农业信息技术
第一章
1．信息技术？信息技术包括哪四部分？对应着人体信息器官的功能。p1
信息技术（information technology，IT）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。它集通信（communication）技术、计算机（ computer ）技术和控制（control）技术于一体，其内容包括信息采集技术，信息传递技术，信息处理技术及信息控制技术，其功能对应着人体信息器官的功能、即感觉器官、传导神经网络、思维器官和效应器官 。
2. 什么是现代技术？主要包括哪些方面？p3
微电子技术：微电子技术是随着集成电路技术发展起来的一门新兴技术，包括系统与电路设计、器件物理、工艺技术、材料制备、自动测试与封装等一系列专门技术，以芯片和集成电路为研究重点，发展趋势是不断缩小电路元件的尺寸 ， 提高集成度，使集成电路体积更小、质量更轻、耗电更少、功能更强。
传感技术：现代传感技术就是人们采集获取信息的技术，包括传感器技术、雷达技术、遥测技术和遥感技术等。
信息存储技术：包括磁存储技术、光存储技术、微缩存储技术等。
另有计算机技术、多媒体技术、通信技术、计算机网络技术。
3. 数字地球的含义与特点p5
所谓数字地球，可以理解为对真实地球及其相关现象统一的数字化重现和认识，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率、多尺度、多时空，并能用多维空间描述的虚拟地球。“数字地球”的核心是基于遥感、地理信息系统、全球定位系统、宽带网络、仿真与虚拟技术的全球信息化，是一个以计算机、海量地球信息与通信网络为主体的、具有数字化、网络化、智能化和可视化特征的全球性综合信息系统。
4. 智慧地球的含义p6
1995年克林顿政府提出。“智慧地球”的核心内容是基于信息基础架构与高度整合的基础设施之间的完美结合，能够以一种更智慧的方法通过利用新一代信息技术来改变政府、公司和人们相互交互的方式，以便提高交互的明确性、高效性、灵活性和响应速度，使得政府、企业和市民可以做出更明智的决策。“智慧地球”可以分为地球部分和智慧部分。“智慧地球”就是把互联网和“物联网”结合起来，即互联网＋物联网＝智慧地球。
5. 什么是物联网？p7
第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。从结构上，物联网可分为感知层、网络层和应用层。
6．什么是云计算？p8
云计算是分布式处理、并行处理和网格计算的发展及其概念的商业实现。
7. 什么是农业信息技术p9
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。
8. 什么是数字农业？内容？核心？p12
数字农业是用数字化信息技术，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。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。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。
第二章
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计算机数据采集管理系统的结构和功能是什么？p18
结构：信号调理器，数据采集器，微机I/O接口，数模转换器，计算机硬件系统和软件系统
功能：时钟功能，信息采集功能，数据处理功能，数据存储功能，控制功能，自诊断功能，信息输出功能 -
农田生物信息包含哪些类型？有何特点？ p20
类型：农作物生理功能信息、农作物结构信息、农作物病虫草害信息；
特点：农田生物信息的层次性、多元性、属于弱信息、时空分布特征
3．农田生物信息采集与处理系统的结构和功能有哪些？p21
结构：硬件有信息检测系统，信息调理系统，计算机硬件系统；软件有信息预处理软件、信息提取软件，信息综合处理、模拟和优化软件。 -
农田气候采集的与处理系统能监测哪些农田气候参数？
土地热通量、空气湿度、空气温度、太阳辐射、日照时数、降雨信息、风速与风向、气压、蒸发。 -
农田土壤水分的监测方法？特点？p29
烘干称重法：对设备要求不严，结果可靠，费时费力，综合费用不低。
TDR（时域反射仪）土壤水分测定：无需埋设中子管，仪器价格昂贵。
负压计土壤湿度监测系统：能快速、周期性地反复侧定神岑土壤含水量而不破坏土壤，设备成本较高。
中子土壤湿度仪：能快速、周期性地反复侧定神岑土壤含水量而不破坏土壤，设备成本较高。
电阻/电容式土壤湿度检测系统：简便安全，快速准确、定点连续、自动化、宽量程、少标定等优点。
土壤水分遥感监测：宏观、高时效、经济、视野广、周期快和动态条件好。 -
农田土壤养分快速监测？p35
土壤养分测定仪TPY、Rqflex土壤养分测定仪、光谱法土壤养分监测仪 -
什么是设施农业？p38
设施农业是指在采用各种材料建成的、具有一定温度和其他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。 -
温室环境监测与控制系统包括哪些部分？其主要监测和控制原理是什么？p38
温室环境监测系统：温度、湿度监测；光合有效辐射的监测；CO2浓度监测。
温室环境控制系统：控制相应机构进行温度调节、湿度调节、光照调节、CO2浓度调节。 -
果蔬储藏环境如何监测与管理？有哪几种冷库储藏方法？p41
主要有自然冷源储藏、机械制冷储藏和气息储藏三类。
果蔬储藏环境监测与管理系统：智能监控站，通信总线，管理计算机
10．农业感官智能分析技术的概念p42
从本质上讲它要解决的问题是如何实现对人类自身感觉器官功能的模仿和拓展。这些感觉器官包括物理传感方式的视觉、听觉、触觉、平衡器官和生物、化学传感方式的嗅觉、味觉等。 -
什么是机器视觉？关键技术？农业用途？p43
机器视觉，可以理解为给机器加上视觉装置，使机器具有类似于人眼的视觉功能，从而提高机器的自动化和智能化程度。机器视觉是指利用计算机模拟人眼的视觉功能，从图像或图像序列中提取信息，对客观世界的三维景物和物体进行形态和运动识别，最终用于实际检测、测量和控制。
技术：图像采集技术、图像预处理技术、图像特征提取技术、视觉信息的模式识别技术。
应用：水果自动分选、种子和粮食品质检测、农产品中异物检测、农业机械自动化作业、植物生长状况监测、动物生长状况监测。 -
什么是电子鼻？其结构和工作原理是什么？电子鼻在农业上有哪些应用？p47
电子鼻是一种嗅觉模拟技术、气味扫描仪器或化学传感阵列技术。
空气、土地和水污染的监测。 -
什么是电子舌？其结构和工作原理是什么？电子舌在农业上有哪些应用？p49
电子舌也称味觉指纹分析仪，是一种利用低选择性、非特异性、交互敏感的多传感阵列检测液体样品的整体特征响应信号，通过信号模式识别处理或多元统计分析方法，对样品进行定性和定量分析的一类新型现代化分析仪器。
水的软硬度和有害物质含量检测。
第三章 -
什么是数据库系统？p53构成？特点？p54
数据库系统是为了满足数据处理需要而发展起来的软件系统，是存储介质、处理对象和管理系统的集合体。
构成：数据库、用户、软件、硬件
特点：数据的结构化、数据共享性好、数据独立性好、用户接口简单、系统运行可靠、能够重组数据、基于某种数据模型，能够充分描述数据间的内存联系。
2．数据模型？p57
层次模型、网状模型、关系模型 -
数据库设计步骤？p58
（1）需求分析阶段：通过详细调查现实世界要处理的对象，红粉了解原系统的工作概况，明确用户需求，确定系统。
（2）概念结构设计阶段：根据需求分析阶段形成的系统需求说明书，对现实世界进行数据抽象，建立数据库的概念模型。
（3）逻辑结构设计阶段：将在概念结构设计阶段生成的概念模型进一步转化为相应的数据模型。
（4）物理结构设计阶段：在制定的DBMS功能范围内，为数据库的逻辑模型确定适合应用环境的存储结构和存取方法。
（5）数据库的实施运行与维护：定义结构、加载初始数据、编制与调试程序、数据库运行、数据库备份与恢复、数据库安全性和完整性控制、数据库性能监督分析和改进、数据库重组和重构造等。 -
农业数据库类型？p60
农业资源数据库、农业技术数据库、农业统计数据库、农业生产数据库、农业政策法规数据库、农业科技文献数据库
5．农业管理数据库类型？p64
土地资源信息系统、土壤资源信息系统、水资源信息系统、农业气候资源信息系统、肥料资源信息系统、农业种质资源信息系统
6．农业管理信息系统开发流程？p66
可行性研究、系统分析、总体方案设计、技术方案分析、系统实现、评价与维护
第四章 -
什么是遥感技术？p68
遥感是一种远距离的、非直接接触的目标探测技术和方法。拍摄照相就是常见的遥感，从拍摄目标到再现目标所使用的手段，就是遥感技术。
遥感技术是指从不同高度的平台使用不同的传感器收集地球表层各类地物的电磁波信息，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。 -
遥感技术系统包括哪几部分？p69
空间信息获取系统，遥感数据传输与接受，遥感图像处理，遥感信息提取与分析。 -
遥感技术的类型？p69
按照遥感平台划分：地面遥感、航空遥感、航天遥感、航宇遥感。
按照传感器的探测波段划分：紫外、可见光、红外、微波、多波段。
按照工作方式划分：主动和被动、成像遥感与非成像遥感。
按照应用领域划分：上层空间遥感、大气层遥感、陆地遥感、海洋遥感；资源、环境、农业、林业、渔业、地质、气象、水文、城市、工程、灾害、军事等。
按照遥感光谱分辨率划分：常规遥感、高光谱遥感。
4．遥感技术的特点？p71
综合性、宏观性、时效性、经济性、客观性、局限性。 -
什么是地物波谱？p73
遥感技术是建立在物体电磁波辐射理论基础上的。地物的电磁波响应特性随电磁波长改变而变化的规律，称为地物波谱。不同的物质反射，透射，吸收，散射和发射电磁波的能量是不同的，表现为地物波普随波长而变的特性，这些特性称为地物波普特性。 -
按照波长，电磁波谱可分为哪些波段？p73
目前遥感应用的各波段有（1）紫外线0.01o.4um(0.38)（2）可见光。波长为0.40.7um（3）红外线。波长为0.7um~1mm （4）微波。波长0.001~1m。波长长，受影响小，能全天候进行遥感。 -
什么是大气窗口？p74
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。 -
什么是地物反射波普特性？有何变化规律？p75
地物波谱反射率随波长变化而变化的特性称为地物反射波谱特性。
土壤含水量越高，反射率越低。土质音乐系反射率越高，有机质和含水量越高，反射率越低。 -
主要的遥感平台有哪些？p79
地面平台：高度为100m以下
航空平台：低空2000m以内，中空2000~6000m，高空12000m左右
航天平台：150km以上 -
什么是遥感器？有哪些类型？p82
遥感及时收集与记录地球表面观测目标的反射、辐射能量的装置一般由采集单元、分光单元、探测与信号转化单元、记录或通信单元组成，遥感器的空间分辨率、辐射分辨率、波普分辨率等特性决定着遥感构像的特征。
类型：光学成像类型，扫描成像类型，成像光谱仪，微波成像系统。 -
具有代表性的气象卫星、陆地资源卫星和海洋卫星有哪些类型？p81
陆地卫星：（1）美国陆地卫星。（2）法国斯波特卫星。（3）中国资源卫星。（4）高空间分辨率陆地卫星。
海洋卫星：海洋水色卫星，海洋动力环境卫星，海洋综合探测卫星。 -
什么是遥感图像的空间分辨率、光谱分辨率和时间分辨率？p84
图像的空间分辨率是指像元所代表的地面范围的大小，及扫描仪的瞬时视场或地面物体能分辨的最小单元。
波普分辨率是指要传感器在接收目标辐射的波谱时能分辨的最小波长间隔，间隔越小分辨率越高。
时间分辨率是指对同一地点进行遥感采样的时间间隔机采样的时间频率，也称重访周期。 -
遥感影像目视判读的主要原理和方法是什么？p86p88
遥感扫描影像的判读要遵循“先图外后，后图内，先整体，后局部，勤对比，多分析”的原则。对扫描影像进行认真判读，常用的模式判读方法包括直接判读法，对比分析法，信息覆合法。综合推理法，地理相关分析法。
遥感图像目视判读分为五个阶段：目视解释准备工作阶段；初步解释与判读区的野外考察；室内详细判读；野外验证与补判；目视解译成果的转绘与制图。 -
什么是植被指数？p89
植被指数就是由多光谱数据，经线性和非线性组合构成的对值被差异有一定指示意义的各种指数。常用的植被指数包括归一化植被指数、比值植被指数、垂直植被指数。 -
什么是高光谱遥感？p92
高光谱遥感是指将遥感器成像技术和光谱分析技术相结合，利用几百乃至上千个小于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。 -
什么是定量遥感？p97
定量遥感是指利用传感器获取地表地物的电磁波信息，在计算机系统支持下，通过数学或物理模型将遥感信息与所观测地表目标参量联系起来，定量的反演或推算出某些地学、生物学及大气的目标参量是当前遥感研究的前沿领域之一。 -
农业遥感领域包括哪些？p100
土地资源遥感调查与监测；森林资源遥感调查与监测；
（2021）草原资源遥感调查与监测：草地生物量估算；草地种类识别；对草地化学成分估测。 -
什么是作物长势？p101作物长势遥感监测的方法是什么？p102
作物长是是指作物生长发育过程中的形态相，其强弱一般通过观测植株的叶面积、叶色、叶倾角、株高和茎粗等形态特征进行衡量。
作物长势遥感监测方法：实时监测、过程监测
农作物叶面积指数与生物量监测
作物氮素诊断与叶绿素含量监测
作物水分含量遥感监测 -
裸地土壤水分遥感方法p108
地物光谱法，地温日较差法，热惯量法 -
什么是农作物遥感估产？p111
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点要内容。遥感具有宏观，动态，快速，准确等优点。可以在短时间内连续获取大范围农作物产量信息，是农业遥感监测的重点领域。 -
农作物遥感估产方法？p111遥感估产模型？p113
农作物的识别与种植面积估算，作物长势监测，估产模式的建立
光谱估产模型、卫星估产模型、光谱与作物生长模型复合估产模型
第五章 -
什么是地理信息系统？
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，运用系统工具和信息科学的理论，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。 -
GIS的基本特征
（1）GIS是一个空间型的信息系统，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的能力。（3）GIS的操作对角是地理数据，既有空间数据，又有属性数据。（4）提供了和其他软件的数据接口，实现和其他软件的数据共享。 -
GIS的类型
专题信息系统，区域信息系统、工具型地理信息系统 -
GIS主要用途
信息查询、绘制图件、预测预报、模拟分析、管理与决策 -
GIS构成
硬件系统、软件系统、地理空间数据和人员。 -
GIS的基本原理
地理信息系统能够对地理空间数据进行管理，并以数字地图的形式形象的表达出来。便于人们认识研究对象的空间分布规律。 -
地图空间数据
空间数据是指单个的或群体的以空间位置为参考的数据，地理空间数据是指人们观测地球得到的地球的某些位置上的地物景观的空间数据。 -
地图基本原理
地图是最常用的地理信息载体和地理语言，是地理空间数据的一种主要表现形式。而对于GPS地图不仅是最重要的数据源，也是GIS向用户输出信息的重要形式。 -
GIS的空间数据结构
空间数据结构基本上分为矢量数据结构和栅格数据结构两类，也称为矢量模型和栅格模型。
矢量数据结构是指用在坐标参考系中的坐标来定义点、线、面等地理要素的空间位置。栅格数据结构是指将地球表面划分为大小均匀，紧密相连的网格阵列，以规则阵列来表示空间地物或者线下分布的数据组织。 -
GIS在农业中的应用领域
（1）利用GIS进行农业区划。（2）进行土壤适宜性评价（3）开展农业灾害预测与预防研究（4）基于GIS的作物种植适宜性评价（5）农业资源的清查、核算、评估与监测（6）农作物估产和监测（7）农作物品质监测预报 （8）农业生态环境的监测和分析（9）农业非点源污染的模拟评价和预测（10）区域农业灌溉管理（11）在精确农业中的应用（12）在农业领域其他方面的应用
11.RS、GIS、GPS的集成
3S的结合应用，取长补短，是一个自然的发展趋势，三者之间的相互作用形成了“一个大脑，两只眼睛“的框架，即RS和GPS向GIS提供或更新区域信息以及空间定位，GIS进行相应的空间分析，以及从RS和GPS提供的浩如烟海的数据中提取有用信息，并进行综合集成，使之成为决策的科学依据。
第七章 农业专家系统 -
什么是人工智能和专家系统？
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，是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。
人工智能分为机器人、专家系统和自然语言理解。
专家系统的定义：一，它是一个智能程序；二他具有相关领域内大量的专家知识；三他能应用人工智能技术模拟人类专家求解问题的思维过程进行推理，解决相关领域内的困难问题，并达到领域专家水平。 -
专家系统的类型
诊断、预测、解释、设计、规划、监视、控制、咨询、教学、调试与修理
3．什么是知识工程？专家系统的基本特征？
专家系统的建造过程通常称为知识工程。
特征：一，具有专家系统水平的专门知识；二，能进行有效的推理；三，具有获得知识的能力；四，具有灵活性；五，具有透明性；六，具有交互性；七，具有实用性；八，具有一定的复杂性及难度。 -
专家系统基本结构？
人机接口、推理机、知识库及其管理系统、数据库及管理系统、知识获取机构、解释机构。 -
知识表示技术
知识是专家系统的核心，将人的知识转化为知识库能够表达和操作运用的知识表示技术则是专家系统的核心技术。
产生式规则法、框架表示法、语义网络法、面对对象表示法等等 -
推理策略
推理机是整个专家系统的控制中心，也称为控制程序，其控制方式称为推理策略或推理机制。知识库不是程序，推理机才是真正的计算机程序，专家系统通过推理机调用知识库，人机接口，数据库及其他部分进行工作，解决用户提出的问题。
正向推理是由下向上，及从用户提问因素向目标节点一步一步推导；
反向推理是从上而下，反过来从目标节点到叶节点，一步一步推导。
7．专家系统开发工具
语言型开发工具：C语言、C++；Prolog、CLIPS。
骨架型开发工具、构造辅助工具、支撑环境
8．农业专家系统的类型
按功能结构划分：启发式专家系统、实时控制专家系统、基于模型的专家系统、专家数据库系统、专家系统开发工具
按涉及学科领域划分：作物栽培专家系统、农田施肥专家系统、植物保护专家系统、设施农业专家系统、新品种选育专家系统、畜禽水产养殖专家系统、水利灌溉专家系统等等
按系统运行环境：桌面版、网络版、嵌入式版、多媒体版。 -
什么是决策支持系统
决策知识系统是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性问题，如对计划、管理、调度、作战指挥和方案寻优等应用问题进行辅助决策的计算机程序系统。
过程：问题识别、建立模型、执行模型、评判决策、修改模型