序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇數字農業分析范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

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    “數字農業”作為國民經濟和社會信息化以及“數字地球”的重要內容,成為21世紀農業的重要標志,也是我國實現現代化農業發展的必然趨勢,對于保證我國農業的可持續發展具有十分重要的意義。數字農業是指以現代信息技術為基礎,對農業生產要素、有關農業生產的各部門、各行業以及農業生產的全過程進行數字化管理。為適應未來農業發展需求,必須重視學生信息素質培養。對學生的信息素質的基本要求應有以下幾點:

    1.信息獲取能力。大學生必須掌握基本的獲取信息的技能,如計算機技術、網絡技術等。21世紀是信息時代,信息就是一切。在這個時代,人們的生產和生活方式將會發生革命性的變革。應以信息能力的培養為核心,實現學生自我獲取信息的能力,以調整自己的知識結構和思維方式,達到增長才干的目的,實現大學生信息增值能力。

    2.信息應用能力。大學生必須學會把通過不同渠道獲得的信息加以綜合分析,轉化為自身的知識,然后應用到工作、學習和生活之中,只有這樣才能實現信息的真正價值。

    3.信息判斷能力。隨著網絡技術的發展,信息的傳播速度突飛猛進,各種各樣的信息鋪天蓋地,許多學生面對著茫茫的信息海洋,無所適從。只有有了正確的信息判斷觀點才可能發現有價值的信息。因此,在一些學科進行數字農業教育,對學生開闊視野、拓寬思路以及今后的就業有著深遠的意義。學生可以以自己的本專業知識為依托,將數字農業技術融入其中,更好地發揮專業優勢,提高自己的創新意識。這個培養過程,對高等農業教育提出了新的更高的要求,切實把數字農業技術與不同專業知識有機地結合在一起,對于培養出具有現代意識的復合型、有個性的高等農業人才十分重要。大力發展數字農業教育,提高學生信息素質,是農業大學可以借鑒的一種新型復合創新人才培養方式。

    二、數字農業教育與學生信息素質培養策略

    隨著農業現代化的快速發展,高等農業院校對學生信息素質的重視程度不斷提高,越來越迫切地需要具有高信息素質的建設者。因此,高等農業院校必須抓住信息素質培養和教育這條主線,以提高學生的信息素質為出發點,充分發揮數字農業教育在信息素質培養中的重要作用。在教育觀念、人才培養目標和培養模式、專業調整、課程體系等方面進行改革與創新。具體培養策略如下:

    1.加強信息素質重要性的認識。高等農業院校要重新審視數字農業教育在信息素質培養中的重要地位,把對學生信息素質的培養作為計算機基礎課程改革的首要任務。在信息時代,知識的更新步伐也在加快,使得學生必須構建一個與時俱進的知識體系。因此,在教學實踐中,可以考慮三層教育體系:大學一年級學習計算機應用基礎,二年級掌握一門編程語言,三年級開展數字農業教育。在數字農業教育的教學活動中,不僅要教授計算機的相關知識,還要滲透信息素質教育的理念,逐步使學生的信息素質得到加強和提高。

    2.重視實踐教學的作用。傳統教學中存在“重求同,忽視求異,重集中思維訓練,忽視發散思維訓練”的問題,而在數字農業教育過程中,要充分重視實踐教學的作用,使學生不僅掌握專業基礎理論,而且要有很強的動手能力,為他們將來從事數字農業的相關研究奠定基礎。

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論文摘要闡述數字農業的概念及其作用，指出數字農業建設中存在的問題，包括農業信息化水平低、信息化意識及利用信息能力不強、管理和標準化工作有待進一步加強等，并對數字農業的建設進行了展望和設想。

在我國2000年的《農業科技發展綱要》中，將數字農業放在農業信息技術的首要位置，引起了人們的普遍關注。本文試圖談談對數字農業的認識、存在的問題和建設數字農業的基本設想，以供參考。

1對數字農業的認識

數字農業（digitalagriculture）就是用數字化技術，按人類需要的目標，對農業所涉及的對象和全過程進行數字化和可視化的表達、設計、控制和管理。其本質是把信息技術作為農業生產力要素，將工業可控生產和計算機輔助設計的思想引入農業，通過計算機、地學空間、網絡通訊、電子工程技術與農業的融合，在數字水平上對農業生產、管理、經營、流通、服務以及農業資源環境等領域進行數字化設計、可視化表達和智能化控制，使農業按照人類的需求目標發展[1]。

有的學者認為[2]，數字農業是“數字地球”在農業領域的延伸。正如“數字地球”的概念一樣，數字農業這一概念體現了數據和技術的綜合集成。數字農業可以有廣義和狹義之分。廣義的數字農業，即信息化農業，包括農業要素（生物要素、環境要素、技術要素、社會經濟要素等）、農業過程（生產、管理、儲運、流通等）的數字化、網絡化、自動化以及智能化，形成數字驅動的農業生產管理體系。狹義的數字農業，是以農業空間信息機理為基礎的、以“3S”技術為支撐的農業系統空間信息技術體系。

事實上數字農業是一個學術性很強的綜合概念。近年來，與數字農業技術體系有關的理論基礎和應用技術研究，已經成為主要發達國家發展高新技術農業的側重點，成為極其活躍的科技創新領域。數字農業是一項集農業科學、地球科學、信息科學、計算機科學、空間對地觀測、數字通訊、環境科學等眾多學科理論與技術于一體的現代科學體系，是由理論、技術和工程構成的三位一體的龐大系統工程。數字農業是對有關農業資源（植物、動物、土地等）、技術（品種、栽培、病蟲害防治、開發利用等）、環境、經濟等各類數據的獲取、存貯、處理、分析、查詢、預測與決策支持系統的總稱。數字農業是信息技術在農業中應用的高級階段，是農業信息化的必由之路；農業信息化、智能化、精確化與數字化將是信息技術在農業中應用的結果。實現農業農村現代化、保障我國的食物安全、全面建設小康社會的關鍵在于推動農業科技的發展，創造條件進行一次新的技術革命，促使傳統農業向現代農業轉變，促使粗放生產向集約化經營轉變。可以預言，數字農業及其相關技術的快速發展和推廣應用，必將成為新世紀農業科技革命不可缺少的重要內容，必將推動農業向高產、優質、高效及可持續方向發展，在帶動廣大農民致富和全面建設小康社會中發揮越來越重要的作用[3]。

2存在的問題

2.1農業信息化水平較低

收集信息、處理信息、傳播信息的軟硬件設備與網絡體系不健全；已開發的大量農業經濟信息系統、農作物病蟲害數據庫、作物品種資源管理數據庫系統、農業土壤系統分類數據庫系統等大多不涉及空間維度，難以適應當前對空間數據信息的需求；對于來源多種多樣、格式也不盡相同的各種數據的實時性、地域性、綜合性處理還需作出很多努力。

2.2農業信息化意識和利用信息的能力不強

一方面，許多基層農技人員和廣大農業從業者，知識老化，整體素質有待進一步提高，對于利用現代技術，收集、處理、利用農業信息的意識和能力不強；另一方面，農業信息加工處理的技術人員缺乏，當前，就連最基本的能夠及時、準確地提供農產品供需信息，對網絡信息進行收集、整理，分析市場形勢，回復網絡用戶的電子郵件，解答疑問等方面的人才也不多，更談不上能夠滿足數字農業發展對于人才的需求。2.3農業信息化效益不明顯

數字農業還剛剛起步，在國內總體上尚處于探索階段，實用性、普遍性的技術應用還很少，直接帶來的經濟效益還沒有很好地顯現出來。

2.4農業信息數據的管理和標準化工作有待進一步加強

地理信息系統（GIS）以及其他農業信息管理系統為了完成某種分析工作所要求的各種農業數據往往格式與結構不同，而且往往掌握在不同的管理部門或研究機構中。因此，未來建立在網絡上的農業地理信息系統要具備獲取和分析分布式存儲數據的能力，也就是說我們要使所謂的WebGIS能夠協同處理來自不同組織和機構的農業數據[2]。

3建設數字農業的基本設想

隨著經濟社會的快速發展和科技進步，臺州在數字網絡建設、原始數字化數據積累、數字化信息采集及其處理等

方面的工作已有一定的基礎，起動發展數字農業不僅是必要的，而且是可行的。借鑒許多學者的研究結果[4，5]，提出建設臺州數字農業的基本設想，就是要在臺州已有農業信息化建設成果基礎上，建立可視化的臺州農業地理信息系統，構建直觀形象的農業信息管理與輔助決策視頻體系，實現農業信息的現代化綜合管理、分析、共享和，徹底改造臺州傳統的農業管理模式，全面提升臺州農業工作的信息化和現代化水平。

3.1整合已有的農業信息

在國家、省級信息基礎設施建設的基礎上，以各級農業部門為依托，建設中央一省一市縣信息骨干網絡系統，形成一個功能完善、性能優良的農業綜合信息網絡系統，并與其他網絡互聯，成為一個全方位的農業資源和經濟信息網絡系統。

3.2信息表達要直觀、形象，并要實現信息系統的聯網

把市內的地形、地貌、交通、村鎮、行政區劃等基礎地理信息以及耕地分布、土壤類型、種植結構、水肥狀況、農作物生長發育、氣象、病蟲害、農民知識、鄉鎮企業、農業法律法規等各種農業信息以圖形圖像等直觀形象的可視化電子地圖與相關信息的形式在投影視頻系統上進行顯示和表達，隨著數字農業的發展，逐步做到與省級、國家級類似的信息系統進行交互式查詢等。

3.3強化對科研、管理等的服務工作

通過對基礎地理信息和農業專題信息的空間分析、網絡分析和追蹤分析等，實現農業科研、管理和決策人員在全市三維農業電子模型上，對農業生產中的現象、過程進行模擬，高效、直觀、形象地為農業工作的規劃、設計、建設、經營、管理、服務、決策等提供科學依據。

4參考文獻

[1]蔣建科.“數字農業”帶動農業現代化[J].農資科技，2003（5）：41.

[2]薛領，雪燕.數字農業與我國農業空間信息網格（Grid）技術的發展[J].農業網絡信息，2004（4）：4-7.

[3]曹宏鑫，王家利，鄭宏偉.發展“數字農業”推動農村信息化[J].農業網絡信息，2004（1）：17-20.

篇(3)

——信息技術改造傳統農業

利用先進的信息采集系統將一片土地的土壤類型、肥力等土壤信息，降雨、日照等氣象信息，以及農業生產動態等信息收集起來，利用信息分析系統將這些信息進行綜合分析處理，決定耕作的種類、方式，在生產過程中使用具有變量施肥、噴藥功能的農用機械根據不同地塊的情況進行精耕細作，從而有效提高產出、節約投入、減少環境污染———在位于北京市海淀區的國家農業信息化工程技術研究中心，中心精準農業工程技術部主任孟志軍為記者描繪了這樣一幅與傳統農業截然不同的圖景，這就是精準農業。

隨著信息時代的來臨，信息技術的飛速發展改變了人類的生活，這一技術在農業上的應用改變了幾千年來傳統農業的生產方式，翻開了農業發展的嶄新一頁。基于“3s”技術即遙感技術（rs）、地理信息系統（gis）、全球定位系統（gps）在農業中的應用，20世紀90年代中期以來，精準農業在美國、日本等發達國家中的實驗研究與實踐有了快速的發展，被譽為“信息時代作物生產管理技術思想的革命”。

承擔這一項目的是一支年輕的隊伍，平均年齡33歲，70%具有博士學位，多是有著農學與計算機專業背景的復合型人才，短短的五年時間，項目的研發已經有了實質性進展，他們開發出了收集信息的農田地理信息系統、分析信息的變量農業處方圖系統、能進行全自動化操作的變量施肥機、變量噴藥機等，目前他們正在打造一個更大的具有綜合分析功能的平臺系統。

——打造“數字農業”技術體系

事實上，精準農業也好、專家系統也好，還有設施農業、虛擬農業等等，這些基于現代信息技術的農業技術系統，都有一個共同的名字———“數字農業”。

“數字農業”是利用信息技術全面促進農業、農村可持續發展，建設現代化農業重要的科學支撐技術。“數字農業”的內容主要包括農業要素、農業過程及農業管理的數字信息化。

“數字農業”是農業信息化的核心，也是農業信息化的具體表現形式。

“數字農業”正在使人們對科學利用農業資源潛力的認識和作物生產管理觀念產生深刻的變革，促進農業科技界突破傳統的以單學科研究為主的工作方式，通過多學科的融合和協調，將多種科技成果組裝集成，直接為農業生產的持續發展服務。

——以國產化與社會化為目標

“數字農業”是一個具有挑戰性的國家目標。幾乎所有現存的技術基礎，目前都還不足以支撐這樣一個戰略目標的實現。“數字農業”在國內的發展，一方面是將其作為開展農業高新技術研究的重要方向，另一方面是通過“數字農業”技術體系的研究，從中分解出一系列適用新技術，進行國產化和社會化推廣。

作為“數字農業”的核心之一，精準農業的發展正面臨著令人振奮的前景。從精準農業示范基地的實施情況看，這一技術可以廣泛應用于小麥、玉米等大田作物，對品質要求高的經濟作物如煙葉、茶葉等效果也非常明顯，可以有效提高產出率，節約肥料使用率，提高產品質量。

然而同所有引進的技術一樣，精準農業面臨成本過高以及如何本土化的問題，目前基地使用的全球定位系統和聯合收割機等設備都由國外進口，價格高達100多萬元人民幣，只有實現國產化，其成本才能大幅降低，所以，今后精準農業要在關鍵技術上進行自主知識產權的研發和儲備，建立完全的國產化的精準農業信息采集、分析以及應用體系。

孟志軍介紹說，目前中心正在與黑龍江農墾總局、上海郊區的現代農業園區合作進行國產化試驗，以目前研發的情況看，精準農業技術的國產化在3、5年之內就可以達到。這意味著被普遍質疑的實施精準農業成本過高的問題會得以解決，進行社會化生產成為可能。

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關鍵詞：數字化；設計；農機；應用

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

以往產品創新只是針對少數用戶，根據他們的需求對產品原有技術做一些優化，在局部功能上改善和某些實用操作上升級，進而滿足他們的需求。而今后的農業機械設計將更加重視產品的原始創意設計，將以克服人們農藝作業上的困難和滿足人們對生產力提升的需求（含潛在的需求）為創新點，通過對某一需求市場的分析，并在得到評估和確認后進入到技術層面的匹配性論證，然后對具體產品設計中的各種難題逐一篩選與解除，進而切入到制造環節各種元件的經濟技術指標的分析、供應商設備和配件的優選和確認，以及更細化的加工流程的取舍和確認。

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創新是指在人類物質文明、精神文明等一切領域，一切層面上淘汰落后的思想、事物，創造先進的、有價值的思想和事物的活動過程。創新意識是指人們根據社會和個體生活發展的需要，引起創造前所未有的事物或觀念的動機，并在創造活動中表現出的意向、愿望和設想。它是人類意識活動中的一種積極的、富有成果性的表現形式，是人們進行創造活動的出發點和內在動力，是創造性思維和創造力的前提。創新意識主要特征在于：①新穎性；②社會歷史性；③個體差異性。創新意識的培養和開發是培養創造人才的起點，只有注重創新意識的培養，才能為成為創造人才打下良好的基礎[2]。發散思維是指根據已有信息，從不同角度、不同方向思考問題，從多方面尋求多樣性答案的一種思維形式，是創新思維的核心。傳統教學中“重求同，忽視求異，重集中思維訓練，忽視發散思維訓練”。所以，必須克服單純傳授知識的傾向，注重順向思維、逆向思維、多向思維的訓練，培養學生思維的深刻性、批判性和創新性。具體來講，就是引導學生的思考信息向多種方向擴散，提出各種設想、多種解答。對于農科大學生的培養可以將數字農業技術，與各專業知識緊密結合，這樣對大學生創新意識和發散思維的培養有著重要意義。

2數字農業教育與學生創新意識培養

大力發展數字農業教育、提高學生創新意識，是農業大學可以借鑒的一種新型復合創新人才培養方式。在這個過程中，應明確農業各學科專業人才的培養目標，改革高等農業教育內容和教學方法。結合我校實際情況，對相關專業進行分類，在國家計算機基礎教學指導委員會要求的基礎上，使數字農業知識融入到各學科中[3]。(1)農學類。包含：農學、植物保護、園藝、食品科學與工程、食品質量與安全、糧食工程、乳品工程等。重點設置課程內容包括：虛擬植物與虛擬農業、農業數據統計分析，農業專家系統，農業信息化等。(2)農業經濟管理類。包含：工商管理、會計學、農林經濟管理、信息管理與信息系統、保險學、國際經濟與貿易、農村區域發展等。重點設置課程內容包括：決策支持系統、農林數據處理技術、農業數據統計分析、農業專家系統，農業信息化等。(3)資源管理、環境類。包含：農業資源與環境、環境科學、生態學、土地資源管理、資源環境與城鄉規劃管理等。重點設置課程內容包括：決策支持系統、農業數據統計分析、“3S”技術等。(4)農業工程類。包含：機械設計制造及其自動化、農業機械化及其自動化、農業電氣化與自動化、農田水利工程等。重點設置課程內容包括：決策支持系統、“3S”技術、精準農業技術、虛擬農業技術、農業數據統計分析、農業信息化等。根據以上課程內容設置，培養目標是培養具備博、專結合的，具有創新精神和創新意識的人才。將數字農業教育作為農業大學特色教育可以滿足復合型人才培養的要求。當前，大學對學生個性、特別是學生的創造性的培養重視不夠，缺乏特色教育，使創新型人才培養失去了一條有效的途徑。然而，創新型人才發展的基礎在于個性的和諧、全面、自由發展。因此，為了培養創新型人才，大學應建立一個內容廣泛的課程體系，實現普通教育與特色專業教育的平衡。避免存在過分專業化的傾向，加強普通教育課程，提高專業特色教育課程的質量和水平。因此，在農業大學開設數字農業特色課程教育，廣泛設置跨學科課程、甚至跨學科輔修，可以促進學生綜合素質的提高。

3數字農業教育與學生創新意識培養的對策

高等農業教育要適應數字農業對人才的需求，必須引進新觀念，積極探索新型人才培養模式，分析數字農業市場對人才的需求；在教育觀念、人才培養目標和培養模式、專業調整、課程體系等方面進行探索、改革與創新；并結合我國的實際，吸收國外的成功經驗，建立我國現代化農業教育內容和教育方法體系。具有體現在以下幾個方面。

3.1明確高等農業院校的地位

在數字農業建設中，高等農業院校是培養數字農業人才的基地。高等農業院校的首要任務和根本功能是為農村經濟建設培養和造就高素質的創造性人才。由于高等農業院校具有多學科的優勢，所以它能為農業的發展培養輸送大批的農業人才，不僅能適應現在社會發展的需要，還要具有一定的超前意識，特別是能培養出數字農業所需要的高層次人才。

3.2調整相關課程設置

按照數字農業的要求，拓寬各專業口徑，調整各專業課程設置，增加數字農業所涉及的課程和教學內容。如進一步加強“3S”技術、網絡技術、人工智能，數據庫原理等課程的教學，鼓勵學生跨專業選課。如可以給農科相關專業的學生增設網絡技術、人工智能等課程，在現有大學計算機基礎上進一步加強計算機應用技術、網絡技術等課程的教學，使學生了解社會需求和學科前沿發展方向。

3.3運用數字農業學科特點，激發創新意識

數字農業課程不同于其他學科，是一門理論和實踐相結合的基礎性課程，具有文化性、應用性、發展性和模塊化等特點。學生的創新意識是在對數字農業特點、內容發生興趣時引發的。因此，教師在備課時盡可能挖掘學科的創新思維因素，在導入新課時盡可能創設學生感興趣的教學情景，介紹最新的數字農業技術的發展狀況，喚起學生的創新意識。

3.4實施任務驅動

培養創新能力，鼓勵、指導學生大膽靈活地運用已學知識，解決實際問題是培養學生創新精神與創新能力的有效方法。知識及技能的傳授應以完成典型“任務”為主，任務是一堂課的核心，是學生學習知識的外在動力。在設計數字農業教學的時候，應當注意布置與學習內容相應的任務，如為讓學生掌握專家系統的創建，可以布置專家系統的基本使用任務，收集某類專家系統的知識等。讓學生主動參與到學習活動中來，鼓勵學生大膽嘗試操作，遇到問題和困難時，要多問、多討論，發揚團隊協作精神。在解決這些實際問題的過程中，可以組織學生開展討論班，互相交流方法，互相啟發思路，以實現解決實際問題與培養創新能力的有機統一[4]。

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關鍵字：數字農業，GIS，RS，GPS

Abstract: 3 S technique known as the geographic information system (GIS), remote sensing (RS), global positioning system (GPS) has set up a file in the foreign widely used in digital agriculture engineering, in our country is still at the local scope or the experimental stage. This paper ARCGIS software ERDAS and 3 S technology used in every field of digital agriculture, expounds analysis realizing agricultural informatization and the sustainable development of agriculture in important ways, introduces the current domestic in the application of digital agriculture, explore 3 S technique in the practice of the digital agriculture application and prospect.

Key words: the digital agriculture, GIS and RS, GPS

中圖分類號：TN711.5文獻標識碼：A 文章編號：

一、前言

土地是人類賴以生存和發展的自然資源，我國是一個農業大國，大部分土地在農村，作為國民經濟的基礎，農業不僅提供食品，還提供工業原料，可直接影響我國的工業總產值的形成。長期以來，由于農業管理技術手段落后，尤其是農業資源的數據和信息缺乏現勢性，不能為規劃和決策提供及時可靠的數據和信息，制約了我國農業的發展。總之，中國的農業是一個既關系經濟繁榮，也關系國家安定穩定的大問題。解決中國農業問題、獲取農業信息的一條重要途徑就是利用3S技術走數字農業的道路。

二、3S技術的含義及其應用特點

“3S”技術是指全球定位系統(GPS)、遙感(RS)和地理信息系統(GIS)，是目前對地觀測系統中空間信息獲取、存貯管理、更新、分析和應用的三大支撐技術。

GIS是地理信息系統，它是為特定應用目標建立的空間信息系統。是在計算機硬件、軟件及網絡等支持下，對有關空間數據進行預處理、輸入、存貯、查詢檢索、處理、分析、顯示、更新和提供應用的技術系統。

RS是遙感技術，遙感就是遙遠感知事物的意思，是一種利用物體反射或輻射電磁波的固有特性，通過觀測電磁波，識別物體以及物體存在環境條件的技術。也就是不直接接觸目標物，在距地物幾公里到幾百公里、甚至上千公里的飛機、飛船、衛星上，使用光學或電子光學儀器（稱為傳感器）接受地面物體反射或輻射的電磁波信號，并以圖像膠片或數據磁帶形式記錄下來，形成數字影像。該影像傳送到地面，經過各種校正后，進行影像分類、解譯，最后獲取所需要的信息。遙感技術是上一世紀60年代蓬勃發展起來的，隨著空間技術、電子技術和計算機技術、信息科學、環境科學等的發展，遙感技術已成為一種影像遙感和數字遙感相結合的先進、實用的綜合性探測手段。

GPS是全球定位系統， GPS具有在海、陸、空進行全方位實時三維導航與定位能力的新一代衛星導航與定位系統。經我國測繪等部門的使用表明，GPS具有全天候、高精度、自動化、高效益等顯著特點，成功地應用于大地測量、工程測量、航空攝影測量、資源勘察等多種生產領域。

三、國外數字農業的應用

全世界共有80多個國家，利用3S技術在ArcGIS和ERDAS軟件下進行農業監測和管理。比如：

也門農業部門利用ERDAS軟件探測灌溉的遷移和評估水資源情況并根據坡度、坡向圖、徑流方向－確定作物水源位置。

澳大利亞農業部門利用ERDAS軟件進行紅外波－土壤養分測定，實現精確農業中的精確施肥等。

四、3S技術在數字農業中的應用

利用GIS，RS，GPS技術可在數字農業工程中發揮重要作用，采用ArcGIS和ERDAS先進的技術，加上GPS技術，可在數字農業中實現如下領域的應用。

（一） 精細農業

“精細農業”技術是用現代高新技術特別是信息技術來改造傳統農業，在機械化的基礎上，把地理信息系統（GIS）、定位系統（GPS）、決策支持系統、傳感技術進行集成，定量獲取農田小區作物產量和影響作物生長的環境因素（如土壤肥力、含水量、苗情、病蟲草害等）實際存在的空間和時間差異性信息，分析影響小區產量差異的原因，采取技術上可行、經濟上有效的調控措施，區別對待，按需實施定位調控的“處方農作”。在“精細農業”技術體系中，DGPS的定位應用以及GIS的應用開發是實施“精細農業”實踐的關鍵技術之一，即利用DGPS定位引導定量獲取農田內作物產量和影響作物生長的環境因素的差異性信息，在GIS中利用各種空間分析方法生成差異性信息分布圖，通過分析影響小區產量差異的原因，制定經濟、合理的生產決策方案，生成作物管理處方圖，指導農田定位作業。

（二）山坡地的可持續發展研究關系當地的經濟發展、環境保護，有著十分重要的意義。生態環境的好壞，直接影響著整個流域。流域的坡耕地分布狀況與土地適宜性類型，區域內既有經濟較發達的平原，也有經濟欠發達的高原山區。目前在山坡地研究中，大多采用傳統的實地丈量，手工圈繪等方法。在研究中針對這種情況，采用先進的地理信息系統（GIS）方法，通過空間分析、模型運算，對該地區的地理環境、土壤類型、土壤質地等進行了詳細地分析研究，劃分出該地區坡耕地分布范圍，并對該地區進行土地適宜性評價，得到了較好的結果。

（三） 農作物監測及估產

農作物的生長狀況與產量是全社會都十分關注的問題，對每一種作物在生長過程中會發生什么問題，能取得什么樣的收獲，是國家管理部門和農民們在作物播種后到收獲的一段時間內隨時都想了解的。

因此，長期以來對農作物產量的預測是農業系統的一項重要工作。隨著科學技術的發展，預測的方法和手段逐步完善和提高，不但能較準確地估測出各種作物的最終產量，也能跟蹤監測各類作物在不同生長期的長勢，從而根據需要及時采取有效措施，對農作物的生長進行監控，保證當年產量的穩定增長。為了在農作物監測和估產中充分發揮和利用現代科學技術的成果，提高快速、準確、經濟地獲得監測和估產信息，為國家經濟建設和農業生產服務，雖然農作物估產和監測技術與理論十分復雜，若干問題還有待進一步探索，但利用現有的遙感、地理信息技術和資料，從不同于傳統的統計部門得到信息的途徑，已經能夠為決策部門提供輔的、快速的、客觀的決策信息。

（四）農業氣象服務

農業氣象服務系統是在GIS和RS平臺上開發的集農業氣象、遙感應用于一體的業務運行系統。它集成了農業氣象服務為城市“菜籃子、米袋子”服務的科研成果；建立了遙感、地學、氣象、農情、社會經濟統計等基礎數據庫；建立適應農業發展新需求的服務產品；將GIS分析功能應用于洪澇災害監測、災害損失評估、資源合理布局等領域，獲取較好的服務效果。比如建立了下述分析模型。

1．暴雨澇害和葉菜損失綜合評估模型

2．蔬菜生產資源綜合評價模型

（1）氣候適宜性評價模型

（2）土壤適宜性評價模型

（3）暴雨承災能力評價模型

（4）區位優勢評價模型

（5）技術優勢評價模型

（6）灌溉水污染評價模型

（五）農田監管

我國人多地少，耕地資源十分貧乏，人均耕地面積相當于世界平均數的四分只一，中低產田占三分之二。由于環境污染、水土流失等原因，耕地總體質量還在不斷下降。隨著國民經濟持續高速增長，各項建設占用耕地的問題越來越突出，造成耕地、特別是優良耕地面積不斷減少，人地矛盾不斷加劇。因此，利用GIS和RS對基本農田進行特殊保護和監管刻不容緩。

（六）綠色農業

進行綠色農業工程，對所有農田的土壤重金屬含量進行GIS分析，對綠色農作物的生產進行決策。

（七）草原防火

利用GIS和遙感技術對草原的火災進行預防和分析。

（八）捕魚GPS/GIS定位

利用GPS/GIS定位技術，對魚群的流向進行監控，指揮漁船實現最佳的捕魚方案。

（九）牲口疫發生點管理

利用GIS技術，對牲口疫發生點進行直觀有效的管理，并對牲口疫防擴散進行決策。

（十）植物病蟲害分析

利用GIS和遙感技術，對植物病蟲害進行分析，高光譜分析也是常用方法。

（十一）土壤養分測定

利用遙感技術，進行土壤養分測定，為精確施肥服務。

（十二）農業運輸GIS調度

利用GIS中路經優化調度功能，實現農業運輸GIS調度。

（十三）農田水淹沒分析

利用GIS和遙感技術，實現農田水淹沒分析，評估農田損失情況。

（十四）園區溫控室GIS監控

利用GIS技術，對農業園區的溫控室進行GIS監控。

（十五）移動GIS在農業應用

利用ESRI公司的ARCPAD軟件技術，在掌上電腦上裝入電子地圖，農田和作物信息等，并在PDA中插入GPS，供農業工作人員在廣闊的田野中進行現場GIS操作，信息查詢和分析。

五、結束語

近年來RS、GIS技術在農業資源管理中得到了綜合或集成應用，GPS技術也為土地利用的變化的精確定位做出了貢獻。這3種空間信息技術的廣泛的應用，必將為農業管理和發展的科學決策提供可靠的支撐，必將推動數字農業的建設，推動農業資源管理的信息化、科學化和現代化管理水平。

1．劉剛 張漫 汪懋華，基于DGPS和GIS的農田空間信息管理系統的研制，2000

2．辜寄蓉 苗放 朱章森 王成善蔡靖疆，GIS在岷江流域坡耕地分布與可持續發展研究中的應用，2000

篇(7)

【關鍵詞】農業信息技術 數字圖像處理 教學模式

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2014）35-0065-02

隨著現代農業向精準化、信息化、智能化的不斷發展，信息技術及圖像處理技術在現代農業中的應用日益廣泛，這就要求從事現代農業的技術型人才要具備農業信息處理的相關知識和技能，并對發展趨勢有一定的掌握，以適應現代農業發展的人才需求。數字圖像處理課程是在掌握工程數學、線性代數及編程語言的基礎上，將上述知識應用到農業信息的采集和處理中，體現了農業信息技術專業的專業課程特征，實現了“農非貫通”的專業形態的形成，以及對農業信息化復合型特色人才的培養。

一 數字圖像處理課程設計的思路

數字圖像處理是農業信息技術專業的專業課程，是一門綜合性學科，內容多、跨度大、覆蓋面廣，本課程以培養能力和拓展專業素養為課程內容的定位和目標，課程內容的選擇以專業知識拓展為依托，要求學生掌握數字圖像處理的基本概念、基礎理論、典型方法，掌握一定的編程實踐技能。結合由易到難、循序漸進的原則進行教學內容和教學組織模式的設計，以此促進學生對知識的掌握和應用能力的提高。教師通過企業調研等形式總結歸納現今數字圖像處理技術在農業應用中的實際案例，從而提高學生的專業知識修養。多元化學生的考核方式，形成一個全面的考核標準。

二 數字圖像處理課程設計的實施

1.教學內容的設計

本課程以“農非貫通”的專業形態為出發點，采用項目化教學和任務驅動的方式組織教學內容，使學生在掌握數字圖像處理知識的基礎上，了解此項技術在農業中的廣泛應用。本課程的教學內容主要劃分為六個項目。

項目一：圖像的預處理，包括圖像平滑、圖像銳化、圖像復原等知識點。

項目二：單目標果實識別，以機器人采摘蘋果中單個蘋果目標識別模塊為例，根據單個目標識別的分析思路，將顏色特征的分析及提取、閾值分割方法、去噪處理、果實的形狀特征提取等知識點劃分成多個小任務，每個任務之間相互承接，逐一完成才能實現單個蘋果的目標識別。

項目三：多目標果實識別，承接項目二，不同的是以多個蘋果果實為識別目標，增加了hough變換、邊緣檢測、分水嶺算法等知識點，此項目是對項目二的補充。

以上三個項目使學生能在完成具體任務的同時，掌握數字圖像處理的基礎知識。

項目四：紋理特征識別，以黃瓜識別為例，項目二和項目三中的目標識別都是基于目標與背景色差大的原理進行分析實施，對于目標與背景顏色相近的情況并不適用，因此，關于紋理特征的知識點，將在此項目中補充。

項目五：綜合實訓，此項目的設計是對以上內容掌握程度進行整合并測試，給出兩個選題：柑橘、棉花的自動識別技術及特征提取，農間雜草識別。兩個選題分析思路與前面項目的分析思路方法相似，但是操作對象不同，需要做一些調整，因此，此項目既可以鍛煉學生的思維能力及舉一反三的能力，又能測試出學生對基礎知識的掌握程度。

項目六：專業知識拓展，數字圖像處理應用廣泛，在此模塊中以講座的形式向學生講授數字圖像處理技術在現代農業及其他行業中的應用，提升學生的學習興趣、拓展專業知識、提升專業素養。

2.教學組織模式的實施

本門課程具有理論性強、實際應用性較弱的特點，結合該特點將本門課程劃分為三大主要模塊，分別為理論基礎、綜合實訓、知識拓展。根據這三個模塊的不同特點，本門課將結合項目化教學、任務驅動、角色體驗法、討論式教學方法進行教學。

對于本門課程的基礎知識和算法，采用“小任務為引導，大項目為目標”的教學方法，將每個知識點作為小任務，每個小任務之間能承接并結合成大項目，實現學生對基礎知識的掌握。

綜合實訓是考驗學生對本門課程知識的掌握程度，此模塊以任務驅動為主要教學方法，先提出問題，引起學生的學習興趣，培養學生的自學能力和邏輯思考能力，以小組為單位，通過團隊合作選擇合適的算法實現最終目標，并以答辯的方式匯報。

知識拓展是結合本門課程的特點，向學生拓展數字圖像處理技術在現代農業中的應用案例，這需要大量地收集資料和文獻整理，但是專業性較弱，因此本模塊可采用角色體驗、討論教學法等教學方法，培養學生的自學能力。

3.考核方式

考核過程中要注意學生的學習態度、動手能力，培養學生的自我評價能力，增強自主學習意識。根據本門課程的內容設置，考核主要分為三個方面：過程考核、能力素質考核、匯報考核。具體見下圖：考核方式及所占比重

三 數字圖像處理課程設計應注意的問題

1.加強師資隊伍建設

教師的知識結構、知識創新能力和師德風貌直接決定著課程的質量和水平，要培養出高科技的應用型人才，必須建立一支綜合素質強的“雙師型”教師隊伍。要根據課程改革和建設要求，有目的，按計劃地加強對教師的培訓，鼓勵教師通過各種實踐活動，提高教學水平和教學質量。

2.加強教材建設

圍繞培養目標，按照教學計劃和教學大綱的要求，由主講教師自行編寫、制作相關教材，并保持教材的先進性和前沿性。

3.重視校企合作

校企合作是解決時間教育缺失的根本途徑。企業參與到高校實踐教學過程中，可以在教學計劃和教學內容上廣泛征

詢及適當采納相關業內專家的意見；另外增加學生在企業進行專業技能訓練和專業拓展的學習機會，使理論聯系實際，開闊視野，拓寬思路，促進學生的創新意識與創新靈感，為課程設計與建設提供強有力的實踐平臺。與相關企業建立長期合作關系，校企可以培養“適銷對路”的應用型人才。

四 結束語

課程設計是一項涉及師資、學生、教材、教學思想、教學內容、教學方式、教學手段等多方面的綜合系統工程，建設工程中要明確目標、遵守課程內在的邏輯與規律，才能提高教學質量。

參考文獻

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