农业信息技术基础知识（1）
农业信息技术基础知识
- 什么是信息技术？信息技术包括哪四部分？分别对用人体信息器官的哪些功能？
答：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助能的技术。
信息技术包括信息采集技术、信息传递技术、信息处理技术、信息控制技术。
信息采集技术；感觉器官对外界环境信息的感知功能。
信息传递技术；传导神经网络对信息的传递功。
信息处理技术；思维器官对信息识别、转换、加工、储存、再生的功。
信息控制技术；效应器官对外部事物的运动状态和方式实施干预的功能。
- 信息技术是如何发展的？近代和现代信息技术包括哪些方面？
答：（1）语言的产生和应用：语言产生于社会，产生于全体的使用者，产生于社会的约定俗成。语言的产生标志着从猿到人进化重要标志，信息在人脑中存储和加工，利用声波进行传递。（2）文字的发明和使用：文字使人类信息的存储和传递超越了时间和空间的局限。（3）造纸术和印刷术的发明和应用：信息可以大量地生产、存储和流通，更进一步扩大了信息交流的范围。（4）电报电话、电视和其它通讯技术的发明和应用：进一步突破了时间和空间的限制，信息传递的效率和手段再一次发生了质的飞跃。（5）电子计算机和现代通讯技术的发明和应用：使信息的处理速度和传递速度得到惊人的提高。目前以多媒体个网络技术为核心的信息技术掀起了新一轮的信息革命浪潮。
近代的信息技术包括摄影技术、电影技术、广播和电视技术等。现代信息技术是指以微电子和光电技术为基础，计算机和通信技术为支撑的技术。
- 什么是现代信息技术？主要包括哪些方面？
答：现代信息技术，是借助以微电子学为基础的计算机技术和电信技术的结合而形成的手段，对声音的、图像的、文字的、数字的和各种传感信号的信息进行获取、加工、处理、储存、传播和使用的能动技术。
具体来讲，现代信息技术主要包括以下几方面技术：
（1）感测与识别技术 它的作用是扩展人获取信息的感觉器官功能。
（2）信息传递技术 它的主要功能是实现信息快速、可靠、安全的转移。
（3）信息处理与再生技术 信息处理包括对信息的编码、压缩、加密等。
（4）信息施用技术 是信息过程的最后环节。它包括控制技术、显示技术等。
4、如何理解数字地球？有何特点？其主要支撑技术包括哪些？
答：数字地球”就是数字化的地球，是一个地球的数字模型，它是利用数字技术和方法将地球及其上的活动和环境的时空变化数据,按地球的坐标加以整理，存入全球分布的计算机中，构成一个全球的数字模型，在高速网络上进行快速流通，这样就可以使人们快速、直观完整地了解我们所在的这颗星球。“数字地球”将最大限度地为人类的可持续发展和社会进步以及国民经济建设提供高质量的服务。
要在电子计算机上实现数字地球不是一个很简单的事，它需要诸多学科，特别是信息科学技术的支撑。这其中主要包括：信息高速公路和计算机宽带高速网络技术、高分辨率卫星影像、空间信息技术、大容量数据处理与存贮技术、科学计算以及可视化和虚拟现实技术。
- 数字地球发展现状如何？数字地球在我国有哪些应用？
答：近年来，我国数字地球产业产业蓬勃发展，产业规模持续扩大。随着人工智能、大数据、云计算、5G等新一代信息技术、地理信息技术与航空航天产业跨界融合，催生了新产品、新服务和新业态，为数字地球产业提供了良好的发展机遇。
公开数据显示，我国在轨运行应用卫星数量超过500颗。随着技术进步，卫星定位越来越准，分辨率不断提高。应用高性能计算、人工智能、云计算、大数据以及虚拟现实等新一代信息技术，“数字地球”正在打造“一站式”空天信息平台——用一个软件把卫星拍摄、解码、建模、应用等中间环节封装起来，地面应用只需跟这一个软件打交道。
- 什么是智慧地球？其内容包括哪些？有何意义？
答：“智慧地球”是IBM公司首席执行官彭明盛2008年首次提出的新概念。他认为，智能技术正应用到生活的各个方面，如智慧的医疗、智慧的交通、智慧的电力、智慧的食品、智慧的货币、智慧的零售业、智慧的基础设施甚至智慧的城市，这使地球变得越来越智能化。
IBM“智慧的地球”战略的主要内容是，IT产业下一阶段的任务是把新一代IT技术充分运用在各行各业之中。即把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，并且被普遍连接，形成所谓“物联网”。并通过超级计算机和云计算将“物联网”整合起来，实现人类社会与物理系统的整合。在此基础上，人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活，从而达到“智慧”状态。
IBM希望此次在全球推出的“智慧的地球”战略能够与中国的基础设施建设结合起来，在在基础建设的执行中，植入“智慧”的理念，不仅仅能够在短期内有力的刺激经济、促进就业，而且能够在短时间内为中国打造一个成熟的智慧基础设施平台。
- 什么是物联网？其发展有何意义？未来应用领域包括哪些方面？
答：物联网的本质还是互联网，只不过终端不再是计算机(PC、服务器)，而是嵌入式计算机系统及其配套的传感器。这是计算机科技发展的必然结果，为人类服务的计算机呈现出各种形态，如穿戴设备、环境监控设备、虚拟现实设备等等。只要有硬件或产品连上网，发生数据交互，就叫物联网。
物联网利用信息技术推动人类生活和生产服务的全面升级。其应用发展前景广阔，行业带动能力强。欧美国家已将物联网发展纳入其整体信息化战略，我国也明确将物联网纳入国家中长期科技发展规划(2006-2020年)和2050年国家产业路线图。
物联网的应用
1、智能仓库
物联网一个很好的应用。它能准确的提供仓库管理各个环节数据的真实性，对于生产企业，可以根据这个数据合理的把控库存量，调整生产量。物联网中利用SNHGES系统的库位管理功能，可以准确提供货物库存位置，这就大大提高了仓库管理的效率。
2、智能物流
通过在物流商品中植入传感芯片(节点)，供应链上的购买、生产制造、包装/装卸、堆栈、运输、配送/分销、出售、服务每—个环节都能无误地被感知和掌握。
3、智能医疗
利用物联网技术，实现患者和医务人员、医疗机构、医疗设备的互动，实现医疗智能化。物联网医疗设备中的传感器与移动设备可以对患者的生理状态进行捕捉，把生命指数记录到电子健康文件中，不仅自己可以查看，也方便了医生的查阅，实现远程的医疗看病。很好的解决当前的医疗资源分布不均，看病难的问题。
4、数字家庭
在连接家庭设备的同时，通过物联网与外部的服务连接起来，实现服务与设备互动。
5、定位导航
物联网与卫星定位技术、GSM/GPRS/CDMA移动通讯技术、GIS地理信息系统相结合，能够在互联网和移动通信网络覆盖范围内使用GPs技术，使用和维护成本大大降低，并能实现端到端的多向互动。
6、智能零售
RFID取代零售业的传统条码系统(Barcode)，使物品识别的穿透性(主要指穿透金属和液体)、远距离以及商品的防盗和跟踪有了极大改进。
7、智能交通
物联网将整个交通设备连在一起。主要是用图像识别为核心技术。可以准确的收集到交通车流量信息，通过信号灯等设备进行流量的控制，这个技术的运用，会让堵车成为历史。管理人员利用这个技术能将道路、车辆的情况掌握的一清二楚，驾驶违章无处可逃，交通事故也能及时的得到处理。人们的出行得到了很大的方便。
8、智能电力
电力工程是一项重大的民生工程，对电网的安全检测是一项必修科目。以南方电网与中国移动通过M2M技术进行的合作为例，因为物联网的运用，使得自动化计量系统开始启动，使得故障评价处理时间得到一倍的缩减。
- 什么是云计算？其特点是什么？云计算对互联网络发展有何意义？
答：云计算是分布式计算的一种，指的是通过网络“云”将巨大的数据计算处理程序分解成无数个小程序，然后，通过多部服务器组成的系统进行处理和分析这些小程序得到结果并返回给用户。云计算早期，简单地说，就是简单的分布式计算，解决任务分发，并进行计算结果的合并。因而，云计算又称为网格计算。通过这项技术，可以在很短的时间内(几秒钟)完成对数以万计的数据的处理，从而达到强大的网络服务。现阶段所说的云服务已经不单单是一种分布式计算，而是分布式计算、效用计算、负载均衡、并行计算、网络存储、热备份冗杂和虚拟化等计算机技术混合演进并跃升的结果。
云计算特点：①超大规模；②虚拟化；高可用；通用性；弹性扩展；按需计费；极其廉价。
云计算的3种服务：（1）软件即服务。云服务提供商把 IT 系统中的应用软件层作为服务出租出去，消费者不用自己安装应用软件，直接使用即可，这进一步降低了云服务消费者的技术门槛。（2）平台即服务。云服务提供商把IT系统中的平台软件层作为服务出租出去，消费者自己开发或者安装程序，并运行程序。（3）基础设施即服务。云服务提供商把IT系统的基础设施层作为服务出租出去，由消费者自己安装操作系统、中间件、数据库和应用程序。
- 什么是农业信息技术？农业信息技术对农业发展有何作用？
答：所谓农业信息技术，是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的技术的总称。它是利用现代高新技术改造传统农业的重要途径。
农业信息技术的应用，特别是遥感技术（RS）、地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）的应用，因具有宏观、实时、低成本、快速、高精度的信息获取，高效数据管理及空间分析的能力，从而成为重要的现代农业资源管理手段，广泛应用于土地、土壤、气候、水、农作物品种、动植物类群、海洋渔等资源的清查与管理，以及全球植被动态、地地利用动态监测、土壤侵蚀监测。我国已研制出红壤资源信息系统，土地利用现状调查和数据处理系统，北方草地产量动态监测系统，中国农作物种质资源数据库及国家农业资源数据库等。
10、国外农业信息技术发展现状如何？
答：（1）美国农业信息技术。美国的农业属于现代化、一体化农业，集合了自动化技术、机械化技术、计算机网络以及遥感遥测等新近技术，其在农业信息化技术应用模式与 经验上受到多数国家认可和借鉴。早在二十世纪八十年代，美国农业信息技术的应用就已经超过百分之六十，从七十年代初期，美国已经着手建立农业技术数据库，而后又产生一系列相关数据库，为世界各国的农业生产提供服务，在农 作物生长自动化管理、预测与诊断病虫害、保护农业资源等 方面应用广泛。现阶段，美国农业部已经建设形成健全、完整的信息制度与体系，全球化的信息网络。（2）法国农业信息技术。在欧盟中，法国是第一农业大国，农业信息技术的应用与发展也相当先进，可以收集、发布、处理农业信息，具有高效、准确的特点。农业信息服务 主体多元化、复合化，形式多样化，互联网以及计算机均有 良好的基础和发展优势。农业部是农业信息下达的主要部门，而信息的收集与总结是由大区农业部门担任，省级农业 部门负责配合、协助大区农业部门工作。在法国，农业信息 具有较为广泛的收集面，不仅包括种植业、渔业以及畜牧 业，还包括食品生产、林业以及农产品流通等。通过各个部门将经营者与生产者的信息需求串联在一起，进而出现多 个服务主体共存的局面。（3）德国农业信息技术。在农业信息技术上，德国已 经进入电子计算机网络应用阶段，连通于北美、欧洲等国，其农业信息技术的实施主要应用以下三种计算机网络：首 先是电子数据管理系统，由各州农业局研发并运营，用户仅 需把电视机或计算机用电话线和该系统联机，再交纳费用即可使用，通过这一系统可以实时掌握农作物的生长状态、 预防病虫害、获取防治技术、掌握最新的市场信息等。其次 是电视文本显示服务系统，由邮电局研发并运营，用户仅需 购置该系统的主机以及键盘，再与电话、电视相连接，就可以利用邮电局网络，实时获取农业技术相关信息。最后是植 保数据库系统，由农业生物研究中心研发并运营，其宿主机为大型计算机，用户仅需与宿主机联网，联机之后便可检索出农业信息相关的信息。
11、我国农业信息技术发展取得了哪些成就？
答：新农业——将天上的卫星同地上的种子联接，将一头生猪的出栏纳入全球农业数据调查分析系统，当数据在产业重塑中“活”起来，农业开始变得“会思考”。新农民——具有互联网思维、懂得现代信息技术、能够触网营销，当这样的新型职业农民进入农业，回到乡村，谁来种地、如何种地的问题迎刃而解。新农村——农业信息化不仅仅是一场深刻的生产和经营革命，当涉及村庄治理的村务信息在线化，村民的公共服务需求数据化时，“智慧农村”呼之欲出。
12、什么是数字农业？包括哪些内容？它与精确农业、信息农业有何区别？
答：从概念上来讲，数字化农业是指利用计算机等现代信息技术实现数字化、网络化、自动化管理的现代农业模式。简单来说就是利用物联网、大数据、人工智能等新一代的信息技术，对我们的农业生产进行精准管控。数字农业通过数据、气象和卫星遥感，使人们对天和作物的简单了解，更好地感知作物的生长状况，及时预测天气和各种风险，减少农药和化肥的施用，打开农业的各个环节，从而产生更高效、更抗风险的农业整体解决方案。
数字农业是一个集合概念，它主要包含以下4个主要部分：
1.农业物联网(Internet of Things)
农业物联网从本质上讲，是一套数控系统。在一个特定的封闭系统内，以探头、传感器、摄像头等设备为基础的物物相联。它根据已经确定的参数和模型，进行自动化调控和操作。由于需要以硬件设备的投资和联网为基础，因此投资额较大，主要用于设施农业生产过程的管理和操作，也用于农产品的加工、仓储和物流管理。
2.农业大数据(Big Data)
农业大数据是与农业物联网相对应的概念，它是一个数据系统，在开放系统中收集、鉴别、标识数据，并建立数据库，通过参数、模型和算法来组合和优化多维和海量数据，为生产操作和经营决策提供依据，并实现部分自动化控制和操作。因为它是在完全开放的系统中运作，因此主要用于大田农业的生产和农业全产业链的操作和经营。
3.精准农业(Precision Farming)
精准农业是建立在农机硬件基础上的执行和操作系统。它主要是以农机的单机硬件为基础，配以探测设备和智能化的控制软件，以实现精准操作，变量控制(包括变量播种、变量施肥、变量喷药等)，无人驾驶，以及最佳的工作环境和场景适配。精准农业强调的是(单体)设备和设施操作的精准和智能化控制，是硬件+软件。
4.智慧农业(Smart Agriculture)
智慧农业是建立在经验模型基础之上的专家决策系统，其核心是软件系统。智慧农业强调的是智能化的决策系统，配之以多种多样的硬件设施和设备，是系统+硬件。智慧农业的决策模型和系统可以在农业物联网和农业大数据领域得到广泛应用。
精准农业是基于农业机械硬件的执行和操作系统。它主要基于农业机械的单机硬件，配备检测设备和智能控制软件，实现精确操作、变量控制（包括变量播种、变量施肥、变量喷雾等）、无人驾驶、最佳工作环境和场景适应。精准农业强调对（单体）设备和设施操作的精确和智能控制，即硬件+软件。精准农业是一套以信息技术为支撑的现代农业经营技术和管理的定位、定时和定量实施体系。它根据土壤性质和作物生长条件的空间差异调整作物的投入，即一方面了解田间土壤性质和生产力的空间变化，另一方面确定作物的生产目标，实现定位和定量精确田间管理。显然，实施精准农业不仅可以最大限度地提高农业的实际生产力，而且是实现优质、高产、低耗、环保可持续发展的有效途径。
信息农业就是集知识、信息、智能、技术、加工和销售等生产经营诸要素为一体的开放式、高效化的农业。
13、什么是数字农作？其基本特征和主要内容包括哪些方面？
答：含义：数字农作是通过综合运用数据库、3S技术、系统模拟、人工智能、虚拟现实、网络通信等现代信息技术，研究农作物生产系统中信息获取处理、管理和利用的关键技术及应用系统，从而对农作系统过程的信息流实现全面的数字化表达和整合。
基本特征：数字农作具有系统化、模型化、知识化、智能化、可视化、网络化等基本特征。
内容：
理论基础：包括农作信息的结构、性质、分类及其表达，农作信息的传输机制与信息流的形成机理，农作信息的管理与调控技术等。
关键技术：包括农作信息获取、信息处理、信息模拟、信息控制等方面（如3S、数据库、模拟模型、人工智能、决策支持和网络技术等)。
应用系统：包括基于数据库的农业生产信息管理系统、基于3技术的农业空间
信息系统、基于模型的农作管理决策支持系统、基于人工智能的农作管理专家
系统、基于关键技术集成的数字农作技术平台。
14、数字农作关键技术包括哪些？对农作管理有何意义？
答：数字农作关键技术主要包括作物生产数据库及信息管理系统、基于３Ｓ的农业空间信息系统、作物系统模拟模型、作物系统监测技术、作物管理知识系统、精确农作管理系统、网络化电子农务技术以及综合性数字农作应用系统等。
数字农作具有系统化、模型化、知识化、智能化、可视化、网络化等基本特征。该技术使得农业生产系统从定性理解到定量分析、概念模式到数字模型、专家经验到优化决策，实现定时、定量、定位的数字化和智能化农作信息管理与决策支持。
15、数字农作技术发展趋势如何？
答：进入２１世纪，以生物技术和信息技术推动的农业新科技革命已在世界范围内全面展开，并已取得了重大进展。将信息技术与农业科技相结合，用信息技术改造传统农业，以农业的信息化带动农业的现代化，对于提升农业生产系统的管理水平、生产效益和产业竞争力，具有重大的现实意义和应用前景。因此，发展数字农作、实施农业信息化是我国农业迎接知识经济挑战和推动农业科技创新的重大战略。
数字农作的到来使得作物生产不再是以经验为主的粗放型的生产活动，而是与高科技结合的有序化、定量化、规范化、科学化的农业产业。数字农作技术的深入研究和广泛应用，将可实现农业资源环境与生产系统数据管理的信息化，农作制度及生产管理决策的智能化，虚拟作物生长调控的可视化，农业产业服务的网络化，农业教育与推广的现代化等。