农业信息学

1、两大核心技术支撑体系：农业生物技术、农业信息技术。

2、农业信息技术：农业科学与现代信息技术相结合的，研究现代信息技术在农业领域的理论和技术的新型交叉学科。

3、信息技术：对信息的采集、加工、存储、交流、应用的手段和方法的体系。

通过各种物化形态的信息媒体手段，对各种信息进行采集、加工、存储、交流、应用的方法。

4、信息：信息源发出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的统称。

5、信息采集技术：有效的扩展人类感觉器官的感知域、灵敏度、分辨力和作用范围的技术。

主要有：传感技术、遥感技术、遥测技术
6、信息传递技术：是传导神经网络功能的延伸，包括数字程控交换技术、综合业务、数字通信网、光纤通信、数字移动通信、卫星通信、信息高速公路等。

用于快速、准确、有效的传递信息。

7、信息处理技术：应用计算机硬件、软件及数字传输网，对信息进行文字，图像特征识别；信息与换码之间的转换；信息的整理、加工、生成；以及利用数据库、知识库实现信息存储和积累的技术。

8、信息控制技术：根据输入的指令信息对外部事物的运动状态和方式实施干预，是效应器官功能的宽展延伸。

9、信息技术的发展历程：（1）古代信息技术（2）近代信息技术（3）现代信息技术
10、信息技术的内容：（1）微电子技术（2）传感技术（3）信息存储技术（4）计算机技术（5）多媒体技术（6）通信技术（7）计算机网络技术
11、农业信息技术：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、
社会和经济信息进行采集、存储、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技术的总称。

12、作物智能栽培学：将系统分析原理和信息技术应用与作物栽培学研究，着重以栽培智能决策支持系统来指导作物生产管理的一门现代计算机技术和信息技术与传统的作物栽培学相结合的新型交叉学科。

13、作物智能栽培学研究的内容：（1）作物生产数据库及信息系统（2）作物生长预测和监测系统（3）作物管理决策支持系统（4）作物空间信息系统（5）虚拟作物和虚拟农业（6）精确农业支持系统（7）作物智能教学系统（8）网络服务系统
14、模拟模型特点：动态性、机理性、系统性、预测性、研究性和通用性
第二章
1、常用传感器的类型：热敏传感器、光敏传感器、湿敏传感器、压力传感器、位移传感器、电化学传感器和生物传感器等。

数据采集系统的典型结构：（1）信号调理器（2）数据采集器（3）微机I/O接口（4）数模转换器（5）应用软件与控制程序
2、数据采集管理系统的基本功能（1）时钟功能（2）信息采集功能（3）数据处理功能（4）数据存储功能（5）控制功能（6）自动诊断功能（7）信息输出功能
3、农田生物信息的类型（1）农作物生理功能信息（2）农作物结构信息（3）农作物病虫草害信息
4、农田生物信息的特点与研究方法：1）层次性2）多元性（3）弱信息性（4）时空分布性
5、农田生物采集与处理系统，硬件部分（1）信息检测系统（2）信号调理系统（3）计算机硬件系统。

软件部分：（1）信息预处理软件（2）信息提取软件（3）信息综
合处理、模拟和优化软件
6、农田生物信息的检测：（1）围观形态结构和组分的信息检测（2）宏观形态结构的检测（3）生理功能的信息检测（4）间接信息的获得
5、生物信息检测信号的调理：（1）信噪比（2）噪声来源（3）信号调理
6、农田生物形态结构的图像处理方法：（1）二值图像处理法（2）图像变换和图像质量的改善（3）图像的特征处理，几何特征、纹理特征、颜色特征
7、农田气候要素：太阳辐射、大气温度、大气湿度、风速
8、农田气候信息采集输入通道：（1）土壤热通量信息采集（2）空气温度信息采集（3）空气湿度信息采集（4）太阳辐射信息采集（5）风速风向信息采集（6）降雨信息采集（7）气压信息采集（8）蒸发信息采集
9、土壤含水量的监测（一）TDR土壤水分测点系统1、TDR法的特点：可以直接、快速、方便、可靠地同时独立监测土壤水盐状况，测定结果几乎与土壤类型、密度、温度等因素无关。

（二）负压计土壤湿度监测系统（三）中子土壤湿度仪（四）电阻/电容式土壤湿度监测系统（五）FDR土壤水分测定系统（六）土壤水分遥感监测10、土壤养分的监测（1）土壤养分的连续流动分析（2）土壤水分监测——ISFET 法（3）土壤养分测试仪（4）土壤盐分监测（大地电导仪）
11、智能农田节水灌溉系统的功能：（1）信息采集（2）信息处理与显示（3）信息管理（4）灌溉管理
12温室环境监测系统（1）温度、湿度监测（2）光和有效辐射的监测（3）CO2浓度监测
13、什么是电子鼻与电子舌，他们在农产品检测中的有何作用？
电子鼻又称气味扫描仪，它是以特点的传感器和模式识别系统被测样品的整体信息，指示样品隐含特征。

电子舌是一种使用类似生物系统的材料做传感器的敏感膜，当
类脂膜的一侧与味觉物质接触是膜电位发生变化，从而产生响应，检测出各类物质之间的相互关系。

电子鼻可检测各种食物油是否变质，检测鱼、肉、蔬菜、水果等的新鲜度，检测果实成熟度，还可以用来检测粮食储藏加工中的谷物品质。

电子舌可用来检测饮料质量，快速，实时区分不同种类和品种的饮料。

二者结合用与酒类识别，尤其在品牌的鉴定。

异味检测、新品种研发、原料检验、蒸馏酒品质鉴定、制酒过程管理方面的监控。

1 遥感：一种远距离的、非接触的目标探测技术和方法。

2、遥感技术：从不同高度的平台上，使用不同的遥感器，收集地球表层各类地物的电磁波谱信息，并对这些信息进行分析处理，提取各类地物的特征，探测和识别各类地物的综合技术。

3、遥感技术系统包括：空间信息获取、遥感数据传输与接收、遥感图像处理、遥感信息提取与分析。

4、遥感技术的类型（一）按遥感平台划分：地面遥感、航空遥感、航天遥感（二）按传感器的探测波段：紫外遥感（0.01-0.4um）可见光遥感（0.4-0.7um）、红外遥感（0.7um-1mm）、微波遥感（0.001-1m）、多波段遥感。

（三）按工作方式划分主动遥感和被动遥感、成像遥感和非成像遥感（四）按应用领域划分：外层空间遥感、大气层遥感、陆地遥感、海洋遥感；具体：资源遥感、环境遥感、农业遥感、林业遥感、渔业遥感、地质遥感、气象遥感、水文遥感、城市遥感、工程遥感、灾害遥感、军事遥感（五）按光谱分辨率划分：常规遥感、高光谱遥感
5、遥感技术的特点：综合性、宏观性、时效性、经济性、客观性、局限性。

6、电磁波谱：紫外线、可见光、红外线、微波
7、大气窗口：电磁波辐射在大气传输中透过率较高的波段称为大气窗口。

主要大气窗口：（1）0.3-1.3um紫外、可见光、近红外波段。

摄影成像最佳波段。

卫星扫描成
像常用波段。

（2）1.5-1.8和2.0-3.5um近、中红外波段。

白天日照好是扫描成像常用波段。

（3）3.5-5.5um中红外波段探测海面温度，获得昼夜云图。

（4）8-14um远红外波段。

夜间成像（5）0.8-2.5cm微波段。

全天候观测的主动遥感方式。

8、入射到物体表面的电磁波与物体发生的作用：反射，透射，吸收。

9、遥感平台：遥感中搭载传感器的工具。

10、遥感器：收集与记录地球表面观测目标的反射、辐射能量的装置。

类型：光学成像、扫描成像、成像光谱仪、微波成像系统。

11、遥感图像要获取的信息:物体的形状、大小、空间分布，属性特点，变化动态特点。

特征的参数：光谱分辨率、空间分辨率、
时间分辨率。

12、图像识别：从相片中的目标的大小、形状、颜色等信息判断目标是否为森林、草地、湖波、道路的过程。

13、图像测量：测量计算目标的大小、长度、密度或相对高度。

14、图像判读或目视解译：根据人的经验和知识，按照应用的目的解释图像所具有的意义，识别目标，并定性，定量地提取目标地形形态、构造、功能等有关信息，把他们汇总在底图上的过程。

15、遥感扫描影像特点：具有多中心投影、相框扭动变形、信息量丰富、动态观测。

标志：色调与颜色、阴影、形状、纹理、大小、位置、图像与相关分布。

16、遥感影像目视判读：根据遥感影像目视解释标志和解释经验，识别目标地物的方法和技巧。

17、目视判读五个阶段：目视解释工作准备阶段、出不解释与判读区的野外考察、室内详细判读、野外验证与补判、目视解释成果的转绘与制图。

18、高光谱遥感：将遥感成像技术和光谱分析技术结合，利用小于10nm的电磁波波段从地表目标物体获取连续光谱曲线，从而形成图像和光谱合一的高精度遥感方法。

19、农业遥感的应用：（1）农业资源调查（2）农业资源监测（3）生物量估产（4）农业灾害预报（5）特殊应用
1、地理信息系统GIS：在计算机软硬件下，采集、存储、管理、处理、检索、分析和显示空间物体的地理分布以及与之相关的属性，并以回答用户问题为只要任务的技术系统。

2、GIS的主要功能：（1）地理信息系统是一个空间型的信息系统，具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力。

具有空间性和动态性。

（2）以地理研究和地理决策为目的，以地理模型方法为手段，具有区域空间分析和动态预测能力。

（3）在计算机系统支持下，完成空间地理数据管理、地理分析、地理决策。

（4）能够对空间信息数据进行图形化输出，表达形象管理，便于决策应用。

3、地理信息系统的类型：（1）专题信息系统（2）区域信息系统（3）地理信息系统工具
4、地理信息系统的核心：位置、条件、变化趋势、模式、模型
5、GIS的用途：信息查询、绘制图件、预测预报、模拟分析、管理与决策
6、GIS软件系统的功能：数据输入、交互编译、数据管理、数据操作、查询检索、整饰输出。

7、地理信息：关于地理圈或地理环境中地理实体的性质、特征和运动状态的表征及一切有用知识，它是对地理数据的解释。

地理信息就有的特性：区域性、多维结构性和动态变化性。

8、地理数据：表征地理圈或地理环境固有要素或物质的数量、质量、分布特征、联系和规律的数字、文字、图像和图形的总称。

9、GIS在农业中的应用：（1）作为农业资源调查工具（2）作为农业资源分析的工具（3）作为农业生产管理的工具（4）作为农业管理的辅助决策工具
10、GIS在农业中的应用领域：（1）农业区划（2）土壤适宜性评价（3）农业灾害预测和预防的研究（4）作物种植适宜性评价（5）农业资源的清算、核算、评估与监测（6）农作物估产和监测（7）农业生态环境的监测和分析（8）在精确农业中的应用
1、作物模型：定量的和动态的描述作物生长、发育和产量形成的过程及其对环境反应的计算机模拟程序。

2、作物生产模型的特点：系统性、动态性、机制性、预测性、通用性。

类型：但作物专用模型、多作物通用模型。

结构：（一）气候数据、土壤数据、作物数据、栽培管理措施输入模块（二）模拟模块（三）模拟结果的数据和图像输出与分析模块
3、一般的作物模拟模型包含的模块（1）光截获和光和动力学（2）营养吸收和根系活动（3）干物质分配（4）水分吸收与蒸腾（5）生长于呼吸（6）叶面积增长（7）衰老（8）发育和器官形成（9）田间管理措施
4、作物生长模型的原理：假设作物生产系统的状态在任何时刻都能够定量表达，该状态中的各种物理、化学和生理机制的变化可以用各种数学方程加以描述，还假设作物在较短时间间隔内物理、化学和生理过程不发生较大变化，则可以对一系列过程进行估算，并逐时加入日过程，逐日累加生长季。

最后计算出整个生长期的干物质或收获的作物产量。

5、作物生长模型的应用：（1）教学与技术培训（2）作物生长潜力研究（3）作物栽培方案选优（4）农业专家系统开发（5）预测气候变化对农业生产长远影响（6）农场经营管理（7）农业资源规划管理（8）作物科学研究
6、虚拟农业：以农业领域的研究对象为核心，采用先进信息技术手段，实现以计算
机为平台的研究对象与环境因子交互作用，以品种改良、环境改造、环境适应、增产等为目的的技术系统。

7、虚拟农业的类型：虚拟植物、虚拟动物、虚拟细胞、虚拟仪器、虚拟农田、虚拟农场。

1、人工智能：研究人类智能活动的规律，利用计算机构造一个人工系统来模拟人类思考问题，使计算机具有人类智能行为，以实现人类脑力劳动自动化的技术。

2、专家系统：就是一种在相关领域中具有与人类专家同等解决问题能力的智能系统，能够利用人类专家的知识和解决问题的方法来解决该领域的问题。

3、专家系统的类型：（1）诊断专家系统（2）预测专家系统（3）解释（4）设计（5）规划（6）监视（7）控制（8）咨询（9）教学（10）调试与修理专家系统
4、专家系统的特征：（1）具有专家水平的专业知识（2）能进行有效地推测（3）就有获取知识的能力（4）具有灵活性（5）就有透明性（6）具有交互性（7）具有实用性（8）具有一定的复杂性及难度
5、专家系统的结构：（1）人机接口（2）知识获取机构（3）知识库及管理系统（4）推理机（5）数据库及管理系统（6）解释机构
6、知识表示技术：（1）产生式规则法（2）“框架”表示法（3）语义网络法（4）规则组法（5）综合知识体法
7、推理策略：（1）反向推理（2）正向推理（3）混合推理（4）不确定性推理
8、农业专家系统：也叫农业智能系统或电脑农业专家，是基于农业专家知识和模仿农业专家进行推理决策的计算机系统。

9、农业专家系统的特点：针对性强、不受时间空间限制、智能性、继承性、集成型、复制性、便捷性
10、农业专家系统的作用：（1）汇集高水平的农业知识，克服农村地区交通信息不
便的障碍，实地知道农业生产，缓解农技人员不足以及水平层次不齐的矛盾。

（2）汇集当地的农业知识，抢救、固化农学专家和种田能手的宝贵经验，建立农业环境数据库集。

（3）推广演示软件，易于农民理解、接受（4）能够实现随时解答农民生产中遇到的问题，大大减少了解决问题的时间。

11、农业专家系统的类型：（1）启发式专家系统（2）实时控制专家系统（3）基于模型的专家系统（4）专家数据库系统（5）专家系统开发工具
12、我国农业专家系统存在的问题：（1）研究力量不足，总体水平偏低（2）性能较差，起不到专家作用（3）知识获取、知识表示的知识应用技术缺乏统一技术标准和方法（4）科技数据收集和知识获取困难重重，缺乏领域专家的有效经验知识。

13、决策支持系统：利用知识和数学模型，通过计算机分析或模拟，协助解决多样化和不确定问题进行辅助决策的计算机系统。

1、精确农业：是使用信息技术，收集多种资源的数据，产生相关的作物生产决策的经营管理策略。

2、精细农业与传统农业相比，主要有以下特点：
（1）合理施用化肥，降低生产成本，减少环境污精细农业采用因土、因作物、因时全面平衡施肥，彻底扭转传统农业中因经验施肥而造成的三多三少（化肥多，有机肥少；N肥多，P、K肥少；三要素肥多，微量元素少），N、P、K肥比例失调的状况，因此有明显的经济和环境效益。

（2）减少和节约水资源，精细农业可由作物动态监控技术定时定量供给水分，可通过滴灌微灌等一系列新型灌溉技术，使水的消耗量减少到最低程度，并能获取尽可能高的产量。

（3）节本增效，省工省时，优质高产，精细农业采取精细播种，精细收获技术，并将精细种子工程与精细播种技术有机地结合起来，使农业低耗、优质、高效成为现实。

在一般情况下，精细播种比传统播种增产18％~30％，省工2-3个。

（4）农作物的物质营养得到合理利用，
保证了农产品的产量和质量，精细农业通过采用先进的现代化高新技术，对农作物的生产过程进行动态监测和控制，并根据其结果采取相应的措施。

3、精细农业的基本特征：生产手段精细、资源投入精省、运作尺度精确、收获高产优质、经济高校安全
4、精确农业的共同点：（1）给予作物及资源环境的时空差异特征（2）以最小资源投入、最大农业收益和最小环境危害为目标（3）以3S技术、信息技术、智能化技术等为技术支持体系。

5、精确农业的关键技术：（1）全球定位系统GPS（2）地理信息系统（3）遥感（4）收获机械产量计算与产量分布图生成技术（5）田间变量信息采集与处理技术（6）作物生产管理决策支持系统（7）变量控制技术（8）智能化变量和农作机械
6、GPS系统的组成：导航卫星、地面站组、用户设备
7、美国GPS系统包括24颗工作卫星和3颗备用卫星。

分布在6个相对于赤道的倾角为55度的轨道上，每个轨道都有4颗卫星。

轨道面之间的夹角为60度运行周期12h。

8、GPS发展趋势：①继续向小型化、轻型化发展；②结构模块化，减少易损的接口；③控制器小型化，以便用户操作，提高自动化程度；④降低功率消耗；⑤改善存储器管理，增大存储容量；⑥增加接收机的通道数，以便同时跟踪全部GPS可见卫星；⑦信号接收、跟踪、量测与处理单元一体化，以减少信号损失；⑧改善接收机的耐用性，提高量测结果的可靠性和延长无故障工作时间；⑨改善接收机内部的电路设计，减弱多路径误差的影响；⑩改善信号处理技术，以提高信号的量测精度；
9、智能化农业机械的特点：(1)提高机器作业的技术性能过程监视、控制、诊断和通信。

(2)实现节本增效和利于改善生态环境的农作。

包括节约物资、降低作业成本和能源消耗，以及减少对土壤、水体和动植物的污染。

(3)过程的精细操作。

包
括及时获取过程信息和精细执行过程控制指令。

(4)改善劳功者的操作条件包括良好的人机接口以及操作方便性、文全性和舒适性。

(5)开发基于卫星定位系统实施精细农作的智能控制农业机械，支持农田作业的科学管理决策等。

10、农业机器人的特点：（1）一般要求边作业边移动（2）作业路线有较长的距离及遍及整个田间地面（3）工作条件变化大（4）价格较高（5）使用者知识技术水平较低
11、农业机器人的类型：耕作机器人、水田管理机器人、收获及管理作业机器人、除草机器人、喷药机器人、嫁接机器人、收摘机器人、育苗机器人、其他及机器人。

12、农业信息：农业的产前、产中、产后全过程、发展变化的各种数据情况、资料、指令、政策、计划等的工作的总称。

13、农业信息化的特点：（1）现实性（2）地域性（3）综合性（4）时效性
14、农业信息化、在农业领域全面发展和应用现代信息技术使之渗透到农业生产，市场、消费以及农村社会经济技术等各个方面的全过程。

从而极大提高农业效率和农业生产力的水平。