国内外农业GIS发展现状

在国外，早在20世纪70年代，GIS就开始应用于农业领域，先后应用在耕地调查、土地资源评价、农业资源信息管理等方面。20世纪90年代以后，GIS在农业领域的应用不断深入和普及，主要用于区域农业可持续发展研究，土地的农作物适宜性评价，农业生产潜力研究，农业系统模拟与仿真研究，集成现代高新技术的“精确农业”的研究与应用，农业生态系统监测与定量研究，农场的调查、规划、管理及农业投入产出效益与环境保护研究，森林病虫害控制等（王璐等，2005；褚庆全等，2003）。如欧盟自1988年以来通过MARS计划开展了利用RS、GIS技术对欧盟各国的耕地、作物种植面积和产量进行监测，每2周向欧盟农业总部提供农业生产形势监测报告，同时将监测结果用于农业补贴的申报核查和共同农业政策的改革。MARS项目监测的作物品种多达18种，包括油料、土豆、葵花籽等，每年发布6 期综合性监测通报（Michael et al1997）。可见，国外GIS应用于农业的范围广、程度深、水平高，而且将GIS与GPS、遥感、Internet等高新技术有机地结合在一起，发挥集成优势，及时有效地解决农业生产和农业管理中的实际问题。

中国从20世纪80年代中期开始将GIS应用于农业领域。GIS在农业资源信息管理、农业区域规划、粮食生产和流通辅助决策、农业生产潜力评价、农作物估产、农用土地适宜性评价、农业生态环境监测等方面的应用都取得了很大的成绩（饶卫民等，2004），一些研究成果直接应用于农业生产，取得了很好的经济效益。如中国科学院遥感应用研究所自1998年开始在总结以前研究成果的基础上，进行农作物的遥感估产的集成并建立“中国农情遥感速报系统”，实现全国范围的农作物长势监测，并逐步开展覆盖全国的小麦、玉米、稻谷、大豆估产和粮食总产量估算，为国家有关部委的决策提供了科学的依据，系统在1998年的洪涝灾害后的重建和粮情判断方面发挥了重要作用（吴炳方，2004）。

1）利用GIS软件中提供的各种评判方法和区划建模，进行不同农业区划方案的动态模拟与评价，编绘综合评价图、区划图，直观定量地显示区划结果，以保证区划方法的科学性、针对性和先进性。

2）根据土壤类型、质地、有机质含量、氮磷钾等化学元素及其对某种作物生长的重要性，在GIS中分析运算，进行土壤适宜性评价，实现土地适宜性的分等定级。

3）利用GIS对各种空间数据进行分析，识别作物类型，统计播种面积，进而分析作物生长过程中自身的态势和环境的变化，构建不同条件下作物生长模型和多种估产模型，从而实现利用GIS进行作物估产和监测的功能。

4）根据作物生产与气象条件的关系，确定不同地区不同作物种植的农业气候区划指标，利用GIS技术对该地区作物种植区进行农业气候区划，划分适宜、次适宜和不适宜种植区，即利用GIS进行农作物种植适宜性评价，为农业结构调整和作物的合理布局提供科学依据。

5）将GIS与遥感结合（李德仁，2003），快速、准确地查清、核算、监测区域农业资源；农作物产量估算；开展农业灾害预测与预防研究。制作土地利用现状图、植被分布图、地形地貌图等一系列专题信息图件，并进行叠加分析；利用RS实现对农业资源的定期动态监测，并及时更新GIS空间数据库等。

此外，GIS还渗透到农业领域的其他方面，如建立绿色食品产地环境监测信息系统、农业GIS信息采集平台、利用GIS评价农业化学品投入的效率、农业灌溉的空间预测、农业非点源污染的模拟、农业小流域治理、农业气象服务、农业生态规划等。

农业信息系统复习资料一、名词解释1信息技术:是指获取、处理、传递、存储、使用信息的技术，是能够扩展人们的信息功能的技术。2信息采集技术:信息采集技术指能有效地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，包括传感、测量、识别和遥感遥测技术等，但目前广泛使用的主要是传感技术、遥测技术、遥感技术和全球卫星定位技术等。3信息传递技术:信息传递技术也称通信技术，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、光纤通讯、数字移动通信、卫星通讯、信息高速公路等，用于迅速、准确、有效地传递信息。4信息处理技术:信息处理技术就是应用计算机硬件、软件及数字传输网，对信息进行文字、图形、特征识别，信息与交换码之间的转换，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。5信息控制技术:信息控制技术的功能是根据输入的指令信息（决策信息）对外部事物的运动状态和方式实施干预，是效应器官功能的扩展延伸。主要包括显现技术、人机接口技术、遥控技术、自动控制技术、机器人技术等。数字地球：是以地球为对象，以地理坐标为依据，以计算机技术，多媒体技术和大规模存储技术为基础，以宽带网络为纽带，由海量地球信息组成的多分辨、多尺度、多时空，并能用多维空间描述的虚拟地球。物联网：指通过射频识别、红外感应、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换的通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。数字农业：用数字化信息技术，对农业所涉及的对象和过程进行数字化表达、设计、控制和管理，是数字地球的理论与知识在农业上的拓展和深化。6农业信息技术：指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、经济和社会信息进行采集、存贮、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的技术的总称。
7农田气候：农田气候一般指距农田地面几米内的空间气候，是各种动物、植物和微 生物赖以生存的空间气候。8设施农业：设施农业是指在采用各种材料建成的、具有一定的温度和其它环境因子调控设施的半封闭式空间里进行农业生产的方法，分为设施栽培和设施养殖两大类。遥感：在远离被测物体或现象的位置上，使用一定的仪器设备接收，记录物体或现象反射或发射的电磁波信息，经过对信息的传输、加工、处理及解释，对物体及现象的性质及其变化进行探测和识别的理论和技术。9遥感技术：遥感技术是一种获取地球表层各类地物信息、测量与判定目标地物性质或特性的综合性探测技术，已广泛应用于资源与环境调查与监测、军事应用、城市规划等多个领域。10遥感图像处理：是在计算机系统支持下对遥感图像加工的各种技术方法的统称。11高光谱遥感：是指将遥感成像技术和光谱分析技术结合，利用几百乃至上千个小于10nm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。12地理信息系统：是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，运用系统工程和信息科学的理论，实现空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示等功能，以提供管理、决策等所需信息的技术系统。13地理信息：是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，运用系统工程和信息科学的理论，实现空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示等功能，以提供管理、决策等所需信息的技术系统。14地理数据：是指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、图像和图形等的总称，是各种地理特征和现象间关系的符号化表示15数字地图：是指与传统的地图相区别的、在GIS 中以数据库形式保存的地理信息。模型：指采用简化、抽象和类比的表示方法，以文字、图形、图像、符号、实物和数学公式的形式来描述客观世界研究对象的系统状态和运行过程的一种研究方法。
计算机模拟模型：指通过构造一个简单但能反映物理世界中真实对象的数学抽象描述模型，采用计算机模拟被研究对象的发生、发展过程，为理解现象、揭示机制、发现规律、预测未来提供有效的工具。16作物生长模型：其全称为作物生长模拟模型（Crop Growth Simulation Model），简称为 作物模型（Crop Model），是指能定量地和动态地描述作物生长、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。17虚拟现实：是利用三维图形生成技术、多传感交互技术以及高分辨显示技术，以仿真的方式生成三维逼真的虚拟环境，使用者戴上特殊的头盔、数据手套等传感设备，或利用键盘、鼠标等输入设备，便可以进入虚拟空间，成为虚拟环境的一员，进行实时交互，感知和 *** 作虚拟世界中的各种对象，从而获得身临其境的感受和体会。18虚拟农业：是以农业领域研究对象(农作物、畜、禽、鱼、农产品市场、资源高效利用等)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、增产等为目的技术系统，其成果应接受实践的检验。19人工智能：是指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。20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程序系统，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复杂问题。21精确农业：是指精细、准确的农业。22农业机器人：农业机器人是一种以农产品为 *** 作对象、兼有人类部分信息感知和四肢行动功能、可重复编程的柔性自动化或半自动化设备。能够部分模拟人类智能的农业机器人则成为智能型农业机器人。二、填空题四大导航系统包括美国全球定位系统、俄罗斯格洛纳斯系统、欧洲伽利略系统、中国北斗系统。卫星发射基地甘肃酒泉、山西太原、四川西昌、海南文昌。
信息技术类容包括信息采集技术、信息传递技术、信息处理技术、信息控制技术，分别对应人体的感觉器官、传导神经网络、思维器官和效应器官。1信息技术是指以微电子技术、计算机技术和通信技术为主要手段开发和利用信息资源的高技术群。2现代传感技术包括传感器技术、雷达技术、遥测技术和传感器技术。3数字地球概念是美国前副总统戈尔提出来的。4农业信息技术包括农业数据库与管理信息系统、地理信息系统、农业遥感监测、全球定位系统、农业决策支持系统、农业专家系统、作物模拟模型、农业信息网络、农业智能控制技术等。5常用传感器有热敏传感器、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。6数据管理技术经历了人工管理、文件系统和数据库系统三个阶段。7两实体间的联系可分为一对一联系、一对多联系、多对多联系。8常用的数据模型有层次模型、网状模型和关系模型。9按遥感平台高度可将遥感技术分为地面遥感、航空遥感和航天遥感。10农业灾害监测包括旱灾遥感监测、水灾遥感监测和火灾遥感监测。11虚拟农业主要包括虚拟植物、虚拟动物、虚拟细胞、虚拟仪器、虚拟农田、虚拟农场等。三、简答题1什么是广义数字农业？答：广义的“数字农业”，即农业信息化，是指运用数字地球技术实现农业要素(生物要素、 环境要素、技术要素、社会经济要素等)和农业过程(生产、管理、储运、流通等)的数字化、 网络化、自动化以及智能化，形成数字驱动的农业生产管理体系。它是对农业各个子系统(种 植业、养殖业、水产业、林业)的各种过程(生物、环境、经济)全面实现数字化的农业。要 求在农业的各个部门(生产、科研、教育、行政、加工、流通、服务等)全面的实现数字化与 网络化管理。2什么是狭义数字农业？答：狭义的“数字农业”，即精确农业或精细农业，是指将遥感、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，在农业生产过程中对农作物、土壤从宏观 到微观的进行实时监测，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，提高农作物产品和质量的目的高新技术 系统。
3数字农业有哪些主要内容？答：数字农业技术的内容主要包括农业要素(生物要素、环境要素、技术要素、社会经济要 素)的数字信息化、农业过程的数字信息化(数字化实施，数字化设计)，农业管理的数字信 息化。其本质是把信息技术作为发展农业生产力的重要要素，将工业可控生产和计算机辅助 设计的思想引入农业，通过计算机、空间信息技术、网络通讯、电子工程技术与农业机械的 融合，实现对农业的生产、农产品加工、储运、流通与市场配送、信息服务以及农业资源环 境等整个领域进行数字化设计、可视化表达和智能化控制，使农业按照人类的需求目标发展。4数字农业的本质和核心是什么？答：其本质是把信息技术作为发展农业生产力的重要要素，将工业可控生产和计算机辅助 设计的思想引入农业，通过计算机、空间信息技术、网络通讯、电子工程技术与农业机械的 融合，实现对农业的生产、农产品加工、储运、流通与市场配送、信息服务以及农业资源环 境等整个领域进行数字化设计、可视化表达和智能化控制，使农业按照人类的需求目标发展。 数字农业的核心，一是数字化统一处理农业问题，二是最大限度地开发农业信息资源， 三是农业信息的集成与共享。5数据采集管理系统包括哪些基本功能？答：数据采集管理系统具有如下基本功能：（1）时钟功能。时钟是系统自动运行的中枢， 系统定时采集、分时 *** 作都按时钟的节拍进行。（2）信息采集功能。可为定时采集、实时 采集；单项采集、多项采集。（3）数据处理功能。包括数据预处理和数据二次处理，前者 指数字滤波、A/D 转换、标度转换、线性化处理等，后者指数据运算、数据变换、图形处 理等。（4）数据存储功能。可以存储实时采集的数据和历史数据。（5）控制功能。可以实 现现场环境的调控，实现生产管理自动化。（6）自诊断功能。能实现系统超限报警、状态 自检、自动复位等自诊断功能。（7）信息输出功能。能方便地与外界交换信息，如图形显 示、报表打印、硬拷贝等。目前，数据采集管理系统可分为集中数据采集处理系统、集散 型数据采集管理系统、分布式数据采集与管理网络等，分别适宜于小型、中型和大型系统 的数据采集与管理。
6农田气候中主要采集哪些信息？答：（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）日照时数信息采集。（6）风速与风向信息采集。（7）降雨信息采集。（8）气压信息采集。（9）蒸发信息采集。完成空气温度、空气湿度、光辐射、地面风速以及土壤热通量等气候信息的采集。7与传统地面调查方法相比，遥感技术有什么特点？答：与传统地面调查方法相比，遥感技术具有以下特点：（1）综合性。遥感技术包含遥感信息的接收、记录、传输和处理等多个技术环节，涉 及电磁学、机电仪器制造学、信息技术和图象识别技术等多学科内容。（2）宏观性。遥感技术侧重于大范围、大尺度获取地面以及一定深度的自然资源和生 态环境的信息，为自然资源和生态环境管理和决策部门提供服务。（3）时效性。不同类型的遥感卫星能够短期内周期性地重复收集大气、海洋和陆地动 态变化信息，提高了观测的时效性，对天气预报、火灾、水灾等灾情监测十分重要。（4）经济性。与传统的人工调查方法相比，遥感技术是一项投入相对小、综合效益大 的技术。美国陆地卫星的经济投入与取得的效益比为1：80。（5）客观性。遥感获得的地物电磁波特性可以客观和真实地反映地质、地貌、土壤、 植被、水文等特征，可以较大程度地排除人为干扰。（6）局限性。遥感技术所利用的电磁波仅是其中的几个波段范围，尚有许多谱段的资 源有待进一步开发。此外，遥感成像的空间分辨率和光谱分辨率也有待于进一步提高。8遥感估产的主要内容有哪些？答：估算播种面积、监测作物长势、预测农作物的产量是农业生产管理的重要内容。遥感估 产具

所谓智慧农业是智慧经济在农业上的应用体现，随着5G传输技术、大数据信息处理技术等先进技术普及，物联网技术的现实应用条件开始成熟，传统农业便灵活运用物联网技术，摇身一变成为智慧农业。

智慧农业运用农业生产区域的各个传感节点监测收集数据、无线传输系统传输数据和决策控制系统控制设施，实现了对农业生产的各个条件（空气、土壤温湿度、土壤PH值、水、二氧化碳）的精准感知和控制，并进行决策管理。

智慧农业应用领域广泛，包括粮食耕种、蔬果大棚、花卉大棚，畜牧、家禽养殖、水产养殖等。可以说有农业的地方就能用到智慧农业体系。

智慧农业系统的结构

一个完整的智慧农业系统是由三个部分：监测系统、无线传输系统和决策控制系统组成的。

1 监测系统由各个无线传感节点组成，用光伏供电，监测农业生产环境的水分、土壤温湿度、空气温湿度、光照以及植物的营养等参数，进行信息的收集。此外还有实时图像和视频监控功能，从而达到更高层次的信息收集，有助于工作人员进行更好的管理。

例如智慧农业温室大棚传感器，传感器类型包括无线空气温湿度传感器、土壤温湿度传感器、土壤PH传感器、光合有效辐射传感器等。采集农业大棚内的空气、土壤温湿度、土壤PH值、光照、二氧化碳浓度等数据上传到物联网平台服务器。

2 无线传输系统主要由互联网平台组成，是负责传递监测信息的通道。

传输系统在农业种植区各处安装信息采集节点，并建设立杆摄像头实现视频图像的传输，各个节点通过大功率无线网桥进行无线信息传输，最终将所有信息传输到终端决策控制系统。

3 决策控制系统指的是智能平台通过对监测信息的整理和智能分析，对农业生产区域进行智能灌溉，智能调温，智能施肥、智能喷药。

例如智慧农业温室大棚控制器，当监测系统提供的环境数据达到一定程度时，控制器便会智能开启相对应的设施进行处理，例如调温、灌溉、施肥、喷药、通风。让农业生产所需的各种资源实现最大化利用。

智慧农业系统的优势

1 保护环境，节约资源：智慧农业解决了很多传统农业在生产过程中出现的问题。例如耕地的过度开发影响了当地的环境，造成了大面积的水土流失；大水漫灌使水资源的利用效率不高还造成了水资源的严重浪费。通过发展智慧农业能够有效解决各种资源浪费问题，实现农业生产资源的合理配置，提高农业的生产效率，在保证农产品生产目标实现的同时达到保护环境和节约水资源的效果。

2 保证食品安全，监管溯源：智慧农业实现了农产品从育苗、种植、仓储、销售、物流等各个环节信息的监控，建立了健全的农产品监管体系，实现对农产品全部流程的监管溯源，能有效保证农产品的食品质量安全。

3 智能 *** 控：物联网监测系统收集数据，经过无线传输能实现远程 *** 作，在 *** 控室内中通过控台智能设备自动处理各项问题，控制农业生产的各项条件。

建设智慧农业，撰写可行性报告

建设智慧农业项目，撰写智慧农业可行性报告需要注意

1 我国是一个农业大国，还不足称为农业强国，多种农作物只讲究产量，难以保证质量，难以满足人民日益增长的需求，此外在现实中农业生产有各种各样的问题（耕地、水、气候、灾害）通过发展智慧农业能有效解决这些问题，这是发展智慧农业的必要性。

2 近年来农业行业与多种行业融合发展，智慧农业在这潮流中也是随波逐浪成为引领农业发展的弄潮儿，智慧农业的深度、宽度都会有其他行业的影子，例如智慧农业+旅游业，智慧农业+深加工，智慧农业+康养等等，所以要将智慧农业和其他配套行业整合起来描述，扩大智慧农业项目的盈利渠道。

3 智慧农业比起传统农业技术色彩强烈，需要专家和专业人士参与农业生产各个环节，解答农民遇到的各种问题，也要对当地农民进行培训。随着智慧农业各种领域的发展，智慧农业将更加精准地服务农业、农村、农民。所以报告里需要体现与专业机构、学校的合作关系和针对当农民设立符合项目特点的、完善的培训项目和扶贫措施。

4 发展电子商务，智慧农业能节约劳动力，解放生产力，让农民有精力做更多的事情，帮助农民展开电子商务业务，能帮助农民卖出农产品，帮助农民勤劳致富。

5 发展智慧农业的效益所在，智慧农业项目的建立要立足于当地的农村、农民，必须从多种角度（经济、社会、生态）描述发展智慧农业能帮助该地区和农民获得什么好处，这是发展智慧农业的最大意义所在。

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