时间：2022-03-30 18:19:49
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇数字农业，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
论文摘要阐述数字农业的概念及其作用，指出数字农业建设中存在的问题，包括农业信息化水平低、信息化意识及利用信息能力不强、管理和标准化工作有待进一步加强等，并对数字农业的建设进行了展望和设想。
在我国2000年的《农业科技发展纲要》中，将数字农业放在农业信息技术的首要位置，引起了人们的普遍关注。本文试图谈谈对数字农业的认识、存在的问题和建设数字农业的基本设想，以供参考。
1对数字农业的认识
数字农业（digitalagriculture）就是用数字化技术，按人类需要的目标，对农业所涉及的对象和全过程进行数字化和可视化的表达、设计、控制和管理。其本质是把信息技术作为农业生产力要素，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、地学空间、网络通讯、电子工程技术与农业的融合，在数字水平上对农业生产、管理、经营、流通、服务以及农业资源环境等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[1]。
有的学者认为[2]，数字农业是“数字地球”在农业领域的延伸。正如“数字地球”的概念一样，数字农业这一概念体现了数据和技术的综合集成。数字农业可以有广义和狭义之分。广义的数字农业，即信息化农业，包括农业要素（生物要素、环境要素、技术要素、社会经济要素等）、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。狭义的数字农业，是以农业空间信息机理为基础的、以“3S”技术为支撑的农业系统空间信息技术体系。
事实上数字农业是一个学术性很强的综合概念。近年来，与数字农业技术体系有关的理论基础和应用技术研究，已经成为主要发达国家发展高新技术农业的侧重点，成为极其活跃的科技创新领域。数字农业是一项集农业科学、地球科学、信息科学、计算机科学、空间对地观测、数字通讯、环境科学等众多学科理论与技术于一体的现代科学体系，是由理论、技术和工程构成的三位一体的庞大系统工程。数字农业是对有关农业资源（植物、动物、土地等）、技术（品种、栽培、病虫害防治、开发利用等）、环境、经济等各类数据的获取、存贮、处理、分析、查询、预测与决策支持系统的总称。数字农业是信息技术在农业中应用的高级阶段，是农业信息化的必由之路；农业信息化、智能化、精确化与数字化将是信息技术在农业中应用的结果。实现农业农村现代化、保障我国的食物安全、全面建设小康社会的关键在于推动农业科技的发展，创造条件进行一次新的技术革命，促使传统农业向现代农业转变，促使粗放生产向集约化经营转变。可以预言，数字农业及其相关技术的快速发展和推广应用，必将成为新世纪农业科技革命不可缺少的重要内容，必将推动农业向高产、优质、高效及可持续方向发展，在带动广大农民致富和全面建设小康社会中发挥越来越重要的作用[3]。
2存在的问题
2.1农业信息化水平较低
收集信息、处理信息、传播信息的软硬件设备与网络体系不健全；已开发的大量农业经济信息系统、农作物病虫害数据库、作物品种资源管理数据库系统、农业土壤系统分类数据库系统等大多不涉及空间维度，难以适应当前对空间数据信息的需求；对于来源多种多样、格式也不尽相同的各种数据的实时性、地域性、综合性处理还需作出很多努力。
2.2农业信息化意识和利用信息的能力不强
一方面，许多基层农技人员和广大农业从业者，知识老化，整体素质有待进一步提高，对于利用现代技术，收集、处理、利用农业信息的意识和能力不强；另一方面，农业信息加工处理的技术人员缺乏，当前，就连最基本的能够及时、准确地提供农产品供需信息，对网络信息进行收集、整理，分析市场形势，回复网络用户的电子邮件，解答疑问等方面的人才也不多，更谈不上能够满足数字农业发展对于人才的需求。2.3农业信息化效益不明显
数字农业还刚刚起步，在国内总体上尚处于探索阶段，实用性、普遍性的技术应用还很少，直接带来的经济效益还没有很好地显现出来。
2.4农业信息数据的管理和标准化工作有待进一步加强
地理信息系统（GIS）以及其他农业信息管理系统为了完成某种分析工作所要求的各种农业数据往往格式与结构不同，而且往往掌握在不同的管理部门或研究机构中。因此，未来建立在网络上的农业地理信息系统要具备获取和分析分布式存储数据的能力，也就是说我们要使所谓的WebGIS能够协同处理来自不同组织和机构的农业数据[2]。
3建设数字农业的基本设想
随着经济社会的快速发展和科技进步，台州在数字网络建设、原始数字化数据积累、数字化信息采集及其处理等
方面的工作已有一定的基础，起动发展数字农业不仅是必要的，而且是可行的。借鉴许多学者的研究结果[4，5]，提出建设台州数字农业的基本设想，就是要在台州已有农业信息化建设成果基础上，建立可视化的台州农业地理信息系统，构建直观形象的农业信息管理与辅助决策视频体系，实现农业信息的现代化综合管理、分析、共享和，彻底改造台州传统的农业管理模式，全面提升台州农业工作的信息化和现代化水平。
3.1整合已有的农业信息
在国家、省级信息基础设施建设的基础上，以各级农业部门为依托，建设中央一省一市县信息骨干网络系统，形成一个功能完善、性能优良的农业综合信息网络系统，并与其他网络互联，成为一个全方位的农业资源和经济信息网络系统。
3.2信息表达要直观、形象，并要实现信息系统的联网
把市内的地形、地貌、交通、村镇、行政区划等基础地理信息以及耕地分布、土壤类型、种植结构、水肥状况、农作物生长发育、气象、病虫害、农民知识、乡镇企业、农业法律法规等各种农业信息以图形图像等直观形象的可视化电子地图与相关信息的形式在投影视频系统上进行显示和表达，随着数字农业的发展，逐步做到与省级、国家级类似的信息系统进行交互式查询等。
3.3强化对科研、管理等的服务工作
通过对基础地理信息和农业专题信息的空间分析、网络分析和追踪分析等，实现农业科研、管理和决策人员在全市三维农业电子模型上，对农业生产中的现象、过程进行模拟，高效、直观、形象地为农业工作的规划、设计、建设、经营、管理、服务、决策等提供科学依据。
4参考文献
[1]蒋建科.“数字农业”带动农业现代化[J].农资科技，2003（5）：41.
[2]薛领，雪燕.数字农业与我国农业空间信息网格（Grid）技术的发展[J].农业网络信息，2004（4）：4-7.
[3]曹宏鑫，王家利，郑宏伟.发展“数字农业”推动农村信息化[J].农业网络信息，2004（1）：17-20.
论文摘要阐述数字农业的概念及其作用，指出数字农业建设中存在的问题，包括农业信息化水平低、信息化意识及利用信息能力不强、管理和标准化工作有待进一步加强等，并对数字农业的建设进行了展望和设想。
在我国2000年的《农业科技发展纲要》中，将数字农业放在农业信息技术的首要位置，引起了人们的普遍关注。本文试图谈谈对数字农业的认识、存在的问题和建设数字农业的基本设想，以供参考。
1对数字农业的认识
数字农业（digitalagriculture）就是用数字化技术，按人类需要的目标，对农业所涉及的对象和全过程进行数字化和可视化的表达、设计、控制和管理。其本质是把信息技术作为农业生产力要素，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、地学空间、网络通讯、电子工程技术与农业的融合，在数字水平上对农业生产、管理、经营、流通、服务以及农业资源环境等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[1]。
有的学者认为[2]，数字农业是“数字地球”在农业领域的延伸。正如“数字地球”的概念一样，数字农业这一概念体现了数据和技术的综合集成。数字农业可以有广义和狭义之分。广义的数字农业，即信息化农业，包括农业要素（生物要素、环境要素、技术要素、社会经济要素等）、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。狭义的数字农业，是以农业空间信息机理为基础的、以“3S”技术为支撑的农业系统空间信息技术体系。
事实上数字农业是一个学术性很强的综合概念。近年来，与数字农业技术体系有关的理论基础和应用技术研究，已经成为主要发达国家发展高新技术农业的侧重点，成为极其活跃的科技创新领域。数字农业是一项集农业科学、地球科学、信息科学、计算机科学、空间对地观测、数字通讯、环境科学等众多学科理论与技术于一体的现代科学体系，是由理论、技术和工程构成的三位一体的庞大系统工程。数字农业是对有关农业资源（植物、动物、土地等）、技术（品种、栽培、病虫害防治、开发利用等）、环境、经济等各类数据的获取、存贮、处理、分析、查询、预测与决策支持系统的总称。数字农业是信息技术在农业中应用的高级阶段，是农业信息化的必由之路；农业信息化、智能化、精确化与数字化将是信息技术在农业中应用的结果。实现农业农村现代化、保障我国的食物安全、全面建设小康社会的关键在于推动农业科技的发展，创造条件进行一次新的技术革命，促使传统农业向现代农业转变，促使粗放生产向集约化经营转变。可以预言，数字农业及其相关技术的快速发展和推广应用，必将成为新世纪农业科技革命不可缺少的重要内容，必将推动农业向高产、优质、高效及可持续方向发展，在带动广大农民致富和全面建设小康社会中发挥越来越重要的作用[3]。
2存在的问题
2.1农业信息化水平较低
收集信息、处理信息、传播信息的软硬件设备与网络体系不健全；已开发的大量农业经济信息系统、农作物病虫害数据库、作物品种资源管理数据库系统、农业土壤系统分类数据库系统等大多不涉及空间维度，难以适应当前对空间数据信息的需求；对于来源多种多样、格式也不尽相同的各种数据的实时性、地域性、综合性处理还需作出很多努力。
2.2农业信息化意识和利用信息的能力不强
一方面，许多基层农技人员和广大农业从业者，知识老化，整体素质有待进一步提高，对于利用现代技术，收集、处理、利用农业信息的意识和能力不强；另一方面，农业信息加工处理的技术人员缺乏，当前，就连最基本的能够及时、准确地提供农产品供需信息，对网络信息进行收集、整理，分析市场形势，回复网络用户的电子邮件，解答疑问等方面的人才也不多，更谈不上能够满足数字农业发展对于人才的需求。2.3农业信息化效益不明显
数字农业还刚刚起步，在国内总体上尚处于探索阶段，实用性、普遍性的技术应用还很少，直接带来的经济效益还没有很好地显现出来。
2.4农业信息数据的管理和标准化工作有待进一步加强
地理信息系统（GIS）以及其他农业信息管理系统为了完成某种分析工作所要求的各种农业数据往往格式与结构不同，而且往往掌握在不同的管理部门或研究机构中。因此，未来建立在网络上的农业地理信息系统要具备获取和分析分布式存储数据的能力，也就是说我们要使所谓的WebGIS能够协同处理来自不同组织和机构的农业数据[2]。
3建设数字农业的基本设想
随着经济社会的快速发展和科技进步，台州在数字网络建设、原始数字化数据积累、数字化信息采集及其处理等
方面的工作已有一定的基础，起动发展数字农业不仅是必要的，而且是可行的。借鉴许多学者的研究结果[4，5]，提出建设台州数字农业的基本设想，就是要在台州已有农业信息化建设成果基础上，建立可视化的台州农业地理信息系统，构建直观形象的农业信息管理与辅助决策视频体系，实现农业信息的现代化综合管理、分析、共享和，彻底改造台州传统的农业管理模式，全面提升台州农业工作的信息化和现代化水平。
3.1整合已有的农业信息
在国家、省级信息基础设施建设的基础上，以各级农业部门为依托，建设中央一省一市县信息骨干网络系统，形成一个功能完善、性能优良的农业综合信息网络系统，并与其他网络互联，成为一个全方位的农业资源和经济信息网络系统。
3.2信息表达要直观、形象，并要实现信息系统的联网
把市内的地形、地貌、交通、村镇、行政区划等基础地理信息以及耕地分布、土壤类型、种植结构、水肥状况、农作物生长发育、气象、病虫害、农民知识、乡镇企业、农业法律法规等各种农业信息以图形图像等直观形象的可视化电子地图与相关信息的形式在投影视频系统上进行显示和表达，随着数字农业的发展，逐步做到与省级、国家级类似的信息系统进行交互式查询等。
3.3强化对科研、管理等的服务工作
通过对基础地理信息和农业专题信息的空间分析、网络分析和追踪分析等，实现农业科研、管理和决策人员在全市三维农业电子模型上，对农业生产中的现象、过程进行模拟，高效、直观、形象地为农业工作的规划、设计、建设、经营、管理、服务、决策等提供科学依据。
4参考文献
[1]蒋建科.“数字农业”带动农业现代化[J].农资科技，2003（5）：41.
[2]薛领，雪燕.数字农业与我国农业空间信息网格（Grid）技术的发展[J].农业网络信息，2004（4）：4-7.
[3]曹宏鑫，王家利，郑宏伟.发展“数字农业”推动农村信息化[J].农业网络信息，2004（1）：17-20.
一、数字农业教育与学生信息素质培养
“数字农业”作为国民经济和社会信息化以及“数字地球”的重要内容,成为21世纪农业的重要标志,也是我国实现现代化农业发展的必然趋势,对于保证我国农业的可持续发展具有十分重要的意义。数字农业是指以现代信息技术为基础,对农业生产要素、有关农业生产的各部门、各行业以及农业生产的全过程进行数字化管理。为适应未来农业发展需求,必须重视学生信息素质培养。对学生的信息素质的基本要求应有以下几点:
1.信息获取能力。大学生必须掌握基本的获取信息的技能,如计算机技术、网络技术等。21世纪是信息时代,信息就是一切。在这个时代,人们的生产和生活方式将会发生革命性的变革。应以信息能力的培养为核心,实现学生自我获取信息的能力,以调整自己的知识结构和思维方式,达到增长才干的目的,实现大学生信息增值能力。
2.信息应用能力。大学生必须学会把通过不同渠道获得的信息加以综合分析,转化为自身的知识,然后应用到工作、学习和生活之中,只有这样才能实现信息的真正价值。
3.信息判断能力。随着网络技术的发展,信息的传播速度突飞猛进,各种各样的信息铺天盖地,许多学生面对着茫茫的信息海洋,无所适从。只有有了正确的信息判断观点才可能发现有价值的信息。因此,在一些学科进行数字农业教育,对学生开阔视野、拓宽思路以及今后的就业有着深远的意义。学生可以以自己的本专业知识为依托,将数字农业技术融入其中,更好地发挥专业优势,提高自己的创新意识。这个培养过程,对高等农业教育提出了新的更高的要求,切实把数字农业技术与不同专业知识有机地结合在一起,对于培养出具有现代意识的复合型、有个性的高等农业人才十分重要。大力发展数字农业教育,提高学生信息素质,是农业大学可以借鉴的一种新型复合创新人才培养方式。
二、数字农业教育与学生信息素质培养策略
随着农业现代化的快速发展,高等农业院校对学生信息素质的重视程度不断提高,越来越迫切地需要具有高信息素质的建设者。因此,高等农业院校必须抓住信息素质培养和教育这条主线,以提高学生的信息素质为出发点,充分发挥数字农业教育在信息素质培养中的重要作用。在教育观念、人才培养目标和培养模式、专业调整、课程体系等方面进行改革与创新。具体培养策略如下:
1.加强信息素质重要性的认识。高等农业院校要重新审视数字农业教育在信息素质培养中的重要地位,把对学生信息素质的培养作为计算机基础课程改革的首要任务。在信息时代,知识的更新步伐也在加快,使得学生必须构建一个与时俱进的知识体系。因此,在教学实践中,可以考虑三层教育体系:大学一年级学习计算机应用基础,二年级掌握一门编程语言,三年级开展数字农业教育。在数字农业教育的教学活动中,不仅要教授计算机的相关知识,还要渗透信息素质教育的理念,逐步使学生的信息素质得到加强和提高。
2.重视实践教学的作用。传统教学中存在“重求同,忽视求异,重集中思维训练,忽视发散思维训练”的问题,而在数字农业教育过程中,要充分重视实践教学的作用,使学生不仅掌握专业基础理论,而且要有很强的动手能力,为他们将来从事数字农业的相关研究奠定基础。
3.改革教学方法和教学内容。按照不同专业的培养要求,应该拓宽各专业口径,调整各专业课程设置,制订按类培养的授课方案。例如,将众多专业划分为农学类、经济管理类、资源环境类和农业工程类等几大门类。农学类相关专业可以重点讲授农业专家系统、虚拟农业等内容;经济管理类可以重点讲授决策支持系统、农业数据统计分析等;农业工程类专业可以重点设置“3S”技术、精准农业技术和农业信息化技术等。
4.实施任务驱动。引导学生灵活地运用信息类知识解决实际问题是培养学生创新能力的有效方法。信息素质的培养应以完成典型“任务”为主,使“任务”成为学习的外在动力。在设计数字农业教学的时,应注意布置与学习内容相应的任务。例如,在学生进行学习专家系统的创建时,教师可以布置专家系统的基本使用任务,让学生收集与自己专业相关的专家系统的知识等。这样,使学生主动参与到学习活动中。同时要鼓励学生大胆尝试操作,遇到问题和困难时,同学分组进行讨论,发扬团队协作精神。数字农业是现代农业发展的必然趋势,具有多学科交叉的特点。加强数字农业教育,有利于提高学生的信息素质,开拓学生创新意识。因此,为了更好地培养农业院校学生的信息素质,应进一步认识信息素质的重要性;将信息素质教育与创新能力教育作为人才培养的主要目标;加强实践教学;按照数字农业对不同专业的要求,适当调整教学内容;运用数字农业学科特点激发学生信息意识;实施任务驱动等方法。
关键词：数字农业；时空推理；专家系统
0引言
数字农业应用涉及大量的气象、环境、水文、地质、土壤等领域的时空数据。这些时空数据分散在异构系统中，有着不同的数据格式和规范，采用不同的概念和术语，基于不同的数学模型和分析推理方法。这些多领域时空信息对农业生产、决策均起着重要作用。但是以前由于缺乏高效、合理的技术手段，即使付出很高的代价，也很难将这些时空信息完整无损地共享和融合集成到数字农业应用中，在很大程度上制约了数字农业的应用发展。同时GIS等商业软件平台成本较高也不利于大规模应用推广。
为此，本文基于自主版权GIS、专家系统等系统软件，应用时空推理、本体论、语义Web、关系数据挖掘和专家系统等技术，建立一个数字农业时空信息智能管理平台，对多源、异构的数字农业时空数据和推理分析方法进行集中统一的规范化管理，便于在实际应用中进行融合、集成和共享。基于该平台快速建立起了数字化测土施肥系统、大豆种植标准化管理系统、无公害水果蔬菜栽培指导系统等一批智能应用系统。这些应用系统精确控制农田每一地块种子、化肥和农药的施用量，在提高作物产量的同时，能够实现精确控制农业生产过程，有效降低成本，充分保证农业资源科学地综合开发利用，减少和防止对环境和生态的污染破坏，保持农业生态环境的良性循环，是实现“绿色农业”的重要途径。
1主要关键技术研究现状
1．1数字农业
数字农业是在“数字地球”的基础上提出并发展的，是21世纪新型的农业模式和挑战性的国家目标，包括精准农业、虚拟农业等内容，其核心是精准农业。以3S技术应用为核心的数字农业空间信息管理平台开发研究是数字农业研究的突破口[1,2]。美国于20世纪80年代初提出数字农业的概念，它是针对农业生产稳定性差、技术措施差异程度大等情况，运用卫星全球定位系统控制位置，用计算机精确定量，把农业技术措施的差异从地块水平精确到平方厘米水平，从而极大地提高种子、化肥、农药等农业资源的利用率，提高农产量，减少环境污染。法国农业部植保总局建立了全国范围内的病虫测报计算机网络系统。日本农林水产省建立了水稻、大豆、大麦等多种作物品种、品系的数据库系统。新西兰农牧研究院利用信息技术向农场主提供土地肥力测定、动物接种免疫、草场建设、饲料质量分析等各种信息服务。同时，我国紧跟国际研究的前沿，开展了系统工程、数据库与信息管理系统、遥感、专家系统、决策支持系统、地理信息系统等技术在农业、资源、环境和灾害方面的应用研究。
1．2时空推理
近年来，时空推理（Spatio－temporalReasoning）已成为十分活跃的研究方向，在军事、航天、能源、交通、农业、环境等领域有着广泛的应用。近十年来我国国家基础地理信息中心、清华大学、信息大学、中国科学院、武汉测绘科技大学、武汉大学、吉林大学等单位在时态GIS、时空数据模型、时空拓扑、时空数据库等时空推理相关领域开展了大量研究工作。
1．3时空数据标准与共享
不同领域和应用环境对时空数据的理解存在很大差异，这造成了异构时空系统集成的困难，因此时空数据共享、互操作和标准化的研究具有重要意义。这方面研究最初从空间数据入手，近期开始向时间数据和时空结合数据发展。时空数据的共享有以下方式：
（1）空间数据交换
空间数据交换的基本思想是各系统使用自身的数据格式，通过标准格式进行数据交换。目前空间数据交换标准有：SDTS、DIGEST、RINEX等国际标准；以色列的IEF、英国的MOEPSTD、加拿大的SAIF、我国的CNSDTF等国家标准；AutoDesk的DXF、ESRI的E00、MapInfo的MIF等厂商标准。尽管各GIS软件厂商提供了公开的交换文件格式来进行空间数据的转换，但由于底层数据模型的不同，最终导致不同的GIS的空间数据不能无损的共享。虽然空间数据交换仍然在使用，但效果并不理想。空间数据互操作标准是当前国际公认的，比空间数据交换标准更有前途的数据标准。
（2）基于GML的空间数据互操作
开放式地理信息系统协会(OpenGISConsortium，OGC)提出了简单要素实现规范和地理标记语言(GeographyMarkupLanguage，GML)。OGC相继推出了一整套GIS互操作的抽象规范，包括地理几何要素、要素集、OGIS要素、要素之间的关系、空间参考系统、定位几何结构、存储函数和插值、覆盖类型及地球影像等17个抽象规范，2003年1月推出GML3.10版[3]。近年来，国内外众多学者基于GML在空间数据共享等方面开展了大量研究。2001年Rancourt等人[4]将GML与先前所定义的空间标准进行比较，认为GML能有效地满足空间数据交换标准。2002年，ZhangJianting等人[5]提出了一种基于GML的Internet地理信息搜索引擎。2003年，ZhangChuanrong等人[6]在网络环境下以GML作为异构空间数据库交换共享空间数据的格式，成功实现数据的互操作。2003年，崔希民等人[7]提出了GIS数据集成和互操作的系统架构，在数据层次上实现GIS数据的集成和互操作。2003年，张霞等人[8]提出一种基于GML构造WebGIS的框架结构,给出实现框架技术。其中采用GML作为空间数据集成格式。2004年，朱前飞等人[9]提出了一种新的基于GML的数据共享解决方案。2005年，陈传彬等人[10]提出了基于GML的多源异构空间数据集成框架。GML数据类型较完整，支持厂家较多，相关研究丰富，是目前最有前景的时空数据标准。本文选择GML作为农业时空数据标准。
1．4时空本体
1．4．1本体、语义Web和OWL
本体方法目前已经成为计算机科学中的一种重要方法，在语义Web、搜索引擎、知识处理平台、异构系统集成、电子商务、自然语言理解、知识工程等领域有着重要应用。尤其是目前随着对语义Web研究的深入，本体论方法受到了越来越多的关注，人们普遍认为它是建立语义Web的核心技术。OWL是当前最有发展前景的本体表示语言。2002年7月29日,W3C组织公布了本体描述语言(WebOntologyLanguage,OWL)的工作草案1.0版。目前工作草案的最新更新为2004年2月10日的版本[11]。
1．4．2时空本体
基于本体方法对时空建模的相关研究工作如下：
1998年，Roberto考虑了作为地理表示基础的某些本体问题，给出了关于一般空间表示理论的某些建议[12]。2000年ZhouQ.和FikesR.定义了一种考虑时间点和时段的时间本体[13]。2000年，Córcoles基于XML定义了一个类似SQL的时空查询语言，该语言包含八种空间算子和三种时态算子用于表达时空关系[14]。2003年，Grenon基于一阶谓词逻辑定义了时空本体，使用斯坦福大学的Protégé环境实现[15]。2003年，Bittner等人[16]提出了用于描述复杂时空过程和其中的持续实体的形式化本体。以上工作中Grenon的时空本体研究相对完整，相关研究成果已经在网上共享，本文在此基础上开展研究，建立农业时空本体。
2主要研究内容
（1）农业时空数据规范
现阶段我国还没有公认的农业时空数据标准出台。本文基于时空推理技术，研究通用性更强的时空数据表示模型，能表示气象、土壤、环境、水文、地质等各领域的农业时空数据。GML是目前公认的时空数据标准，利用上述模型扩充GML，兼容中国农业科学院的“农业资源空间信息元数据的分类及编码体系草案”等国内现有的地方性标准，构建针对数字农业中时空数据的DA－GML标准，作为数字农业基础时空数据的规范。现有的土壤、环境等基础空间数据库均支持到GML格式的转换。
（2）农业基础时空数据库
基于笔者自主开发的GIS平台建立农业基础时空数据库，该平台具有运行稳定、资源占用少、结构灵活、功能可裁减、成本较低、便于移植等特点。采用了时空推理技术，支持对空间和时空信息的表示和推理。通过DA－GML能够直接从现有系统中获取领域农业基础时空数据，主要包括土壤数据库、环境数据库、气象资料数据库、农业生产条件数据库、林业信息数据库、影像数据库等。
（3）农业时空分析方法库与农业时空知识库
时空推理是研究时间、空间及时空结合信息本质的技术，通过时空推理技术将现有面向农业领域的时空分析技术进行整合和规范化表示，形成农业时空分析方法库。对领域农业时空知识进行归纳、整理，同时通过数据挖掘方法从基础数据中提炼知识，建立农业时空知识库。
（4）农业时空本体库
在(2)、(3)中存储的数据、方法和知识需要一个有效的机制进行组织和管理。就目前技术而言，本体是表达一个领域内完整的体系（概念层次、概念之间的关联等）的最有效工具，所以本文选择建立农业时空本体库。具体包括本体获取、本体管理、本体服务与展示三个模块。使用Protégé做本体开发环境编辑。Protégé是斯坦福大学开发的基于Java的本体编辑与知识获取工具，带有OWL插件的Protégé可以支持OWL格式的本体编辑与输出。
以上三个库通过WebService方式提供基于Internet的服务，可以在线对库中信息进行维护和检索，并能无缝集成到应用系统中。
（5）系统体系结构
系统工作原理如图1所示。首先，外部系统的时空数据转换成GML格式（现在绝大多数系统支持该数据标准），进入农业基础时空数据库。通过本体获取与编辑模块将时空数据和时空知识整理，形成本体库。外部系统的请求通过WebSer－vices发给仲裁者，仲裁者区分各类情况调用三个库调用服务、提取数据和执行操作，结果返回给用户。
（6）基于平台开发农业生产智能应用系统
基于数字农业时空信息管理平台建立数字化测土施肥系统、作物种植标准化管理系统、无公害水果蔬菜栽培指导系统等一批农业生产智能应用系统，解决实际问题。
3相关系统对比分析
3．1数字农业空间信息管理平台
平台基于信息和知识支持的现代农业管理的集成技术，对农田信息进行动态采集、分析、处理和输出，从而根据农田区域差异、农事安排进行模拟分析、决策支持管理和指挥控制，并对农业生产过程的区域差异进行精确定位、动态控制等定量操作[17]。
3．2全国农业资源空间信息管理系统
全国农业资源空间信息管理系统(NASIS)实现对全国农业资源空间信息的查询分发，具有系统管理、动态数据字典、数据检索、查询、数据分发、制图、报表统计、数据分发等功能。该系统已经用于全国农作物遥感监测、农业资源调查、农业科研和农业政策信息支持服务等方面[18]。
3．3中国西部农业空间信息服务系统
计算机技术、互联网技术的迅速发展为建立基于Web的中国西部农业空间信息服务系统提供技术支撑。本文从西部农业空间信息服务系统的数据库构建开始，全面地介绍了系统的运行模式和数据库访问技术，详细论述了系统的总体结构、平台环境和开发实现等。
（1）基于平台提供的开发框架，能方便、高效地建立大量的数字农业智能应用系统，基层农业科技人员也能快速开发出技术含量高的应用系统，各应用系统能互通、共享，便于升级维护。
（2）由于大量的底层服务、数据、知识和方法由平台集中统一提供，简化了开发数字农业应用软件的工作，节约了成本。
4结束语
数字农业时空信息管理平台从系统目标、适用范围、采用技术、系统接口等方面不同于任何现有的基础农业空间数据管理平台，是一个概念全新的系统，定位于基础农业空间数据管理平台的上层，更便于开发数字农业应用。其中的本体库等机制为将来建立农业时空数据网格奠定了良好的基础。
参考文献：
［1］于淑惠.数字农业及其实现技术[J].农业图书情报学刊,2004,15(7):5－8.
[2]唐世浩,朱启疆,闫广建，等.关于数字农业的基本构想[J].农业现代化研究,2002,23(3):183－187.
[3]Geographymarkuplanguage(GML)[EB/OL].(2003)./techno/specs/002029PGML.html.
[4]RANCOURTM.GML:spatialdataexchangefortheinternetage[D].NewBrunswick:DepartmentofGeodesyandGeomaticsEngineering,UniversityofNewBrunswick,2001.
[5]ZHANGJianting,GRUENWALDL.AGML2basedopenarchitectureforbuildingageographicalinformationsearchengineovertheinternet[DB/OL].(2002).cs.ou.edu/database/documents/zg01.pdf.
1．1农机管理网络系统的实现
农机管理网络系统主要是掌握农机系统管理的基本情况，其中包括驾驶员的基本情况的管理，对农机动力机械的使用情况管理，对农机具的基本情况管理，农机具在使用或者闲置时的信息要及时的更新到计算机系统当中，这样做是为了方便工作人员在网上进行查询。农机管理网络系统的建立让农机有了一个良好的规范和标准，操作人员按照这一标准和规范进行操作，能够有效的提高农机生产的质量和产量。这对农户来说，也进一步提高了农户的人均收入。
1．2农业机械作业统计核算
在农业机械上安装作业机车核算程序，能够实现网上传递核算，这一操作主要是由作业区管理人员将农机作业情况填入计算机传递到农机中心，实现作业区农机作业的统一核算，之前农户要计算农机在工作时工作的成果一般都是采用纸质计算的方法，自从在农业机械中安装了作业机车核算程序之后，广大农户实现了无纸核算，而且还提高了核算的准确率。
1．3农业机械作业进度统计核算系统
这一系统是农业机械中较为常见的系统之一，它的主要作用是各个管理区利用计算机网络实时掌握农机作业的进度，这一系统能够根据每台机车的作业小时数量和具体的工作数量确定定期的保养时间，并通过网络发送到驾驶员的手上，这样驾驶员按照收到的信息提示来控制机车的工作进度。
1．4农田遥感资料
这一技术主要是依靠卫星来完成的，经过卫星遥感地图对地面定点测量，在经过几何形式的计算之后，能够获得农田、道路、水库、住宅区等较为详细的地面位置信息，这对于有效的管理这一地区是有着极大益处的，方便总体规划。
1．5农机历史资料统计
这一技术主要是把资料通过相应的编制程序输入到农机数据中心，在数据中心储存了全部的农机使用资料，我们的操作人员可以在这些历史资料中查询自己所需要的信息。
1．6农田地理信息系统
这一系统是把农田地图输入到计算机当中，这样操作人员就可以在计算机中查询到某一个地区某一地块的基本情况，包括地块的施肥、施药、轮作、年度种植作物品种及产量等等，再有就是能够有效地查询到某一地块所处的地理位置，方便操作人员的工作。
1．7农机经验交流系统
这一系统的形成主要是先设立一个农机经验交流的网页，将经常用到的农机机型的维修和保养的常识放在上面，另外还将一部分改进的农机技术输入到计算机的网页当中，在各个地方的农机部门要设立能够上网的计算机，这样操作人员在农机出现问题的时候能够在第一时间找到有网络的地方，上网到农机经验交流系统中，查询自己所需要的信息，做到及时有效地处理农机故障。
1．8GPS动态跟踪调度系统
在农业机械上安装作业机车GPS，运用电脑系统可以准确的报出GPS接收机的位置和运动的状态，并将这些信息反馈到农机控制中心的大屏幕上，再通过互联网等网络技术实现实时查询农业机械的作业时间、作业地块、作业速度等相关信息。与此同时，为了操作人员方便观看，我们还可以在农业机械上安装视频装置，这样可以实时的掌握机车的作业情况。
1．9GSM短信群发系统
GSM也就是人们所熟知的全球移动通讯系统，利用GSM系统实现短信群发，让农机操作人员能够以最快的方式通过本身的手机来获取通知、农机新动态、新技改及农业机械的相关保养的提示等信息，方便了农机的组织管理、机车调整和农机新技术的推广。
1．10视频远程监视系统
我们知道农业机械的成本是非常高的，尤其是那些大型的农业机械设备，实施监控是非常必要的。在农机控制中心设置很多个能够调焦的自带红外线的监视系统设备，自带红外线的目的是为了能够在夜间实行实时监控，各级的农机管理人员可以利用网络来对农机中心的农业机械进行实时观察，这样利于农业机械的管理。另外，对农业机械的防火防盗也要时刻引起注意，有很多地方的大型农机具都是国家实行农机补贴政策之后购置的，一旦出现丢失的情况，损失的不仅仅是农机管理部门，国家也会遭受到损失，所以对农机具的管理和监管就显得尤为重要。
1．11农机作业计划系统
这一系统主要是在每年年初的时候，根据地区地块的种植安排，由农机控制中心进行农机作业计划指标的设计，并对其进行组织实施。此外，还要对农机作业地区的春耕、播种、收获等步骤进行整体的农业规划，制定机车的油料和保养计划，这一点非常重要，并且要在使用之前就要进行保养，一旦没有进行有效的保养，如果在真正使用的时候出现了问题，不仅会影响种植的进度，更重要的是会影响到最终的农作物产量，所以要对其进行科学的管理和养护。
1．12对环境数据的采集
在农机控制中心，通过计算机可以看到作业区境内的自然环境情况，并对这些自然情况(包括温度、湿度、风速等)进行实时的记录，这样做有利于发展保护地栽培。
2结语
关键词：数字化设计技术；农业机械设计；应用
近年来，信息技术发展十分迅速。伴随着信息技术研究的深入与推广应用，由此衍生出了数字化设计技术，同样在社会各行业中得到广泛应用，并发挥了巨大的作用，为社会进一步发展作出了突出贡献。就数字化设计技术在农业机械设计中的应用而言，一定程度上实现了农业机械设计的标准化与前沿化发展。然而技术的发展是必然的，就农业机械设计中应用数字化设计技术进行更深层次的剖析十分重要，这对推动农业机械设计的进步与发展具有十分重要的现实意义。本文主要以数字化设计技术与农业机械设计为主线，分3部分进行论述，主要目的在于促进农业机械设计中数字化设计技术应用价值提升。
1数字化设计技术相关内容概述
1.1数字化设计技术概念
所谓“数字化设计技术”，是指在计算机数字化技术发展到一定程度的背景下，用于辅助设计领域的部分工作[1]。就当前大家所了解的数字化设计技术而言，涉及众多技术，核心处理技术主要有数字压缩、数字编码以及数字调制等。伴随着信息技术与计算机技术的不断深入应用与发展，数字化设计技术也得到了长足发展，逐步建立了一个以计算机为基础框架的模型，现如今在社会众多领域当中得到了广泛应用[2]。
1.2数字化设计技术特点
数字化设计技术在实践应用中，彰显了众多特点，总结起来，主要包括以下几个方面：首先，一个统一化产品定义模型，在社会众多领域当中能够得到更加广泛的应用，并且有着巨大的、潜在的应用空间；其次，数字化设计技术可实现并行设计，能够实现多小组同时作业，在一定程度上，可以大大提高工作效率[3]；再次，基于统一化模型，设计质量也有相应的保障；最后，设计可以实现虚拟仿真处理，主要是利用计算机技术来实现，避免了传统设计对实物模型依赖程度高的弊端，相比传统设计而言，具有明显的优势，具体表现在工作效率与成本2个方面。
2农业机械设计中数字化设计技术应用现状分析
在数字化设计技术推广应用之前，设计主要是满足设计对象的一些具体要求，在局部优化或者整体优化方面，并没有重点考虑，导致无法实现总体设计优化。数字化设计技术的应用，主要是在产品设计过程中，注重CAD、CAE等多类处理技术的应用，使得产品设计周期影响因素发生巨大改变，从而达到各项要求，例如设计质量、设计成本等。与此同时，为保障后期维护工作的便捷，设计会重视总体设计的优化。就农业机械而言，具有种类繁多、市场需求量大等特点，在具体设计中，主要是在传统设计理念的支撑下，采用一些传统的设计工艺，造成整体设计水平低下，然而数字化设计技术具有一定的先进性，基于农业机械设计现状，无形中为数字化设计技术的应用提供了巨大的空间。纵观当前数字化设计技术的应用，尤其是在农业机械设计中的应用，有效促进了农业机械设计效率与质量的提升，然而在实际应用中，相关设计人员还需要高度重视一些注意事项，包括农业机械设计特点，同时对数字化设计技术的特点引起高度重视，确保两者的兼容性，以此有效提升农业机械设计的总体水平。农业机械设计特点众多，概括起来，主要包括以下2个方面：首先，从结构方面而言，结构类型较多且较为复杂；其次，从功能角度而言，功能多样，操作较为方便、简单。就前者而言，以播种机为例，在具体的设计过程中，设计人员通常需要重视的仅有2项，一是农作物的品种，二是农艺特点。根据上述2项要求，播种机便可以大致分为条播种机、穴播种机以及精密播种机等，在此基础上，结合工作原理加以区分，播种机又可以分为2大类，分别是机械式与气力式。基于此，农业机械种类繁杂。就后者而言，为满足播种的各项需求，即使农业机械型号不同，在功能方面也没有本质差异。
3农业机械设计中数字化设计技术应用前景
数字化设计技术在农业机械设计中的应用，具有十分重要的现实意义。伴随着各项技术的进一步发展，有必要对数字化设计技术的应用前景进行更深层次的剖析。对其应用前景进行论述，具体内容如下：（1）农业机械设计中引入虚拟技术。虚拟技术在农业机械设计中的应用，最大优势在于有效解决复杂结构设计问题，具体操作：借助声音定位技术以及三维成像技术实现仿真处理，在计算机上完成结构设计，以此简化设计，有效降低设计难度。另外，虚拟技术的应用，可以真实再现机械运动过程，并且可以在虚拟的情况下，借助计算机进行机械运动的力学分析，以此有效提升农业机械设计的可行性与质量。（2）实现产品设计以及制造的协同性，主要是注重两者的协调，才能保障农业机械设计质量。然而传统设计在设计与制造2个方面，存在严重的脱节问题。因此，在今后的设计中，设计人员需要高度重视农业机械产品设计与制造的协同化，并且落实到具体的设计工作中，以此实现农业机械设计优化、降低成本以及周期缩减等目的。关键工作是落实数字化设计技术的集成式应用，恰当运用这一技术，能够实现设计效果的最优化。（3）重视技术的创新。21世纪是知识时代，也是一个创新时代。一项技术是否能可持续发展，关键在于技术是否能够与时俱进、不断创新。数字化设计技术也需要不断创新，才能满足农业机械设计的各项实时要求。随着时间推移，农业机械设计将会不断衍生出新问题，数字化设计技术的应用将会面临诸多挑战。基于这一认识，为满足农业机械设计的可行性与前沿性，实现数字化设计技术的创新显然具有十分重要的现实意义。与此同时，农业机械设计必然朝着高标准方向发展，这无形中对数字化设计技术提出了更高的要求。数字化设计技术的创新，注重理念与技术的同时创新，以新理念推动技术的深入研究与实践，以此推动技术的发展，切实使设计水平得到有效提升。
关键词：数字媒体技术；农业技术推广；信息化
中图分类号：F323.3 文献标识码：A
1 前言
数字媒体技术的主要通讯手段是以网络通讯技术和计算机技术，通过声音、综合处理文字、图形、图像等媒体信息，实现数字媒体的表示、记录、处理、存储、传输、显示、管理等各个环节，使抽象的信息变成可感知、可管理和可交互的一种软硬件技术。
我国是一个农业大国，农业在国民经济中始终占有重要地位，农业科研、农业推广与农业教育作为农业发展的“三大支柱”，是现阶段我国农业科技转化为实际生产力必不可缺失的关键因素。我国农业相关部门在1993年颁布的《中华人民共和国农业技术推广法》中的第2条明确指出：“农业技术的相关推广产业，主要是以指导、培训、试验、示范和咨询服务等综合业务，在农业生产3大主要阶段（即产前、产中、产后）将农业技术通过多方面渠道普及、融入其中。”
2 数字媒体技术在农业技术推广中的应用优势
2.1 打破常规，吸引农民兴致
利用数字媒体技术传播农业技术，学习者不只是传统的看，还要听、触、参与进去，成为农业技术推广过程中的一个积极要素；学习者要做的就是体验，进行视觉、听觉，甚至是触觉，乃至心理上的全新体验；培训者是参与者而不是旁观者、欣赏者。
2.2 讲解更直生动、直观，图文并茂
教学过程中充分发挥数字媒体技术的优势，在制作课件的过程中添加大量声音、图片及视频片段。在以往的农业技术培训中，一般都是相关科技辅导人员在台上讲，在面板上写，将原理草图在面板上进行演示，往往由于教育宣传程度不够彻底，导致技术普及问题不能得到普及。但是在充分利用电脑的情况下，就不会出现类似情况，实现语言及资料一对一的交流，从而使讲解变得更直观、生动。相对于传统艺术而言，数字媒体技术融合了电影、电视、摄影、网络等艺术方式之长，集图、文、影像、声音于一体，强调互动，创造出具有强烈现代感的视觉效果，给人以新鲜、奇妙的感受，从而形成了自己独特的魅力。
2.3 能丰富培训内容，提高培训效率
利用多媒体投影、网络等数字媒体手段进行农民培训，能够节省时间，传播丰富的农技知识。从而提高了培训效率。在利用数字媒体教学时，可以使图片、文字、声音、音乐等各种呈现教学信息的手段同时进行，使培训者通过多渠道、多层次、多角度接受教学信息，开拓学习者的视野，丰富学习者的知识，形成互助合作的优良素质。例如，分块复习阶段，在培训过程中要进行知识总结与巩固训练等活动，若使用数字媒体，既省时、省力、便捷、有效地减轻负担，又加强了农技训练密度提高了效率。
2.4 遵循个性化标准
农业技术推广的专设电脑程序一定要简洁，且富有人性化，从而使广大学习者更能深入的体验整个技术交流过程。学习者可以按照其个别差异进行个性化学习，实现个性化发展；学习者可以根据自身的能力水平自定学习速度；学习者可以根据自身兴趣等特点选择学习内容，满足个人需要。此外，教学还具有友好的人机交互方式，使学习兴趣和动机提高；教学的表现方式具有多维性和直观形象性的特点，更加便于学生学习。
3数字媒体技术在农业技术推广中存在的问题
3.1 缺乏复合型人才
一个地区发展农业技术推广体系，人才是关键。我国农村农技推广人员素质参次不齐，部分农业推广技术人员知识体系更新缓慢，未能将新型技术的主导内容有效地深入到广大学者中去，没能将农业技术的大范围普及实施到位。农业技术的相关推广人员应切实做到深入到基层，与群众文化相融合，只有切身感受到广大人民所需，才能制定合理的农业技术推广计划，提高推广、宣传质量。各地区应大力培养农业技术复合型人才，为我国农机技术的相关推广工作添砖加瓦。
3.2 资金有限
农业技术推广有着较强的专业性，既对推广人员的传播技能、农业技术和信息技术是一个考验， 还对农业技术推广体系应用方便和功能的完善做出了具体要求。现阶段，基于一些市、县政府对农业技术推广工作的认知程度还不够深入，针对具体设施建设开展的资金投入有限，导致信息服务工作开展跟不上时代主旋律。农业技术推广的施行，需要一定的软、硬件设施的支持，需要一定的保持正常运转的费用以及支持服务的费用。而这些软、硬件设施的配置，需要资金的投入。即便是当地政府主管部门认识到农业信息工作的重要性，但也拿不出钱来投资，许多地方没有足够的办公人员和办公电脑，没有人对农业信息的收集、鉴定、区别、整理和推广，农业技术推广就只能是一句空话。虽然，部分地区已经有足够的办公人员和设备，但缺少相应的支持服务费用，要保证设备的正常使用也很困难。大部分的参与部门工作开展积极性欠缺，虽然在前期过程中有一些全新的数据库及应用模式的开发及应用， 但由于投入有限，开发进度停滞不前，对网络服务功能的充分发挥造成了一定的限制，从而造成农民在接受新技术的过程中一直处于被动的状态，对传播者的知识和技能无法进行快速有效的吸收，造成农业技术传播效率低下，传播质量不尽人意的局面发生。
3.3 地区间发展不协调
地区间发展不协调， 致使大量的科技资源、科技成果、信息基础设施和科技人才在少数城市中集中整合，加大了城乡“数字鸿沟”。根据我国现阶段情况来看，主要实施的是将工业发展放到首位这一战略，在乡镇和城市首要发展的选择上，更加倾向于城市，从侧面来看，这样做的结果就是打破了农村的整体发展平衡，对农村经济水平的提高和文化教育发展造成一定的影响，使城乡差距进一步增加，农民的发展受到了局限。新时期以来，虽然缓解了城乡发展不均衡这一矛盾，但由于长期投入不足，资源匮乏，使得农民的生活贫困，教育水平落后，对农村经济水平的提高影响颇深。城乡之间的差距，在一段时间内，仍然很大。农业信息网站建设主要集中在大中城市。城市具备较好人力、物力资源环境，更有利于网站的建设。由于农村现阶段信息通讯基础设施并不发达，且信息推广整体水偏低。在对现有设备调查中发现，大部分农民还是以电视机为主，极少数有电脑。对村里的信息技术推广站进行调查发现，虽然完善了相应的硬件水平操作设施，但关联的网络技术还不成熟，无法满足现阶段农业技术推广的需求，从而影响农业信息技术的提高和发展。
4 推进数字媒体技术在农业技术推广中的应用
4.1 将政府作为主导，切实跟随国家发展脚步
农业技术的推广工作有着涉及部门多、学科多，且综合性较强等特点，各地政府大力加强对此项工作的重视程度，起到充分的领导作用。从管理协调、政策扶持、国家立法和资金投入等方面对农业信息化的发展起到一定的促进作用。
4.1.1 服务全方位、具体化，普及和推广农民对网络的认知程度
加快农村及农业的发展脚步，将农村社会和各个市场主体的具体要求了解并服务到位，作为国家对农业发展提供有效支持的重要手段。根据各地区的不同实际情况，开发新的适合方式。
4.1.2 完善乡镇、村信息站的建设
利用信息员、农业产业化龙头企业、种植养殖大户和农村经纪人带动农民上网，建立健全农业信息化法制、法规并注重立法、监督，依法保证信息质量真实性、有效性及知识产权等，维护农业技术推广信息化主体的权益，并积极促进信息的共享。
4.1.3 制定并完善数字媒体网络技术
制定并完善数字媒体网络技术在农业技术推广体系中的重要发展战略，针对目标，有计划的制定相应的信息化的中长期规划，并把部分目标作为具体实施对象、重点突破，做好信息市场的法规和法制建设，切实打造一个有着一系列制度性和运行性规则的专营体制，对市场各方面的行为进行相关约束，以达到市场有序发展这一目标。
4.1.4 高政府投入力度，摒弃传统的“重硬件、轻软件”这一理念
在加强硬件建设的同时，还需做好对农业科技信息数据库和多种信息产品的研制开发、协作和服务的支持，进一步提高全国农业信息科学的学科建设，将投入方式向着多渠道多元化的方向进行改进。
4.2 确立信息中服务的主导地位，完善信息资源共享机制
作为农业技术推广体系中的一个至关重要的组成部分，各级农业信息中心为我国农业技术推广事业做出了杰出的贡献。各级信息中心要充分认清自身的位置，进一步明确目标和任务，牢牢抓住时代赋予的发展机遇，进一步完善农业信息资源，共建共享机制。首要任务是要加强各级信息中心、信息服务与业务的协同工作，把信息中心的工作同各级农业主管部门的重点工作融合在一起，建立农业信息资源共建共享，将服务工作进行到位；同时要调动市场运营机制，将现有的社会涉农网站进行整合，以期发挥各自的作用。随着现代农业事业对信息需求日益增长和信息资源的不断累积，各级农业信息中心应该做好协同服务，信息资源共享机制的建立已经是迫在眉睫了，尤其是针对经济发展较为缓慢的地区，完善科技信息共享机制这一目标，可以有效地对资源的建设进行控制，节约投资，提高信息的快速传播渠道，提高科技信息利用效益。其次，通过实现各级信息中心的信息资源共享，加快提高数据处理分析预测、网络信息宣传导向能力、信息工程实施管理能力、信息系统安全保障能力、应用系统的需求分析能力和电子政务运转支持能力等，共同把农业技术推广建设带入一个全新的阶段。
4.3 加强农业设施信息化建设
加强基础信息资源的开发和网络技术推广设施的建设，将农村地区的通信便利程度带入一个崭新的阶段，提高农业资源的管理水平等。有效地开展信息服务，不仅可以将各个信息载体的优势充分的发挥出来， 还能满足农业生产经营者的个性化需求，将信息服务内容形象化、立体化的同时，大大提高信息服务覆盖面。对农民有强的带动能力，对信息服务的需求强烈，也有能力比较好地运用信息技术，是今后农业信息交流的主要渠道。
5 结语
随着社会的进步，日益发展成熟的数字媒体技术以及网络通信的不断普及，数字媒体技术在农业技术推广领域的作用将会变得愈来愈重要。完善数字媒体远程咨询系统、数字媒体远程诊断系统，可以为农户带来更为极致的技术推广体验，进一步优化数字媒体信息，相关农业技术推广人员在任何地方都应该提供高质、高效的农技推广服务。特别是随着虚拟农业科研项目的不断发展，未来将会涌现出很多采取虚拟农业概念设计出的虚拟作物、畜禽鱼等系统产品，有效地利用各种传感设备，科研人员或农户在对机模拟的农业环境中进行虚拟实践，进行计算和可行性预估，有效减少现实实践中的投入或经济损失，从而提高农民生活水平。
参考文献
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[3] 廖桂平，肖芬.智能化农业信息系统与农业推广[J].湖南农业大学学报，2000（12）：4-7.
[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(Database System)
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(Digital Library)
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(Auto Control)
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(Expert System , 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（Decision Support System , 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：
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关键词:农牧业信息化;发展现状;发展趋势
0引言
进入21世纪以来,虽然基于工业社会要求的农业机械化、化学化、水利化和电气化在世界许多国家还没有全面完成,但随着信息技术的迅猛发展,以数字化为核心、网络化为趋势的信息化产业逐渐深入到社会的各个领域。信息化技术同时不断深入到农牧业生产的各环节中,形成了以数字化为特征的“数字农业”,给农牧业这个传统领域注入了新的活力[1]。农牧业信息化对于农业经济深入增长具有深远的影响,并且可以促进传统农业向现代化农业的转变[2]。加强农牧业信息化建设是发展现代农业的重要内容。
农牧业信息化是现代农业的重要标志,在驾驭农村市场经济中处于前置性的基础地位,是提高农业的综合生产力和经营管理效率的有力手段[3],是农业实现现代化的必经途径。随着信息社会和知识经济时代的到来,农业信息技术将在农业和农村经济的发展中发挥越来越大的作用[4]。没有农牧业的信息化,就没有国民经济的信息化,也就没有整个社会的信息化。农牧业信息化应当成为中国这个农业大国一种必然和必须的发展趋势,深入研究农牧业信息化是一项亟待探讨而且具有重大意义的课题[5]。
1农牧业信息化的概念
1.1信息化信息化概念包括信息和信息化两个最基本的概念。信息化是一个过程,与工业化和现代化一样,是一个动态变化的过程。在这个过程中包含3个层面和6大要素。所谓3个层面,一是信息技术的开发和应用过程,是信息化建设的基础;二是信息资源的开发和利用过程,是信息化建设的核心与关键;三是信息产品制造业不断发展的过程,是信息化建设的重要支撑。6大要素是指信息网络、信息资源、信息技术、信息产业、信息法规环境与信息人才。信息化就是在经济和社会活动中通过普遍采用信息技术和电子信息装备,更有效地开发和利用信息资源,推动经济发展和社会进步[6]。
1.2农业信息化
农业信息化有狭义和广义之分:狭义的农业信息化是指农业的数字化和网络化;广义的农业信息化是指农业全过程的信息化,在农业领域全面地发展和应用现代信息技术,使之渗透到农业生产、流通、消费以及农村社会、经济和技术等各个具体环节的全过程,从而极大地提高农业效率和农业生产力水平[7]。贾善刚指出:农村信息化的概念不仅包括计算机技术,还应包括微电子技术、通信技术、光电技术和遥感技术等多项信息技术在农业上普遍而系统的应用过程。
梅方权年认为,农村信息化是一个广义的概念,应是农业全过程的信息化,是用信息技术装备现代农业,依靠网络化和数字化支持农业经营管理,监测管理农业资源和环境,支持农业经济和农村社会信息化[8]。
农业信息化可以从4个方面来加以描述和概括:一是农业劳动者的高度智能化;二是农业基础设施装备信息化;三是农业技术操作自动自控化;四是农业经营管理信息网络化[5,9]。农业信息化不仅包括计算机技术,还应包括微电子技术、通信技术、光电技术和遥感技术等多项技术在农业上普遍而系统应用的过程。
农业中所应用的信息技术包括计算机、信息存储和处理、通讯、网格、多媒体、人工智能以及“3S”技术(即地理信息系统GIS、全球定位系统GPS和遥感技术RS)等。在发达国家,信息技术在农业上的应用大致有以下方面:农业生产经营管理、农业信息获取及处理、农业专家系统、农业系统模拟、农业决策支持系统和农业计算机网络等[5,10]。数字化作为农业信息化的核心内容,就是按人类需要的目标,对农业所涉及的对象和全过程进行数字化和可视化的表达、设计、控制和管理。在数字水平上,对农业生产、管理、经营、流通、服务以及农业资源环境等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。数字农业主要包括农业要素(生物要素、环境要素、技术要素和社会经济要素)的数字信息化、农业过程的数字信息化(数字化实施和数字化设计)以及农业管理的数字信息化[1,11]。农业信息化实质是充分利用信息技术的最新成果,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和知识的获取、处理、传播与合理利用,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、高效发展进程。农业信息技术就是实现农业各种信息采集、处理、传播和贮存等方面的技术。
根据信息技术在农业应用领域的不同,主要分为气象遥感技术、卫星定位技术、农业专家系统和农业自动化技术等[4]。数字农业的本质是把信息技术作为农业生产力重要要素,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、地学空间、网络通讯和电子工程技术与农业的融合,在数字水平上对农业生产、管理、经营、流通、服务以及农业资源环境等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[1]。
笔者认为,农业信息化是指涉农领域(农、林、牧、副、渔)所有对象的数字信息化,具体体现在农业基础设施装备的数字信息化、农业生产过程的数字信息化、农业资源环境的数字信息化、农业生产管理的数字信息化、农业经营管理的数字信息化、农业市场流通的数字信息化、农业劳动者的高度智能化以及农民生活的数字信息化,应用计算机技术、微电子技术、人工智能技术、自动控制技术、“3S”技术、通信技术和网络技术等高新技术实现农业的数字信息化,并付诸实施于农田精耕细作、病虫害防治、林区规划管理、畜禽渔业的生产操作自动化和数字化管理以及农民生活消费的网络信息化等方面,集农业科学、计算机科学、地球科学、信息科学以及网络科学等高端科学于一体的综合性领域。
1.3畜牧业信息化
畜牧业信息就是对畜禽品种资源的遗传育种、饲养管理、饲料营养、疫病防制、器械设备、畜产品加工及其经济利用的有关理论和应用研究中表现出来的信息,主要包括各种畜禽遗传育种信息、饲料营养信息、畜禽经济信息、生产和经营管理信息、疾病防治信息以及专家人才信息等内容。根据畜牧业结构和研究内容,畜牧业信息可以划分为畜牧业自然资源信息、畜牧业生产信息、畜牧业科技信息、畜牧业经济信息、畜产品市场流通信息、畜产品加工信息、疫病防治信息、饲料营养信息、器械设备信息和单位属性信息等类别[12]。畜牧业信息化指的是在畜牧业领域充分利用信息技术的方法手段和最新成果的过程。具体来说,就是在畜牧业生产、流通、消费以及农村经济、社会和技术等各个环节全面运用现代信息技术与智能工具,实现畜牧业的科学化与智能化过程。畜牧业信息化不仅包括计算机技术,还包括微电子技术、通信技术、光电技术和遥感技术等多种技术在农业上普遍而系统的应用。
畜牧业信息化的内涵至少包括以下领域:一是畜牧业生产管理信息化,包括畜禽疫病防治、畜禽饲养管理等各个方面;二是畜牧业经营管理信息化,包括与畜牧业经营有关的经济形势、畜禽供求、国民收入、固定资产投资、物资购销和物价变动等;三是畜牧业科学技术信息化,是利用信息技术快捷与方便的特点,改变传统的畜牧业技术推广方法和手段,加快科技成果的传播和转化,提高畜牧业的科技含量和竞争力;四是畜牧业市场流通信息化,指畜牧业生产资料供求信息、动物产品流通(需求量)及收益成本等方面的信息化[13]。畜牧业信息化具有丰富的内涵,主要包括:畜牧业信息服务系统化和网络化;畜牧业生产设施装备信息化;畜牧业技术操作机械化和自动化;畜牧业管理决策信息化;畜牧业劳动者的信息化和知识化等[14]。
笔者认为,畜牧业信息化是指畜牧业饲养设施的操作自动化及数字信息化、畜牧业生产管理的数字信息化、畜牧业经营管理的数字信息化、畜牧业市场流通的数字信息化和畜牧业劳动者的高度智能化等,运用计算机技术、人工智能技术、自动控制技术、无线射频识别技术、“3S”技术、通信以及网络技术,实现精细饲喂、科学育种、饲养环境的监控、疫情监测、疾病防治以及产品溯源等。
2农牧业信息化的发展状况
2.1国外发展状况世界农业信息化技术的发展大致经过3个阶段:第1阶段是20世纪五六十年代的广播、电话通讯信息化及科学计算阶段;第2个阶段是20世纪七八十年代的计算机数据处理和知识处理阶段;第3个阶段是20世纪90年代以来农业数据库开发、网络和多媒体技术应用、农业生产自动化控制等的新发展阶段。
农业自动化技术在美国、西欧和日本已广泛应用于工厂化养殖、工厂化蔬菜花卉生产、仓库管理、环境监测与控制以及农产品精深加工中,如配合饲料全部生产流程的自动控制、日光温室中温湿度控制、灌溉及采收自动化控制。通过研制和使用农业机器人,代替人从事一些繁重的农事操作,如苹果收获、挤奶、喷药、组织培养以及作物育种等方面。
美国自20世纪70年代以来将计算机应用逐步推广到农场范围。典型的农业信息化系统有:1975年,美国内布拉斯加大学创建了AGNET联机网络,现在已发展成为世界上最大的农业计算机网络系统;美国国家农业书馆和美国农业部共同开发的AGRICOLA;信息研究系统CRIS可提供美国农业所属各研究所、试验站和学府的研究摘要。
美国计算机在农牧业信息化中的应用已相当普遍。譬如:畜禽饲养的计算机化,有管理猪生产的计算机信息系统;管理农业机械化的计算机以及在在农副产品加工方面也有广泛的应用;其中,计算机在温室环境方面的应用最显其能。
早在20世纪80年代,日本农林水产省就“人工智能与农业”专门组织了一个调查委员会,列出了知识工程在农业中应用的一整套实施项目;日本已建立了一些农业生产自动化管理系统,如植物工厂的蔬菜生产管理系统(菠菜、番茄、黄瓜、茄子、西红柿和草莓等已进入批量生产)、陆田水田耕作、畜牧生产、家畜卫生系统、农业工程和机械管理系统等。
德国在农业科学研究中,已广泛使用电子、信息技术等监测和自动控制各种试验场所的温度、湿度、光照时间和强度、风向风速等各项要素,均自动监测和记录;德国还研究出许多用计算机编程控制的试验仪器和设备;在农业生产中,装有遥感地理定位系统的大型农业机械可以在室内计算机自动控制下完成各项农田作业[15-16]。
荷兰在畜禽养殖基础设施以及温室种植方面的信息化工作水平处于世界前列。荷兰的科研人员在十多年前应用数字化技术,在奶牛自动饲养管理系统Porcod系统的基础上研发成功母猪自动饲养Velos管理系统[17]。
目前,农业信息技术研究主要集中在以下各方面:农业信息网络技术、农业数据库系统、农业管理系统、农业专家系统、“3S”系统、农业自动化控制技术、多媒体技术、精准农业、生物信息技术以及数字化图书馆技术[15,18]。
2.2国内发展状况
20世纪70年代中期,计算机应用技术开始进入我国农业领域,少数农业研究机构开展了计算机农业应用研究,从此农业信息化逐步在我国农业生产当中得以发展应用,具体发展阶段[19]如表1所示。
表1我国农业信息化发展阶段
阶段时间主要内容起步阶段1981-1985年科学计算、科学规划模型和统计方法应用普及发展阶段1986-1995年数据处理(EDP)、大型数据库的建立和MIS系统开发提高阶段1996-2000年国家在“攻关”和“863”项目中都分别设置农业信息技术重大专题和课题快速发展阶段2000至今农业信息化技术全面向农业生产实际渗透.
我国农业信息化进程起步较晚。20世纪80年代以来,将系统工程、数据库与信息管理系统、遥感、专家系统、决策支持系统和地理信息系统等技术应用于农业、资源、环境和灾害方面的研究,已取得一些重要成果,不少成果已得到应用,有些成果已达到国际先进水平。如中国农业科学院草原研究所应用现代遥感和地理信息技术建立了“中国北方草地、草畜平衡动态监测系统”[20]。
中国国家科技部从1990年开始连续支持“农业智能应用系统”的研究与应用,“数字农业”渐成气候,已研制出棉花、水稻、芒果等多种作物的生育全程调控和农事管理专家系统,以及鱼病防治和苹果生产管理专家系统。“十五”期间,国家科技部等部门继续加大对以“数字农业”为主要内容的农业信息技术研究,以“精准农业”、“虚拟农业”、“智能农业”和“网络农业”等内容为切入点,组织实施“数字农业科技行动”。通过该行动的实施,突破一批“数字农业”的关键技术,建立数字农业技术平台,开发国家农业信息资源数据库,研究开发一批实用性强的农业信息服务系统,初步构建我国“数字农业”的技术框架,从而加速了我国农业信息化进程[1]。
2003年,科技部“863计划”在生物与现代领域启动实施了“数字农业技术研究示范”重大专项。这些专项以突破一批关键技术、研制一批数字农业产品、开发数字农业技术平台、集成示范应用为目标,构建我国“数字农业”的科学技术体系及示范应用体系。在农田信息自动采集、农田植物生长模拟与数字化设计、稻麦品质遥感检测、数字化种植技术平台构建等方面取得了突破性进展[21]。“863计划”智能计算机主题连续支持“农业智能应用系统”的研究与应用,已研制出棉花、水稻、芒果等多种作物的生育全程调控和农事管理专家系统,以及鱼病防治、苹果生产管理专家系统[22]。由农软开发的农牧场管理系统、育种分析系统和目前尚待完善的实验室数据分析系统、专家系统、决策支持系统等已在部分科研管理部门和现代化农牧场推广使用[15]。现在,国内研制的多媒体小麦管理系统(WMS)和棉花生产管理系统(COTMAS)都可以应用于生产[23]。我国与世界各国一样,畜牧业信息建设与利用也是从单机到网络的一个发展过程。在单机应用方面,主要用于生产管理和决策应用[12]。我国畜牧业充分利用以计算机为核心的信息资源优势,走畜牧业现代化和信息化的道路[24]。
3我国农牧业信息化发展面临的问题
目前,我国农业信息化存在的问题有:农民素质不高、信息化意识和利用信息的能力不强;农业产业化程度不高,难以形成正常的信息需求;网络成本较高,阻碍了信息化的普及;农业信息化基础工作水平低;信息技术实用性差,农业信息服务体系还没有完成,农业信息网络人才缺乏[25]。信息技术的进一步发展必须建立在网络化的基础上。我国的农牧业信息网络化的发展虽然对我国农牧业的发展起到了一定作用,但在建设过程中存在许多问题[12]。我国畜牧业信息化水平与发达国家相比还有很大差距,主要表现在:畜牧业基础设施薄弱,畜牧信息资源缺乏,尤其是能提供给用户的有效资源严重不足;畜牧信息技术成果应用程度低,严重阻碍了畜牧业现代化的发展,这也正是当前实施畜牧业信息化迫切需要解决的问题。目前,在畜牧业生产部门及基层畜牧场,由于受地域的限制和传统畜牧业的束缚,信息技术的普及远远不能同其他行业相比,从事畜牧行业的人员平均素质也远低于其他行业部门,尤其是基层的管理人员及边远的农牧场,其受教育程度普遍较低[26]。
笔者认为,我国农牧业信息化发展亟待解决的主要问题依然是农民科学素质的提高、信息化基础设施的建立与完善及完全解决“最后一公里”的难题。
4我国农牧业信息化的发展方向
1)网络化。信息技术发展是以微电子技术为基础、计算机技术和网络技术相互融合的高新技术。
2)智能化。信息技术的智能化发展进步很快,在农业上的应用也将得到长足的进展。农业专家系统、农业管理信息系统和农业决策支持系统的开发与应用是其中最突出的表现。
3)数字化。数字化内涵包含两层意思:一是随着数字技术的发展,原来的模拟信号被转换成数字信号,实现了在计算机网络上的高保真和快速传播,可以制成数字视频和音频信号在网络上传递,实现远程教育等;二是表现在科学计算可视化和虚拟现实技术[25]上。
建立统一的技术标准和规范,突破一批数字农业关键技术,建立数字农业技术平台,开发国家农业信息资源数据库,建立数字农业应用服务系统,通过系统集成和应用示范,逐步建立我国数字农业的科学技术体系。在统一的技术标准下,对数字农业关键技术进行研究开发,通过系统集成构建数字农业技术平台,初步形成我国数字农业技术框架。在我国不同生态经济类型和不同农业生产管理类型地区,对数字农业技术进行集成应用示范,取得显著的社会经济效益,促进当地农业信息化的跨越发展,加速农业生产由传统、粗放、经验型向智能、精准和数字化方向的转变,提高农业生产力水平。通过该行动的实施,突破一批数字农业关键技术,建立数字农业技术平台,开发国家农业信息资源数据库,研究开发一批实用性强的农业信息服务系统,初步构建我国数字农业的技术框架,加速我国农业信息化进程,并逐步实现农业生产的精确化、远程化、自动化和虚拟化[1]。
我国的畜牧业发展已经进入到了新的发展阶段,建设集约化、专业化和优质高效的现代畜牧业已经成为必然[27]。在推进信息化的过程中,要通过计算机网络及通讯技术,把畜牧信息及时与准确地传达到用户手中,实现畜牧生产、管理和畜产品营销网络化,加速传统畜牧业的改造和升级,大幅度提高畜牧业生产效率、管理和经营决策水平[26];改变传统的畜牧业模式,使农民依靠信息引导进入市场、组织生产,走畜牧业现代化和信息化之路;加强对畜牧信息化工作的宣传,提高人们的信息意识和利用信息的能力积极促进畜牧业信息化的发展[24,26]。当前,现代信息技术与农业融合所衍生的“精准农业\"、“虚拟农业\"、“智能农业\"和“网络农业\"等均是数字农业的不同侧面,成为农业信息化发展的方向[28]。
笔者认为,我国农牧业信息化应逐步实现农牧业生产的操作的全面自动化以及完全智能化,并最终进入网络化农牧业。
5我国农牧业信息化的作用
农业信息化、智能化、精确化与数字化将是信息技术在农业中应用的结果,必将大大推动农业信息化,推动农业向高产、优质、高效及可持续方向发展。
作为21世纪农业的重要标志,发展数字农业及相关技术是我国发展现代农业必然选择的支撑技术,因此将数字农业确立为解决“三农”问题的平台,符合时展的需要。数字农业展现了美好的前景,它将极大解放农业生产力,改变农业作业方式,实现农业生产质的飞跃[1]。先进的信息收集、处理和传递技术将有效地克服农业生产的分散化和小型化的行业弱势。
强大的计算能力、智能化技术和软件技术,使农业生产中极其复杂和多变的生产要素定量化、规范化和集成化,改善了时空变化大和经验性强的弱点。将信息技术与航空航天遥感技术(RS)、农业地理信息系统技术(AGIS)以及全球定位系统(GPS)等相结合,加强了对影响农业资源、生态环境、生产条件、气象、生物灾变和生产状况的宏观监测与预警预报,提高了农业生产的可控性、稳定性和精确性,并能对农业生产过程实行科学与有效的宏观管理[5]。信息自动化技术使现代的养殖业有了根本性的改变,是形成统一标准化饲养的一种优化养殖方式。它有利于优化畜牧业区域布局;有利于解决人畜混居、相互交叉感染问题;有利于减少与外界接触,减少传染病的预防发生;有利于改善农民的生活环境,保护人们的身体健康;有利于改善畜禽养殖环境和生产性能的发挥;有利于提高畜禽的品质;有利于先进技术和设备的推广和生产效率的提高;有利于畜禽生产的宏观管理和相互之间的协调,从而促进畜禽业迅速发展,提高养殖者的经济效益[29]。同时,利用计算机控制实现自动补料、补水和补光等作业,节约劳动力。另外,通过多媒体模拟,可以在最适宜时期扩大生产,在市场行情最佳时销售,从而获得最大利润[30]。
广泛应用现代信息技术,促进农业和农村经济结构调整,增强农业的市场竞争力,发展农村经济,建设现代农业,增加农民收入,加速农村现代化进程,促进农业生产过程实现自动化和高效益化;通过计算机对来自于农业生产系统中的信息进行及时采集和处理,根据处理结果迅速地去控制系统中的某些设备、装置或环境,从而实现农业生产过程中的自动检测、记录、统计、监视、报警和自动启停等,实现农业自动化生产和对自然环境的实时监测[4,23]。传统的农业生产方式得以改造,农业生产效率将大幅度提高,生产成本下降;加快新品种选育,提高病虫害预测、预报和防止水平,减少损失,增加产出,获得更大的效益,这将提高人类对自然的认知能力,最大限度地控制和利用水、土、气等自然资源,减少农业生产的不稳定性[29]。科学指导农业生产管理,增加农副产品产量,提高农产品质量,降低农业生产成本,提高经济效益;实现科学化管理,提高对农业和农村经济发展的政策决策水平,最大限度避免自然灾害对农业造成的损失。
6结束语
推动农牧业信息化有利于实现农牧业生产的全面自动化及数字化;有利于降低农业生产的成本,提高农业生产的效率;有利于农牧业生产的集中管理,有利于降低传统农业靠天吃饭的不稳定性;有利于减少农产品市场波动,提高农业市场流通效率,从而增加农业生产的经济效益。
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【关键词】动态优化方法;农业机械设计;应用
1前言
农业是我国的支柱性产业。结合我国实际情况可知，虽然相关政策及城市改造等措施提升了农民的就业率，但仍然存在许多以农业为主要经济来源的农民。为了促进我国农业的良性发展，帮助农民获得更多的经济利润，可以应用动态优化方法提升农业机械设计的质量。
2动态优化方法
2．1动态优化方法的概念
动态优化方法建立在优化遗传算法、计算机辅助技术等相关技术或技能的基础上［1］。这种方法是指，根据设计要求确定相应的参数或模型之后，通过动力学建模的方式，对所得参数或模型进行动态分析，将参数或模型中存在的不合理问题识别出来，进而提升参数或模型的设计质量。
2．2动态优化方法的应用优势
就农业机械设计而言，动态优化方法的应用优势主要包含以下几种:第一，可修正优势。在基于动态优化方法的农业机械设计工作中，设计人员可以通过遗传算法、动态控制等技术，将农业机械模型中存在的问题找出来，并通过修正措施的利用，提升农业机械的设计质量。第二，使用优势。动态优化方法以农业生产对农业机械产品的实际使用要求为参考依据。相对于其他设计方法而言，基于动态优化法的农业机械产品性能更加完美。
2．3动态优化方法的应用流程
就农业机械设计工作而言，动态优化方法的应用流程主要包含以下几个步骤:第一，项目确立步骤。根据农民的实际要求或相关部门的指示等依据，将农业机械设计项目确定下来。第二，建模步骤。当项目确立之后，设计人员需要结合自身的设计经验和相关数据信息，构建出符合实际农业生产要求的农业机械设计模型。第三，优化步骤。在该步骤中，设计师需要根据实际的农业机械模型特点或性能，利用适宜的动态优化方法(如优化遗传算法或计算机辅助技术等)，对第二步骤中所得模型进行优化设计。第四，农业机械数字虚拟样机建模步骤。在解决原始数字模型中存在的不合理问题之后，需要以优化后的农业机械模型为参考依据，建立农业机械的数字虚拟样机模型［2］。第五，动态控制步骤。在该步骤中，设计师需要利用模糊控制和动态控制对所得农业机械数字虚拟样机模型进行检验。第六，实物模型。农业数字虚拟样机模型经过动态控制、模糊控制检验合格(或已对不合格部分进行调整)后，应该利用其得出农业机械的实物模型。
3动态优化方法在农业机械设计中的应用
这里主要从以下几方面入手，对动态优化方法在农业机械设计中的应用进行分析和研究:
3．1数字变量方面
就数字变量方面而言，利用动态优化方法进行设计的过程将会受到相关标准的要求、农业机械产品的规格参数、强度系数等因素的影响。通过对农业机械的实际农业生产应用过程可知，在所有的农业机械中，处于连续振动状态的农业机械占比约为83%左右［3］。这种特点为农业机械的设计工作带来了一定的困难:设计人员既要分析有害振动对农业机械设备性能产生的损害作用，同时还应该利用有利振动，提升农业机械的设计质量。在数字变量确定环节中，动态优化方法的应用流程主要包含以下几个步骤:第一，根据相关要求设计数字变量参数;第二，以上述参数为参考依据，进行动力学建模;第三，利用农业机械的动力学模型进行动态分析，将模型中存在的不合理数字变量识别出来［4］;第四，通过修改问题数字变量的方式，提升农业机械动力学模型数字变量设计的合理性。
3．2约束条件方面
就约束条件方面而言，基于动态优化方法的优化方式主要包含以下几种:第一，能量平衡及模态柔度优化方式。这种优化方式的约束条件为农业机械本身的刚度参数和质量参数。由于大多数农业机械都需要在连续振动状态下完成农业生产任务，因此，这里以农业机械的抗振化设计为例，对能量平衡与模态柔度优化方式进行分析:从本质角度来讲，农业机械的抗震性能是基于各类组成零件产生的。为了防止连续振动损害农业机械的零件，应该通过增加模态阻尼参数、降低各阶模态柔度的方式，避免2个或2个以上零件在使用过程中出现共振现象。第二，变分方式。这种优化方式以泛函数作为农业机械约束条件优化的目标函数。约束条件的优化原理为:在符合约束条件的范围内，将农业机械所对应泛函数的极值参数计算出来。第三，极小值方式。这种约束方式是指，根据以往的农业机械使用经验或设计经验，从众多能够影响农业机械结构动态性能的因素，将该因素的形状函数确定出来。然后以形状函数为依据，将满足约束条件要求的，农业机械的最佳形状计算出来。
3．3农业机械模型确定方面
当数字变量及约束条件等基础工作完成之后，设计人员可以利用几何定位点法将农业机械模型的相关参数确定出来。结合以往的农业机械建模经验可知，建模的难点问题在于农业机械的转动惯量和运动质心。为了保证农业机械模型的可靠性，设计人员可以将UG软件作为该过程的辅助工具，在保证农业机械充分契合农业生产要求的基础上，利用UG软件将农业机械转动惯量、运动质心的相关参数准确确定下来。
3．4农业机械模型检验方面
农业机械模型的检验可以利用View或者ADAMS等工具完成。在试验台的检验过程中，上述工具可以利用性能检测模块及数据采集卡发挥检测功能，判断基于动态优化法的农业机械模型是否存在不合理问题。当发现存在问题之后，设计人员需要根据具体的问题，再次利用动态优化法对农业机械模型进行优化处理，最终获得性能符合实际农业生产要求的农业机械模型产品。
4结论
为了提升农业生产效率，促进农民增收，可以将动态优化方法应用在农业机械设计中，利用数字变量计算、约束条件确定、模型确定、模型检验等步骤，设计出符合实际农业生产要求的农业机械设计产品。
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随着经济的繁荣、广大群众生活水平的大幅度提高,面对现实,积极响应党关于建设新农村的号召,发展全国文化信息资源共享工程、农村基层服务点,逐步开展农村数字化信息服务,让信息资源在新农村建设中发挥重要作用。乡、镇农业资料室工作是公共图书馆工作的重要组成部分,更是在图书馆业务指导下的农业资料进行管理利用体系化建设的重要环节,也是党和国家在建设新农村工作中对我们公共图书馆工作提出的新的要求,而乡、镇农业资料室又有着与乡党政机关、中小学图书室不同的特点,把乡镇农业资料室建设好,对普及乡镇文化,提高农业科技水平有着重大意义,而乡镇农业资料室面临如资金严重缺乏,资料少,信息不快,不易被农民朋友认识等现状。造成这些现状主要原因有:(1)资料室的房屋建筑破旧,没有专门的读书学习环境和学习氛围。(2)资料室仍然以印刷型文本形式收藏为主,造成慢、散、不全现象,而有的乡、镇资料室还徒具形式,有名无实,甚至有些地方根本就无资料室。(3)数字化信息资料的出现解决了上述问题,同时又出现诸如声像、音响、多媒体等新载体的分类、管理等问题。(4)农业资料室目前仍处在或基本处在原始的文本检索状态,对普及农业科技知识和农业科研都产生了诸多不利影响。(5)声像、音响、多媒体等信息资料的出现,对建设新农村有着独特的意义。因此,乡镇农业资料室的建设发展就面临着多方面的挑战和机遇,特别是在网络条件下,数字化农业信息的大量涌现,给信息资源的收集、整理、检索和利用提出了新的要求,农业资料室建设面临的现实问题,而这一问题的解决对我们建设新农村有着重要的现实意义。
2乡镇农业资料室建设的意义
随着网络技术的发展,出现了大量的网络信息,他们多以数据库超文本、多媒体的形式存在,电子型、数字型信息资源逐步占据网络时代的主导地位。随着网络信息数量的不断扩充,对信息资源进行有效地组织与控制的要求日益迫切,将现代化技术手段应用于资料室,不仅是将手工操作转换为计算机操作,更主要的是它将服务推向了一个新的阶段。载体的多样性,数字化影像资料的大量利用,解决了长期以来依靠手工检索资料的难题,因而大大提高了资料的利用率,尤其是满足农村读者可在不出家门的情况下就能搜索到所需的文献信息。
3乡、镇农业资料室特点
3.1农业资料载体特点
农业资料一般包括农、林、牧、副、渔等几大学科。特别是各种动植物标本,由于专业种类繁多,农业文献资料类型多样化,资料室收藏不但有印刷型的纸质文献,还有非印刷品的实物标本资料,以及磁、光、电介质的资料如VCD、LCD和磁盘、光盘等。这些丰富的文献资料构成了农业资料室的专业文献收藏。利用现代计算机技术和网络通迅技术将这些丰富的文献资源进行综合数字化处理,不但使广大农村读者更有效利用这些文献,还能取得更大的社会效益和经济效益。将文献资料进行数字化处理可以彻底解决特殊文献难以实现的查检和存取难题,实现按需阅览和随机存取,同时还可提供多用户使用,不再受藏书量、时间、地点等诸多因素的影响。所以农业资料室网络化、数字化是社会发展的需要,是具有新的活力的。
3.2乡、镇农业资料室的特点
乡、镇农业资料室的服务对象不同于公共图书馆较集中于城区,而是主要面向广大农村,而农村读者居住较散,交通不便。许多村社距乡、镇较远,且农村读者白天还要忙农活,他们主要是夜间学习。农业资料室还有一个特殊的收藏特点,即实物标本的收藏。这些标本不能像书刊一样借给读者,其定期展示的受益面也是有限的,所以网络化、数字化的农业资料室更方便读者学习。
4乡、镇农业资料室的困境
4.1资料室工作人员网络信息服务意识不强,计算机操作技术欠缺
首先,由于受传统文献服务方式的影响,资料室工作人员目前仍然偏重于手工检索和局限于资料室收藏的印刷型文献的查找,对于网络信息的利用缺乏足够的认识。其次,计算机知识不够深入和全面,不能熟练地运用计算机技术来进行网络信息的检索和利用,仍用传统的方式进行分类、加工、著录。
4.2资料室文献收藏形式单一,现代化设备不够完善
目前,乡、镇农业资料室仍然以印刷文献形式收藏为主,绝大多数没有自动化系统。
5农业资料室管理的组织设计
负责制定农业资料室建设的发展、目标、方案、制度和运行机制,协调各方面的关系,为其争取更广泛和更有力的政策支持和经费支持,促进农业资源共享,有计划地协调和控制管理职能,宏观调控农业信息资源的建设。调控资源建设。根据各农业资料室所处的地理位置、特长、特点等因素,对信息建设进行合理的调配,解除资料室的后顾之忧,避免资源的重复浪费,切合实际和充分利用现有资源,并发展具有自己优势的信息资源。
6对农业资料室建设发展的设想
6.1进行资料室网络信息组织设计
以现有资源为基础,以网络技术为依托,构筑一套农业网络信息技术系统模型。首先,建成单位农业信息网络数字资源库,向全乡、镇广大读者提供农业资料查询、信息资源开发,大众目录服务,开展网上读书、光盘数据库查询和提供文摘、索引、全文数据库及多媒体信息服务等。
6.2抓紧进行资料室资源库建设
抓紧进行资料室资源建设是实现农业网络信息组织优质服务的首要任务,资源建设要把重点放在建立本乡、镇农业文献资源库上,以形成具有本地特色的文献资源库。
6.3注重文献资源的开发利用
将社会上大量分散的农业信息资源,经采集、分类、整理、加工、建库,形成大型的农业数字资源库,向大众提供服务。充分利用农业资源,为建设新农村服好务。
6.4进行网上农业信息资源建设
随着因特网的广泛应用,给传统资料收藏带来了强烈的冲击和难得的机遇。网络信息资源的建立提供了一个比传统资源大得多的空间,拓展了资源利用和服务的渠道。进行网上农业信息资源建设,可以使大部分读者不用走进资料室,就可通过网络得到大量宝贵的农业资源服务。
一、农业远程教育发展模式选择
中国幅员辽阔,农村人口众多,发展农业远程教育极有意义。远程教育的最大优势在于能使任何地方的农民学员方便快捷地获取最好的教育资源,极大地提高农村劳动力的科技文化素质,为推动各地农业农村经济做出积极贡献。中国农业远程教育有着广阔的发展前景,尽管中国农村基础薄弱,大多数基层农广校缺乏广播、电视等远程教育资源,在地方电台、电视台也没有教学节目播出时段,但从长远看,这都不会影响远程教育优势和效益的发挥[1]。发展农业远程教育,存在一个发展模式选择的问题。考虑到中国东西部地区、城乡之间经济发展的不平衡,以及广大农村信息基础设施建设和农户家庭条件现状和发展趋势,中国农业远程教育应该采用数字技术与非数字技术恰当结合、优势互补、共同发展的道路,综合利用VCD光盘、有线电视、卫星网、互联网等手段,采取以下两种不同的教育发送和传输的模式[2]:
1.主流模式
卫星传输数字化教育发送技术,适用于中国广大农村、特别是中西部农村。采用主流模式的地区可以采取的扩展数字化教育应用的技术方案为:CD-ROM光盘刻录和发送方案;各类局域网应用方案;基于有线电视网的多媒体数据广播系统方案和电话拨号接入或其他公众电信网回传方案。
2.替代模式
计算机宽带网的地面接入技术,适用于东部沿海经济发达地区农村。
二、农业远程卫星教育系统建设
随着现代信息技术的发展,互联网和卫星网作为一种新的技术手段开始在远程教育领域广泛应用,但很多农村家庭由于家庭贫困买不起电脑,另外,受农村人口教育水平限制,很多人也不懂电脑和网络方面的知识。中国广大农村地理条件复杂,通信网络线路建设难度较大,架设网络线路成本相对较高,互联网普及率和使用率非常低,短时期内,在中国农村推广互联网教学还很难实现。卫星教育网建设属于公共财政支持范畴,由政府投资建设,具备提供话音、视频、通信服务的综合能力,性价比高、技术先进、性能可靠,是提供农村远程教育简单经济、行之有效的手段。卫星远程教育不受时空限制,能为农村学员提供与发达地区质量相同的远程教育服务,能有效解决广大农村教育发展不均衡、优秀教育资源稀缺的局面。目前,农广校在以色列政府的援助支持下,已经建设了拥有1个中心主站和360个双向远端站点,以中央农广校为演播和资源服务中心,各省、地、县级农广校以及乡镇教学班为卫星网络远端接收和教学服务点,能实现数据通信、远程教育培训和视频广播会议的远程卫星教育系统。通过卫星教育系统,中央农广校将农业教育培训、实用技术等音视频节目、多媒体课件、农业科技教育培训等方面的教学内容实时发送到网络各远端接收站,面向全国开展实时交互式的农业现代远程教育培训和科技推广,对各级农广校农业教育和科技培训工作进行远程指导和管理,实现信息互动交流,共享教育培训资源。农广校卫星教育系统利用“SkyBlaster”卫星通信系统,采用“TrainNet远程教学/培训系统”作为远程教育培训平台。卫星系统网络结构是星型网,主站可联接大量的VSAT远端小站,支持所有基于IP的数字信息技术,可实现全国范围的远程实时教学、数据文件多点分发等业务。卫星网主站提供DVB-S标准的出向信道,信息速率从2Mbps到52.5Mbps,远端小站的入向信道采用FTDMA接入机制,系统采用不对称的数据流通信方式[3]。在卫星平台上,运行应用软件的各类功能服务器通过快速以太网联接到卫星主站数字基带设备,通过卫星发射到全国各地的卫星小站。基层教学点的学员通过远端小站接收主站发送的教学内容,与主站老师进行双向视频、单向音频的互动交流,获取各类教学支持服务。
三、农业远程教育公共服务平台建设
近年来,农广校综合采用各类教学手段,整合应用各类教育资源,发挥独特的媒体资源优势,紧跟世界信息技术的发展,引进、吸收、应用各类远程教育技术的最新成果,加快建设具有中国特色的农业远程教育公共服务平台。平台以农广校体系多种教育教学资源建设为核心内容,以媒体资源库系统建设开发为硬件支撑,以数字化、网络化传播渠道为主要途径,对涉农教育培训工作进行高效管理,对涉农科教需求迅速反映,对基层办学机构提供便捷服务。平台运用现代信息技术,集信息采集、存储、编辑加工、传输多种功能于一体,具有运行机制公益性、媒体应用大众性、教学内容多样性和服务对象定向性的特点[4]。
中央农广校作为国家级的现代农业远程教育教学中枢和媒体制作传播中心,具有广播电视和网络教育节目的制作、播出和传送等多种功能,将具备自办1套广播和电视节目的能力,可以录制各种文艺节目、语言节目,对录制的文艺节目和语言节目素材可进行编辑、复制、加工、审听,可对外交换录制好的素材和成品节目。每年能制作电台节目、区域节目、少数民族节目和综合类等农业专题广播节目1500集,电视节目1270小时,网络教学节目2000小时,发送音频资料100万张,节目原始磁带数字化存储1910小时。农广校将逐步实现媒体资源制作、存储、管理、应用的数字化和网络化,建成农业媒体资源数字化采集、加工、整理、存储和传播利用的数据中心、工作平台和传播共享网络,并具备以下功能:
1.资源数字化加工存储整合电视、广播、网络、报刊杂志、教材、光盘等多种媒体资源,统一集中存储管理数据,建立数字化媒体资源库,实现数字化存储。
2.资源规范化管理建立完善的数字化资源管理系统,对资源库中的各类资源进行科学的编目、查询和调用,实现规范化管理,提升媒体资源的利用能力。
