农业信息的获取

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1、农业信息的获取,主讲教师 ：李拴怀 博士 电 话： 15066836898 Email： 青岛农业大学资源与环境学院,学时数：32 学分：2全部理论教学，多媒体随课考试,主要内容,1.农业信息概论 2.农业信息获取技术 3.农业信息的采集与处理 4.农业数据库建设 5 农业信息的表示方法,教学参考资料,马新明主编.农业信息化技术导论.北京：中国农业科学技术出版社，2009.2 胡林编著.农业信息技术与信息系统开发.北京：中国农业科学技术出版社，2008.7 李军主编.农业信息化技术.北京：科学出版社，2006.1 曹卫星主编.农业信息学.北京：中国农业出版社，2005.2 王人潮 等著.农业信

2、息科学与农业信息技术.北京：农业出版社，2003.3,苏国贤编著.农业科技信息收集与分析.北京：中国社会出版社，2008.4 苏帕莎主编.网络化农业文献信息资源建设的研究与实践.北京：中国农业科技出版社，2007.7 周勇，孙昳，聂艳 编著.农业管理信息系统理论与实践，北京：化学工业出版社，2007.1 赵立桢，赵欢乐主编.农业信息检索与利用教程.北京：中国农业大学出版社，2002.2,1.农业信息概论,1.1 信息与农业信息 1.2农业信息的基本特征 1.3农业信息的类型,农业信息概论,信息是信息源所发出的各种信号和消息经过传递被人们所感知、接受、认识和理解的内容的统称。信息有物质信息和精神

3、信息。信息现象无时无处不在，信息广泛分布于自然界、人类社会和人的思维活动过程中，信息现象是永存的，超越人类社会的发展过程。,1.1 信息与农业信息,农业信息是有关农业系统的消息、情况或知识，是信息在农业领域的体现。,农业信息既有一般信息的共性，也有不同于一般信息的特点，例如，在作物生产中，为了进行科学的田间管理和取得丰收，就要不断且及时地了解在一定天气与土壤环境条件下的农作物生育状况。这也是我国农民在多年的生产实践中所归纳的“看天、看地、看庄稼”的作物生产原则，所以农业信息的特点如下：,1.2 农业信息的基本特征,农业信息概论,农业信息概论,(1)发布及时性 如作物或家畜疫情信息等，往往在广大

4、地区被农民及农业工作者所需求，将信息有效地、迅速地、及时地传播出去是这种信息的特点 (2)地域性 任何农业技术、优良品种都要与当地自然、社会条件相结合，当时当地的各种有关动态信息对于农业生产、农业管理决策至关重要。,(3)周期性和时效性 农业信息大体以生物的生育周期为一个周期，每个生育期又可分为不同的生长阶段。这些生长阶段具有固定的时序特征。同时，农业信息是一种动态的信息，时限性极强。超过时限的信息不仅价值降低，而且有可能是完全错误的。,(4)综合性 农业信息很多是多门数据综合的结果而且农业信息关联性较强，一个信息往往直接或间接地与多个信息相关，一个信息通常是多种信息的综合。 (5)滞后性 是

5、农业信息的一个比较隐蔽的性质。如土壤施肥点周围的土壤和作物体内诸多营养元素浓度的变化，往往具有明显的滞后特征。,(6)准确性 农业是群体生命的科学，信息数据准确性是生命科学的一个重要特点。作物叶面温度超过正常值0.2就为异常，土壤pH值超过适宜值的0.4作物就难以生存。,农业信息的复杂性获取农业信息，处理农业信息数据对信息技术的要求是相当高的，甚至是苛刻的。农业是研究生命运动的一门科学，生命现象是相当复杂的，而且农业同时是受着自然、社会条件制约，农业管理、农田农牧场管理，市场管理以及农业生产每一环节的决策都需要多门类全方位信息的支持。,农业信息概论,农业信息概论,（一）农业自然信息指自然界中的

6、各种与农业活动相关的信息以及人类所生产的物质所产生的信息。(1) 作物生产信息(2) 农业气象信息(3) 土壤信息,1.3 农业信息的类型,作物生产信息： 作物种类品种 植物营养状况 抗性品质作物长势 作物营养需求(水分、养分) 病虫害,农业气象信息： 日照时数 日平均温度和日温极值 降水 风速 辐射 湿度,土壤信息： 土壤类型 土壤剖面 土壤质地 土壤容重 土壤含水量 耕层或表层厚度 土壤养分淋洗 土壤养分(土壤有机质、全氮、全磷、全钾、速效磷、速效钾) 土壤微量元素(硼、锰、铜、锌等),（二）农业社会信息指人类各种活动所产生、传递与利用的信息。包括：（1）农村社会和经济信息（2）农业生产技

7、术（3）农业市场（4）农业管理（5）农业科技教育,农业信息概论,农村社会、经济信息：农业人口的变化、科技教育普及度、农民收入水平、乡村道路建设、能源、通信、医疗保健、社会保险状况等这些象征农村现代化指标的信息，有助于政府制定和调整农村政策。,农业生产技术信息农作物品种、栽培技术、诊断施肥技术、病虫防治技术等农业生产技术信息，有助于提高农业生产水平，增强农业生产者抵御自然风险的能力。,农业市场信息 主要包括农业生产资料和农产品市场信息，有助于减缓市场上种子、化肥、农药、机械、农用薄膜等各种生产资料的供需矛盾，促进市场的发育，提高农产品在国内外的市场份额。,农业管理 农业生产经营管理的体制、机构和

8、职能状况,农业科技教育 与农业相关的科技、教育、培训情况,2.农业信息获取技术,2.1农业信息采集技术概述 2.2 遥感技术 2.3 全球定位系统技术 2.3 田间信息采集技术 2.4 电子鼻与电子舌系统的信息采集 2.5 农业科技文献采集农业信息 2.6 Internet采集农业信息技术,农业是同时受着自然条件与社会经济制约的脆弱性产业，种植业、畜牧业管理、农业市场管理，直至农业生产每一个环节都需要多门类、全方位信息的支持。通过现代信息技术以及地面传统方法获取的农业数据，是农业可持续发展规划、统计分析与决策的重要依据。对信息的利用程度，也正是现代农业和传统农业的最大区别所在。因此，信息采集技

9、术是农业信息科学中首要涉及的问题，是农业管理信息系统的重要组成部分。 获取农业信息是利用信息的先决条件。农业信息采集是现代农业的核心之一，高度自动化、准确、及时、快速获取信息是信息采集的重要发展方向。随着当今世界科学技术的发展以及广泛应用，农业信息获取手段和获取途径日趋多元化。,农业信息获取技术,2.1农业信息采集技术概述,农业信息获取技术,(1)空间信息技术包括遥感技术系统、卫星定位技术系统、地面接近地表遥测技术系统及田间自动监测技术系统等。遥感技术系统包括各类卫星和航空遥感技术，可以提供播种面积、长势、洪涝、病虫害及营养的宏观空间信息。卫星定位技术系统提供精确的位置，它不仅可以装载在农业机

10、械上进行移动定位，也可随时携带定位。遥测技术系统是指在田间按一定范围设置摄像机或红外监测仪等，对农田进行定点定时监测，还有土壤湿度和土壤养分自动测定仪，它埋于土壤的一定深度处，定时将自动监测结果传送到分析中心。其优势在于可以实时地获取大面积的农业信息，成本较低廉，受人工干预小，结果客观。但是，部分信息如气象信息难以由遥感手段获取，或者采集精度不能满足实际需要。,(2)地面探测技术主要是指安装在农业机械上的快速自动探测设备，如装置在农业耕作机械上的土壤湿度、土壤养分自动快速探测技术等。如机械进行耕整地作业时，加上自动定位和其他测试传感器，作业时即可测得具有中间位置的土壤湿度、养分等数据，这些信息

11、可以在线记录或通过无线传输传送给分析中心。 其优势在于可以获取采集点上所需信息，采集点上精度采用遥感采集信息的精度；劣势在于大面积铺设多个采集点的费用高，时效性比遥感手段差，不利于客观掌握农业信息。,农业信息获取技术,空间信息技术与地面探测技术所获得的数据是相互补充和相互印证，从而达到确保数据质量的目的。空间信息技术获得的数据多数是地表的数据，而地面探测技术可以获得地表以下一定深度处有关土壤理化特性的数据，在农业生物和环境信息采集过程中，空间信息采集技术和地面信息采集技术同时发挥着重要的作用，二者相辅相成，互为补充。,农业信息获取技术,(1)遥感概念广义而言，遥感(remote sensing

12、)泛指各种非直接接触的、远距离探测目标的技术。主要根据物体对电磁波的反射和辐射特性对目标进行信息采集，如利用声波、引力波和地震波等也都包含在广义的遥感之中。通常人们所认为的遥感的概念是指：从远距离、高空，以致外层空间的平台(plat-form)上，利用可见光、红外、微波等遥感器(remote sensor)，通过摄影、扫描等各种方式，接收来自地球表层各类地物的电磁波信息，并对这些信息进行加工处理，从而识别地面物质的性质和运动状态的综合技术。,2.2遥感技术,农业信息获取技术,(2)农业遥感分类,遥感技术在农业中的应用按内容归纳为下列五类:农业资源调查 包括土地利用现状、土壤类型、地下水、海洋等

13、资源的调查，调查结束后进行评价，提供资源的准确数字和分布图件。农业资源监测 包括农作物长势、土地荒漠化和盐渍化、农业环境污染、水土流失等的监测，这种监测是持续进行的，在监测过程中不断提供农业资源的变化数字和圈件，用于农业生产的组织、管理和决策。生物量估产 包括小麦、玉米、水稻、棉花等农作物的产量预测，也包括草场产草量估测和，海洋捕捞量估测等农业灾害预报 包括农作物病虫害、草场雪灾和火灾、洪水、旱灾等的预报，监测灾情的变化，估计受灾的损失等。特殊应用 农业人口分布和农村运输网调查、熊猫食用箭竹资源调查、湿地泥炭土资源评价等。,农业信息获取技术,(3)遥感技术在农业领域的应用,在我国农业应用中，从

14、早期的土地利用和土地覆盖面积估测研究、农作物大面积遥感估产研究开始，已扩展到目前的3S集成对农作物长势的实时诊断研究、应用高光谱遥感数据对重要的生物和农学参数的反演研究、高光谱农学遥感机理的研究、模型的研究与应用以及草地产量估测、森林动态监测等多层次和多方面。遥感技术和计算机技术的发展和应用已经使农业生产和研究从沿用传统观念和方法的阶段进入到精准农业、定量化和机理化农业的新阶段使农业研究从经验水平提高到理论水平。 在农业资源调查、评价、规划和管理中的应用 其内容包括资源清查与数量统计、资源质量评价与利用规划、资源变更调查与监测及其科学管理等。,在农业灾害的预报、监测与评估中的应用 其内容包括各

15、种农业灾害预警、灾害动态监测和灾后灾情评估等。a干旱 我国目前较为常用的遥感监测干旱的方法为热惯量法和作物缺水指数法。热惯量是物质热特性的一种综合量度，反映了物质与周围环境能量交换的能力。不同物质的热惯量值差异很大，从而对物质温度的变化幅度起决定作用。土壤的热惯量与土壤含水量有很好的相关性。因此，可以从土壤温度昼夜的变化幅度来推求土壤含水量。热惯量法适用于早春和冬季裸土情况。由于植被会改变土壤的热传导，因而此法不适用于植被覆盖情况。,农业信息获取技,农业信息获取技术,作物缺水指数(crop water stress index,CWSI)是土壤水分的一个指标，是由作物冠层温度转化而来的，其模型

16、为CWSI=1-EdEp，式中，Ed为蒸散发量，Ep为蒸散发能力。Ed越小CWSI越大，反映了供水能力差，即土地干旱。利用由NOAA气象卫星得到的热红外温度可计算出蒸散发量Ed和蒸散发能力Ep，进而可以计算出作物缺水指数CWSI，并可作旱情分级。作物缺水指数法通过反演作物冠层温度得到作物根层土壤水分信息，比较适用于植被表面全覆盖的情况。,农业信息获取技术,b冻害应用遥感手段监测冻害，迅速估计灾害的发生与范围，有重要的经济意义。杨邦杰等(2007 年)利用冻害发生期间气象台站的资料和同期气象NOAAAVHRR的所有晴空数据，根据植被指数NDVI突变的特征，结合作物的生育期，提出了实用的小麦冻害监

17、测方法。冬小麦在春季遭受冻害后，植被指数急剧下降，有一个突变值。此时的植被指数不反映冬小麦生物量的大小，而主要是冬小麦活性降低所致。春季冻害大多为-1左右的低温，冬小麦的根、叶不至于冻死，生物量并未明显减少，冻害过后可迅速回复。但极不耐寒的花芽分化受到影响，致使成熟时出现抽穗而无籽的“哑穗”、“白穗”，严重影响最终产量。对这种冻害进行监测必须使用实时或准实时数据，要在冬小麦恢复活性前及时获取并分析隆冬季节因严寒造成的冻害与春季冻害本质不同。严寒使冬小麦根部冻死，来年春季返青受到影响，因生长量小，致使植被指数在较长的一段时期内偏低，易于用遥感监测，对监测的实时性要求不强。此外，张小煜等(2001年)还在宁夏主要作物霜冻遥感监测研究中应用了植被指数差值、指标判读、最低气温计算等方法提高温度反演的精度。,