數字農業定義模板(10篇)

導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇數字農業定義，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

篇1

1關于數字化設計技術

數字化設計是隨著計算機在各個行業應用和輔助下而誕生的一門新型技術，因此，數字化設計技術的核心和發展，其實是以計算機信息處理技術在數字領域的升級與應用為依托（如壓縮與編碼）。CAD（計算機輔助設計）就是最早應用在設計與制造行業中的數字化技術，而且涵蓋非常廣泛，有效推動了設計技術的應用與升級，也在很大程度上拓寬了數字化設計技術的應用領域。[1]數字化設計技術的關鍵是以打造呈現產品形態的信息平臺為基準，借此生成以計算機為核心的數字化模型，然后再將其滲透到產品開發的各個環節，從而實現不需要再借助實物模型就可以完成產品開發的目標。其核心優勢主要體現在如下幾個方面。

1.1優化設計的實用性與消解缺陷

不同的設計環節，會對產品生出不一樣的定義，具有很大的不確定性；而且各個類型的定義模塊在彼此轉化時，非常容易造成數據的流失。這就造成數字化設計會形成定義產品的單一模型，但這種單一性會隨著信息密集程度的改變而導致產品模型也隨之發生轉化，如全信息化模型和集成類產品模型的差別。對數字化設計而言，這其實是一種有效的技術輔助，從而讓設計更具針對性與有效性。但同時，因為數字化設計的概念還是過于抽象，所以會在制造環節存有不足之處,需要反復修改和測試。這會加大成本的耗損，并拉長了產品上市的時間。為此，需要在制造實物模型之前，先進行大量且有效的仿真分析與測試，不斷消解設計缺陷。

1.2優化數字化設計合作

對于所有的設計工作者而言，一個產品項目的設計與開發，必須結合不同小組的特色與優勢來進行科學化的分工協作。唯有這樣，才能實現技術優勢的全面整合，共同搭建出更加完善和具有可行性的數字化制造模型，以此提高設計和開發的效率。

1.3減少對實物模型的依賴

數字化技術的應用，讓設計越來越脫離了對實物模型的依賴，并且可以通過仿真技術的不斷測試和分析，將設計中存在的缺陷盡可能地剔除，從而達到制作出與設計要求最匹配的實物模型。這將大大縮減產品的開發成本，提高設計的成功率與效率。

2數字化設計技術在農業機械設計中的應用

2.1行業競爭推動數字化技術的普及

隨著社會的進步與發展，農業機械設計越來越希望讓消費者具備更多的選擇性。因此應用創新和減少故障發生率，成為優化農業機械產品設計的必經之路。為了降低常見故障的發生，在設計時就必須采取相應的改進方法，并提前進行仿真推演與測試，一旦驗證了改進方法的有效性，就能將制造與生產環節的成本納入可控范圍，極大地增強了企業在同類農業機械產品中的競爭力。于是更多的農業機械制造企業為了贏得市場，就會加大在設計環節的創新投入來獲取消費者的認可。農業機械行業采用以數字化技術為支撐的決策模式，相繼開發出了知識型數據庫，進一步加大了整個行業對數字化設計技術的應用程度。

2.2在普及中優化了虛擬化現實技術

數字化技術應用的普及和升級，加快了農業機械產品設計向虛擬化現實技術的轉化，并通過融入和吸收諸如多媒體與3D圖形新形態，讓設計者在進行產品設計時擁有了更為真實的多維體驗，也讓用戶能對產品的性能有了更具體的視覺感受，極大地優化了產品性能和提高了上市成功的概率。特別對于農業機械這種相對復雜的產品，設計意圖與應用效果之間會存在很大的差距。虛擬化現實技術的出現，不僅有效解決了農業機械的設計與應用兩個環節無法實現無縫對接的難題,而且優化了針對農業機械的設計周期長、內部結構復雜等問題的處理辦法，讓農業機械的產品性能通過模擬性應用來進行驗證，然后再根據驗證情況著手進行改進。在設計目標完成后，便可讓目標用戶來對產品結構和性能進行模擬應用評估，并從他們口中得到最有效的反饋建議，使產品在上市后就能獲得用戶的極大認可。目前農業機械設計，首先是借助CAD系統形成模型，再將其導入虛擬環境中，以此提高設計的可視化程度。其次是利用VR-CAD（虛擬現實-計算機輔助設計）系統幫助設計者在虛擬化的環境中進行設計。但我國在虛擬化技術層面的研究還處于相對滯后的階段，仍需對更為系統和完善的研究理論與應用方案進行深入探索。

2.3加強數字化設計的協同性

農業機械生產企業既要參與市場競爭，同時又要實現跨企業的協同合作，以滿足客戶越來越個性化的定制需求。因此協同化設計同樣成為農機企業生存與發展的重要經營手段，并可能成為整個行業創新發展的重要方向。為了從浩瀚的技術信息與零件資源中找到有效的資訊，就必須對搜索技術加以優化。比如某個服務器存儲了上百萬的零件信息，而且還在不斷成級數增加。農機企業在進行新產品設計時，就要對需要的零部件的參數和性能進行搜索，并且探討怎樣才能匹配到有效的供應商客戶端。隨著數字化設計技術在農業機械領域應用影響的不斷擴大，設計者、供應商與制造商之間，必須在設計端就要開展深入的協同合作，才能借助各自的資源與軟件技術優勢，實現新型農業機械產品的不斷升級，并從設計和制造兩個環節不斷提升產品的國際競爭力和生產效率，并確保達到最佳的制造品質。

3農業機械數字化設計技術的創新之處

農業機械本身屬于制造業的范疇，產品種類齊全且復雜，優勢是國內外的市場需求體量非常巨大。近年來，我國企業將數字化技術應用于大型農業機械的研究與開發，其力度越來越大。通過引進更多的工程技術和仿真技術來對產品性能進行設計和檢測，希望能借此不斷優化產品結構和性能。對今后的研發趨勢應多關注如下幾個重點。

3.1強化產品的創新思維

篇2

0引言

數字農業應用涉及大量的氣象、環境、水文、地質、土壤等領域的時空數據。這些時空數據分散在異構系統中，有著不同的數據格式和規范，采用不同的概念和術語，基于不同的數學模型和分析推理方法。這些多領域時空信息對農業生產、決策均起著重要作用。但是以前由于缺乏高效、合理的技術手段，即使付出很高的代價，也很難將這些時空信息完整無損地共享和融合集成到數字農業應用中，在很大程度上制約了數字農業的應用發展。同時GIS等商業軟件平臺成本較高也不利于大規模應用推廣。

為此，本文基于自主版權GIS、專家系統等系統軟件，應用時空推理、本體論、語義Web、關系數據挖掘和專家系統等技術，建立一個數字農業時空信息智能管理平臺，對多源、異構的數字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，便于在實際應用中進行融合、集成和共享。基于該平臺快速建立起了數字化測土施肥系統、大豆種植標準化管理系統、無公害水果蔬菜栽培指導系統等一批智能應用系統。這些應用系統精確控制農田每一地塊種子、化肥和農藥的施用量，在提高作物產量的同時，能夠實現精確控制農業生產過程，有效降低成本，充分保證農業資源科學地綜合開發利用，減少和防止對環境和生態的污染破壞，保持農業生態環境的良性循環，是實現“綠色農業”的重要途徑。

1主要關鍵技術研究現狀

1．1數字農業

數字農業是在“數字地球”的基礎上提出并發展的，是21世紀新型的農業模式和挑戰性的國家目標，包括精準農業、虛擬農業等內容，其核心是精準農業。以3S技術應用為核心的數字農業空間信息管理平臺開發研究是數字農業研究的突破口[1,2]。美國于20世紀80年代初提出數字農業的概念，它是針對農業生產穩定性差、技術措施差異程度大等情況，運用衛星全球定位系統控制位置，用計算機精確定量，把農業技術措施的差異從地塊水平精確到平方厘米水平，從而極大地提高種子、化肥、農藥等農業資源的利用率，提高農產量，減少環境污染。法國農業部植保總局建立了全國范圍內的病蟲測報計算機網絡系統。日本農林水產省建立了水稻、大豆、大麥等多種作物品種、品系的數據庫系統。新西蘭農牧研究院利用信息技術向農場主提供土地肥力測定、動物接種免疫、草場建設、飼料質量分析等各種信息服務。同時，我國緊跟國際研究的前沿，開展了系統工程、數據庫與信息管理系統、遙感、專家系統、決策支持系統、地理信息系統等技術在農業、資源、環境和災害方面的應用研究。

1．2時空推理

近年來，時空推理（Spatio－temporalReasoning）已成為十分活躍的研究方向，在軍事、航天、能源、交通、農業、環境等領域有著廣泛的應用。近十年來我國國家基礎地理信息中心、清華大學、信息大學、中國科學院、武漢測繪科技大學、武漢大學、吉林大學等單位在時態GIS、時空數據模型、時空拓撲、時空數據庫等時空推理相關領域開展了大量研究工作。

1．3時空數據標準與共享

不同領域和應用環境對時空數據的理解存在很大差異，這造成了異構時空系統集成的困難，因此時空數據共享、互操作和標準化的研究具有重要意義。這方面研究最初從空間數據入手，近期開始向時間數據和時空結合數據發展。時空數據的共享有以下方式：

（1）空間數據交換

空間數據交換的基本思想是各系統使用自身的數據格式，通過標準格式進行數據交換。目前空間數據交換標準有：SDTS、DIGEST、RINEX等國際標準；以色列的IEF、英國的MOEPSTD、加拿大的SAIF、我國的CNSDTF等國家標準；AutoDesk的DXF、ESRI的E00、MapInfo的MIF等廠商標準。盡管各GIS軟件廠商提供了公開的交換文件格式來進行空間數據的轉換，但由于底層數據模型的不同，最終導致不同的GIS的空間數據不能無損的共享。雖然空間數據交換仍然在使用，但效果并不理想。空間數據互操作標準是當前國際公認的，比空間數據交換標準更有前途的數據標準。

（2）基于GML的空間數據互操作

開放式地理信息系統協會(OpenGISConsortium，OGC)提出了簡單要素實現規范和地理標記語言(GeographyMarkupLanguage，GML)。OGC相繼推出了一整套GIS互操作的抽象規范，包括地理幾何要素、要素集、OGIS要素、要素之間的關系、空間參考系統、定位幾何結構、存儲函數和插值、覆蓋類型及地球影像等17個抽象規范，2003年1月推出GML3.10版[3]。近年來，國內外眾多學者基于GML在空間數據共享等方面開展了大量研究。2001年Rancourt等人[4]將GML與先前所定義的空間標準進行比較，認為GML能有效地滿足空間數據交換標準。2002年，ZhangJianting等人[5]提出了一種基于GML的Internet地理信息搜索引擎。2003年，ZhangChuanrong等人[6]在網絡環境下以GML作為異構空間數據庫交換共享空間數據的格式，成功實現數據的互操作。2003年，崔希民等人[7]提出了GIS數據集成和互操作的系統架構，在數據層次上實現GIS數據的集成和互操作。2003年，張霞等人[8]提出一種基于GML構造WebGIS的框架結構,給出實現框架技術。其中采用GML作為空間數據集成格式。2004年，朱前飛等人[9]提出了一種新的基于GML的數據共享解決方案。2005年，陳傳彬等人[10]提出了基于GML的多源異構空間數據集成框架。GML數據類型較完整，支持廠家較多，相關研究豐富，是目前最有前景的時空數據標準。本文選擇GML作為農業時空數據標準。

1．4時空本體

1．4．1本體、語義Web和OWL

本體方法目前已經成為計算機科學中的一種重要方法，在語義Web、搜索引擎、知識處理平臺、異構系統集成、電子商務、自然語言理解、知識工程等領域有著重要應用。尤其是目前隨著對語義Web研究的深入，本體論方法受到了越來越多的關注，人們普遍認為它是建立語義Web的核心技術。OWL是當前最有發展前景的本體表示語言。2002年7月29日,W3C組織公布了本體描述語言(WebOntologyLanguage,OWL)的工作草案1.0版。目前工作草案的最新更新為2004年2月10日的版本[11]。

1．4．2時空本體

基于本體方法對時空建模的相關研究工作如下：

1998年，Roberto考慮了作為地理表示基礎的某些本體問題，給出了關于一般空間表示理論的某些建議[12]。2000年ZhouQ.和FikesR.定義了一種考慮時間點和時段的時間本體[13]。2000年，Córcoles基于XML定義了一個類似SQL的時空查詢語言，該語言包含八種空間算子和三種時態算子用于表達時空關系[14]。2003年，Grenon基于一階謂詞邏輯定義了時空本體，使用斯坦福大學的Protégé環境實現[15]。2003年，Bittner等人[16]提出了用于描述復雜時空過程和其中的持續實體的形式化本體。以上工作中Grenon的時空本體研究相對完整，相關研究成果已經在網上共享，本文在此基礎上開展研究，建立農業時空本體。

2主要研究內容

（1）農業時空數據規范

現階段我國還沒有公認的農業時空數據標準出臺。本文基于時空推理技術，研究通用性更強的時空數據表示模型，能表示氣象、土壤、環境、水文、地質等各領域的農業時空數據。GML是目前公認的時空數據標準，利用上述模型擴充GML，兼容中國農業科學院的“農業資源空間信息元數據的分類及編碼體系草案”等國內現有的地方性標準，構建針對數字農業中時空數據的DA－GML標準，作為數字農業基礎時空數據的規范。現有的土壤、環境等基礎空間數據庫均支持到GML格式的轉換。

（2）農業基礎時空數據庫

基于筆者自主開發的GIS平臺建立農業基礎時空數據庫，該平臺具有運行穩定、資源占用少、結構靈活、功能可裁減、成本較低、便于移植等特點。采用了時空推理技術，支持對空間和時空信息的表示和推理。通過DA－GML能夠直接從現有系統中獲取領域農業基礎時空數據，主要包括土壤數據庫、環境數據庫、氣象資料數據庫、農業生產條件數據庫、林業信息數據庫、影像數據庫等。

（3）農業時空分析方法庫與農業時空知識庫

時空推理是研究時間、空間及時空結合信息本質的技術，通過時空推理技術將現有面向農業領域的時空分析技術進行整合和規范化表示，形成農業時空分析方法庫。對領域農業時空知識進行歸納、整理，同時通過數據挖掘方法從基礎數據中提煉知識，建立農業時空知識庫。

（4）農業時空本體庫

在(2)、(3)中存儲的數據、方法和知識需要一個有效的機制進行組織和管理。就目前技術而言，本體是表達一個領域內完整的體系（概念層次、概念之間的關聯等）的最有效工具，所以本文選擇建立農業時空本體庫。具體包括本體獲取、本體管理、本體服務與展示三個模塊。使用Protégé做本體開發環境編輯。Protégé是斯坦福大學開發的基于Java的本體編輯與知識獲取工具，帶有OWL插件的Protégé可以支持OWL格式的本體編輯與輸出。

以上三個庫通過WebService方式提供基于Internet的服務，可以在線對庫中信息進行維護和檢索，并能無縫集成到應用系統中。

（5）系統體系結構

系統工作原理如圖1所示。首先，外部系統的時空數據轉換成GML格式（現在絕大多數系統支持該數據標準），進入農業基礎時空數據庫。通過本體獲取與編輯模塊將時空數據和時空知識整理，形成本體庫。外部系統的請求通過WebSer－vices發給仲裁者，仲裁者區分各類情況調用三個庫調用服務、提取數據和執行操作，結果返回給用戶。

（6）基于平臺開發農業生產智能應用系統

基于數字農業時空信息管理平臺建立數字化測土施肥系統、作物種植標準化管理系統、無公害水果蔬菜栽培指導系統等一批農業生產智能應用系統，解決實際問題。

3相關系統對比分析

3．1數字農業空間信息管理平臺

平臺基于信息和知識支持的現代農業管理的集成技術，對農田信息進行動態采集、分析、處理和輸出，從而根據農田區域差異、農事安排進行模擬分析、決策支持管理和指揮控制，并對農業生產過程的區域差異進行精確定位、動態控制等定量操作[17]。

3．2全國農業資源空間信息管理系統

全國農業資源空間信息管理系統(NASIS)實現對全國農業資源空間信息的查詢分發，具有系統管理、動態數據字典、數據檢索、查詢、數據分發、制圖、報表統計、數據分發等功能。該系統已經用于全國農作物遙感監測、農業資源調查、農業科研和農業政策信息支持服務等方面[18]。

3．3中國西部農業空間信息服務系統

計算機技術、互聯網技術的迅速發展為建立基于Web的中國西部農業空間信息服務系統提供技術支撐。本文從西部農業空間信息服務系統的數據庫構建開始，全面地介紹了系統的運行模式和數據庫訪問技術，詳細論述了系統的總體結構、平臺環境和開發實現等。

（1）基于平臺提供的開發框架，能方便、高效地建立大量的數字農業智能應用系統，基層農業科技人員也能快速開發出技術含量高的應用系統，各應用系統能互通、共享，便于升級維護。

（2）由于大量的底層服務、數據、知識和方法由平臺集中統一提供，簡化了開發數字農業應用軟件的工作，節約了成本。

4結束語

數字農業時空信息管理平臺從系統目標、適用范圍、采用技術、系統接口等方面不同于任何現有的基礎農業空間數據管理平臺，是一個概念全新的系統，定位于基礎農業空間數據管理平臺的上層，更便于開發數字農業應用。其中的本體庫等機制為將來建立農業時空數據網格奠定了良好的基礎。

參考文獻：

［1］于淑惠.數字農業及其實現技術[J].農業圖書情報學刊,2004,15(7):5－8.

[2]唐世浩,朱啟疆,閆廣建，等.關于數字農業的基本構想[J].農業現代化研究,2002,23(3):183－187.

[3]Geographymarkuplanguage(GML)[EB/OL].(2003)./techno/specs/002029PGML.html.

[4]RANCOURTM.GML:spatialdataexchangefortheinternetage[D].NewBrunswick:DepartmentofGeodesyandGeomaticsEngineering,UniversityofNewBrunswick,2001.

篇3

0引言

數字農業應用涉及大量的氣象、環境、水文、地質、土壤等領域的時空數據。這些時空數據分散在異構系統中，有著不同的數據格式和規范，采用不同的概念和術語，基于不同的數學模型和分析推理方法。這些多領域時空信息對農業生產、決策均起著重要作用。但是以前由于缺乏高效、合理的技術手段，即使付出很高的代價，也很難將這些時空信息完整無損地共享和融合集成到數字農業應用中，在很大程度上制約了數字農業的應用發展。同時GIS等商業軟件平臺成本較高也不利于大規模應用推廣。

為此，本文基于自主版權GIS、專家系統等系統軟件，應用時空推理、本體論、語義Web、關系數據挖掘和專家系統等技術，建立一個數字農業時空信息智能管理平臺，對多源、異構的數字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，便于在實際應用中進行融合、集成和共享。基于該平臺快速建立起了數字化測土施肥系統、大豆種植標準化管理系統、無公害水果蔬菜栽培指導系統等一批智能應用系統。這些應用系統精確控制農田每一地塊種子、化肥和農藥的施用量，在提高作物產量的同時，能夠實現精確控制農業生產過程，有效降低成本，充分保證農業資源科學地綜合開發利用，減少和防止對環境和生態的污染破壞，保持農業生態環境的良性循環，是實現“綠色農業”的重要途徑。

1主要關鍵技術研究現狀

1．1數字農業

數字農業是在“數字地球”的基礎上提出并發展的，是21世紀新型的農業模式和挑戰性的國家目標，包括精準農業、虛擬農業等內容，其核心是精準農業。以3S技術應用為核心的數字農業空間信息管理平臺開發研究是數字農業研究的突破口[1,2]。美國于20世紀80年代初提出數字農業的概念，它是針對農業生產穩定性差、技術措施差異程度大等情況，運用衛星全球定位系統控制位置，用計算機精確定量，把農業技術措施的差異從地塊水平精確到平方厘米水平，從而極大地提高種子、化肥、農藥等農業資源的利用率，提高農產量，減少環境污染。法國農業部植保總局建立了全國范圍內的病蟲測報計算機網絡系統。日本農林水產省建立了水稻、大豆、大麥等多種作物品種、品系的數據庫系統。新西蘭農牧研究院利用信息技術向農場主提供土地肥力測定、動物接種免疫、草場建設、飼料質量分析等各種信息服務。同時，我國緊跟國際研究的前沿，開展了系統工程、數據庫與信息管理系統、遙感、專家系統、決策支持系統、地理信息系統等技術在農業、資源、環境和災害方面的應用研究。

1．2時空推理

近年來，時空推理（Spatio－temporalReasoning）已成為十分活躍的研究方向，在軍事、航天、能源、交通、農業、環境等領域有著廣泛的應用。近十年來我國國家基礎地理信息中心、清華大學、信息大學、中國科學院、武漢測繪科技大學、武漢大學、吉林大學等單位在時態GIS、時空數據模型、時空拓撲、時空數據庫等時空推理相關領域開展了大量研究工作。

1．3時空數據標準與共享

不同領域和應用環境對時空數據的理解存在很大差異，這造成了異構時空系統集成的困難，因此時空數據共享、互操作和標準化的研究具有重要意義。這方面研究最初從空間數據入手，近期開始向時間數據和時空結合數據發展。時空數據的共享有以下方式：

（1）空間數據交換

空間數據交換的基本思想是各系統使用自身的數據格式，通過標準格式進行數據交換。目前空間數據交換標準有：SDTS、DIGEST、RINEX等國際標準；以色列的IEF、英國的MOEPSTD、加拿大的SAIF、我國的CNSDTF等國家標準；AutoDesk的DXF、ESRI的E00、MapInfo的MIF等廠商標準。盡管各GIS軟件廠商提供了公開的交換文件格式來進行空間數據的轉換，但由于底層數據模型的不同，最終導致不同的GIS的空間數據不能無損的共享。雖然空間數據交換仍然在使用，但效果并不理想。空間數據互操作標準是當前國際公認的，比空間數據交換標準更有前途的數據標準。

（2）基于GML的空間數據互操作

開放式地理信息系統協會(OpenGISConsortium，OGC)提出了簡單要素實現規范和地理標記語言(GeographyMarkupLanguage，GML)。OGC相繼推出了一整套GIS互操作的抽象規范，包括地理幾何要素、要素集、OGIS要素、要素之間的關系、空間參考系統、定位幾何結構、存儲函數和插值、覆蓋類型及地球影像等17個抽象規范，2003年1月推出GML3.10版[3]。近年來，國內外眾多學者基于GML在空間數據共享等方面開展了大量研究。2001年Rancourt等人[4]將GML與先前所定義的空間標準進行比較，認為GML能有效地滿足空間數據交換標準。2002年，ZhangJianting等人[5]提出了一種基于GML的Internet地理信息搜索引擎。2003年，ZhangChuanrong等人[6]在網絡環境下以GML作為異構空間數據庫交換共享空間數據的格式，成功實現數據的互操作。2003年，崔希民等人[7]提出了GIS數據集成和互操作的系統架構，在數據層次上實現GIS數據的集成和互操作。2003年，張霞等人[8]提出一種基于GML構造WebGIS的框架結構,給出實現框架技術。其中采用GML作為空間數據集成格式。2004年，朱前飛等人[9]提出了一種新的基于GML的數據共享解決方案。2005年，陳傳彬等人[10]提出了基于GML的多源異構空間數據集成框架。GML數據類型較完整，支持廠家較多，相關研究豐富，是目前最有前景的時空數據標準。本文選擇GML作為農業時空數據標準。

1．4時空本體

1．4．1本體、語義Web和OWL

本體方法目前已經成為計算機科學中的一種重要方法，在語義Web、搜索引擎、知識處理平臺、異構系統集成、電子商務、自然語言理解、知識工程等領域有著重要應用。尤其是目前隨著對語義Web研究的深入，本體論方法受到了越來越多的關注，人們普遍認為它是建立語義Web的核心技術。OWL是當前最有發展前景的本體表示語言。2002年7月29日,W3C組織公布了本體描述語言(WebOntologyLanguage,OWL)的工作草案1.0版。目前工作草案的最新更新為2004年2月10日的版本[11]。

1．4．2時空本體

基于本體方法對時空建模的相關研究工作如下：

1998年，Roberto考慮了作為地理表示基礎的某些本體問題，給出了關于一般空間表示理論的某些建議[12]。2000年ZhouQ.和FikesR.定義了一種考慮時間點和時段的時間本體[13]。2000年，Córcoles基于XML定義了一個類似SQL的時空查詢語言，該語言包含八種空間算子和三種時態算子用于表達時空關系[14]。2003年，Grenon基于一階謂詞邏輯定義了時空本體，使用斯坦福大學的Protégé環境實現[15]。2003年，Bittner等人[16]提出了用于描述復雜時空過程和其中的持續實體的形式化本體。以上工作中Grenon的時空本體研究相對完整，相關研究成果已經在網上共享，本文在此基礎上開展研究，建立農業時空本體。

2主要研究內容（1）農業時空數據規范

現階段我國還沒有公認的農業時空數據標準出臺。本文基于時空推理技術，研究通用性更強的時空數據表示模型，能表示氣象、土壤、環境、水文、地質等各領域的農業時空數據。GML是目前公認的時空數據標準，利用上述模型擴充GML，兼容中國農業科學院的“農業資源空間信息元數據的分類及編碼體系草案”等國內現有的地方性標準，構建針對數字農業中時空數據的DA－GML標準，作為數字農業基礎時空數據的規范。現有的土壤、環境等基礎空間數據庫均支持到GML格式的轉換。

（2）農業基礎時空數據庫

基于筆者自主開發的GIS平臺建立農業基礎時空數據庫，該平臺具有運行穩定、資源占用少、結構靈活、功能可裁減、成本較低、便于移植等特點。采用了時空推理技術，支持對空間和時空信息的表示和推理。通過DA－GML能夠直接從現有系統中獲取領域農業基礎時空數據，主要包括土壤數據庫、環境數據庫、氣象資料數據庫、農業生產條件數據庫、林業信息數據庫、影像數據庫等。

（3）農業時空分析方法庫與農業時空知識庫

時空推理是研究時間、空間及時空結合信息本質的技術，通過時空推理技術將現有面向農業領域的時空分析技術進行整合和規范化表示，形成農業時空分析方法庫。對領域農業時空知識進行歸納、整理，同時通過數據挖掘方法從基礎數據中提煉知識，建立農業時空知識庫。

（4）農業時空本體庫

在(2)、(3)中存儲的數據、方法和知識需要一個有效的機制進行組織和管理。就目前技術而言，本體是表達一個領域內完整的體系（概念層次、概念之間的關聯等）的最有效工具，所以本文選擇建立農業時空本體庫。具體包括本體獲取、本體管理、本體服務與展示三個模塊。使用Protégé做本體開發環境編輯。Protégé是斯坦福大學開發的基于Java的本體編輯與知識獲取工具，帶有OWL插件的Protégé可以支持OWL格式的本體編輯與輸出。

以上三個庫通過WebService方式提供基于Internet的服務，可以在線對庫中信息進行維護和檢索，并能無縫集成到應用系統中。

（5）系統體系結構

系統工作原理如圖1所示。首先，外部系統的時空數據轉換成GML格式（現在絕大多數系統支持該數據標準），進入農業基礎時空數據庫。通過本體獲取與編輯模塊將時空數據和時空知識整理，形成本體庫。外部系統的請求通過WebSer－vices發給仲裁者，仲裁者區分各類情況調用三個庫調用服務、提取數據和執行操作，結果返回給用戶。

（6）基于平臺開發農業生產智能應用系統

基于數字農業時空信息管理平臺建立數字化測土施肥系統、作物種植標準化管理系統、無公害水果蔬菜栽培指導系統等一批農業生產智能應用系統，解決實際問題。

3相關系統對比分析

3．1數字農業空間信息管理平臺

平臺基于信息和知識支持的現代農業管理的集成技術，對農田信息進行動態采集、分析、處理和輸出，從而根據農田區域差異、農事安排進行模擬分析、決策支持管理和指揮控制，并對農業生產過程的區域差異進行精確定位、動態控制等定量操作[17]。

3．2全國農業資源空間信息管理系統

全國農業資源空間信息管理系統(NASIS)實現對全國農業資源空間信息的查詢分發，具有系統管理、動態數據字典、數據檢索、查詢、數據分發、制圖、報表統計、數據分發等功能。該系統已經用于全國農作物遙感監測、農業資源調查、農業科研和農業政策信息支持服務等方面[18]。

3．3中國西部農業空間信息服務系統

計算機技術、互聯網技術的迅速發展為建立基于Web的中國西部農業空間信息服務系統提供技術支撐。本文從西部農業空間信息服務系統的數據庫構建開始，全面地介紹了系統的運行模式和數據庫訪問技術，詳細論述了系統的總體結構、平臺環境和開發實現等。

（1）基于平臺提供的開發框架，能方便、高效地建立大量的數字農業智能應用系統，基層農業科技人員也能快速開發出技術含量高的應用系統，各應用系統能互通、共享，便于升級維護。

（2）由于大量的底層服務、數據、知識和方法由平臺集中統一提供，簡化了開發數字農業應用軟件的工作，節約了成本。

4結束語

數字農業時空信息管理平臺從系統目標、適用范圍、采用技術、系統接口等方面不同于任何現有的基礎農業空間數據管理平臺，是一個概念全新的系統，定位于基礎農業空間數據管理平臺的上層，更便于開發數字農業應用。其中的本體庫等機制為將來建立農業時空數據網格奠定了良好的基礎。

參考文獻：

［1］于淑惠.數字農業及其實現技術[J].農業圖書情報學刊,2004,15(7):5－8.

[2]唐世浩,朱啟疆,閆廣建，等.關于數字農業的基本構想[J].農業現代化研究,2002,23(3):183－187.

[3]Geographymarkuplanguage(GML)[EB/OL].(2003)./techno/specs/002029PGML.html.

[4]RANCOURTM.GML:spatialdataexchangefortheinternetage[D].NewBrunswick:DepartmentofGeodesyandGeomaticsEngineering,UniversityofNewBrunswick,2001.

篇4

近年來，信息技術發展十分迅速。伴隨著信息技術研究的深入與推廣應用，由此衍生出了數字化設計技術，同樣在社會各行業中得到廣泛應用，并發揮了巨大的作用，為社會進一步發展作出了突出貢獻。就數字化設計技術在農業機械設計中的應用而言，一定程度上實現了農業機械設計的標準化與前沿化發展。然而技術的發展是必然的，就農業機械設計中應用數字化設計技術進行更深層次的剖析十分重要，這對推動農業機械設計的進步與發展具有十分重要的現實意義。本文主要以數字化設計技術與農業機械設計為主線，分3部分進行論述，主要目的在于促進農業機械設計中數字化設計技術應用價值提升。

1數字化設計技術相關內容概述

1.1數字化設計技術概念

所謂“數字化設計技術”，是指在計算機數字化技術發展到一定程度的背景下，用于輔助設計領域的部分工作[1]。就當前大家所了解的數字化設計技術而言，涉及眾多技術，核心處理技術主要有數字壓縮、數字編碼以及數字調制等。伴隨著信息技術與計算機技術的不斷深入應用與發展，數字化設計技術也得到了長足發展，逐步建立了一個以計算機為基礎框架的模型，現如今在社會眾多領域當中得到了廣泛應用[2]。

1.2數字化設計技術特點

數字化設計技術在實踐應用中，彰顯了眾多特點，總結起來，主要包括以下幾個方面：首先，一個統一化產品定義模型，在社會眾多領域當中能夠得到更加廣泛的應用，并且有著巨大的、潛在的應用空間；其次，數字化設計技術可實現并行設計，能夠實現多小組同時作業，在一定程度上，可以大大提高工作效率[3]；再次，基于統一化模型，設計質量也有相應的保障；最后，設計可以實現虛擬仿真處理，主要是利用計算機技術來實現，避免了傳統設計對實物模型依賴程度高的弊端，相比傳統設計而言，具有明顯的優勢，具體表現在工作效率與成本2個方面。

2農業機械設計中數字化設計技術應用現狀分析

在數字化設計技術推廣應用之前，設計主要是滿足設計對象的一些具體要求，在局部優化或者整體優化方面，并沒有重點考慮，導致無法實現總體設計優化。數字化設計技術的應用，主要是在產品設計過程中，注重CAD、CAE等多類處理技術的應用，使得產品設計周期影響因素發生巨大改變，從而達到各項要求，例如設計質量、設計成本等。與此同時，為保障后期維護工作的便捷，設計會重視總體設計的優化。就農業機械而言，具有種類繁多、市場需求量大等特點，在具體設計中，主要是在傳統設計理念的支撐下，采用一些傳統的設計工藝，造成整體設計水平低下，然而數字化設計技術具有一定的先進性，基于農業機械設計現狀，無形中為數字化設計技術的應用提供了巨大的空間。縱觀當前數字化設計技術的應用，尤其是在農業機械設計中的應用，有效促進了農業機械設計效率與質量的提升，然而在實際應用中，相關設計人員還需要高度重視一些注意事項，包括農業機械設計特點，同時對數字化設計技術的特點引起高度重視，確保兩者的兼容性，以此有效提升農業機械設計的總體水平。農業機械設計特點眾多，概括起來，主要包括以下2個方面：首先，從結構方面而言，結構類型較多且較為復雜；其次，從功能角度而言，功能多樣，操作較為方便、簡單。就前者而言，以播種機為例，在具體的設計過程中，設計人員通常需要重視的僅有2項，一是農作物的品種，二是農藝特點。根據上述2項要求，播種機便可以大致分為條播種機、穴播種機以及精密播種機等，在此基礎上，結合工作原理加以區分，播種機又可以分為2大類，分別是機械式與氣力式。基于此，農業機械種類繁雜。就后者而言，為滿足播種的各項需求，即使農業機械型號不同，在功能方面也沒有本質差異。

3農業機械設計中數字化設計技術應用前景

篇5

1、引言

根據國家退耕還林有關政策，積極治理現有坡耕地，對25度以上的坡耕地實行有計劃地退耕還林還草，不但有利于中西部的環境保護，而且對調整農業結構、提高農民收入有積極意義。因此能否為各地、市、縣準確提供轄區內各種坡度的土地分布以及土地坡向情況，是能否客觀制定該區域農業規劃和退耕還林還草計劃的關鍵；然而傳統的手工圈繪和主觀的''''估計''''水份太多，實地丈量不但勞民傷財而且精度低下。

我區廣大的測繪工作者多年來為廣西的國民經濟建設做了大量前期性、基礎性的工作，他們測制的1：25萬、1：5萬、1：1萬的基本地形圖為解決這一難題提供了物資基礎；特別是近年來GIS（地理信息系統）技術的發展，使得這些可貴的資料在數字化處理之后日見增值，為準確、快速、低成本地獲取地表的各種統計數據提供可靠的依據。

廣西基礎地理信息中心在為區黨委、區政府制作的《廣西綜合區情地理信息系統（9202工程）》之西部大開發專題中，使用美國ESRI公司生產的GIS軟件――ARC/INFO軟件為東蘭、樂業縣制作了數字地面模型，進行三維地形表面分析和坡度量算統計，取得了準確客觀的成果。

2、工作流程

在ARC/INFO中，管理、組織、存儲數據最基本的單位是圖層（coverage），一個圖層相當于一個專題圖，包含了地物的空間位置信息和屬性信息。利用ARC/INFO進行土地坡度坡向高程的分布統計的工作流程如下：

1、利用國土資源調查結果，提取耕地信息，在ARC/INFO中生成耕地圖層，給不同耕地分類賦予不同的屬性；

2、獲取該地區的DEM數據（DEM即數字高程模型，就是在一個地區范圍內，用規則格網點的平面坐標（x,y）及其高程（z）描述地貌形態的數據集）；

3、分別生成坡度分布圖層、坡向分布圖層和高程帶分布圖層；

4、將耕地圖層與坡度圖層、坡向圖層、高程帶圖層分別疊加分析，得到耕地的坡度、坡向、高程屬性；

5、進行面積統計，疊加河流、行政區劃、道路、居民點等基礎地理信息生成專題圖。

3、坡度、坡向和高層帶分布圖生成

坡度、坡向、高程帶圖層利用ARC/INFO的TIN模塊，由DEM（數字高程模型）數據生成。

3.1DEM數據獲取：

目前常用的獲取DEM數據的方法有兩種：

用航天、航空遙感影像立體像對提取DEM；

用現有地形圖掃描數字化等高線，獲取高程數據生成DEM。

用航天、航空遙感圖像立體像對生成DEM，最大的優點是數據更新快，但購買影像費用高；用高程數據生成DEM，精度高于立體像對生成的DEM，但更新慢，周期長，僅對高程變化不大的地區適用。目前區測繪局具有的南寧市1：1000DEM數據由航空遙感影像立體像對生成；全區1：25萬、1：5萬DEM和部分地區的1：1萬DEM數據則由高程數據生成。

用ARC/INFO生成DEM的方法是：數字化地形圖，獲取高程數據，包括高程點、等高線、軟斷線（如邊界線等）、硬斷線（如河流、山脊、陡崖線等），生成TIN（不規則空間三角網，一種描述地形表面的方法），再由TIN內插成DEM。ARC/INFO軟件生成的TIN對點、軟斷線、硬斷線有不同的插值處理方法。根據筆者對ARC/INFO和國產軟件GEOTIN的對比試驗，ARC/INFO軟件生成的TIN在更大程度上擬合實際的地型，不足之處是加特征點的過程較為繁雜，生產時間較長。

3.2坡度圖、坡向圖、高層帶圖生成：

在ARC/INFO中，坡度、坡向是這樣計算的：DEM上每個格網點的坡度由相鄰8個格網點計算而成（圖1）。高程的最大變化率即為該部分表面的坡度。坡向為用于計算坡度的那條線的方向。

運用TIN模塊的分析功能可計算坡度、坡向和高程帶，使用命令的關鍵是建立好坡度、坡向、高程帶的分級定義查找表（LOOKUP-TABLE）。以坡度查找表為例，根據坡度分類的要求定義如下：

DEGREE-SLOPESLOPE-CODE2162153254905對應的坡度分類：(0°~2°)（2°~6°）（6°~15°）（15°~25°）（25°以上）

c="/Newspic/200881/1127448440.jpg"width=566border=0>

坡度查找表字段要嚴格定義如下：

4、圖層疊加：

GIS強大的分析任務之一是將獨立的特征類型合為一個新的特種類，代表了兩個輸入要素類的合并后的情況。圖層疊加，是將土地利用圖與坡度圖、坡向圖、高層分帶圖依次疊加，可研究它們之間的共同區域。運用OVERLAYEVENTS命令可進行疊加分析。

5、面積統計：

圖層疊加后，根據各種分類條件提取耕地，可得到耕地按坡度、坡向、高程帶的分布圖，利用ARC/INFO的面積計算功能進行面積統計。

精度情況：據清華大學人居環境研究中心黨安容等人研究，經國家測繪局驗收的1：25萬的數字地圖（高程精度為25米），在用于分縣土地坡度分級計算時，最小誤差是0.9%，最大誤差為4.9%[1]，適合省級農業部門制定宏觀規劃。如果利用即將完成的全區1：5萬DEM和已經完成的1：1萬DEM（西江流域），將得到更高的精度，適合縣一級及縣以下農業部門制定本縣、本鄉的部門農業規劃。

值得注意的是，在坡度較大的地區，平面面積與三維地形表面積相差較大，筆者利用1：25萬高程數據生成的DEM計算東蘭縣平面面積為2438平方公里（國土部門公布的數據：2434平方公里[2]），曲面面積為3437平方公里，平面面積與曲面面積相差較大。東蘭地處大石山區，山嶺綿延，河谷深切，地形起伏較大，利用ARC/INFO的表面積計算功能統計面積應該更為合理。

6、輸出專題圖：

對生成的各種分布圖按照需要疊加河流、行政區劃、道路、居民點等基礎地理信息生成專題圖輸出。筆者在《廣西綜合區情地理信息系統（9202工程）》之子系統建設中，利用WebGIS將退耕還林試點縣東蘭縣、樂業縣的坡度圖制成網絡電子地圖（圖3），可供局域網上瀏覽和查詢。

【參考文獻】

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1 物聯網概述

1.1 物聯網定義

1）物聯網（INTERNET OF THINGS）這一概念最早于1999年由麻省理工學院Auto-ID研究中心提出。它是指利用產品電子代碼EPC、射頻識別技術，通過網絡實現在任何時候、任何地點對任何物品的識別和管理，即物品的互聯互通。

2）國際電信聯盟的定義，2005年11月，國際電信聯盟在信息社會世界峰會上對物聯網的定義是主要解決物品到物品，人到物品，人到人間的互聯。

3）歐洲智能系統集成技術平臺（EPoSS）的定義，2008年5月EPoSS對物聯網的定義是由具有標識、虛擬個性的物理/對象組成的網絡，這些標識和個性等信息在智能空間使用智慧的接口與用戶、社會和環境進行通信。

4）2010年我國政府工作報告中的定義是物聯網是通過傳感設備按照約定的協議，把各種網絡連接起來，進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。

總的來說物聯網的定義，從狹義上是指連接物品到物品的網絡，實現物品的智能化識別和管理；廣義上可以看做是信息空間與物理空間的融合，將一切事物數字化、網絡化，在物品之間、物品與人之間、人與現實環境之間實現高效的信息交換方式。[1]

1.2 物聯網的特征

物聯網的基本特征可以概括為全面感知、可靠傳送和智能處理。全面感知即利用射頻識別、二維碼、傳感器等感知、捕獲、測量技術，隨時隨地對物體進行信息采集和獲取。可靠傳送是指通過將物體接入信息網絡，依托各種通信網絡，隨時隨地進行可靠的信息交互和共享。智能處理是指利用各種智能計算技術，對海量的感知數據和信息進行分析并處理，實現智能化的決策和控制。[2]

物聯網與互聯網相比，有如下主要特征：海量信息，接入設備繁雜，網絡架構繁雜，網絡管理資質，智能物物互聯，物理安全威脅，能量獲取多樣；設備制造的小型微型化。

1.3 物聯網與“智慧地球”

2009年IBM提出“智慧地球”這一概念。智慧地球戰略的主要內容是吧新一代IT技術充分運用在各行業之中，通過互聯網形成“物聯網”，而后通過超級計算機和云計算將物聯網整合起來，人類能以更加精細和動態的方式管理生產和生活，從而達到“全球智慧”狀態，最終形成“互聯網+物聯網=智慧地球”。

2 物聯網體系結構

2.1 物聯網系統結構

國內許多專家學者將物聯網系統劃分為三個層次：感知層、網絡層、應用層。

1）感知層。感知層是物聯網架構的基礎層面，主要是完成信息采集并將采集到的數據上傳的目的。感知層把所有物品通過一維/二維條碼、射頻識別、傳感器、紅外線感應器、全球定位系統等信息傳感裝置自動采集到與物品相關的信息，并傳送到上位端，完成傳輸到互聯網前的準備工作。比如，粘貼在設備上的RFID標簽和用來識別采集RFID信息的識讀器就屬于該層。

2）網絡層。該層在整個物聯網架構中起著承上啟下的作用，是物聯網中不可或缺的架構組成部分。它是搭建物聯網的網絡平臺，建立在現有的移動通信網、互聯網和其他專網的基礎上，通過各種接入設備與上述網絡相聯。如手機付費系統中由刷卡設備將內置手機的RFID信息采集上傳到互聯網，網絡層完成后臺鑒權認證并從銀行網絡劃賬。

3）應用層。該層是利用經過分析處理的數據，為用戶提供豐富的特定服務，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理。比如，通過感應器感應到某個物理觸發信息，然后按設定通過網絡完成一系列動作。

2.2 物聯網的技術體系結構

物聯網技術涉及多個領域，這些技術在不同的行業具有不同的應用需求和技術形態。在這個技術體系中，物聯網的技術構成概括起來有以下五個方面：[3]

1）感知技術。指能夠用于物聯網底層感知信息的技術。通過它可以感知溫度、壓力、位移、加速、震動、聲音、光線、位置及污染等。感知技術包括RFID技術、傳感器技術、機器人智能感知技術、遙測遙感技術、現場總線技術、IC卡與條形碼技術、信息融合與協同信息處理技術、多媒體技術和中間件技術、GPS定位技術、納米嵌入技術等。

2）網絡傳輸技術。指能夠匯聚感知數據，并實現物聯網數據傳輸的技術，它包括各種專網技術、異構網融合技術、M2M無線接入、遠程控制技術、互聯網技術、地面無線出阿叔技術以及衛星通信技術。

3）支撐技術。指用于物聯網數據處理和利用的技術，它包括云計算與高性能計算技術、智能技術、數據庫與數據挖掘技術、GPS技術、公共中間件技術等，對感知到的信息進行語意的理解、推理和決策。

4）應用技術。指用于直接支持物聯網應用系統運行的技術，它包括物聯網信息共享交換平臺技術、物聯網數據存儲技術以及各種行業物聯網應用技術與應用系統等。

5）公共技術。指感知、傳輸、支撐和應用等四層都需要的技術，它包括標識解析、安全技術、應用管理技術和網絡管理技術。

3 物聯網應用

國外對物聯網的研發、主要應用集中在美、歐、日、韓等少數國家。最初的研發方向主要是條形碼、RFID 等技術在商業零售、物流領域應用。隨著RFID、傳感器技術、近程通信以及計算技術等的發展，近年來其研發、應用開始拓展到食品安全、農業生產和流通、校園管理、環境監測、生物醫療、智能基礎設施等眾多領域。[4]下面主要介紹在食品安全、農業生產、校園安全方面的應用。

3.1 物聯網在食品安全方面的應用

物聯網技術的迅猛發展在應對食品安全問題方面起到了關鍵作用。通RFID等物聯網技術，可以實現對物品位置的跟蹤、原料溯源、庫存盤點、出入庫等信息化流程，尤其是可以實現對物理的全程監控。

3.2 物聯網在農業方面的應用

1）在農田、果園等大規模生產方面。通過在農業園區安裝生態信息無線傳感器和其他智能控制系統，可對整個園區的生態環境進行檢測，從而及時掌握影響園區環境的一些參數，并根據參數變化，適時調侃灌溉系統、保溫系統等基礎設施，確保農作物有最好的生長環境，以提高產量并保證質量。

2）在農業信息傳送方面。對于農業發展領域，天氣預報是農戶最關心的信息之一，此外還可以包括施肥選擇、從種子遴選到病蟲害防治、從幼苗培育到收割入庫等方面的信息都可以通過物聯網及時傳遞。

3.3 物聯網在校園管理方面的應用

數字校園的建立，使“一卡通”在學校得到了廣泛的應用。隨著物聯網的進一步普及，校園管理的需求有了更多的變化。校園物聯網主要是在傳統校園信息化的基礎上，一信息網絡為依托，利用數值化手段借助物聯網技術對校園環境、資源、活動等各個方面和環節進行綜合管理，運用豐富的軟件信息系統，高效、便捷地實現學校的教學、科研、管理和服務等活動的全過程。

物聯網的發展面臨巨大的機遇也面臨著挑戰，首先是技術標準化問題，其次是數據和隱私的保護問題。但隨著網絡技術、傳感技術、數據庫技術、云計算、移動計算等技術的發展，智慧城市、智慧地球必將成為現實。

【參考文獻】

[1]張毅，等物聯網綜述[J].數字通信，2010（8）.

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深刻認識加快推進農業大數據發展應用的重要性和緊迫性

農業農村信息化發展取得顯著進展 但面臨諸多新形勢新問題

當前，信息革命已經從數字化、網絡化進入到以數據深度挖掘與融合應用為特征的智慧化階段。大數據發展日新月異，引領了社會生產新變革，創造了人類生活新空間，拓展了國家治理新領域，極大提高了人類認識世界、改造世界的能力，深刻改變著全球經濟格局、利益格局、安全格局，已經成為引領創新、驅動轉型的先導力量，是世界主要大國的國家戰略重點和優先發展方向。

我國大數據發展和應用已取得顯著成效，與世界發達國家的差距明顯縮小，成為全球第二大數字經濟體。據統計，2016年，我國數字經濟總量達到22.58萬億元，占GDP的比重達30.3%，成為經濟增長的新動能。經過20多年的快速發展，我國互聯網從無到有、從小到大、由弱到強。截至2017年6月，我國網民規模達到7.51億，互聯網普及率達54.3%，超過世界平均水平4.6個百分點。

在這一時代背景下，我國農業農村信息化發展取得顯著進展。農業電子商務迅猛發展，農產品電子商務網絡零售總額高速增長，2016年達到1589億元；信息進村入戶工程經過3年試點，目前已進入整省推進的新階段，到2017年底，或建成益農信息社超過8萬個；農業物聯網區域試驗示范擴大到9個省份，相繼推出了426項農業物聯網新產品、新技術和新模式；農業部制定印發了推進農業農村大數據發展的實施意見，組織對8個農產品單品種大數據進行試點，遴選認定了38項農業農村大數據實踐案例；已經認定三批共210家全國農業農村信息化示范基地；推進政務信息資源和網站整合的力度亦前所未有。更為可喜的是，一些互聯網、大數據企業紛紛進軍農業農村這片藍海。這些都為農業大數據的發展應用探索了路子，奠定了基礎。

還要看到，我國農業大數據發展應用正面臨諸多新形勢、新問題。我國農業農村信息化與發達國家和其他行業相比，總體上仍相對落后，尤其是農業大數據發展應用還處于起步階段。

具體來看，農業大數據科技創新尚處于“跟跑”階段，自主創新能力還很薄弱，核心技術和關鍵設備主要依賴進口；農業數據資源最為豐富，但目前遠未得到充分挖掘和應用，數據資源體系亟待加快構建和完善；在數據資源的共享開放和開發利用上，普遍存在不愿、不想、不敢共享開放的問題，主動開放讓社會主體進行二次開發應用的體制機制還存在很多障礙；大數據與現代農業發展、農村社會治理融合度不高，對優化配置資源要素、推進農業供給側結構性改革的潛力還遠未挖掘，對提升農村社會治理能力的作用還遠未發揮；對農業數據安全的認識有待深化，農業網絡安全防護體系亟待強化和完善；網絡傳播和信息服務在打破農民封閉意識、提升農民素質、增強農民信息化應用技能等方面的作用，還需進一步釋放。

準確把握農業大數據的發展內涵

數據是新型生產要素和社會財富 是國家重要的基礎性戰略資源

截至目前，大數據還沒有一個統一、準確、權威的定義，但國際上已經達成了基本共識。從定義內涵看，麥肯錫認為，大數據是指規模超過現有數據庫工具獲取、存儲、管理和分析能力的數據集，并同時強調并不是超過某個特定數量級的數據集才是大數據；美國國家標準與技術研究院認為，大數據是指具備海量、高速、多樣、可變等特征的多維數據集，需要通過可伸縮的體系結構實現高效的存儲、處理和分析；我國《促進大數據發展行動綱要》認為，大數據是以容量大、類型多、存取速度快、應用價值高為主要特征的數據集合，正快速發展為對數量巨大、來源分散、格式多樣的數據進行采集、存儲和關聯分析，從中發現新知識、創造新價值、提升新能力的新一代信息技術和服務業態。

從發展進程看，大數據是互聯網延伸及物聯網、移動互聯網、云計算等現代信息技術低成本化驅動的自然現象。從應用方式看，大數據正在創新甚至顛覆傳統統計方法，由過去的隨機樣本變為全體數據，由精確求解變為近似求解，由因果關系變為關聯關系。應用超前于理論。從運用價值看，大數據是認識復雜系統的新思維新手段，是促進經濟轉型增長的新引擎，是提升國家綜合能力和保障國家安全的新利器，是提升政府治理能力的新途徑。大數據的核心功能在于預測。從戰略意義看，數據是新型生產要素和社會財富，具有取之不盡、用之不竭、越用越有價值的特性。

大數據已成為國家重要的基礎性戰略資源，是新的基礎設施。工業時代的“鐵公機”帶來的是“乘數效應”，而大數據帶來的將是“冪數效應”，對適應把握引領經濟發展新常態、推進供給側結構性改革、建設現代化經濟體系、實現國家治理體系和治理能力現代化具有極其重要的意義。

明確推進農業大數據發展應用的重點任務

加強基礎設施建設 構建農業數字資源體系 加大科技創新和成果轉化應用力度 強化政務信息資源整合落地 提升網絡安全保障能力。

農業大數據建設是一個系統工程，是一項長期而艱巨的任務。對此，既要做好頂層設計，又要堅持問題導向，以應用成效為檢驗標準，找準切入點。當前，結合農業大數據發展應用的現狀和需求，應當主要抓好以下幾項重點任務。

一是加強大數據基礎設施建設。要加強農業大數據的“云”“網”“端”基礎設施建設，既包括國家農業大數據平臺、重要信息系統等軟件基礎設施建設，也包括互聯網、物聯網等網絡基礎設施建設，還包括安裝在田間地頭的傳感設備、移動終端等硬件基礎設施建設。

二是加快構建農業數字資源體系。全面提升數據采集、傳輸、存儲、處理、利用、安全保障等能力，加強農業大數據標準化體系建設，加快形成跨層級、跨地域、跨系統、跨部門、跨業務的農業數字資源體系。現在最基礎、最關鍵的是要解決沒有數據這個最大“短板”。

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聯合國經濟合作和發展組織(OECD)在有關電子商務的報告中對電子商務(EC)的定義：電子商務是發生在開放網絡上的包含企業之間(businesstobusiness)、企業和消費者之間(businesstoconsumer)的商業交易。

美國政府在其''''全球電子商務綱要''''中，比較籠統地指出電子商務是通過Internet進行的各項商務活動，包括廣告、交易、支付、服務等活動，全球電子商務將涉及世界各國。

全球信息基礎設施委員會(GHC)電子商務工作委員會報告草案中對電子商務定義如下：電子商務是運用電子通信作為手段的經濟活動，通過這種方式人們可以對帶有經濟價值的產品和服務進行宣傳、購買和結算。這種交易的方式不受地理位置、資金多少或零售渠道的所有權影響，公有、私有企業、公司、政府組織、各種社會團體、一般公民、企業家都能自由地參加廣泛的經濟活動，其中包括農業、林業、漁業、工業、私營和政府的服務業。電子商務能使產品在世界范圍內交易并向消費者提供多種多樣的選擇。

篇9

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 .

篇10

農業是國民經濟的基礎，解決“三農” 問題尤為重要。黨在十六屆五中全會提出要建設社會主義新農村，并在十七屆三中全會對此進行全面闡述：要建設社會主義新農村，就要優化和調整農村經濟結構，要走機械化、產業化、信息化之路。

二十一世紀是信息的時代，世界在信息化，農業也在信息化。因此，加強農業信息化建設對于構建和諧社會和建設社會主義新農村意義重大。黨的十六大明確指出“信息化是我國加快實現工業化和現代化的必然選擇”，并把大力推進信息化作為本世紀頭20年經濟建設和改革的主要任務之一。農業信息化是國民經濟和社會信息化的重要組成部分，以農業信息化帶動農業現代化，對于促進國民經濟和社會持續協調發展具有重大意義。

目前，學術界關于農業信息化雖然還沒有一個公認的定義，農業信息化的量化指標尚未確定，對于農業信息化的涵義的認識還處在一個不斷發展的時期。但普遍認為，農業信息化是指信息科學在農業上得到廣泛應用，通過信息網絡把農業生產、管理、農資及農產品市場等領域、環節緊密地連接起來，成為一個有機的系統。

中國電子信息、產業發展研究院（XX）將農業信息化定義為：利用現代信息技術和信息系統為農業產供銷及相關的管理和服務提供有效的信息支持，并提高農業的綜合生產能力和經營管理效率的相關產業的總稱。

雖然目前還不能就農業信息化的概念達成共識，但是筆者通過閱讀大量的文獻發現，農業信息化的內涵主要包含以下幾點：（1）信息和知識成為農業生產的基本資源和發展動力，信息和技術咨詢服務業成為整個農業結構的基礎產業；（2）農業信息化不僅包括計算機技術，還應包括微電子技術、通信技術、光電技術、遙感技術等多項信息技術在農業上普遍而系統應用的過程；（3）農業信息化的內涵至少應包括以下五個領域：農民生活消費信息化，農業基礎設施信息化，農業科學技術信息化，農業經營管理信息化，農業資源環境信息化。”

近年來，隨著農業信息技術的發展，有關農業信息化的新術語相繼出現，為農業信息化增添了新的內容。主要包括：數字農業、信息農業、精準農業、電腦農業、數字鴻溝等概念。

加強農業信息化建設是發展現代農業的重要內容，是建設社會主義新農村的迫切需要。農業信息化建設必須堅持在科學發展觀為指導，必須緊貼“三農”實際，加強信息體系建設，強化信息為農服務，必須堅持邊建設、邊應用、邊服務，扎實有序地推進農業信息化建設。

xx市xx鎮是歷史悠久、歷史文化遺產豐富、經濟繁榮的千年古鎮，具有1520年的縣級建制史。該鎮農業、工業發展并駕齊驅，農業以水稻、蠶桑、甘蔗、蔬菜、水果為主，工業以水電、制衣、甘蔗化工、秸項目、等為主。xx已初步形成了蠶桑、豐產林、筍竹、甘蔗等農業產業基地。自古至今都是xx市西、北部地區的政治、經濟、文化重地，歷史地位十分突出，素有“未有xx，先有xx”之說。

對于這樣一個千年古鎮，我們此次調研就是要對xx市xx鎮的農業信息化發展現狀展開調研，具體調研當地網絡鋪設情況，電腦普及情況，“信息大篷車”、“信息直通車”開展情況，村民信息化意識，村民利用網絡信息等情況，并做出我們的反饋和建議，以我們的實際行動服務農業信息化。

（1）調研對象：廣東省信息產業廳、xx市科技局、xx鎮政府農藥店，

菜市場，電腦城，xx一中周邊農村的養殖戶、種植戶（蠶桑基地，沙糖桔園等）以及散戶。