精準農業與3s技術精選(九篇)

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第1篇：精準農業與3s技術范文

1.1精準農業的定義精準農業的生產要素由不可控因素和可控因素組成。不可控因素又稱為“先天”因素,包括氣象(氣溫、降雨等)、土壤(母質,坡度等)等;可控因素又稱為“后天”因素,包括品種、肥料、農藥、水分等。精準農業生產的目的在于科學認識不可控因素(土壤、氣象),合理調配可控因素(肥、水、種、藥),優化作物生長條件,使經濟效益和生態效益達到最優。簡單來說,精準農業是指基于環境的時空變異性分析,在正確的時間和地點以正確的方式投入正確的生產資料數量,最終獲得最佳的效益。

1.2精準農業問題的分類精準農業的研究對象可用2種方式分類。一類是從靜態角度按生產要素分,可分為土壤、作物和氣象3種要素或者分為生物(作物)和環境(土壤、氣象)2種要素;另一類是從動態角度按生產環節分,可分為播種、施肥、灌溉、噴藥和收獲。從土壤方面來看,要解決的主要問題包括土壤類型分類、地力分級、管理分區劃分、養分插值等。從作物方面來看,要解決的主要問題如表1所示,其中,重點要解決的問題包括品種選擇、精準施肥、病蟲害預測和產量預測等。從氣象方面來看,要解決的問題主要包括氣溫預測和降雨量預測。與土壤因素相比,氣象因素的空間變異性很小,且更不容易控制,因此,在精準農業中對氣象方面的研究相對較少。

1.3重要的精準農業決策需求

1.3.1管理分區。管理分區就是由相似的地貌或土壤狀況所導致的相似的作物生產潛力、養分利用效率和環境效應的子區域。科學、合理的管理分區可以指導用戶以管理分區為單元,進行土壤和作物農學參數采樣,并根據不同單元間的空間變異性,實施變量投入、精準管理決策,這樣既能提高土壤養分利用效率、管理精度和農產品產量、品質,又能節省資源,獲得較好的經濟效益,達到保護農業資源和環境質量的目的。研究表明,管理分區可以作為網格采樣的一種替換手段在變量施肥中應用。土壤分類和地力評價與管理分區密切相關,可被認為是一種廣義的管理分區。

1.3.2品種選擇。品種選擇是精量播種的前提和基礎。與品種選擇密切相關的3個概念是品種布局、品種搭配和良種良法配套。品種布局是指依據當地的土壤因素和氣象因素,確定適宜的推廣品種。品種搭配是指在同一地區,有主次地搭配種植具有不同特點的品種,合理的品種搭配有助于降低風險。良種良法配套是指依據不同的品種特性采取不同的栽培措施,做到因種栽培,具體包括根據品種耐密性確定種植密度、根據品種喜肥特性進行施肥、根據生育期確定播種期、根據抗病性確定栽培管理辦法等。在品種確定以后,還有2個問題需要解決,即在時間上需要確定適宜的播期,在空間上需要確定合理的種植密度。

1.3.3精準施肥。精準施肥是精準農業技術中的核心內容,其基本思想是通過GPS在農田地塊上劃分網格,在網格內采樣、測土、化驗,依據土測值利用定量施肥模型獲取網格內的施肥量,最后通過變量施肥機進行精準施肥。實踐證明,精準施肥可以節約肥料、增加糧食產量、均衡土壤養分、減少環境污染。

1.3.4病蟲害預測。病蟲害預測是玉米精準生產決策中的重要環節。準確的病蟲害預測可以使生產者及時地采取相應措施,從而減少產量損失。病蟲害預測的內容主要包括發生期、發生量、分布區、危害程度和損失的預測。其中,發生期和發生量的預測、預報更具實際意義。影響病蟲害發生的因素主要有:病原物和蟲源(病原物的數量、飛散和傳播;害蟲越冬、繁殖數量以及發育速度、遷飛)、寄主和食料(受害作物品種、生長狀況、發育期)以及環境條件(氣象、土壤、天敵)。由于影響病蟲害發生的相關因素眾多,而環境條件中的氣象因素(溫度、濕度、降雨量等)又是影響病蟲害發生最主要的因素,因此,現有的預測基本都采取了簡化方法,即以氣象因素來預測病蟲害的發生。

1.3.5產量預測及影響因素分析。產量是精準農業的出發點和落腳點,準確的產量預測可以為管理區劃分、品種選擇和精準施肥等提供依據。產量的影響因素分析有助于找到影響產量的限制因子,從而有針對性地采取措施減少或消除這種限制因子,達到提高產量的目的。

2精準農業的特點

2.1時空性作物生長與時間和空間密切相關,隨時間的改變和空間位置的不同而呈現出不同的屬性和狀態,這就是農業生產的時空性。3s技術(GPS、GIS和RS)是處理時空信息的有力工具,在精準農業中具有廣泛的應用。3S技術的相互作用,形成了“一個大腦,兩只眼睛”的框架[5]。其中,GIS是核心,相當于“一個大腦”,用于空間信息的分析和處理;GPS和RS相當于“兩只眼睛”,向GIS提供區域信息以及空間定位。基于農業生產的時空性特點,王生生等開發了數字農業時空信息管理平臺,該平臺可以對多源、異構的農業時空數據和推理分析方法進行集中、統一的規范化管理[6]。張偉建立了集成3S技術的數字農業空間信息管理平臺,在上海市數字農業示范區進行應用,取得了良好的效果[7]。時空推理和空間數據挖掘與3S技術緊密相關,是近年來的研究熱點。王娟等探討了GIS與空間數據挖掘集成在農業中的應用[8]。充分利用空間數據挖掘和時空推理的理論成果,集成3S技術應用于精準農業中是未來的研究方向。

2.2不確定性農業生產復雜多變,農業生產對象的運動具有隨機性,人們對農業生產對象的認知具有模糊性和灰色性(不完全性),這就是農業生產的不確定性。MAT-THEWL等介紹了精準農業中不確定性的來源,并給出了不同類別不確定性的處理方法[9]。隨機性和模糊性的共同點是:都是針對不確定現象,都是用[0,1]來度量不確定性。不同點是:隨機性是由于條件不充分導致對象的不確定性,是對“因果律”的突破;模糊性是由于外延模糊而引起對象的不確定性,是對“排中律”的突破。概率統計、模糊數學和灰色系統理論是處理不確定信息的3個基本工具,分別用于處理信息的隨機性、模糊性和灰色性。①模糊數學著重研究“認知不確定”問題,其研究對象具有“內涵明確、外延不明確的特點”。對于這類問題,模糊數學主要是憑經驗借助于隸屬函數進行處理。②概率統計研究的是“隨機不確定”現象,著重于考察“隨機不確定”現象的歷史統計規律。其出發點是大樣本,并要求對象服從某種典型分布。③灰色系統著重研究“小樣本”、“貧信息”不確定性問題,研究對象通常都是“部分信息已知、部分信息未知”的,具有“外延明確、內涵不明確”的特點[10]。

3精準農業決策需求與智能技術的結合

基于精準農業決策需求和精準農業特點,需要確定相應的智能求解技術。精準農業與智能決策的結合主要有3個步驟。第一,從精準農業的角度確定決策需求,并根據每種需求的性質對需求進行分類;第二,從計算機的角度確定智能計算方法,并根據每種方法的功能對方法進行分類;第三,根據分類結果取交集,即可得到精準農業與智能決策的結合。精準農業決策需求與智能計算方法的結合點或交集主要包括:關聯、分類、聚類、評判和預測等。關聯是指對數據間的相關性進行分析,如相關分析、主成分分析、層次分析等;分類是指從一系列給定類別信息的數據出發,為下一個未知類別的數據歸類;聚類是指從一系列未知類別信息的數據出發,分析其可以聚成幾類,以及哪些數據屬于同一類;評判是指按照給定的條件對事物的優劣、好壞進行評比、判別;預測問題可以歸為2種:一種是因果預測,即基于因果關系數據由過去的因預測將來的果;另一種是時間序列預測,即基于時間序列數據由過去的果預測將來的果。可以得到精準農業決策需求所對應的智能求解方案。精準農業決策需求與智能計算方法的結合屬于多對多的關系,即一種決策需求可用多種智能方法求解,而一種智能方法也可用于求解多種決策需求。如管理分區的劃分可采用神經網絡、模糊聚類等多種方法求解,而神經網絡方法可用于管理區劃分、病蟲害預測等。需要說明的是,盡管一種決策需求可采用多種方法求解,但具體采用何種方法,要綜合考慮現有數據屬性、數據量、算法的效率和算法的準確度等,然后再從中選擇一種相對較好的方法。事實上,精準農業與智能決策結合的重要任務之一就是要根據現有數據的情況,對多種可能的方法進行測試和比較,并從中選擇最適合當前數據的方法。一般情況下,通過標準數據集對相關智能決策技術進行測試和比較,通過應用數據集進行精準農業應用。

4精準農業問題的求解

從計算機的角度看,精準農業的智能求解主要有3種情況。第一,將傳統的、已經實現的智能決策技術應用于精準農業;第二,對原有的智能決策技術進行改進,使其效率更高,更適合于某個精準農業需求;第三,如果前2種方式都行不通或者可能有更好的方法,則可以提出一種新的智能決策技術進行相關問題的求解。

4.1精準農業問題的求解層次數據、知識、決策是精準農業問題求解的3個層次,三者間的關系如圖2所示。有一部分簡單數據、經驗知識和已知決策可直接為用戶所用,而大多數情況下,數據都要經過數據挖掘形成知識,再經過知識工程方法形成決策,并最終為用戶所使用。上述過程通過軟件來實現,就形成了智能決策支持系統;為了實現軟件開發的標準化、規范化,需要軟件工程方法的指導。

4.2主要智能決策技術及其在精準農業中的應用

4.2.1神經網絡。人工神經網絡是一個大規模自組織、自適應的非線性動力系統,能較好地模擬人的思維,具有大規模并行協同處理能力及較強的容錯、聯想和學習能力,能依據一定的學習算法自動地從訓練事例中學習,并根據外界環境的變化調整自己的行為。神經網絡經常和遺傳算法、模糊計算配合使用,三者合在一起又稱為軟計算方法[11]。軟計算通過對不確定、不精確及不完全真值的容錯以取得低代價的解決方案和魯棒性,它模擬自然界中智能系統的生化過程(人的感知、腦結構、進化和免疫等)來有效處理不確定性信息。軟計算方法的以上特征,適應于農業生產的不確定性。神經網絡的功能主要有分類、聚類、預測等,可用于土壤分類、管理區劃分、病蟲害預測和產量預測等。單個神經網絡具有不穩定性,為了進一步提高神經網絡的預測精度和泛化能力,可引入神經網絡集成技術。神經網絡集成是由Hansen與Salamon在1990年提出的,旨在通過訓練多個神經網絡并將其進行組合來提高神經網絡系統的泛化能力[12]。

4.2.2貝葉斯網。貝葉斯網方法是20世紀80年展起來的,最早由JudeaPearl于1986年提出,當時主要用于處理人工智能中的不確定性信息。隨后它逐步成為了處理不確定性信息的主流技術,并且在工業控制、醫療診斷等領域的許多智能系統中得到了應用。貝葉斯網絡作為圖形模型的一種,具有圖形模型的大多數性質,圖形模型是概率理論和圖論的結合。他們提供了一種自然的工具來處理貫穿于應用數學和工程中的2個問題———不確定性和復雜性。一個復雜系統是由多個簡單部分構成的。概率理論提供了各個部分聯合起來的粘合劑,保證系統作為整體是一致的,并提供模型到數據的接口;圖論則提供了一個可以訴求于知覺的界面,人們可以通過它將高度互動化的變量集和數據結構模型化。貝葉斯網具有雙向推理能力,既可以用于預測也可以用于診斷。貝葉斯網還具有分類功能。有代表性的分類器包括樸素貝葉斯分類器和TAN分類器,兩者都是貝葉斯網的特例[13]。由于貝葉斯網的建造需要大量數據,而農業數據獲取相對困難,因此,貝葉斯網在精準農業中的應用還不多見。在國外,F.trai將貝葉斯網應用于冬小麥產量預測,KristianKristensen等將貝葉斯網應用于大麥麥芽生產決策,均取得了很好的效果[14-15]。而在國內,幾乎沒有相關研究。隨著3S技術的發展,獲取大量農業數據已經成為可能,將貝葉斯網與遙感結合應用于精準農業是一個發展趨勢[16]。另外,在數據量相對不足的情況下,可以采用一定的方法簡化貝葉斯網建造的復雜性,如充分利用領域專家的先驗知識,采用“噪音“或和“分離”技術等[17]。總之,貝葉斯網在精準農業中必將具有良好的發展前景。

4.2.3灰色系統理論。灰色系統理論由我國學者鄧聚龍教授于1982年提出,其研究對象是“部分信息已知、部分信息未知”的“小樣本”、“貧信息”不確定性系統,通過對“部分”已知信息的生成、開發實現對現實世界的確切描述和認識。由于農業系統具有復雜性,對于農業生產者來說,信息是殘缺不全的,內部特征“若明若暗”。因此,農業是一個典型的灰系統,農業系統和灰色系統理論具有天然的聯系。與概率論相比,在某些場合,灰色系統理論在處理農業不確定性信息方面更具有優勢和獨到性。這是因為:首先,在農業生產過程中,存在著大量不確定現象,要獲取足夠的數據,并使其具有典型的概率分布特征是相當困難的;其次,概率統計方法要求試驗設計復雜,且基本假定過于嚴格,而實際很難辦到。灰系統理論的主要功能有關聯分析、聚類、預測、評判等。可用于產量影響因素分析、品種評價、病蟲害預測等。

4.3精準農業智能決策系統精準農業決策需求的實現,需要智能決策系統的開發,而智能決策系統的開發依賴于大量數據的獲取,三者之間的關系見圖3。這是一個具有沙漏計時器形狀的技術體系,在該體系中,智能決策系統處于核心地位(信息處理層),它對下要處理各種多源、異構數據(信息獲取層),對上要解決各種需求。由于農業生產的復雜性,數據獲取相對困難,大部分知識都是以經驗的形式存在于人的頭腦中,因此,早期的智能決策系統主要是知識驅動的,以農業專家系統的開發和應用為主要標志,側重于軟件的實現,這一階段可稱為智能農業階段。隨著3S技術的發展,采集和獲取大量屬性或空間數據成為可能,因此,后期的智能決策系統主要是數據驅動的,以3S技術的開發和應用為主要標志,側重于軟硬件的結合,這一階段可稱為精準農業階段。當前的農業智能決策系統側重于數據驅動和知識驅動的集成。在數據量豐富的場合主要采用采用數據驅動模型,在知識量豐富的場合主要采用知識驅動模型。智能決策系統的發展趨勢主要有3個方面:一是集成性,如集成GIS的空間決策支持系統[18-20];二是分布式,如面向服務的分布式精準農業信息平臺[21];三是網絡化,如基于網絡的作物品種選擇信息系統[22].

第2篇：精準農業與3s技術范文

[關鍵詞]　地理信息系統 GIS 精細農業

[中圖分類號]　S126 [文獻標識碼]　A [文章編號]　1003-1650 (2014)04-0017-01

一、地理信息系統

地理信息系統（GIS）：美國聯邦數字地圖協調委員會（FIC-CDC）關于GIS的定義及概念框架， FIC-CDC認為GIS是由計算機硬件、計算機軟件和不同的方法組成的系統，該系統設計支持空間數據的采集、管理、處理、分析、建模和顯示，以便解決復雜的規劃和管理問題。

二、精細農業

精細農業是綜合應用地球空間信息技術、計算機輔助決策技術、農業工程技術等現代高新科技以獲得“高產、優質、高效”的現代農業生產模式和技術體系。運用全球定位系統（GPS）、地理信息系統（GIS）、遙感技術（RS）、傳感器及檢測系統、計算機控制器及變量執行設備等信息技術，對大田作物生產實施監控，從而提高農作物的產量和質量，最大限度地保護生態環境，節約資源，保證農業可持續發展。

三、GIS在精細農業方面的應用分析

地理信息系統萌芽于20世紀60年代，我國在80年代開始了這方面的研究和應用。

1.GIS在農業土地地塊等級分類中的應用

利用GIS設定農業用地的取樣位置，對農業用地的營養成分的抽樣采集或者農業用地的年平均產量的數據整理，在Arcmap中借助于SQL語言的編輯篩選功能，從而把收集到的數據進行分類，以達到農業土地地塊的分類分級的效果。

2.GIS在農業病蟲害防治

在農業病蟲害防治方面，主要是利用GIS與GPS、RS的有機結合來實現的，通過全球定位系統（GPS）和遙感技術（RS）把該區域內的農作物的長勢情況以圖像數據的方式傳輸給GIS，通過GIS軟件對于圖片強大的分析系統，分析出病蟲害的傳播、遷移、擴散規律和種群分布空間動態以及病蟲害的發生和環境關系，對病蟲害進行全方位、立體掌握[1]，根據GIS圖像數據的顏色值變化趨勢從而能夠準確的對于農作物的病蟲害狀況做出判斷，適時地采取有效的病蟲害防治措施。

3.GIS在農產品估產方面的應用

GIS與GPS、RS相結合，通過遙感技術（GPS）采集清晰的圖像信息，全球定位系統（RS）進行精準圖像定位，通過數據的采集、存儲、分析和輸出地面的要素資料，獲得實況信息，再利用GIS對于采集到的信息進行高精度提取農作物的種植面積，遙感估產區劃，估產產量分布圖的生成與輸出[2]。在我國，玉米、小麥、水稻等多種農作物已經用到遙感估產。

4.GIS在農產品的運輸和銷售方面的應用

在GIS中，通過對農產品集聚地和農產品運輸道路的分布，利用ArctoolBox，建立消費群體和運輸距離的緩沖區以及消費目標領域的地區分布等級，還可以利用ArctoolBox中的疊置分析，添加農產品銷售和運輸條件限制以及與其他農產品競爭力的權重系數，GIS強大的數據分析功能通過限制條件的疊加可以發生地區顏色的變化，從而可以很直觀地分析出農產品的銷售最佳途徑。

四、國外精細農業發展現狀

精細農業首先出現在美國，而法國對于GIS在精細農業方面的應用技術已經相當成熟，尤其是聯合收獲機產量圖生成以及質量測定、施肥機械及電子化植保機械利用GPS和GIS系統進行變量作業已經成為現實[3]。法國在實現精細農業現代化的同時，還經常與其他國家經常進行精細農業這方面的科研和合作交流，在實現精細農業推廣方面提供了有效的技術支持。

五、GIS的前景展望

1.“3S” ( RS、GIS、GPS)技術的集成成為一種必然趨勢

建立基于“3S”的空間決策支持系統, 實現系統各部分間利用管理實時化、一體化、空間化。例如：利用GPS精確定位系統，在小麥或者玉米的收割過程中，均勻分布產量測試點，收集產量測試點的產量數據，把收集來的數據輸入到GIS中與其原有的數據（土壤的PH值、土壤成分表等數據）進行匯總疊加，從而分析出農業用地中各種因素對農作物產量帶來的影響，進而及時有效地做出解決方案，提高農產品的單位面積產量。

2.GIS與專家系統（ES）結合組成的智能GIS系統將成為未來解決農業領域空間復雜問題的重要途徑。

利用GIS作為有效的交流平臺，廣泛開展農業專家系統的研究，建立成熟的基于GIS的數據自動采集和數據分析的專家系統和決策支持系統，利用智能型的GIS系統來解決精細農業中復雜難題。

3.GIS系統的發展將促使“3S”系統的快速集成

“3S”系統將為精細農業數據的自動采集、自動分析、自動處理和應用提供決策支持，提高“3S”的集成度，推動精細農業在中國的快速發展。

六、結束語

我國是一個農業大國，人口數量位居世界第一，而人均國土占有面積卻很少，精細農業的優勢在于既能提高糧食單位面積產量又能減少人力物力，因此精細農業已經成為了當代中國農業發展的必然趨勢，而GIS在農業上的應用推動了我國精細農業的發展，只有把GIS和GPS、RS相結合組成的“3S”系統，甚至與專家系統（ES）、決策支持系統相聯系應用到精細農業，參與到農業氣象服務、農產品估產、采集和銷售等領域中，才能實現農業數字化、產量化和規模化，在減少資源投入的同時又保證了農產品的產量和質量。

參考文獻

[1]鄭宇鳴、李淑斌、肖植文、劉振環 GIS在農業病蟲害信息管理中的應用 農機化研究，2011

[2]饒衛民、章家恩、肖紅生、胡月明 地理信息系統（GIS）在農業上的應用現狀概述 云南地理環境研究，2004

[3]張曉輝、李汝莘 法國的精細農業研究及應用現狀 農機化研究，2002

第3篇：精準農業與3s技術范文

遙感（RS）、地理信息系統（GIS） 和全球定位系統（GPS） 已走過了各自的獨立發展階段，在各技術取得成就的同時，科學家和應用部門逐漸地認識到單獨地運用其中的一種技術往往不能滿足一些應用工程的需要。隨著全球變化研究、資源與環境動態監測、災害防治等國際關注的點問題的提出， 人們迫切希望能具有提供全方位的準實時或實時的地面觀測信息的能力。遙感對地觀測技術整體的"時效性"距全球變化研究及環境、資源、災害動態監測的需求尚有一段距離。"3S"技術就是為了適應這一要求而產生的。

二、"3S"技術在林業中的應用

1、促進林業現代化管理

隨著"3S"技術的逐步應用，RS能迅速獲取大范圍信息，GPS能準確獲取具體定位信息，GIS能對RS 和GPS 獲取的信息迅速作出反應，進行綜合管理。"3S"的同步應用，不但能實現森林資源和經營狀況的實時、動態監測和管理，還能通過對森力資源內部各方面的全面有效監管，具體落實山頭的林地、濕地、沙地以及生物多樣性等林業資源的基礎數據，從而實現對森林資源與社會、經濟、生態環境的綜合分析和掌握，對造林地塊和造林方式進行詳細分析， 對林木的生長情況進行預測和模擬，實現造林決策的規劃圖，完善知識庫，實現森林資源的合理優化配置。p少不必要的資源消耗，大大降低了生產成本，提高了林業生產率，逐步轉變林業的粗放經營方式，走上精準經營之路，促進森林資源的現代化管理。

2、實現林業的無紙化辦公

2009年，中國林業門戶網的改版與整合，林業內網辦公平臺的推行使用，林業信息專網及政務公開平臺的擴建，建立起了覆蓋全國全省級林業主管部門及國家林業局京內外各直屬單位的林業專網系統。通過建設各類門戶網站、辦公資源網站和信息管理系統以及專業辦公數據庫，為我國林業系統搭建了技術先進、功能相對完善的網絡信息平臺，實現了各類數據的便捷收集、存儲、傳輸、處理和等，極大的提高了工作效率，基本實現了無紙化辦公。

3、監測林業資源動態

各級林業部門圍繞"精準林業"的和新要求在調查中利用先進的信息技術，比如遙感技術、無人機、地面近景攝影、三維激光掃描、GPS定位等技術獲取了精確的數據，并運用GIS將屬性數據和空間數據進行管理，制作完成森林資源的檔案管理和林業專題圖。通過對各類圖形的分析能實現林業資源數據以及檔案的一體化查詢，能在地圖上轉化查詢結果。對原始資料數據和各類動態數據的分析，還有助于建立森林防火預警體系、林業有害生物監控體系等，使得森林火災救助、林業病蟲火害防治、林地荒漠化預防、以及瀕危動植物保護等問題逐漸得到控制。

"3S"技術中，作為單項的GPS、RS、G IS在林業中已各自取得輝煌的成就，例如，GPS用播造林輔助導航，樣地野外定位，伐區測定邊界和面積，林業工程測量等，取得良好的經濟效益。RS 在我國林業中的應用更是令人矚目，"三北"防護林遙感綜合調查在兩年時間查清了占全國60% 面積的"三北"地區森林、土地、草場等再生資源的數量，并對"三北"的生態環境進行了評價。使國家有關部門在短時間里掌握了如此大面積的資源狀況及變化情況，對人跡稀少、常規方法難以調查的地區，RS 更顯其威力。

GIS 的應用也由當初的簡單查詢和制圖制表發展為森林經營管理的重要工具， 除了完成常規的數據管理功能外，可方便地在空間屬性數據基礎上建立生長、預測、經營、決策等專業模式，通過對各種經營過程進行模擬比較和評價，選擇出最優經營方案，并通過與RS 的結合作出了許多區域性的森林資源、土地資源的動態化監測。

隨著"3S"技術的日益成熟和實用化，其具有實時或準實時獲取信息、處理信息的能力，必將給林業生產開拓一塊嶄新的天地。從"3S"技術的特點和林業生產的內容分析，可以預見。

4、建立森林資源地理信息系統

（一）基本數據庫的建立

（1）基礎資源分布地圖的形成和數據庫的建立

（a）自然資源地圖；（b）自然地理地圖；（c）社會經濟地圖；（d）森林經營地圖。

（2）屬性數據庫建立

"二類"查數據目前在我國大都采用關系數據庫，每個小班調查卡片為數據庫中的一個記錄，經輸入、檢查、修改，建成小班調查因子數據庫和樣地調查數據庫。在數據庫中：數據項，每項為調查因子。為實現屬性庫與圖形庫的聯結，對應于圖形庫中的關鍵字，在小班數據庫中增加了一個數據項ID；記錄：以小班記錄或樣地記錄為單位；文件：以鄉（鎮）或林場（采育場）為單位，文件以鄉（鎮）或林場（采育場）名稱命名。

（二）林業結構的科學調整

（1） 森林樹種的結構調整

采用數字林業技術中的緩沖分析方法對林業中不同區域的森林資源分布狀況和自然條件、氣候變化、產業經濟分布結構以及社會經濟需求進行空間屬性分析并以此來進行河岸防護林，自然保護區等公益林和經濟建設用林等非公益林的合理規劃、比例分布，也可以更加有針對性的確定林種的布局。

（2）樹齡組成結構調整

森林資源樹齡搭配結構的調整，應當充分利用GIS和相關的數字技術，從保證森林資源的可持續發展、社會經濟效益和生態效益的角度為出發點，以地區地形地貌、樹木立地條件、林種分布特點、林木生長各個階段的特點為客觀依據來科學確定合理的齡組結構、林種組成和林木調整計劃和方案，已達到和實現各齡組、各林種比重逐步趨向合理、科學，加速林木成熟，使林業真正發揮出它應有的生態效益、經濟效益和生產潛力。

三、結論

3S技術還可對土地資源、土地利用、農業布局、產量數據庫，森林、草地數據庫及其信息服務和決策支持系統；重點地區荒漠化檢測分析；植被動態分析；參與國家基本資源環境信息分析決策系統的建立等。

第4篇：精準農業與3s技術范文

摘要……………………………………………………………………………………Ⅰ

英文摘要………………………………………………………………………………Ⅱ

1“數字農業”的內涵…………………………………………………………1

2國外“數字農業”關鍵技術發展與應用……………………………………………1

2.1美國………………………………………………………………………………………1

2.2英國………………………………………………………………………………………2

2.3德國………………………………………………………………………………………2

3我國發展“數字農業”的緊迫性…………………………………………………2

4“數字農業”的發展趨勢………………………………………………………………3

4.1農業生產全流程智能化將逐步成為現…………………………………………………3

4.2農產品流通電商化發展將更加迅猛……………………………………………………3

4.3農業多元化公共服務將更加完善………………………………………………………4

5 “數字農業”的實踐策略……………………………………………………………4

5.1實現農業農村業務數字化和可視化……………………………………………………4

5.2推動數字農業技術創新…………………………………………………………………5

5.3提高農業農村經營管理數字化水平…………………………………………………5

結語…………………………………………………………………………………………6

致謝………………………………………………………………………………………7

參考文獻……………………………………………………………………………………8

摘 要

數字農業是將信息作為農業生產要素，用現代信息技術對農業對象、環境和全過程進行可視化表達、數字化設計、信息化管理的現代農業。數字農業使信息技術與農業各個環節實現有效融合，對改造傳統農業、轉變農業生產方式具有重要意義。本文總結了國外“數字農業”關鍵技術發展與應用,結合我國發展數字農業的緊迫性與當前數字農業的發展趨勢,對我國“數字農業”的發展提出了幾條實踐策略。

關鍵詞：數字農業；農業信息化；發展策略

Abstract

Content:Digital agriculture is a kind of modern agriculture that takes information as agricultural production elements, uses modern information technology to express agricultural objects, environment and the whole process visually, digital design and information management. Digital agriculture makes the information technology and all aspects of agriculture achieve effective integration, which is of great significance to the transformation of traditional agriculture and the transformation of agricultural production mode. This paper summarizes the development and application of the key technologies of "digital agriculture" in foreign countries. Combined with the urgency of developing digital agriculture in China and the current development trend of digital agriculture, several practical strategies are put forward for the development of "digital agriculture" in China.

Key words:Digital agriculture; agricultural informatization; development strategy

淺析“數字農業”發展趨勢與策略

1“數字農業”的內涵

“數字農業”是農業數字經濟的重要實踐。當前，學術界和工業界尚未能夠對數字農業形成統一的定義。通用名稱包括信息農業，精確農業，“ Internet + 農業”等等。本文中提到的數字農業基于農業信息化，在農業鏈的所有環節中都強調了下一代信息技術的重要作用，代表了農業產業的新視野。現代農業與信息化的緊密結合使可以充分利用數字技術。數字技術在促進農業發展方面發揮著重要作用，并且不斷的提高現代農業產業的數字化水平，支持農村戰略的實施。

2國外“數字農業”關鍵技術發展與應用

2.1美國

美國完善的農業產業基礎和數字技術體系促進農業發展。美國數字農業發展建立在農業生產高度專業化、規模化、企業化的基礎上，已經建成了完善的現代農業技術應用與管理系統。自20世紀90年代起，美國已開始應用數字農業技術，包括應用遙感技術對作物生長過程進行檢測和預報、在大型農機上安裝GPS設備、應用GIS處理和分析農業數據等，對大田作物進行生產前、中、后期的全面監測與管理。在21世紀初已經實現“3S”技術、智能機械系統和計算機網絡系統在大農場中的綜合應用，智能機械已經進入商品化階段。如JohnDeere公司的“綠色之星”精準農業系統，基于物聯網技術與“3S”技術搭建的新型精準農業管理系統，用以進行精細農作、農機管理、農藝管理和計劃管理，可繪制農場產量的“數字地圖”，在機械化生產大農場中的市場占有率達到了65％以上。在大數據、物聯網等數字技術飛速發展的助推下，美國數字農業技術已與農業生產的產前、產中、產后形成緊密銜接，應用范疇覆蓋從作物生長的微觀監測到宏觀農業經濟分析。此外，美國也已形成完善的技術服務組織網絡，美國服務類企業與公益機構可為經營主體提供較為完善的技術服務，例如美國農業技術服務組織（FSA）為農民提供豐富的信息。

2.2英國

英國信息化技術應用助推精準農業。信息化技術推動英國農業向數字化、智能化、精準化的方向發展。英國農村地區信息化基礎設施完備，互聯網、4G信號已實現基本覆蓋。在此基礎上，精準農業技術得以實現在農業的全方位應用，如借助遙感技術進行作物生產監測與產量預報、農業資源調查、農業生態環境評價和災害監測等；英國Massey Ferguson公司研發的“農田之星”信息管理系統，借助傳感識別技術和GPS技術能夠更為精準地進行種植和養殖作業、數據記錄分析和制定解決方案；智能機械已基本裝備衛星定位系統、電腦控制和軟件應用系統，能夠根據不同位置、不同質量的地塊情形實現自動化、精準化、變量化作業，同時可以采集作物信息用以制作電子地圖和調整生產策略。2013年英國啟動《農業技術戰略》，提出了應用大數據、物聯網技術和智能技術進一步發展精準農業，從而提升農業生產效率，如借助GateKeeper專家系統提供輔助決策和農場管理、LELY擠奶機器人等智能化設備在養殖場中的應用、自動感知技術在施肥施藥機械上的應用、二維碼技術在農產品產銷環節的廣泛應用等。

2.3德國

德國關鍵技術與設備的積極研發與推廣。在歐盟農業共同政策對數字農業的支持下，德國積極發展高水平數字農業，在農業生產高度機械化的基礎上，建立完善的計算機支持和輔助決策系統，提供數字農業綜合解決方案。德國投入大量資金與人力支持數字農業核心技術與智能設備研發，并由大型企業牽頭，如德國拜耳公司投資2 億歐元支持數字農業布局，已在60多個國家提供數字化解決方案，并旗下Xarvio品牌推廣數字農業，通過XarvioScouring識別系統高效識別和分析作物生長和病蟲害信息，幫助農民優化田塊單獨管理和農田統籌優化。擁有百年歷史的德國農業機械制造商CLAAS集團結合第四代移動通信技術和傳感器技術，實現收割過程的全面自動化。

3我國發展“數字農業”的緊迫性

今年雖然受到疫情影響，但我國大部分農產品仍然是一個“大年”，怎樣解決需求下降、部分市場關閉、物流受阻等難題，把農貨順利賣出去，讓農民實現豐產又豐收？加速數字農業發展是不二法門。

農業長期保持著傳統形態，技術進步一直較慢，特別是進入信息化時代后，農業技術滯后帶來的產業發展差距愈發顯著。隨著數字經濟的興起，越來越多的領域引入互聯網、大數據、人工智能等技術，實現了智能化、數字化重塑，生產率大幅度提高。2019 年，我國服務業、工業數字經濟滲透率分別為 37.8%、19.5%，但農業只有 8.2%，數字化改造的空間很大，需盡快趕上信息社會的發展步伐。

農業數字化轉型是農業現代化的必然選擇，也是破解目前農業難題的一劑良方，瞄準這個主攻方向，無疑將為農業高質量發展提供新動能，給予農民更多獲得感。對廣大農民來講，農產品銷售難的問題最頭疼，常常遭遇“多收了三五斗”的尷尬。可以說，農業數字化水平滯后，農產品質量不穩定、難以標準化、產銷信息不對稱等是導致農產品銷售難的主因。顯然，加快技術與傳統農業的融合，打造數字農業，對產業鏈進行全方位的數字化改造，使得傳統農業脫胎換骨，插上科技的翅膀騰飛，已成為農業發展新趨勢。

4“數字農業”的發展趨勢

4.1農業生產全流程智能化將逐步成為現實

物聯網技術在現代農業生產設施和設備領域中的應用極大地提高了現代農業生產設施和設備的數字和智能水平，實現了整個農業生產過程的數字化控制，實現了農業智能化生產和管理。它可以解決由托管服務流程引起的一系列問題。在種植業中，重點是如何精確控制生產環節，例如育苗，播種，施肥，灌溉和病蟲害防治。當前，荷蘭，日本，以色列和其他國家正在使用大數據，人工智能和信息技術來促進數字化，精確化和智能化作物種植的發展。

4.2農產品流通電商化發展將更加迅猛

電子商務的飛速發展為農產品流通提供了新的平臺和基礎。例如，美國著名的新鮮食品電子商務公司LocalHarvest是一個平臺，該平臺整合了有機農業的上下游，并連接了中小型農場和消費者。LocalHarvest平臺基于從相關農場收集的基本信息來支持地圖搜索系統，使消費者能夠搜索本地社區周圍的農場并購買難以保存的新鮮農產品，例如蔬菜和禽蛋。農產品在快速物流系統下，可以快速送到消費者家中，從而大大提高農產品物流的效率和質量。

值得欣喜的是，近年來，全國各地與各大電商平臺紛紛投入大量資源，重構產業鏈，培植人才，發力促進農產品上行。以河北省為例，近年來積極引入農業電商龍頭企業，與阿里巴巴、京東、拼多多等電商平臺開展合作，持續在直播助農、農產品品牌孵化、新農商人才培養等領域，合力打造河北數字農業“新基建”。可以看到，利用大數據和分布式人工智能技術匹配優化資源，將需求傳導給供給端，有效緩解了供需信息不對稱造成的產銷脫節。在互聯網科技力量的加持下，傳統農業的“痛點”也得到有效解決，進一步打開了農產品從田間到餐桌的通路。

隨著電商農產品銷量的快速增長，廣大農民亦受益匪淺，農業生產模式發生重大變化，以需求引導生產、訂單式農業逐漸成為主流，精準種植、數字營銷提升了農民收入水平，促進更多農民融入數字農業的場景里。以往很多滯銷農產品位于貧困地區，數字農業重塑產業鏈，幫助貧困戶掌握技術、融入市場，實現了造血扶貧。實踐證明，此種創新扶貧模式具有很強的活力。比如，拼多多的“農地云拼”模式得到國務院扶貧辦的肯定，榮獲了今年的“全國脫貧攻堅組織創新獎”。截至 2019 年底，拼多多平臺直連的農業生產者超過 1200 萬人，累計帶貧人數超百萬。

4.3農業多元化公共服務將更加完善

通過將移動互聯網和大數據等頂尖技術運用在農業公共服務，農業服務也更加便利和靈活。這也是數字農業發展的重要趨勢。一些國家為了促進數字農業的發展，在農業信息化和農業公共服務方面做出了很多努力。

5 “數字農業”的實踐策略

5.1實現農業農村業務數字化和可視化

加快建立涵蓋農業資源，農村產業，生產管理，產品質量，農業機械設備和農村治理的數據庫。利用地理空間信息技術和遙感技術整合空間數據，獲取耕地資源，漁業水資源，糧食生產功能區，現代化農業園區，特色農產品優勢區，特色鮮明的農業村莊，生產經營實體，村莊分布等數據。地圖存儲在數據庫中，使農業和農村資源數據立體化。通過集成的農業調度系統，現場定點監控系統，集成的遙感信息，無人機觀測和地面傳感器網絡，可以建立農作物的空間分布。通過農作物的空間分布，重大自然災害和其他動態空間圖，形成了一個一體化的全域地理信息圖，為農業生產和管理的科學指導奠定了堅實的數據基礎。

5.2推動數字農業技術創新

創新，始終是鄉村振興的內生動力。要實現鄉村振興，離不開“數字農業”助力。手機變成新農具、直播成了新農活、數據成為新農資，隨著農業新業態新模式競相涌現，數字經濟發展紅利惠及三農必將更加給力，而農業信息技術已然成為數字農業發展的關鍵支持。未來依靠農業科學院和大學等農業科學研究和技術開發機構來充分發揮農業科技企業作為創新主題的作用，促進數字農業領域的“產學研”合作，并著重于先進技術和核心技術。為了提高對關鍵技術的了解和研發，精確操作和智能決策的數字化管理，智能設備的變量修改和應用，農產品的靈活處理，區塊鏈等技術，3S 加速，智能識別，模型仿真，智能控制和其他軟件和硬件產品數字農業的綜合應用，了解數字農業技術標準和規范體系的建立，數字農業技術創新以及應用服務系統的持續改進。

5.3 提高農業農村經營管理數字化水平

當前，就中國電子政務項目的發展而言，農業部門中的電子政務服務水平不能完全滿足領導決策應用程序和公共商務應用程序的功能要求。農業信息服務的總體水平有待進一步提高。同時，這意味著中國農業信息服務具有巨大的發展和利用空間。因此，有必要進一步擴大移動互聯網技術，云計算，大數據等先進技術在農業信息服務領域的應用，并通過建立靈活，便捷，高效，透明的農業生產經營管理體系，為農民提供更多便捷和信息服務。在信息公開，政府公共關系，信息服務，辦公室工作等方面，充分利用農民信箱和便攜式農業和農村地區的服務功能，提高了園藝，畜牧，水產品，田間管理和智能化管理水平。著眼于整個農業產業鏈的要求，以提高勞動生產率，研究和推廣適用于不同地形和環境的農業機械，并進一步促進農業“機器換人”。

結 語

數字農業的發展實現了對農業生產的自動，精確控制，智能和科學管理，提高了農業的可控性，降低了生產成本，并減少了環境污染，使農業向精準，環保和可持續的方向發展。此外，農村電子商務的發展可以有效克服農業產業化經營的不利因素，可以簡化交易聯系，提高交易效率，降低成本，消除農民對庫存余額的擔憂，并縮短生產周期。努力為農民提供更多的商機。由于時間和空間的限制，內容的選擇空間也越來越廣，這對于提高農業生產經營管理人員的科學文化素養具有重要意義。

致 謝

在這篇論文的撰寫過程中，我遇到了很多的困難和障礙，但都在老師、領導、同事、同學和朋友的幫助下順利解決了。尤其要強烈感謝周波老師在千里之外給我們線上授課進行指導和幫助，不厭其煩地為我們解答疑問、傳授知識，讓我非常感動，在此向幫助和指導過我的各位老師表示最衷心的感謝!

同時也要感謝這篇論文所涉及到的各位學者，本文引用了數位學者的研究文獻，如果沒有各位學者的研究成果的幫助和啟發，我將很難完成本篇論文的寫作。

同時也要感謝我的領導、同事、同學和朋友，在我寫論文的過程中給予我很多素材，還在論文的撰寫和排版過程中提供給我很大的幫助。由于我的學術水平有限，所寫論文難免有不足之處，懇請各位老師和學友不吝批評與指教。

參考文獻

[1] 周清波 , 吳文斌 , 宋茜 . 數字農業研究現狀和發展趨勢分析 [J].中國農業信息 ,2019,30(01), 第 5-13 頁 .

[2] 施威 , 曹成銘 .“互聯網 + 農業產業鏈”創新機制與路徑研究 [J].理論探討 ,2019(06), 第 110-114 頁 .

第5篇：精準農業與3s技術范文

1農業信息化建設的內容

農業信息化對整個社會的信息化發展有著重要的推動作用,目前農業生產中已經逐漸應用到了遙感、網絡共享、信息處理、通訊、RFID等技術,農業信息化建設能夠促使農業生產、加工到銷售的各個環節緊密的聯系在一起,從而促進農業經濟的繁榮發展。農業信息化建設的內容主要包括以下幾個方面。

1.1資源環境信息化

資源環境信息化的提出主要是因為農業生產對自然環境的依賴度較大,氣候、濕度、溫度、光照、溫差、降水、土壤等因素都對農業生產的實際情況有極大的影響,因此為了促進農業的健康發展,應當根據當地的實際情況建立農業資源信息庫,為農業生產提供給必要的關于資源與環境的信息。除了靜態的信息展示外,還應當有動態化的信息收集,保證農民能夠獲得實時有效的信息,從而提高農業生產的科學性與有效性。

1.2生產管理信息化

在現代化發展的過程中,農產品生產與加工的目的主要是為了投入市場進行銷售,在這個過程中如果沒有合理的規劃與管理,那么就很容易導致生產、銷售等環節相互之間的脫節,最終阻礙農業經濟的進一步發展。因此在農業發展的過程中應當對生產以及經營的過程予以全面的信息化管理,對農作物種植、農田管理、畜牧養殖、環境監測等過程予以統一的規范化監督,促進農業生產水平的提升,實現對農業成本的節約以及對農業經濟效益的提升,最終實現農業的可持續性發展。

1.3經濟發展信息化

經濟發展上的信息化是指農戶、農村企業等各單位實現網絡的全面覆蓋,促進信息的共享與交流,通過通信設備,普通農戶以及農業生產企業都能夠獲得關于交通、環境、資源、經濟建設等多方面的實時消息,同時通過網絡平臺,農戶等還可以了解到政府最近的農業政策與農業信息,從而對自身的農業生產經營活動作出相應的調整,保證生產經營行為與國家的建設發展方向具有一致性。另外,信息化的網絡通信平臺還能夠加強農村與外界的溝通,這在一定程度上有利于吸引外部企業對農業生產建設進行投資。

1.4科技教育信息化

科技教育方面的信息化發展有利于為農業生產培養具有高素質的人才,人才是推動農業發展的主要動力,因此需對人才的培養予以高度關注,教育的信息化發展能夠使農民接觸到先進的技術,從而提高農業生產的科技化水平。科技的信息化是指利用以網絡為依托的信息技術手段,將先進的農業技術整合至網絡平臺,使農民或從事農業生產的相關人員能夠在網絡上學習到先進的農業技術并進行信息交流,從而推動農業科研的發展與建設。

2物聯網技術的發展現狀

2.1物聯網技術概況

物聯網屬于一種“有限網絡”,管理、控制等操作都針對特定的對象展開,它能利用網絡、識別器與傳感技術將不同的管理對象連接到一起,從而對對象進行決策、識別、感知、態勢判斷等方面的控制與管理,其操作具有綜合性與智能化的特征。物聯網中蘊含著大量的信息數據,因此對信息處理技術、網絡技術以及通訊技術的要求與需求均相對較高。物聯網技術可謂是信息產業發展的第三次浪潮,這一技術的發展不僅能夠推動進行的經濟投資產生,還能夠使經濟運行的效率得到提升,因此其效應具有雙重性。物聯網技術可實現人與物、人與人以及物與物之間交互聯系,它以互聯網技術為基礎并對互聯網技術進行了有效的延伸。物聯網技術不是一種全新的技術手段,而是對具有先進性的計算機技術的整合,針對不同領域的需求,技術的應用會做相應的調整。

2.2物聯網技術對農業信息化的影響

隨著物聯網技術的進一步發展,農業領域在信息化建設的過程中也開始應用這一技術手段,而農業具有一定的復雜性,影響因素較多,經營較為分散且生產流程較長,利用物聯網技術能夠對農業的發展情況進行整合,促進綠色農業、高效農業的發展。在物聯網技術的基礎之上,農業信息化建設主要表現在農產品的身份標識編碼上,農產品自產生起就被賦予了唯一的、區別于其它產品的標識編碼,其信息資料可通過RFID技術進行采集與儲存,如果某一環節需要對產品予以數據分析,那么可通過對產品ID的分析或者對代碼的解析來獲得相關的信息資料,通過這種方式可以有效的對物品做出識別與判斷,同時可以對產品進行全程的跟蹤與管理。具體的以物聯網為基礎的農業信息化結構如圖2所示。

3物聯網技術在農業信息化建設中的應用情況

3.1農業節水灌溉

生產過程中對物聯網技術應用最為突出的環節當屬節水灌溉環節,我國水資源分布不均,整體上呈現出匱乏的狀態,為了滿足農業生產的需求,研究人員應當通過先進的技術手段創新灌溉方式,使灌溉既能夠滿足農業生產的需求,又能夠實現水資源節約的目的。在物聯網技術的支持下,農業灌溉可以應用具有自動化特征的控制系統進行操作,整個系統包括四個環節,第一是信息采集,研究人員首先應當對水資源的情況進行了解,因此需采集相關的信息資料;第二是分析加工,利用這一系統能夠對采集到的信息進行分析,剔除無效信息,并對有效信息進行整合;第三是指導實踐,整合后的信息能夠為灌溉工作的展開提供有效的指導,使農業生產人員能夠確定灌溉量與灌溉方法;第四是信息反饋,物聯網系統平臺能夠對灌溉進度與效果進行有效的反饋,用戶也可以在這一平臺上對灌溉信息進行查詢。山西省應縣的水資源就嚴重匱乏,為滿足農業灌溉的需求,相關人員利用物聯網技術建設了完善的灌溉控制系統,該系統能夠滿足制定用水計劃、管理水費、記錄灌溉進度、上傳灌溉信息等用戶需求,這一系統由總控室、集中控制室、電氣控制柜以及水泵組成,相關信息可通過RFID技術獲得,數據的傳輸、水泵的控制都可以通過物聯網技術完成,人力、物力、財力等方面的投入均相對較少,這一系統的使用使農業現代化與信息化的水平有了較大程度的提升。

3.2產品安全監管

隨著生活水平的提升,人們對食品質量與安全問題的關注度越來越高,尤其是毒豆芽、毒奶粉等問題被曝光后,消費者希望食品生產環節能夠更加的科學化與規范化,此時相關部門也相應的加強了食品安全質量監管的力度。在農業生產方面,物聯網技術的發展為農業產品生產提供了新的監管途徑,即可以利用RFID技術對產品從生產到銷售的過程予以全面的管理與監控,美國最先將這一技術應用于農業生產,為了避免患有瘋牛病的牛流入市場,研究人員將RFID身份識別編碼從牛耳處植入,RFID系統中詳細記錄著每頭具有編碼的牛的資料信息,包括年齡、飼養情況、體重、患病史以及宰殺情況等。我國對這一技術的應用始于2009年,為了保證豬肉的質量,研究人員推出了“金卡豬”,即利用RFID技術為豬貼上對應的“電子身份證”,從而實現對豬從飼養、防疫、加工,到流通與銷售的整個過程的監控。這一監控過程的完成主要依賴于EPC標準以及RFID技術。

3.3農畜產品流通

農產品流通的過程主要包括四個環節,第一是在產地的處理,第二是裝載運輸,第三是在批發市場的銷售,第四是在零售市場的銷售,為了保證農畜產品不脫離監管的范圍,物聯網技術發揮了巨大的作用,物聯網技術具有聯網、識別以及追溯的功能,因此在整個流通的過程中相關人員都能夠對農畜產品的去向予以全面的監控。產品信息采集的過程不會耗費過多的時間,因此不會影響農畜產品的銷售過程,同時物聯網技術能夠使農畜產品供應鏈共享與集成的水平得到有效的提升。在物聯網技術的支持下,農產品流通過程可以形成一條信息鏈,無論是生產環節還是產品供應環節,相關人員都需要先對產品的信息進行采集并上傳至對應的數據庫,保證信息更新的及時性與信息存儲的有效性。為了保證數據信息的安全性,數據庫會設置密碼,只有在供應鏈上的各個環節上才能夠對密碼進行共享。

3.4質量安全追溯

物聯網技術在提高農業產品質量與安全中的作用較為顯著,質量安全追溯的過程中,物聯網技術形成了高水平的技術體系,該體系由信息采集、傳輸、查詢這三個層次組成。首先,是采集信息的過程,以蔬菜生產為例,生產人員會將生產基地劃分為不同的地塊,然后對各地塊做編碼處理,并為之匹配相應的IC卡,生產過程中的每項產品都會被賦予對應的電子標簽,播種后每次施肥、澆水、除草的過程都需要通過終端記錄到IC卡中,通過終端進行操作能夠簡化數據采集與存儲的過程,避免投入過多的人力與財力,且數據收集的準確性將會得到較大的提升。其次是傳輸信息的過程,在生產基地,信息的收集通過終端與IC卡完成,IC卡相當于信息存儲的中介,而信息傳輸最終的目的地應當是當地的農業數據庫,因此應當定期對IC卡中的數據信息進行處理,即利用RFID技術將其通過計算機設備與網絡傳輸到物聯網信息數據庫平臺。最后是查詢信息的過程,在農產品投入市場時間,相關人員可將物聯網上存儲的追溯碼進行轉換并生成標有追溯碼的標簽,并將這一標簽準確的粘貼到產品外包裝上,消費者可以通過物聯網平臺對產品信息進行查詢。

3.5農業信息共享

農業信息共享能夠加強農業生產企業與農民之間的交流,從而激發新的思想與新技術,可建立市級、縣級、鄉級等多層次的信息平臺,這樣既能保證農業政策與信息的上傳下達,還能夠保證政府對民意的深入了解,上下層通力合作共同推動農業生產的進一步發展。例如廣西省玉林市就利用物聯網技術打造了特色的農業信息服務體系,實現四級信息網聯動,即在市級設立農業信息中心,在縣級設立農業服務平臺,在鄉級或鎮級設置農業信息站,在村內設置信息員,這種服務體系的設置充分考慮了各級單位的實際情況,層級清晰,職責明確。具體來說,網絡信息平臺由各農業企業的網站以及特色的農業網站組成,各網站根據自身的定位與需求設置了不同的板塊,例如玉林市博白縣的竹芒編企業的門戶網站上就設置了聲訊服務、網絡銷售等眾多模塊,同時為了滿足對外銷售的需求,網站還有專門的英文版。

3.6精準農業發展

精準農業是農業精細化發展的目標之一,在信息化的發展過程中,相關人員可對農業生產過程予以定時、定量、定位以及空間變異管理。通過網絡技術、通信技術、定位技術、遙感技術等先進的信息化技術,農業生產者可以對農產品生產環境與條件予以綜合性的分析,如氣候、溫度、濕度、土壤等,并根據分析的結果制定合理的生產方案,對溫度、濕度等指標的制定都可以是定量的,總的來說,通過利用物聯網技術,農業可以實現精準化發展,農業生產者能夠科學的設定生產目標、對生產中的問題進行定位診斷、對生產方案進行優化,并可利用先進的技術手段對農業發展予以科學、規范的管理，使農業生產不僅能夠取得較高的經濟效益,還能夠獲得環境效益,實現經濟與環境的共贏。3S技術是精準農業在發展的過程中應用最多的技術手段,3S技術包括遙感技術、地理信息系統以及全球定位系統。具體來說,在農業生產過程中,物聯網技術可以標識出相關物體,然后感知物體的基本情況,通過對決策終端、顯示設備、計算機以及智能接口的連接實現信息資源的雙向反饋,最終保證對農業生產過程的管控。

第6篇：精準農業與3s技術范文

【關鍵詞】精準農業；技術體系；發展現狀

1 精準農業產生的原因

精確農業（precision agriculture）是由美國農業工作者在20世紀九十年代初倡導并實施的。精準農業的興起主要有兩個原因：一是可持續農業為世人所接受。傳統農業的發展在很大程度上依賴于化肥、農藥的大量投入的增加而實現。但是由于化學物質的過量投入造成生態環境污染和農產品質量下降，高能耗的生產方式導致農業生產效益低下。在當今農產品市場競爭日趨激烈的時代，急需精準農業這種新的生產模式來適應農業持續發展的需要。二是全球定位系統、地理信息系統、遙感、人工智能等高新技術的產生以及民用化。前者給精準農業的產生提供了思想準備，后者給精準農業的實現提供了技術準備。

2 精準農業內涵及其關鍵技術

精準農業指的是利用全球定位系統（GPS）、地理信息系統（GIS）、遙感（RS）、連續數據采集技術、決策支持系統（DSS）、變量控制技術等現代高新技術獲取農田小區作物產量和影響作物生產的環境因素（如土壤結構、地形、植物營養、含水量、病蟲草害等）實際存在的空間及時間差異性信息，分析影響小區產量差異的原因，并采取技術上可行、經濟上有效的調控措施，區域對待，按需實施定位調控的“處方農業”。其技術體系由信息數據采集、信息數據處理和決策生成、決策實施等3個環節組成的[1]。如圖1所示：

圖1 精準農業技術體框架

2.1 地理信息系統（GIS）

地理信息系統是用于輸入、存儲、查詢、分析、和顯示地理數據的計算機系統[2]。地理信息系統開始應用于農業領域是在20世紀70年代，最先應用在耕地調查、土地資源評價、農業資源信息管理等方面。到20世紀90年代以后，地理信息系統開始廣泛的應用于農業領域，和全球定位系統、遙感、計算機網絡技術、自動控制等技術緊密地結合起來，主要用于采集、建立影響農田小區作物生產的地理環境數據、土壤數據、作物苗情數據、病蟲害數據、作物產量等空間數據庫。并且進行空間信息的地理統計處理、圖形處理和表達等，為分析空間和時間差異性和實施調控提供決策方案。

2.2 全球定位系統（GPS）

全球定位系統是指利用定位衛星在全球范圍進行定位、導航的系統。利用全球定位系統快速準確的定位系統可以實時的用于農田面積精準測量、農藥化肥的精準噴灑，在作物收獲時不僅可以精準收獲還可以不斷地記錄下幾乎每平方米的產量和其他信息。不僅有助于提高作物的產量還可以降低因化肥農藥的過量使用而造成的環境污染。

2.3 遙感（RS）

遙感是指在一定的距離之外，不與目標物體直接接觸，通過傳感器收集被測目標所發射出來的電磁波能量而加以記錄并形成影響，以供有關專業進行信息識別、分類、和分析的一門技術學科[3]。因此遙感技術是未來精準農業主要采用的信息獲取手段，是支持大面積快速獲得田間數據的重要工具。主要用于土壤數據采集、農業資源監測、作物產量預測、農情預報等方面。

2.4 專家系統（ES）

專家系統是一個能夠利用某個領域人類專家水平的知識和經驗來解決領域問題的智能計算機程序系統。一般是由知識獲取、知識庫、推理機和人機界面等幾個部分組成的。20世紀70年代專家系統在農業領域初次應用，隨著農業專家系統的不斷發展，專家系統在農業領域中的應用越來越廣泛，已經由單一的施肥、灌溉、病蟲害等服務擴展到播前、播種、施肥、灌溉、病蟲害、田間管理等全過程。

2.5 決策支持系統（DSS）

決策支持系統是一種以計算機為輔助工具，應用決策科學以及有關科學的理論與方法，以人機交互方式輔助決策者解決半結構或非結構化的決策問題的信息系統。在精準農業技術體系中，決策支持系統可以根據農作物的生長情況、環境因素、結合經濟分析以及作物生長相關的數據進行決策，并且根據專家知識，對不同的決策給出最優方案，從而指導田間操作。

2.6 作物模擬模型（CGSM）

作物模擬模型，是指能夠定量和動態地描述作物的生長、發育和產量形成過程及其對環境反應的計算機模擬程序[4]。作物模擬技術是60年代初在歐洲及美國出現的[5]，主要通過作物模擬模型研究不同播種時期、不同作物密度以及灌溉時間、灌溉次數、肥料使用量在不同的環境狀況下對作物布局和產量的影響。現在將作物生長模擬模型與專家系統、多媒體技術、網絡技術、3S技術等技術相結合使得作物模擬模型在生產力預測預警、品種設計與評價、時空尺度分析、環境效應評估等方面發揮更大的作用。

3 我國精準農業的發展現狀

我國在1994年就提出在我國進行精準農業研究應用的建議，但是由于當時條件的限制，并沒有引起有關部門的重視。近幾年隨著信息技術的快速發展，信息技術在農業上的應用也得到了重視。國家計委劉江副主任訪美后，認為我們應該跟蹤國際農業生產技術的前沿領域，開展“精準農業”的研究應用。科技部徐冠華副部長在談發展“數字地球”時認為，“精準農業”是中國“數字地球”發展戰略的切入點之一。國家在863計劃中已列入了精準農業的內容，國家計委和北京市政府共同出資在北京搞精準農業示范區。中科院也把精準農業列入知識創新工程計劃，我國精準農業的思想已經為科技界和社會廣為接受，并在實踐上有一些應用。但是“精準農業”在理論上目前還是一些概念性的東西，沒有建立先進的體系，不足以對指導精準農業進行深入研究和實踐運作。且我國發展精準農業存在諸多限制因素：1）農田類型多種多樣、分布零星、人均耕地面積較少不利于聯合作業機械的實施。2）農業機械化水平較低且農業科技投入不足精準農業技術一時很難推廣。3）農民的信息意識不強、科研成果實用性不足高投入的精準農業在我國的多大部分很難付諸實施。所以我國精準農業的發展還處在起步階段。

【參考文獻】

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第7篇：精準農業與3s技術范文

關鍵詞：馬鈴薯;信息技術;發展趨勢

信息技術的實現主要依靠微電子技術、通信技術、計算機技術和網絡技術等。農業方面的信息技術的應用是實現農業信息化的過程，實質上是對傳統農業的改造，通過運用計算機網絡技術、3S技術、智能控制技術、通信技術等多種技術，來獲得農業相關數據信息，利用信息產業的發展加速我國傳統農業，提高農業生產效率、生產力水平以及競爭力，加快我國農業由傳統農業向現代農業轉變的步伐，從而實現跨越式的發展。

一、馬鈴薯信息化技術概述

1、馬鈴薯信息化技術概念

馬鈴薯是世界四大糧食作物之一，屬茄科草本植物，具有高產、適應性強、分布廣、營養豐富以及耐儲藏等特點，是糧、菜、飼以及用于做工原料的多用型糧食作物。塊莖是所有禾谷類作物提供熱量最高的，在人民生活中占有舉足輕重的地位。馬鈴薯加工制品中，除薯條、薯片、全粉等食物之外，還可以加工成淀粉、葡萄糖、酒精等多種工業產品。所以，馬鈴薯產業的健康平穩發展，對于馬鈴薯主糧化背景下改善居民膳食結構、增加農民收入、提高全民素質以及帶動國民經濟相關產業發展具有重要的意義。

馬鈴薯信息化技術是指馬鈴薯信息的采集技術（傳感、遙測、遙感、及攝像、掃描技術）、信息的處理技術（信息識別、轉換、加工和存儲技術）以及信息模擬技術于一體的技術體系。包括信息基礎技術、信息系統技術以及信息應用技術三個層次，這三個層次相互關聯，缺一不可。開發馬鈴薯產業信息化技術是農業現代信息技術和馬鈴薯信息技術相結合的產物，是將馬鈴薯相關信息通過計算機信息采集、信息的存儲與傳輸處理、通信、網絡、多媒體、人工智能、物聯網、3S（遙感技術，簡稱“RS”;地理信息系統，簡稱“GIS”;全球定位系統，簡稱“GPS”）等技術在馬鈴薯產業領域的移植、消化、吸收、改造和集成的結果，是系統、高效地開發和利用馬鈴薯信息資源的有效手段。通過運用這些技術手段，能夠把馬鈴薯信息資源中有用的數據進行自動、快速、有效地采集并存儲起來，通過整理與分析，去尋找產業所存在的問題，繼而找出解決問題的方法。

2、馬鈴薯信息化特征

馬鈴薯屬于農業產業，與農業信息化特征有一定的共性，但也有所不同。

（1）馬鈴薯信息資源的充分的運用。農業的增長從主要依賴自然資源轉向主要依賴信息資源，馬鈴薯信息技術運用使馬鈴薯產業相關信息的獲得以及資源的利用更加方便、精細和快捷。通過傳感、遙測和識別等技術發展成為一種遠距離和測量的信息獲取技術，地球表面的相關馬鈴薯電磁波信息就會被多種傳感接收，然后對所接收到的信息進行掃描、攝影、傳輸、處理以及整理分析，將這些信息加以充分的利用。

（2）馬鈴薯生產基礎裝備信息化。微型計算機技術的發展使得馬鈴薯田間數據的采集與高效處理成為可能，因此，很多農業機械上運用傳感器與控制技術。隨著電子信息科技的進步，農業裝備具有智能化的特征，更易于相互通信，直到現在，技術裝備有著更多的創新技術，提高技術裝備作業的性能;節約成本，進行環境友好型農作;對作業過程中的精確操作;改善勞動者的操作條件以及精細農作的智能控制等。

（3）馬鈴薯生產基礎操作自動化。近年來，隨著科學技術的不斷更新與發展，農業的生產模式也隨之不斷的變換。使用網絡的聯機檢索育種者可以在任何時候通過電腦輸入新信息到數據庫，不僅可以得到自己所需農作物的相關信息，還可以將自己所知道的信息進行分享。比如栽培階段，自動化灌溉就很大一部分的實現了資源的節省與優化。要想實現農業現代化，發展高效農業、精準農業，灌溉管理自動化是其重要手段，可以實現水資源的有效利用。再如農作物土壤量以及生長動態，也可以運用自動化管理來優化資源的配置。收獲莊稼階段，運用遙感遙測技術，也能實現自動化控制。利用機器視覺技術來識別作物的顏色、形狀和大小，將信息反映到中央計算機。通過中央計算機的數據和情報確定作物成熟與否，如果成熟，便啟動收割機，實現自動化收獲莊稼。

（4）馬鈴薯產業經營管理的網絡化。所謂網絡化管理，是指將原本分散的信息通過先進的技術組建成一個網絡來進行管理的一種管理模式。馬鈴薯管理的網絡化也就是建立馬鈴薯信息管理系統，它是在農業信息化和農業現代化的基礎之上建立的基礎性工程。該系統采用先進的網絡技術，將收集到的馬鈴薯資源信息（包括馬鈴薯土壤、品種、氣象等信息）建立多種數據資源在內的馬鈴薯信息數據庫，使馬鈴薯信息智能化，通過對馬鈴薯信息數據庫進行全方位、多方向的交流與傳播，也就是具有瀏覽器功能的信息管理系統，從而提高馬鈴薯生產及其管理的科學性、系統性和實用性。

（5）馬鈴薯產業及相關產業的從事人員不斷增加。隨著農業信息化、自動化、網絡化的發展，從事農業的人員不僅僅是農村農民，還包括許多的技術人員以及企業家。由于信息化的發展以及許多高新技術的運用，馬鈴薯的選種育種、播種、生長以及收獲，越來越減少了人力的投入，增加技術的投入，且實現優質高產，因此，從事馬鈴薯相關產業的人員不斷增加。

二、馬鈴薯信息化技術應用

馬鈴薯信息化的技術體系是為馬鈴薯信息的獲取、處理、管理和應用提供方法和技術支持，主要以“3S”（遙感技術，簡稱“RS”;地理信息系統，簡稱“GIS”;全球定位系統，簡稱“GPS”）（見圖1、2）技術為平臺，以信息獲取和管理為手段，對馬鈴薯資源動態變化和總體發展狀況進行實時、準確、全面的監測、分析、評估，并提供預警和決策支持。重點發展領域包括馬鈴薯資源狀態與利用監測，農情動態與生產力監測，生態環境監測預警，綜合空間信息管理系統等。為了推動馬鈴薯生產的優質化、標準化、規模化和產業化的發展，將3S技術與專家決策系統（圖3）相結合，運用于馬鈴薯的生產，使得馬鈴薯生產效率更高，成本更低，決策更加科學。

首先利用3S技術對馬鈴薯種植地區進行實時監測，為專家系統的建立作數據上的積累。利用遙感與GPS技術對馬鈴薯種植區進行地形地貌與氣候條件進行信息獲取。播種期，利用3S技術實時監測，包括對土壤肥力、不同種植區的生態、種植密度、施肥的數量與時間、病蟲害的防治等。再將所得數據錄入地理信息系統，得出馬鈴薯種植區域相關數據，使得據此開發的專家系統更具適應與針對性。

引進國家農業信息化工程技術研究中心的專家系統開發平臺PAID4.0，該平臺采用“瀏覽器/Web/數據庫”3層網絡結構模型，以后臺數據庫管理為核心，在Web服務器上掛接服務構件，通過前臺瀏覽器管理和運行，運行速度快、穩定，便于系統管理、升級和維護。

馬鈴薯專家系統采用模糊加權產生式規則：

W1×P1，W2×P2，…Wj×PjQ，CF，T，Wj為加權系數，Pj為前提條件，Q為結論，CF為規則可信度，T為條件域值。前提條件P的真度設為m，公式為：m=∑Wj×T（Pj）;結論Q的真實度設為m'，公式為：m'=m∧CF，其中∧為交型運算。

推理機制為加權模糊推理，即當前提條件P的真度m大于T時，該規則被激活，得出結論Q及其真度m'，即結論可信度。根據開發平臺PAID的結構，開發出用戶界面簡單、明了、容易操作。單機版界面主要有基本情況錄入、智能決策、基本情況查詢、決策結果查詢和馬鈴薯栽培技術;網絡版包括決策（在線決策和高級決策）、專家論壇、在線答疑、馬鈴薯栽培知識、系統管理和幫助。

三、馬鈴薯信息化的發展趨勢

中國馬鈴薯產業的發展離不開科學信息技術，基于馬鈴薯信息化背景下馬鈴薯產業的發展是現代農業發展的一項重要產業，馬鈴薯信息化是馬鈴薯產業的一項重要內容，在中國特色農業現代化的帶動下，也是實現馬鈴薯現代化的一條重要途徑。我國馬鈴薯雖然總種植面積位于世界前列，但是單產水平不高，馬鈴薯信息化就是充分運用現代信息技術和信息資源，在馬鈴薯產業各個環節廣泛實現信息化管理與服務，不斷提高馬鈴薯單產水平和產業層次，加快馬鈴薯產業現代化進程。我國農業信息化建設的進程較慢，尤其是在薯類方面的應用，信息化水平有待大力提升。

1、智能化農業信息技術的延續發展

除數據庫、管理決策系統、專家系統這些人們熟知并且廣泛應用的農業信息技術之外，神經元網絡、機器學習、面向對象、多媒體及計算機視覺在農業中的應用日趨普遍。研究熱點包括各類媒體信息、數據表格、推理中間結果顯示、預制文本、路徑跟蹤和策略解釋等。從信息處理的環節上看，農業數據采集應用新的信息技術受到更多的關注。

2、不同類型技術在馬鈴薯中的交叉運用

專家系統由簡單向復雜發展，行業縱、橫向與其他信息技術結合是發展的必然趨勢。如RS、GPS、GIS與作物管理信息系統的結合、專家系統與模型的結合。GIS+GPS+

DSS（決策支持系統）的綜合作物生產管理集成系統，為馬鈴薯作物的播種、施肥、灌溉、病蟲草防治等實現精確管理提供技術決策支持。

3、進一步加強馬鈴薯數據共享中心的建設

我國數據中心的建設大大推動了科學數據的共享，但是距離現代農業建設的要求還相距甚遠。具體表現在數據來源少、質量差、數據資源不完整、更新較慢等。在數據的加工以及服務上還處在低級階段。而且大多數據都是小麥、玉米之類作物，馬鈴薯方面數據缺乏，對于2015年提出的馬鈴薯主糧化來說，數據更是很少、陳舊。所以加強馬鈴薯數據共享中心建設是非常有必要的，應該提供相關數據的匯集功能。

4、網絡技術與農業智能應用系統的結合

網絡信息資源將得到充分的開發，包括智能決策系統的網絡移植、區域性農業科技成果數據庫開發、農業市場經濟信息數據庫開發、區域性農業生產動態信息服務數據庫開發、農業科技政策及管理書籍庫開發、農業科技資源數據庫開發等等與智能產前監控、產中生成電子標簽、產后物流可追溯、市場、超市識別、手機電子標簽查詢以及網絡投訴全部集成化。

四、總結

雖然我國已將信息化技術廣泛地應用于農業領域，尤其是玉米、小麥等作物，逐步向農業現代化步伐邁進，但是我們應該清醒地認識到信息的集成技術水平應用還不夠高，基于今年提出的馬鈴薯主糧化政策，馬鈴薯產業領域更是有待重視和提高，馬鈴薯信息化技術水平不夠高，信息技術應用有限，還有待進一步地創新與加強。因此，在馬鈴薯產業中，應該進一步地擴大技術規模，引入國外先進技術，將先進的信息技術與馬鈴薯產業進行有機的結合，使我國馬鈴薯產業早日走上全方位、高水平的信息化軌道。

參考文獻

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第8篇：精準農業與3s技術范文

【關鍵詞】農業工程；信息關鍵技術；應用；發展趨勢

隨著現代化社會的發展，信息技術的發展和應用日漸成熟。信息技術在農業工程中的應用，提高了農業生產效率，為現代農業的發展奠定基礎，成為現代農業發展的動力源，同時，信息技術在農業各領域中的應用，也為農業產業結構調整產生較大影響。基于信息技術對農業工程的重要性，本文主要探究信息關鍵技術在農業工程中的應用。

1農業信息化發展中的關鍵技術

1.1虛擬儀器技術。虛擬儀器技術在應用時需要同時結合硬件和軟件，并且對硬件軟件的要求較高，硬件為模塊化硬件，同時需要較高性能，使用模塊化硬件可以滿足全面需求，比如同步和定時應用，軟件需要具備靈活高效能的特性，用戶可以根據需求創建界面，只有將高性能的硬軟件結合使用才能達成相應的應用目的，另外，為了使虛擬儀器技術達到最大化優勢，還要使用具有集成作用的軟硬件平臺，在軟硬件以及軟硬件平臺的共同應用下，才能發揮虛擬儀器技術的高性能、高擴展性、高效率、高出色等優勢。虛擬儀器技術結合計算機、儀器儀表以及傳感器等技術，可以在硬軟件的應用下模擬生產條件，并對生產信息進行跟蹤和記錄，在農業生產方面，可以提前模擬生產情況，并供專業人員分析和改良，提高農業生產力，實現對農業的智能化管理。1.2專家系統。專家系統通過獲取某一領域內專家的知識，并將這些專家知識進行對應編輯，并存放到知識庫中備用，以便于解決該領域在發展過程中遇到的問題，知識庫是整個專家系統的核心，同時，獨立于其他構成部分。專家系統是解決專業問題的主要系統，而知識庫就是解決問題的知識源，在遇到問題時，需要調動知識庫內對應的知識，從而得到解決。推理機構相當于專家系統的管家，控制專家系統解決問題的整個過程，并了解用戶的需求，以及用戶為什么要解決這一問題。人機交互界面傳輸主要信息以及解決問題的過程，方便用戶查看和記錄。1.33S技術。3S技術指遙感系統（RS）、地理信息系統（GIS）、全球定位系統（GPS），當前，3S技術在農業工程中已經得到廣泛應用，下面對這三種技術進行詳細介紹。遙感技術（RS），即對大面積空間內的信息進行提取，形成相應的數字圖像，根據不同要求或者需求，對數字圖像進行加工，成為能夠被人們使用的信息。隨著技術的不斷發展，使用遙感技術獲取數字圖像的分辨率會越來越高，能夠為人們提供更加精確的信息。通過遙感技術獲得圖像需要進行加工和處理，處理方式主要有數字圖像預處理和數字圖像分類兩種，或者說這兩種處理方式也是不同的處理步驟，數字圖像預處理是對獲取的初始數據圖像進行初步處理，通過消除原始數據中的噪音、增加圖像視覺效果等，使目標呈現更加清晰，而數字圖像分類是在數字圖像預處理之后，也就是在獲得清晰的目標后，使用科學的方式對目標圖像分類，通過分類便于更加準確的獲取目標信息。地理信息系統（GIS），即能夠存儲空間信息和數據，使用圖形表達內容，具備空間分析、空間定位和檢索技術。全球定位系統（GPS），即可以對地面上任何一個點位進行定位，然后精準測算出該點位的坐標位置，具體精度為厘米數量級，使用全站儀或者激光測距儀就可以精準測量坐標距離。全球定位系統可以直接獲取某一點位的信息，結合遙感技術，可以對遙感技術下所獲得的定位數據進行校正，使信息更加精準。1.4數據挖掘技術。數據挖掘技術可以存儲所獲得的數據，并能夠對數據進行分類、分析和處理，其中，對數據的分析、挖掘數據背后隱藏的信息以及特征是關鍵，這樣才能實現數據的意義，為人們決策或者分析提供基礎。數據挖掘技術對于涉及信息廣的領域尤其重要，以農業為例，農業生產多樣復雜，通過現代化的手段或者技術獲取生產信息之后，要將數據及時入庫，在入庫的過程中，要做到智能化處理，即對信息或者數據進行分類、歸納、分析、整理以及智能化管理，并確定信息來源，建立對應的信息挖掘途徑，這個過程包含數據庫、統計學、人工智能等多個領域，最重要的是對數據進行挖掘，了解數據的特征以及涵義，為之后的決策打下基礎。1.5數據融合技術。數據處理技術是對信息進行自動化綜合處理，以傳感器為載體，通過傳感器獲取外部信息，并對所獲數據進行多級別、多層次和多方面處理，挖掘數據或者信息深層的含義，數據融合技術下使用傳感器綜合處理數據和單一的傳感器處理數據不同，前者對數據的處理和分析更加全面、完整，并實現了對傳感器的高效率運用。

2各項信息技術在農業工程中的應用

2.1虛擬儀器技術在農業工程中的應用。虛擬儀器技術將虛擬和智能結合，作為一種以計算機為載體的智能資源，在農業工程中得到深入應用，其中最常見的就是精密播種機虛擬儀器檢測系統和種子成長虛擬檢測系統。精密播種機虛擬儀器檢測系統通過自動化檢測和管理方式，從常規臺架試驗的所有項目獲得相應數據，并能夠展示相應數據，主要包含合格粒距平均值、落種性能以及種子落地速度，通過這些數據，可以了解播種情況，或者對有問題的播種進行及時處理，優化播種工作，在實際操作過程中，使用者可以直觀的看到數據信息，并對數據進行記錄和分析，將數據和播種標準進行對比，提高播種成功率。種子成長虛擬檢測系統是通過智能化的方式，模擬種子成長所需要的環境，一方面，可以減少投入實際投入成本，另一方面，可以提高種子成功率，在模擬狀態下優化種子成長環境，然后根據模擬情況指導后續的實際種植。另外，虛擬儀器技術對水果分離和選配做出重要貢獻，以蘋果分選為例，在分選時使用蘋果分選系統，通過計算機展現圖像，對圖像進行分析，然后根據圖像情況確定閥門開關，便于在之后實現智能化、自動化分選。虛擬儀器技術在農業工程中的應用，大大提高了農業生產效率，并提高農業生產質量。2.2專家系統在農業工程中的應用。專家系統應用于農業工程中區別于傳統的農業，在傳統農業發展中解決問題主要以工作者的經驗為主，但是很多農業從業者的學歷較低，掌握的專業知識較少，在解決問題時容易受到限制。專家系統是通過建立專家知識庫，將農業生產和發展過程中遇到的問題進行轉化，明確需要哪些知識解決，并確定常用的專業知識，將知識調入專家知識庫中。現代農業中很多從業者基本以高學歷為主，專業性強，這一點和專家系統的使用相符合，從業者的知識以及解決問題的方式都可以調入專家知識庫中，方便在農業生產過程中使用。專家系統結構中，知識庫專門存放農業領域方面的專業知識，當遇到問題需要調動知識庫中的專業知識時，只需要工作人員輸入關鍵詞或者相關信息就可以，在這個過程中，推理機構控制專家系統工作的整個過程。2.33S在農業工程中的應用。遙感（RS）可以利用電磁波特性對物體以及所處的客觀環境進行監測，獲取物體的信息，并能夠對物體進行精細化管理。在農業工程中，遙感技術主要通過遙感器發射信號，對農作物的耕作情況進行遠程管理，比如農作物生長情況、產量、種植密度、種植環境、自然災害情況，也可以對一定空間區域內進行全天候的實時精確監控，掌握種植區域內自然條件以及土壤的變化情況，獲知可能發生的自然災害，并可以提前做好預防措施，遙感對農作物的遠程距離監控也可以做到精確化，通過監控了解農作物種植的詳細情況，為了解農作物生長環境打下基礎。地理信息系統（GIS）服務于農業的精細化耕作，對農業實行動態化和智能化管理。地理信息系統可以處理空間地域信息，獲取信息后能夠掌握空間地域內的自然條件、土壤條件以及病蟲草害情況等，然后將這些數據信息輸入到計算機中，計算機對這些數據進行分析和處理，實現對農業種植的動態化管理，這一應用可以判斷所在空間是否適合耕作，并能夠為精細化耕作做好準備。另外，地理信息系統也可以進行有效調查農業資源，通過處理空間內信息，獲得氣候圖、實時圖像，并進行相關處理，將氣候圖、實時圖像整合為空間數據庫，將空間數據庫和實際數據結合起來，實現農業資源的自動化管理。同時，也可以對現有的土地資源進行整合和分析，明確土地資源的使用情況，對土地資源重新規劃，避免資源浪費，實現資源合理利用和布局，以及實現對土地資源的可持續利用。全球定位系統（GPS）可以精準確定空間內的某一位置，或者對某一物體進行精確定位，主要包含地面控制站、地面監控站、空間導航衛星等組成部分，目前主要使用美國的GPS系統，該系統可以在任何時間、任意氣象條件中接收4顆以上衛星的信號，在農業工程中主要使用GPS定位作業者和作業機械的具置。另外，將遙感技術、地理信息系統以及全球定位系統結合應用在農業工程中，可以通過遙感獲得農作物的生長數據，使用地理信息系統獲取農作物種植地圖，然后在農機上安裝GPS，就可以指揮農機自動行走，完成耕地、播種、鋤草、灌溉等工作。2.4數據挖掘技術在農業工程中的應用。當前，農業現代化的發展使得很多農業數據以及信息變得越來越龐大、復雜，使用傳統的人工分析已經不能滿足現代化的要求，所以，需要使用現代化技術來儲存、分析數據。我國地域遼闊，農業種植面積大，并且不同區域的自然條件不同，在農業種植中面臨著很多變動因素，比如自然災害、土壤條件、病蟲草害等，要想科學的應對這些變動因素，就需要找到對應措施，并能夠預測事件的發生，做好預防措施。數據挖掘技術通過智能化、自動化、信息化的方式，將獲取的信息儲存起來，并對信息進行分類和分析，挖掘數據或者信息的延伸含義，以及數據呈現的特征，能夠對動態記錄和分析，并能夠根據變動情況及時更新數據，便于查詢和使用。2.5數據融合技術在農業工程中的應用。數據融合技術是對多個傳感器進行融合，實現對信息的智能化控制和管理，一般多傳感器信息融合技術主要用于精準農業關鍵技術的研究中，使用多傳感器信息融合技術可以實現對數據的智能檢測、管理和控制，而精準農業是對信息技術和人工智能技術的綜合應用，使用多傳感器融合技術可以大大提高精準農業研究的準確性。

3信息技術在農業工程中的發展趨勢及對策

隨著科學技術的不斷發展，現代農業向專業化、集成化、智能化方向發展，因此，現代農業是傳統農業的革命，改變了原有的生產和發展方式。我國是一個農業大國，疆域遼闊，農業種植面積大，農業在我國的產業發展中也占有重要位置，推動農業向現代化發展是必然趨勢，在這個過程中，也會遇到很多挑戰，因此，如何更好的利用信息技術，實現我國現代農業的全球化、智能化、專業化是需要思考的重要問題。我國和發達國家相比，現代化農業發展較為落后，同時，在農業機械化、農業生產規模、農民文化素質方面沒有達到理想水平。所以，需要建立具有中國特色的現代化農業體系，進行專業化理論研究，結合農業實際發展情況，推動現代化農業信息技術在農業生產和管理上的應用；大力培養農業專業化人才，提供農業勞動者的素質，使農業從業者具備處理、運用信息的能力；建設現代化農業信息網絡，讓大眾了解農業發展以及相關農產品，為農產品流通打好基礎；發揮政府的作用，并結合科研機構以及企業，共同為現代化農業努力，推動農業的現代化發展；提高使用信息技術的能力，信息技術是現代農業的重要組成部分，只有能夠綜合利用各種信息技術，才能不斷提高農業生產效率，推動農業現代化發展。

綜上所述，信息技術作為現代農業發展的必要組成部分，改變了農業生產方式，提高農業生產水平，對于我國的現代化農業建設具有重要影響。同時，信息技術為農業發展提供諸多優勢條件，為現代農業發展提供更多方向，不僅降低農業從業者的勞動強度，還大大提高生產效率，使農業在我國的產業發展中貢獻更多力量。當前，在我國農業工程中已經應用很多信息技術，這些信息技術也為我國農業發展做出突出貢獻，但是，我國對信息技術的應用較晚，并且很多信息技術的使用需要投入大量資金、設備等，加之我國地域遼闊，不同地區的農作物種植環境不同，這也加大了信息技術的應用，所以，我國農業對信息技術的使用還不成熟，同時，沒有實現信息技術在農業發展中的全面普及。為此，相關工作者、研究者應該進一步研究設備的使用和更新，爭取能夠讓信息技術更快、更好、更全面的融入到現代化農業中，為構建具有中國特色的現代化農業體系做好鋪墊。

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第9篇：精準農業與3s技術范文

一、兵團精準農業技術體系的形成和主要內容

近7年，兵團精準農業技術體系經歷了從核心技術的提出到試驗、示范，從單項技術的開發到多項技術的集成創新，從小面積推廣到大面積應用，最終形成了一個完整的體系。

兵團精準農業技術體系來源于3個方面。第一是繼承和發展了兵團已經實施的種植業十大主體技術和棉花高密度高產栽培技術；第二是引進、吸收國內外的農業先進科學技術和裝備；第三是兵團科技人員和干部職工自己創新的科學技術和裝備。經過5年的試驗、示范、培訓、推廣，到2004年，兵團總結形成了包含精準農業核心技術體系、精準農業技術指標體系、精準農業技術規程體系和精準農業技術裝備體系的4個子系統構筑的比較完善的兵團精準農業技術體系，給新疆和兵團農業帶來了巨大的經濟、社會和生態效益。2004年，此項成果經農業部專家組鑒定，獲得兵團科技進步一等獎。

精準農業技術體系的核心是精準農業六項技術，包括精準種子工程技術、精準播種技術、精準灌溉技術、精準施肥技術、精準收獲技術、田間作物生長及環境動態監測技術。它以精準灌溉和精準施肥為核心，以精準監測為保證，以精準播種為接口，前接精準種子，后接精準收獲，將六大精準農業技術組裝成一個貫穿作物生產全過程的有機整體。

兵團精準農業技術體系由4個子系統構成，其中精準農業六項技術是體系的核心，提出干什么的問題；精準農業技術指標體系是考核精準農業六項技術是否“精準”的定量指標；精準農業技術規程體系用于規范精準農業六項技術實施過程中的技術操作，保證精準農業定量指標的實現；精準農業技術裝備體系是支撐精準農業六項技術準確實施的關鍵裝備。4個子系統相輔相成，互相促進，構成缺一不可的完整體系。

二、推廣精準農業技術體系的主要經驗和做法

l．開展農業“兩高、一優、一低”豐產攻關活動，加大行政推動及技術服務力度。一是每年組織兩次全兵團范圍的農業新科學新技術推廣應用現場會，現場觀摩兵團精準農業技術的新進展和典型經驗；二是每年于棉花生產的關鍵時期，組織有關專家赴基層開展3次技術咨詢、指導服務活動、一次專項技術調研和一次高產田檢查驗收工作；三是組織石河子大學、塔里木大學、新疆農墾科學院的有關專家和技術人員到基層團場長期蹲點搞技術服務和培訓。

2，產、學、研結合，積極鼓勵創新，組織精準農業技術聯合攻關。一是產、學、研相結合，積極發揮兵團兩校一院和師農科所技術人才密集的優勢，引導其與基層團場緊密合作，在精準農業六項技術的試驗、示范到大面積推廣的各個環節，展開聯合技術攻關和技術創新活動，解決了一個又一個技術難題，形成了一批技術成果和具有自我知識產權的產品；二是注重及時總結提高基層職工和技術人員的創新實踐。

3．積極引進國外先進技術和設備，并逐步消化、吸收，實現國產化。積極引進國外先進技術和先進裝備，豐富了精準農業技術的內容，拓寬了思路。如為實現機械采棉，引進了美國迪爾公司和凱斯公司的采棉機240臺，并積極與貴州航空工業集團公司合作，在石河子建廠進行采棉機國產化攻關。為了提高精準種子加工水平，積極引進美國、丹麥等國外先進的種子精選加工設備，對兵團17條種子加工生產線進行改造，使棉花種子田間發芽率達到92％以上，為精準播種技術的大面積推廣打好了基礎。

4．大力開展宣傳和培訓工作，使精準農業技術深入人心。一是兵團于每年年底召開一次精準農業技術研討會，每年編印一本《兵團精準農業技術研討會論文集》，及時總結當年兵團精準農業技術推廣的經驗；二是近幾年陸續編印了《精準農業技術系列叢書》《精準農業技術職工讀本》《兵團主要農作物精準栽培技術規程》等書籍，作為職工培訓的教材，增強了培訓的效果；三是充分利用電視、報紙、期刊等媒體大力宣傳兵團精準農業技術，向全國宣傳兵團精準農業技術的創新成果；四是利用冬春農閑季節，大力開展“科技之冬”“科技之春”活動，通過多層次、多方位的技術培訓，使廣大干部職工和技術人員掌握精準農業技術，運用精準農業技術，并不斷提高技術到位率。

5．注重技術成果的轉化，帶動一批支農產業迅速發展。近年來，通過科研院校、生產單位與相關企業的合作，與精準農業相關聯的一批支農產業孕育而生，并逐步發展壯大。如精準灌溉技術帶動了兵團節水器材和滴灌自動化設備產業的發展，并形成了“新疆天業”等一批支農龍頭企業；精準播種技術帶動了精準播種機具的生產，生產出氣吸式精準取種和鴨嘴式下種相結合的具有自主產權的棉花精量播種機械，壯大了一批機械制造企業；精準灌溉、精準施肥技術的推廣帶動了復合肥、滴灌專用肥產業的發展，催生了一批復合肥、專用肥生產企業，生產出一系列質量可靠、具有自主知識嚴權的滴灌專用肥品種，提高了農業社會化服務水平，推進了農業產業化的進程。

6．加大科技投入力度，加快精準農業技術研究和推廣速度。自1999年以來，兵團投入大量資金用于精準農業的研究試驗、示范和推廣工作。機采棉推廣之初，對試點單位給予資金補貼；在棉花膜下滴灌推廣之初，出臺了每畝地補貼100元的獎勵政策；對院校及精準農業技術相關研發單位給予資金支持，加快技術創新速度。

三、兵團精準農業技術的應用對推進兵團農業現代化的作用

兵團精準農業技術體系的形成和大面積推廣應用，提高了兵團農業科技裝備水平和農業科技含量，提高了農業機械化、信息化、自動化水平，職均經營規模擴大，完成了從“經驗農業”向精準農業的轉變。同時，精準農業是應用現代化高新技術的綜合系統工程，帶動了相關支農產業的發展，促進了農業產業化水平的提高，推進了兵團農業現代化進程。

1．從種植業十大主體技術到精準農業六項技術的推廣，表現出從定性技術到定位、定量、定時技術質變的特點，使兵團種植業技術躍上了新的平臺，進一步提高了兵團農業的工業化水平。

2．密切結合國情和兵團農業發展實際，形成了具有中國特色、走出科學試驗區和示范園區、能夠大面積推廣的精準農業技術體系，改造提升了集成型的精準農業技術裝備。

3．精準農業技術與高密度栽培模式結合，形成了具有核心技術支撐、關鍵技術配套、技術含量高、可控性強、能在不同條件下滿足作物生長發育水肥需求及調控作物生長，獲取優質、高產、高效的標準化農業生產模式。

4．精準農業技術體系體現了可操作性、漸進性、系統性、開放性的實施特點，可不斷吸納和開發新技術、新裝備，不斷豐富內涵，不斷完善提高。在實踐中不斷發展。

5．推進了兵團第三次農業技術革命，帶動了精準農業相關產業的快速發展，提升了兵團現代農業裝備水平，使兵團農業生產力水平在較短時間內實現跨越式發展，加快了兵團農業現代化的步伐。