仍为该中心拨款1200万英镑。
英国推动农业信息化发展的总体架构安排集中体现了“产学研”相结合的特点。英国环境食品和农村事务部、商业创新和技能部等政府部门与相关学术机构和农业生产、技术企业共同建立“英国农业技术领导委员会”，负责整体战略的实施。为促进农业生产和市场化与“大数据”和信息技术的充分融合，该中心囊括了英国国内信息技术和农业技术的顶尖研究机构和企业，包括英国洛桑研究所、雷丁大学、苏格兰农业学院、英国全国农业植物学会等。洛桑研究中心作为该中心的所在地，将为英国农业信息技术提供建模和统计服务；雷丁大学将提供数据科学服务；全国农业植物学会和苏格兰农业学院则提供农业技术资料交流。英国商业创新和技能部也在不断鼓励其他研究机构、农业企业和科技企业参与该中心运作。
为了便于所有农业技术战略的参与者能够最大化实现数据共享和成果利用，英国政府为该中心确立了开放数据的政策。该中心的核心业务是搭建和完善数据科学和建模平台，以搜集和处理农业产业链条的所有公开的和初级的行业数据。未来该中心还将研发必要的服务软件，以便于不同的用户根据自身需要获取、整合数据，并获得数据分析结果和解决路径。
美国：信息化支撑农业发展
美国农业信息化建设起步于上世纪50年代，经过半个多世纪的发展，已经成为世界上农业信息化程度最高的国家之一。农业信息化的进展，有力促进了美国农业整体水平的提高。
美国各级政府做好服务角色，围绕市场需求建立有效的支撑体系，为农业信息化创建发展环境。政府通过提供辅助、税收优惠和政府担保等优惠政策，刺激与引导资本市场运作，推动农业信息化的快速发展。在农业信息资源的管理上，形成了一套从信息资源采集到的立法管理体系，并注重监督，依法保证信息的真实性、有效性及知识产权等，维护信息主体的权益，并积极促进农业信息资源的共享。
美国在农业数据资源采集及存储方面采取以政府为主体，构建规模和影响力较大的涉农信息数据中心，全面采集、整理、保存了与美国及国际有关的大量农业数据资源。美国农业信息服务体系主要有4个主体构成：政府部门的农业信息收集系统；政府支持下的农业教育科研推广系统；融科研、生产、推广于一体的公司系统；以农场为主体的民间自我服务组织系统。
在农业信息化建设上，美国采取了政府投入与资本市场运营相结合的投资模式，从农业信息技术应用、农业信息网络建设和农业信息资源开发利用等方面全方位推进农业信息化建设。美国政府十分重视农业信息化网络基础设施建设，从上世纪90年代开始，美国政府每年拨款10多亿美元建设农业信息网络，进行技术推广和在线应用，农村高速上网日益普及。随着互联网和计算机技术的高速发展，美国利用自动控制技术和网络技术实现了农业数据资源的社会化共享。
此外，美国现代农业智能装备技术日趋成熟，农业决策支持系统得到广泛应用，有力地促进了农业整体水平的提高。美国农业装备迅速向大型、高速、复式作业、人机和谐与舒适性设计方向发展。美国农民可利用全球定位系统、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等，对农作物进行精细化的自适应喷水、施肥和撒药。
在美国政府完善的农业信息化体系建设下，大量涉农信息化企业应运而生。这些企业利用政府公开的农业大数据进行分析、预测并提供给农业生产者用于农场生产管理及精细化耕作，以帮助农场主提高生产效率。
法国：完善体系提高信息化
法国自然气候条件优越，适宜多种农作物生长。同时，其农业专业化与科技化程度处于世界领先地位。目前，法国是欧盟内部最大的农业生产国，也是世界第二大农业食品出口国。由于领土面积有限，法国的农业经营模式主要为中小农场，有超过八成的农场耕作面积在80公顷以下。“精耕细作”的经营模式对农业的现代化程度提出了较高要求，其中，法国“三位一体”的农业信息化体系便有其独到之处。
经过多年的发展，法国农业信息数据库目前已十分完备，其国内的农业信息主要由各级农业部门负责收集、汇总与公布。从类别看，数据库涵盖了各个农业领域，包括种植、渔业、畜牧、农产品加工等。从近年来的发展趋势看，法国农业信息正着力打造一个“大农业”数据体系。包括高新技术研发、商业市场咨询、法律政策保障，以及互联网应用等看似与农业“不沾边”的行业均被纳入这个“大农业”数据体系内。在法国政府的力推之下，法国农民可以足不出户，便能在网上了解基础农业信息行情。同时，市场自发产生了不少农业专业协会，这些协会的网站也会提供付费的、更为详尽与专业的农业信息资讯。因此，法国农民可以在了解详尽的农业信息后，有针对性地及时调整农场产品的类别与产量，以达到效率最大化。
目前，法国的农业信息化体系呈现出“三位一体”的特点。政府、农业合作组织以及私人企业三方共同承担了农业信息建设的服务职能，这三方的分工各有侧重，农民可以根据自身实际需要，自行选择其中一方的信息技术支援。首先法国政府占据了公共农业服务的主导地位，包括定期公布农业生产信息，管控农业生产销售环节的正常秩序，根据国际大宗商品及主要农产品的价格变动为本国农民提供最新的生产建议等。法国农业部主要负责该领域的工作，但包括法国经济部、外交部等在内的其他部委同样会提供信息支撑。
其次，法国的农业合作组织形式多样，数目繁杂，但各组织均有清晰的自身职能定位，并带有半官方色彩。创立于1946年的全法农业工会联合会是法国最大的农业工会组织。其日常会向农民提供有关法律、农业科技、农场管理等多个领域的信息支持。由于农业合作组织存在形式灵活，多数处在与农民交流的“第一线”，为法国农业发展起到了不可或缺的作用。因此，为了支持本国农业合作组织的发展，法国政府在税收、管理以及资金等多个领域向农业合作组织给予了较大的倾斜度，以保证这一形式的机构能够更好地服务于农业生产。
最后，私人企业在法国的农业信息化服务体系中虽不占主要地位，但仍然是一个重要的补充力量。近年来，服务于农业信息化的私人企业逐渐凸显出自身的重要性，私人企业更加“订制化”的服务模式让不少农民免除了生产的后顾之忧，进一步提高了农业生产效率。另一方面，此类企业的出现也在一定程度上缓解了法国国内的就业压力，形成了良好的社会联动效应。
德国：积极扶持数字农业
德国农民联合会的统计数据显示，目前一个德国农民可以养活144个人，这一数字是1980年的3倍。但要想长期解决全球饥饿问题，每个农民需要至少养活200人。这就需要更加高效、可持续的农业新技术。目前，德国正致力于发展更高水平的“数字农业”。
“数字农业”基本理念与“工业4.0”并无二致。通过大数据和云技术的应用，一块田地的天气、土壤、降水、温度、地理位置等数据上传到云端，在云平台上进行处理，然后将处理好的数据发送到智能化的大型农业机械上，指挥它们进行精细作业。
德国在开发农业技术上投入大量资金，并由大型企业牵头研发“数字农业”技术。据德国机械和设备制造联合会的统计，德国去年在农业技术方面的投入为54亿欧元。在今年的汉诺威消费电子、信息及通信博览会上，德国软件供应商Sap公司推出了“数字农业”解决方案。该方案能在电脑上实时显示多种生产信息，如某块土地上种植何种作物、作物接受光照强度如何、土壤中水分和肥料分布情况，农民可据此优化生产，实现增产增收。
拥有百年历史的德国农业机械制造商科乐收集团（CLaaS）与德国电信开展合作，借助“工业4.0”技术实现收割过程的全面自动化。他们利用传感器技术加强机器之间的交流，使用第四代移动通信技术作为交流通道，使用云技术保障数据安全，并通过大数据技术进行数据分析。
德国电信2年前推出了数字化奶牛养殖监控技术。农民购买温度计和传感器等设备在养殖场安装，这些设备可以监控奶牛何时受孕、何时产仔等信息，而且可以自动将监控信息以短信形式发送到养殖户的手机上。
现代德国农民的工作离不开电脑和网络的支持。他们每天早上一开始的工作就是，查看当天天气信息、查询粮食市价和查收电子邮件。现在的大型农业机械都是由全球卫星定位系统（GpS）导航系统控制。农民只需要切换到GpS导航模式，卫星数据便能让农业机械精确作业，误差可以控制在几厘米之内。
信息通讯技术的发展也让农民的工作更加高效便捷。柏林的一家名为“365Farmnet”的初创企业为小型农场主提供了一套包括种植、饲养和经营在内的全程服务软件。该软件可以提供详细的土地信息、种植和饲养规划、实时监控以及经营咨询等服务。而且通过该软件可以方便地与企业的合作伙伴取得联系，以便及时获取相应的服务帮助。
目前，德国农业数字化建设面临的一个重要问题是农村地区宽带覆盖率还不够高，尤其是德国东部农村地区。另外一个问题是数据安全问题。目前，并不是所有农民都愿意将自家农场的数据上传到网络，很多人对网络安全的可靠性仍持怀疑态度。
日本：网上农场受到青睐
城市居民在网上选块土地，只要点击鼠标，网上播种、网上栽培、网上施肥、网上收获，这样按照自己意愿种植的有机蔬菜就可以端上自家的餐桌。这不是电子游戏，而是在日本开始兴起的网上农场。日本爱媛县松山市山西町的网络农场公司走出了一条用网络将城市与农村连接的远程农场发展之路。
日本农业以家庭经营为主，且多由老年人、家庭妇女劳作，虽有农协等农业组织牵头，但经营分散，抗风险能力差，农民收入不稳定。另一方面，城市居民需求多样化，不仅希望得到自己喜欢品种的稳定货源，更希望吃到放心的有机蔬菜，保障餐桌上的安全。而这正是网络农场发展的商机。
网络农场的经营模式是，消费者与农场签约租用农场的地块，支付租地费、种子费和快递费，之后就可以下单，在自己的地块上种植自己喜爱的农作物。消费者可以根据自己的爱好决定浇水、施肥、打药、收获的间隔，一般无需自己下地劳作。另一端，农场职工根据不同消费者的指令负责对农田的实际操作和经营管理。农场通过照片、视频等在网站农作物生长情况，让消费者随时能够观察到作物的长势。到作物成熟后，农场职工就会将收获的产品收割、打包，按时寄送到消费者家中。同时农场开设互换市场和网络商店，消费者可以用自己的产品与农场其他用户的产品互换，也可以将多余的产品在网络商店销售，收入全部归己。同时万一由于气象原因，出现农作物减产，消费者也会承担风险，这种风险共担模式保证了农民收入的稳定性。研究报告称，日本网络农场一般联系50至100家城市居民，是比较理想的经营规模。
山西町网络农场主打特色是培育有机蔬菜，让消费者吃上能够看到的安全、放心的有机蔬菜。农田不施化肥，完全使用有机肥料，绝对不使用农药，为防治病虫害，农场开发了用辣椒、大蒜、果醋发酵而成的有机农药。据说，这种农药已经成了该农场的招牌。不仅如此，网络农场也向城市居民提供亲近自然的机会，消费者在周末或假期可以到农场参加劳动，亲自照顾自己的农作物，并与农民交流，学习更多的农业知识。
农场负责人远藤忍说，日本传统农业是第一产业，农民只负责生产，耗时长、收入低，且收入极不稳定。此外，运输、销售等流通环节占去了大部分利润。网络农场同样是由农民劳作，但农民成了网络商业的另一端，他们提供的是根据消费者需求的农作物培育服务，实际是把第一产业做成了第三产业。
数字化农业种植篇8
【关键词】数字化植物标本馆教学实习基地
【中图分类号】G64【文献标识码】a【文章编号】1009-9646(2008)08(b)-0096-01
数字化植物标本馆是将各种原植物的形态特征转化为数字化信息并存储起来。数字化植物标本馆里的“植物标本”是使用数码相机、摄像机或扫描仪将植物的形态特征数字化,应用计算机多媒体技术进行处理,以图、文、声、像的形式全面地展示植物不同时期、不同部位的形态特征和生物生态学特性,具备强大的信息和知识收集、传播和的功能。是一个由网络连接的“互连空间”或“信息空间”。数字植物标本馆的特点是:收集数字化、操作电脑化、传递网络化、资源共享化。应用先进的信息技术和计算机手段,建立数字化植物标本馆越来越受到教学和科研部门的重视。西方发达国家在数字化植物标本馆的建立上已有过成功尝试。我国开展数字化植物标本馆的时间较晚,目前还没有形成完整的体系和规模。为此,笔者申请了校教育基金《东北林业大学教学实习基地数字化植物标本馆的初步构建》。以东北林业大学帽儿山实验林场、凉水自然保护区、东北林业大学校园这几个主要的教学实习基地为对象,对其主要维管植物以数字化形式体现与构建。
1制作工具的选择
东北林业大学教学实习基地数字化植物标本馆的制作所选用的authorware7.0开发工具,编辑环境简单、直观,软件的制作基于流程线和一些工具图标,一目了然,具有所见即所得的特点。可集声音、图像、动画、文字于一体,直观生动、交互性强、实用方便,有利于多形式,风格化再现展示内容。
2植物分类系统的选择
蕨类植物采用秦仁昌教授于1978年发表的新系统排列的。裸子植物按照郑万钧教授于1978年发表的中国裸子植物的系统排列的。对于被子植物,我们采用克朗奎斯特(a.Cronquist)分类系统,它比较能说明被子植物的演化规律和分类原则,而且压缩了目数,得到较多人认同和采用,并与《树木学》、《植物分类学》课程所选用教材系统一致。
3教学实习基地数字化植物标本馆的初步构建
东北林业大学帽儿山实验林场数字化植物标本馆包括蕨类植物2纲、3目、8科、11种;裸子植物1纲、1目、1科、9种;被子植物2纲、44目、80科、365种。凉水自然保护区数字化植物标本馆包括蕨类植物2纲、2目、5科、7种;裸子植物1纲、1目、1科、8种;被子植物2纲、35目、59科、215种。校园数字化植物标本馆主要包括乔木、灌木、木质藤本三部分。其中乔木20科、80种;灌木17科、85种;木质藤本4科、9种。
在设计上:在内容方面,从植物的性状(叶、花、果)、地理分布、主要经济用途等方面对植物进行描述,图片方面尽可能包括植物的整株,叶,花,果等各部分。有查询功能,可实现快速查找、定位;背景方面,根据不同的部分,设计响应的屏幕类型。背景以淡色调为主,配有少量植物花纹,给人以淡雅清新的感觉;文字方面:采用华文新魏字体,标题突出、明显,便于阅读;按钮方面,为了贴近数字化植物标本馆和这一主题,选用了不同形态、不同颜色的树叶为按钮;声音方面,背景音乐选择的是比较优雅的古典轻音乐,即不影响老师讲解,还能调节课堂气氛;视频方面,运用帽儿山实验林场的实景拍摄片段并结合动态文字制作而成,形式活泼,图文并茂。
在结构上:根据数字化植物标本馆的主要框架及教学功能,确定标本馆的主菜单(如教学实习基地简介和该基地主要植物等)和各级子菜单(先分蕨类植物,裸子植物和被子植物,其中被子植物分木兰纲和百合纲,再按纲往下分级)及按钮,实现所表达内容转换的顺利跳转。整体上设计简洁,应用方便,生动直观。
制作过程包括:插入显示、框架、交换、计算、导航等图标,并进行相应的组合与编辑;定义标题(纲、目、科、种)、拉丁文和植物描述文字的风格;对按钮和图标进行编辑;利用adobephotoshop7.01编辑背景和植物图片;设置按钮的函数;对植物文字进行编辑;编辑退出程序;将凉水各教学实习基地文件进行打包。
4建立数字化植物标本馆的体会
4.1与传统植物标本馆相比数字化植物标本馆的优势
传统的植物标本馆以腊叶标本为主,需要组织大量专业人员不定期对植物进行调查、采集、制作、装订、保存等工作,直观性较好,但在采集的时间、制作、保存和其生态环境方面存在局限,既耗费人力、物力及大量财力,标本又极易损坏,不能保持其原貌,查询不便,保存信息量少。采用计算机多媒体技术构建数字化植物标本馆,可全面地展示植物不同的形态特征和生物生态学特性,“植物标本”色泽永远是真实和鲜艳的,同时也减少许多体力劳动和繁杂的手工制作过程;节省大量投资。数字化植物标本馆可以刻录成光盘或通过网络技术传送,对查阅人来说,即方便又快捷,而对于制作者,可以随时发现问题或需要更新知识,随时修改。通过网络联机进行远程或访问,有利于信息的传递交流,提高信息处理效率。当然,传统植物标本馆也有其特殊的意义和存在价值,绝不能以数字化是潮流,是趋势而忽视或者放弃对现存的植物标本的防虫防霉等传统的保护手段。
4.2存在的问题与建议
虽然数字化植物标本馆具有很多优点,但也存在网络安全、保存问题等一些缺陷,这要在不断实践的过程中解决。由于各实习基地种类繁多,若想建全植物标本馆尚需不断的积累和完善,有些植物(如:禾本科、莎草科、菊科的部分植物等)在日常生活中不具有观赏或经济价值,缺乏相关图片资料。在设计方面还存在很多不足,如不是所有的植物都能把整株、枝叶、花、果实各态拍摄或收集全面;文字方面缺少与近似种的比较,只是单纯的对植物形态进行描述;由于时间关系,只配有背景音乐,没有调配旁述。这需要我们在今后的学习和工作当中不断的改进、补充和完善,使它能够更充分的发挥作用。
4.3推广价值
从2004年开始,我校及黑龙江省农业工程职业技术学院等高校在实践教学过程中应用了数字化植物标本馆作为辅助教学课件,从教学实践结果来看,这种手段扩大了教学内容,多信息、多角度刺激学生,收到很好的教学效果。从公开教学和学生的反馈中反映了该成果具有创新性和实效性,具有广泛的推广价值。教学实习基地建立数字化植物标本馆既可以为基地的建设和管理奠定基础;为生物多样性保护的实施和林业及师范类院校学生实习提供大量素材,并方便林业工作者及专业人士查询和学习,同时也可为该领域的研究作出进一步的探索。通过此项研究,以点带面,推动数字化植物标本馆的建设与发展。
参考文献
[1]陈三茂,田晔林.21世纪植物标本馆的发展方向.北京农学院学报,2003,18(3):208～210.
数字化农业种植篇9
关键词：跳甲；绿色防控；技术
黄曲条跳甲（hyllotretastdointa）属鞘翅目叶甲科，简称跳甲，俗称为土跳，是寡食性害虫，主要为害十字花科的白菜、甘蓝、花椰菜、油菜、萝卜、芥菜等，也为害茄果类、瓜类和豆类蔬菜。跳甲卵产在根部周围土壤中，幼虫在土中为害寄主植物根部，成虫有趋光、趋黄、趋嫩绿的习性。针对跳甲的生活习性，研究和应用以农业、物理防治为基础，配合使用高效、低毒、低残留农药，高效的跳甲绿色防控技术，解决跳甲的防控技术问题，减少农药使用次数和使用量，减少害虫为害损失率，降低农药残留，有利于提高蔬菜的产量和品质。
1.农业措施
清除菜地残株落叶，铲除杂草，有条件的菜地，菜收后灌水浸泡1周，再放干、整地、种植，减少田间虫源。播前深耕晒土，提前2周翻晒，播种前5天再翻1次地，并可根据后作蔬菜的需求撒适量石灰、草木灰，杀灭部分虫卵、幼虫和蛹。尽可能采用水旱轮作，不要过分频密地种植白萝卜、芥菜、菜心、白菜、甘蓝类等十字花科蔬菜，合理种植水稻、葱、蒜、菠菜等非十字花科蔬菜进行轮作，中断害虫的食物供给时间，可减轻危害。
2.物理措施
跳甲成虫具有趋光性及对黑光灯敏感的特点，利用这个特点，在连片蔬菜种植区按1～1.3hm2菜地安装i盏频振式杀虫灯（黑光灯），在成虫发生期开灯诱杀成虫，可大幅度减少田间虫量，并能诱杀蔬菜螟蛾类害虫。
3.化学防治
从20世纪50年代至今，化学防治一直是防治黄曲条跳甲的主要措施。只有加强监测预报，抓住防治最佳时期，选用触杀强、内吸性好、杀虫杀卵相结合的高效、低毒、低残留农药品种，改进用药技术，少使用跳甲已产生抗性的有机磷类和菊酯类农药，才能提高防治效果。
3.1适时喷药
根据成虫的活动规律有针对性地喷药。温度较高的季节，中午阳光过烈，成虫大多数潜回土中，一般喷药较难杀死。可在早上7：00～8：00时或下午17：00～18：00时（尤以下午为好）喷药，此时成虫出土后活跃性较差，药效好；冬季时，上午10：00时和下午15：00-16：00时特别活跃，易受惊扰而四处逃窜，但中午常静伏于叶底“午休”。因此，冬季可在早上成虫刚出土时、中午、或下午成虫活动处于“疲劳”状态时喷药。
3.2苗床喷药
移栽前2～3天用40%氯虫・噻虫嗪水分散粒剂等药剂喷施苗床，杀死苗床土壤中的跳甲幼虫，药液被植株吸收传导后再移栽，能保持药效15天以上，可以减少用药量和大田喷药次数。
3.3苗期灌根
在直播苗长出3～4片叶或移栽苗成活后，及早用40%氯虫・噻虫嗪水分散粒剂等内吸性好，易被植株根系吸收的低毒农药灌根，能杀死土壤中的跳甲幼虫和蛹，持效期长（用40%氯虫・噻虫嗪水分散粒剂灌根药效期20天），对植物安全，缺点是用药量较大。
3.4加大喷药量
跳甲的活动范围包括整个植株，为了安全，蔬菜中后期喷药多采用安全间隔期较短的触杀药剂，务必喷透、喷匀叶片，喷湿土壤，让跳甲接触药剂，防效才好。
数字化农业种植篇10
[关键词]数字化农业信息化信息技术
数字农业是关于农业产业的信息化体系，是信息技术在农业领域的应用以及与其他技术的结合，是领域信息化的重点，对农业现代化建设具有极为重要的影响。数字农业的核心是构建以农业信息技术为主的技术支持体系。
一、农业信息技术基本概念
农业信息技术（即数字农业技术）是实现农业领域中各种信息获取、存储、处理、传输等方面的技术，其实质是充分利用信息技术在农业领域的最新成果，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的获取、传播，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。技术特性主要体现在：数字化、网络化、高速化和智能化。
二、河北省数字农业技术支持体系
构建该体系是一项综合、复杂、庞大的系统工程,其核心包括农业信息贮存技术、农业信息应用技术和农业信息传播技术。
1.农业信息贮存技术
(1)农业数据库系统(DatabaseSystem)
我国已建立多个农业数据库，主要包括中国农林文献数据库、中国农业文摘数据库、中国农作物种质资源数据库、中国畜牧业综合数据库和土地土壤信息系统等，同时引进了世界4大数据库，为信息的便捷利用打下了基础。至2006年底，河北省已形成文字、图片等网络信息资源2800G以上，涵盖科技、市场、政策等各个方面。省农业信息中心建成12个省、市、县三级共建共享数据库，信息容量达100多万条，研发出菜篮子产品报价等7个大型应用系统，为搞好农业信息服务提供了资源保障。
(2)数字化图书馆(DigitalLibrary)
数字化图书馆是一个系统工程，主要包括馆藏数字化、信息传输数字化与网络化、资源共享化、信息服务终端化等，其优势在于不受时空、地理位置的限制。2006年5月在河北保定召开了农业信息技术与图书馆发展学术研讨会，就数字图书馆发展新动态、农业图书馆为新农村建设服务提出了新的思路和办法。
2.农业信息应用技术
农业信息应用技术包括农业自动控制、农业专家系统、多媒体、3S、农业管理信息系统、决策支持系统等技术。
(1)农业自动控制技术(autoControl)
农业自动控制技术的发展是农业信息化的基本特征，是信息农业的核心技术。利用传感器通过计算机和自动控制系统实现农业生产和管理的自动化，对农业的增产质产生了巨大的经济效益和社会效应。河北乐亭县自动灌溉试验站根据水稻需水形成了适合河北省及类似地区的节水农业综合技术体系，并在河北省内8个地市进行了应用。
(2)农业专家系统(expertSystem,eS)
eS是以知识为基础，在一定领域内模拟人类专家解决复杂实际问题的计算机系统。农业生产管理专家系统涉及农作物生产管理、畜禽养殖、市场管理、农业经济分析等多种领域。河北省农业厅连续数年来开展了“863”农业智能信息技术示范工程，已经开发了“小麦”、“玉米”、“大豆”、“黄瓜”、“辣椒”、“葡萄”、“稻田养蟹”等一批农业专家系统，并在省内多个市县完善及推广。
(3)多媒体技术(multimedia)
多媒体是应用计算机把图、文、声、像综合集成技术。20世纪90年代，我国多媒体技术迅速发展起来，如河北省廊坊农科院“植物保护咨询系统”为农业多媒体的广泛应用提供了良好的基础设施环境。
(4)3S技术(RS,GiS,GpS)
“3S”技术即遥感技术（RS）、地理信息系统（GiS）和全球定位系统（GpS）的总称，集信息获取、处理、应用于一身,突出表现在信息获取与处理的高速性、实时性和信息应用的高精度和可定量化方面。2000年，中国科学院开始着手对这一新兴农业形式进行研究，首批选取了新疆、上海和河北栾城三个试点。其中栾城代表了典型的黄淮海平原农业高产区，它能够对整个华北平原的农业生产起到示范作用。
(5)农业管理信息系统（miS）
管理信息系统是收集和加工系统管理过程中有关信息，为管理决策过程提供帮助的一种信息处理系统。河北省针对当前农业生产中存在的土壤数据分析整理手段落后问题，引用“GiS”、“GpS”技术，对耕地土壤养分数据进行综合分析，制作了各种养分的电子版图层，应用mo地图控件及VB语言，研制了具备信息查询和推荐施肥等功能的土壤养分信息与管理系统，数据量达1.5GB，是国内第一个应用这项技术做出系列图件和实用系统的省份。
(6)决策支持系统（DecisionSupportSystem,DSS）
DSS是利用系统知识和数学模型，通过计算机分析或模拟，协助解决多样化和不确定性的问题以进行辅助决策的软件系统，是一种人机对话式的计算机系统。农业生产中采用决策支持系统后可以感受到更高的决策质量、沟通的改进、成本削减、生产率的提高及节约时间等方面的改善。河北省目前已建立冬麦北移决策支持系统(DSSnwwH)，主要对小麦越冬死亡率、物候期出现时间、群体动态变化、同化物分配状况以及最终产量等几方面进行模拟预测，根据预测结果来判断某一冬小麦品种的适宜种植区域及某一区域适宜种植的品种，同时提出相应的栽培管理建议，从而达到对“冬麦北移”进行辅决策的目的。
3.农业信息传播技术
主要包括农业信息互联网络、卫星数据传输系统等技术。
(1)农业信息互联网络技术
国际互联网是构建农业信息网络最主要的部分。截至2006年，河北省先后建成河北农业信息网、河北农业智能信息网、河北民营经济网、燕赵粮网、农村信息户联网、农村经济信息村村通网等六大农业信息服务网络，建成农业网站850多个，总数占全国农业网站1/10强。
(2)卫星数据传输系统
在河北网通、移动、联通等电信公司的积极努力下，2005年全省实现了村村通电话。目前，电话语音服务发展到35个县，手机短信服务“三农”用户约20多万户。利用电视提供信息服务，深受农民欢迎。河北电视台农民频道收视率不断提高，“电波入户”省级示范县达117个。全省75%以上的行政村接通了宽带，基本实现了村村能上网，有效扩大了信息覆盖范围。
三、农业信息技术发展中的问题及建议
目前，农业信息技术应用领域不断拓展，发展水平日益提升，但是仍存在着农业信息资源种类不全与采集技术手段相对落后、农业信息技术的应用研究和成果转化之间严重脱节以及农业信息技术的人力资源不足等问题。为了加快农业信息化建设，除加强培养相关专业的技术人才、创建功能齐全的农业信息资源系统之外，还要有健全的信息技术咨询服务体系。需要政府保护、扶持各种信息主体的成长，协调各部门、各机构间信息有序合理的运作。
参考文献：
[1]郭书普张立平沈基长董伟:构建我国农业信息化技术支持体系的探讨[J].中国工程科学，2005，7（9）：89～94
[2]应文杰:河北省农业信息化的实践与探讨[J].农业网络信息，2007，（8）：45～47
[3]杨术明寇雪芹师帅兵丁慧梅:农业信息技术应用现状[J].农机化研究，2003，（1）：126～128