农业信息获取论文

农业信息获取论文（精选6篇）

农业信息获取论文 第1篇

文 章来源 莲

山 课 件 w w w.5Y k J.c oM

0 引言数字农业技术是将现代信息技术、生物技术、农业科学技术与农机工程装备技术相结合的新型农业技术。数字农业技术体系由3个部分组成，即信息获取系统、信息处理系统和智能化农业机械。其中，田间的信息获取技术是数字农业的关键技术。目前，田问信息获取方法主要有传统的田间采样、田问GpS采集、智能农机作业和多平台遥感获取等4种方式。通常所说的“3S”技术中的全球定位系统(GpS)和遥感技术(RS)是田间信息获取的重要手段，它是实现数字农业的重要支撑技术-一。全球定位系统全球定位系统(GpS，Global positioning System)是由地球导航卫星、地面监控系统和用户GpS接收机等3个主要部分组成。现在最常用的是美国Gps系统，它包括在离地球约20 O00km高空近似圆形轨道上运行的24颗地球导航卫星，其轨道参数和时钟由设于世界各大洲的5个地面监测站与设于其本土的一个地面控制站进行监测和控制，使得在近地旷野的GpS接收机在昼夜任何时间、任何气象条件下最少能接受到4颗以上卫星的信号。通过测量每一卫星发出的信号到达接收机的传输时间，即可计算出接收机所在的地理空间位置。

农田养分信息具有显著的空间属性，其空间变异性很大。在数据采集过程中，其位置的识别是与数据监测密不可分的，因此需要对信息进行准确的定位。

全球定位系统(GpS)提供了全天候、实时精确定位的测量手段。数字农业中，GpS主要是用来确定在田间的位置，结合其土壤的含水量、氮、磷、钾、有机质和病虫害等不同信息的分布情况，辅助农业生产中的灌溉、施肥、喷药等田间操作，其作用从本质来说是提供三维位置和时间。GpS主要应用于以下3个方面：一是智能化农业机械的动态定位(即根据管理信息系统发出的指令，实施田间的精准定位)；二是农业信息采集样点定位(即在农田设置的数据采集点、自动或人工数据采集点和环境监测点均需GpS定位数据)；三是遥感信息GpS定位(即对遥感信息中的特征点用GpS采集定位数据，以便于GIS配套应用)。由于GpS存在较大的误差，所以差分GpS(即DGpS)越来越受到人们的重视。DGpS可以消除卫星钟差、星历误差、电离层和对流层延迟误差等，从而使定位精度大幅度提高。遥感技术遥感技术(RS，Remote Sensing)的基本原理是利用物体的电磁波特性，通过观测物体的电磁波，从而识别物体及其存在的环境条件。遥感技术系统由传感器、遥感平台及遥感信息的接受和处理系统组成。

其中，接受从目标反射或辐射的装置叫做遥感器(如扫描仪、雷达、摄影机、摄像机和辐射计等)，装载遥感器的平台称遥感平台(如飞机和人造卫星等)。经过遥感器得到的数据在使用前应根据用途需要做相应的纠正、增强、变换、滤波和分类等处理。

遥感(RS)技术是未来数字农业技术体系中获得田间数据的重要来源，它可以提供大量的田间时空变化信息。遥感技术在精准农业中的应用主要以下3个方面：一是作物长势及其背景的监测，运用高分辨率(米级分辨率)传感器，在不同的作物生长期实施全面监测，并根据光谱信息进行空间定性和定位分析，为定位处方农作提供依据；二是作物冠层多光谱监测，利用地物光谱仪和多光谱相机获取的信息，监测叶绿素密度的变化，并分析其变化与养分的关系；三是运用多光谱遥感信息(红外波段)，在有作物条件下监测土壤水分。田间信息获取技术的现状和发展趋势3．1 土壤水分和养分信息获取技术国内外已开始研究采用各种不同的手段来获取土壤水分和养分信息。目前，除了一些传统的常规测量方法外，已尝试采用的较新的技术，包括遥感、计算机及网络和地面传感技术等。其中，实践较多的是以电子技术为支撑的地面信息传感技术和以空间技术为支撑的遥感信息采集技术。

土壤水分信息的获取相对于其他土壤养分更易掌握，因此对土壤水分测量方法的研究已经取得了显著成果。各种在线式的测量方法相继产生，如电阻法、时域反射法(TDR法)、频域反射法(FDR法)、中子散射法和近红外光谱法等。这些方法均有一定的局限性：一是电阻法的测量精度受土壤含水率的影响很大；二是时域反射法在低频(≤20MHz)工作时较易受到土壤盐度、粘粒和容重的影响，而且价格比较高；三是频域反射法的读数强烈地受到电极附近土体孔隙和水分的影响，特别是对于使用套管的FDR测量；四是中子散射法虽然测量方法简单，但仪器设备昂贵，并且存在潜在的辐射危害。对于土壤养分信息(土壤中的N，p，K，pH值、有机质、含盐量和电导率)的获取技术，常规化学试验测量方法仍是现在土壤养分信息获取的主要手段。该方法具有破坏性和不及时性等缺陷，因此随着近红外光谱技术的不断完善和应用的广泛性，用近红外光谱技术来检测土壤养分已经成为国内外学者研究的重点。

近红外光谱法是根据水的红外吸收光谱来进行测量的，在红外区内，水的吸收波长为1 200，l 450，1 940和2 950nm，测量方式有反射式、透射式和反射透射复合式等几种。红外光谱水分仪具有无接触、快速、连续测量、测量范围大、准确度高和稳定性好等优点，适用于在线水分监测，但在测量自然物体时因表面不规则使得反射率不稳定，影响测量精度，需对样本做简单处理。

土壤其他养分信息的研究主要包括土壤中N，p，K，pH值、有机质、含盐量和电导率等信息的采集。现在，除了常规化学试验测量方法外，用近红外反射光谱法来测量土壤养分已成为国内外诸多学者研究的重点。Shibusawa等指出，用400～1 900nm波段来预测土壤湿度、pH值、土壤电导率和土壤有机质等，其相关系数从0．19变化到0．87 ；李民赞研究了基于可见光光谱分析的土壤参数分析，在1 1O0，1 350，1 398，2 210nm处建立了多元线性回归模型，相关系数为0．934 ；于飞健等用近红外光谱法分析了土壤中的有机质和氮素 ；He等对土壤电导率和常量元素的测量 ；鲍一丹等应用光谱技术研究了土壤粒度和含水量对预测土壤氮含量的影响。

3．2 作物长势的监测技术对农作物长势的动态监测可以及时了解农作物的生长状况、土壤墒情、肥力及植物营养状况，以便及时采取各种管理措施，保证农作物的正常生长。同时，可以及时掌握大风或降水等天气现象对农作物生长的影响，监测自然灾害或病虫害对作物产量造成的损失等，为农业政策的制订和粮食贸易提供决策依据。应用遥感技术可对大面积农作物的长势进行监测，其基本方法是利用覆盖周期短而面积大的NOAA卫星资料，对地面植被吸收的光谱信息和地面实际情况进行分析，并结合常规的方法和资料，建立作物监测模式，用以监测作物长势，发布苗情监测通报，指导农业生产¨。国际上，关于农作物生长状况遥感监测与估产有3个标志性的实验计划，即美国的LACIE计划、A—GRISTARS计划和欧盟的MARS计划。1974—1977年，美国农业部(USDA)、国家海洋大气管理局(NOAA)、美国宇航局(NASA)和商业部合作主持了“大面积农作物估产实验”，主要品种是小麦，地区范围是美国、加拿大和前苏联。1980—1986年，执行LACIE计划的几个部门又合作开展了“农业和资源的空间遥感调查计划”，其中包括世界多种农作物长势评估和产量预报。欧盟所属的联合研究中心遥感应用研究所通过实施“遥感农业监测”项目，即MARS计划，也成功地建成了欧盟区的农作物估产系统，并将结果应用于诸如农业补贴与农民申报核查等欧盟的共同农业政策。在农作物长势监测的方法上，国外科学家主要围绕适合大面积监测的NOAA—AVHRR的应用进行了多方面的探索，取得了许多突破进展¨卜”J。我国利用气象卫星监测作物生长状况的研究始于20世纪80年代中期，并应用气象卫星对农作物长势进行宏观监测的理论和方法进行了研究。

3．2．1 作物根系信息监测技术作物根系信息基本上是通过图像识别的方法来得到的。例如加拿大产的ET一100根系生态监测系统，运用透明管材埋设在需要研究的根系周围，使用特殊图像捕捉系统对根系照相，然后借助专业根系分析系统对混合图像进行分析，从而跟踪了解其生长过程。

这种方法可以非破坏性地动态追踪分析根系形态因子，根系相关数据能够定量化，还可以根据用户需求监测土壤水分状况，从而研究根系所在区域内溶质运移及水分胁迫所引起的生理变化。该方法已广泛应用于园艺植物培养和作物生长模型研究等领域。

3．2．2 光合作用测定技术光合作用测定的一个例子是用叶室内装备最新的小型红外气体分析传感器(IRGA)，测量温度和光合有效辐射(pAR)的传感器接收信号，再用便携式微处理器控制叶室内的二氧化碳和水蒸汽浓度，并测量二氧化碳和水蒸汽交换。CIRAS一1植物光合测定仪根据精密测量叶片表面CO 浓度及水分的变化情况，来考察叶片与植物光合作用相关的参数，用以测量植物叶片的光合速率、蒸腾速率和气孑L导度等与植物光合作用相关的参数。

3．3 作物营养监测技术叶绿素是吸收光能的物质，对作物的光能利用有直接影响。叶绿素含量和作物的光合能力、发育阶段以及氮素状况有较好的相关性。由于叶绿素之间的含氮量和叶变化趋势相似，通常认为可以通过测定叶绿素来监测植株氮素营养。

叶绿素的常规测定使用分光光度计法，因为这种方法要进行组织提取和分光光度计的测定，所以既耗时间又对植被造成损伤。另外，从大田到实验室的运输和样本制备过程中很可能损失叶绿素，进而导致叶绿素含量发生变化。

目前，应用较多的是一种日本生产的SpAD一502叶绿素仪。这种叶绿素仪的工作原理是采用两个不同波长的光源分别照射植物叶片表面，通过比较穿过叶片的透射光光密度差异而得出SpAD值。因此，SpAD值是一个无量纲的比值，与叶片中的叶绿素含量成正相关。在叶绿素仪应用的研究中，各研究者所采用的测定部位都大体相同，即作物生长前期取新展开的第一片完全展开叶作为测定部位，生长后期则取功能叶(小麦取旗叶和玉米取穗位叶)作为测定部位。

叶绿素仪在玉米株与株之间的测定值可能会相差15％，在同一片叶上不同位置的测定值也不同。一般认为，距离叶基部55％ 处的SpAD测定值较大，且偏差较小，是合适的测试位点。

便携式高光谱仪是一种非损伤性测定叶绿素的方法，它通过测定绿色植物叶片的反射率、透射率和吸收率来测定叶绿素含量，这决定了高光谱技术在植被叶绿素含量评价研究中具有不可替代的作用。国内外很多学者已经对作物氮元素的高光谱及光谱测量进行了研究，并且各种反射率比值及植被指数用于监测植物的氮素亏缺 1卜。王人潮等利用叶绿素计和高光谱快速测定了大麦的营养状况，结果表明，可以通过光谱法来测定大麦的氮素水平¨ ；IJi等应用反射光谱检测了茶叶的叶绿素含量 ；方慧等应用光谱技术检测了油菜叶片中叶绿素含量¨。光谱监测提供了一种自动、快速和非损伤性的植物营养状态监测方法，并且田问不同处理之间的冠层光谱差异为高光谱和多光谱遥感大面积监测氮素营养提供了可行性。

3．4 作物冠层多光谱监测技术植物冠层光谱特性是植物光谱特性与背景土壤光谱特性的综合。随着植物冠层的发育，土壤光谱特性的作用逐渐下降；在植物衰老时，土壤背景的作用又逐渐增大。一般叶面积指数(LAI)达到3左右时，冠层在可见光和中红外波段的光谱反射率基本稳定；而在近红外波段，LAI达到5～6时，光谱反射率才能饱和。冠层光谱反射率还受太阳光入射角、双向反射、气溶胶和风速等诸多外部因素的影响。由于植物营养状况能影响叶面积、冠层形态和内在生理特征，而且不同营养元素的影响程度也不同，因此利用冠层光谱分析可以诊断植物营养状况。现代”精细农业”的一个非常重要的技术手段，就是利用遥感技术监测作物的营养状况与长势。与叶片光谱特性一样，氮素营养对冠层光谱特性影响的研究最为系统和深入。

随着氮素营养水平的提高，光谱反射率在可见光和中红外波段降低，而在近红外波段却增加。诊断水稻冠层氮素营养水平的敏感波段为760～900 nm，630～ 690 nm和520～550 nm。不同氮素营养水平下的冠层光谱反射率存在着明显差异，经植被指数转换后差异更为显著与稳定。因此，利用冠层光谱测试可以区分作物的氮素营养水平。

植物中磷钾营养水平与冠层光谱特性的关系研究较少见。总的来说，磷钾对光谱特性的影响不如氮明显。在水培和砂培条件下，不同磷钾水平的植物冠层光谱反射率存在显著差异，磷钾营养对冠层光谱特性的影响与氮的影响相似。随着磷钾营养水平的提高，可见光波段的光谱反射率下降，而在近红外波段却有明显增加。利用光谱分析，可区分3～5级的磷钾营养水平。在田间条件下，由于磷钾的缺乏不严重，有时结果不太一致。

还未见报导。由于它们对叶面积、生物量以及叶片叶绿素等生理生化性质的影响与大量元素具有相似性，预计中量及微量元素对冠层光谱特征的影响也具有相似性，但影响程度将会差异较大。

目前，在国外应用的一种田间便携式分光仪可以方便地检测作物的冠层反射系数。用数学方法将几个波长下得到的反射系数进行合并就可以得到作物的“光谱系数”，或称之为探测值。经过优化的光谱系数在作物的拔节期和抽穗期与作物的供氮状况密切相关。利用这种分光仪探测原理，并加以改进而研制的拖拉机机载探测施肥系统已经很成熟。它通过探测系统将作物冠层信息输入计算机，经处理得出作物的需肥情况，计算机通过协调拖拉机步进速度和DGpS(差分GpS)数据，在考虑探测器间距离和施肥区范围基础上控制施肥操作。

作物冠层反射和土壤背景辐射在红外胶片上为不同的辐射显影。照片经计算机处理后，每个像素的色度变化都可以表示出作物反射光线的情况，而作物反射光线特性的变化正是作物营养变化，特别是氮营养状况发生变化的结果。这样分析作物冠层照片就可以准确地分析作物的氮营养状况。Hansen等用高光谱反射分别对小麦的冠层生物量和氮含量进行了研究 ；Daughtry等通过叶片和冠层反射率来预测玉米叶片的叶绿素含量 ；冯雷等应用多光谱技术检测了油菜叶片中叶绿素含量 J。

3．5 作物病虫害诊断及杂草识别技术病虫害是影响农作物产量和品质提高的重要因子，及时、准确与有效地检测病虫害的发生时间和发生程度是采取治理措施的基础。

目前，用雷达监测飞性昆虫、孢子捕捉器监测一些作物病原菌、性信息素诱芯或诱饵监测田间鳞翅目害虫以及灯光诱集飞行趋光性昆虫等，都是利用有害生物的习性开发出的相对省工和省时的监测手段。

随着遥感和高光谱技术的广泛应用，用光谱和遥感技术来监测作物病虫害的研究也取得了一定的进展。

北京农业信息技术研究中心采用高光谱遥感监测小麦条锈病、白粉病和蚜虫，以达到大面积、快速、无破坏的病虫害监测和预测预报的目的。美国利用卫星遥感图片分析监测森林舞毒蛾扩散及危害程度，监测草地蝗虫危害等。中国科学院利用综合航空多光谱数字相机成像系统，监测蝗虫及主要棉花害虫。中科院还利用TM图像遥感监测东亚飞蝗的栖息地芦苇的植被指数和监测蝗灾的动态变化。北京农林科学院利用TM卫星图片监测麦蚜对冬小麦的危害。吴迪等应用光谱和多光谱技术对茄子和番茄的灰霉病进行了早期诊断识别-27]。

随着人们环境保护意识的提高和对农药残留物的重视，对田间杂草清除的研究也逐渐受到许多学者的重视。杂草一作物区分的研究可分为3种：一是人工区分；二是航空遥感技术；三是光学传感器。人工区分目前是区分作物和土壤背景的最佳方法，但既费时又费力；航空图片虽然可以在短时间内获得作物大范围的图像，但是研究表明杂草密度对图像的可视性有严重的影响 ；基于地面多光谱传感器的研究使得对单种作物一杂草的研究有了进一步的进展。。

Borregaard等研究表明，杂草与作物在几何特征和纹理特征方面的区分率可以达到91％l3。朱登胜等应用光谱技术结合神经网络模型使作物与杂草的识别率达到100％。结术语田间信息采集技术的研究是实现数字农业的关键，而数字农业信息获取技术的产生与发展主要依赖于计算机技术、电子技术、卫星导航技术、遥感技术和传感器技术的迅速发展。发达国家以此技术为基础的农业机械已得到了广泛的应用，为我国农业机械现代化进程与农业高新技术的发展提供了可借鉴的思路和经验。数字农业信息获取技术在我国尚处于起步阶段，近几年内的研究也取得了进展。在田间信息采集技术的研究上，应以近中红外分析技术和遥感技术相结合的方法为重点，并加快研究步伐，从而为我国农业数字化进程提供技术支撑和装备。

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农业信息获取论文 第2篇

如何提高获取和解读地理信息的能力呢？笔者试图从下面几个方面进行粗浅的探讨。

1、研究高考试题，了解地理信息的形式和特点。

地理信息是指试卷中的文字材料、地理图表、地理数据、地理景观和符号等。大致上可以分为三种类型：①地理文字信息。这是提供地理信息最基本的方式，不仅指相对独立的文字资料，而且还包括地图和表格的引文或说明，以及题干中必要的限定或提示等。②地理图像信息。指地图、原理示意图、统计图、联系图、景观图等图像提供的信息。地图提供的信息包括地物分布状况、符号及注记、经纬网、比例尺、图例等。③地理表格信息。指通过表格的形式呈现的地理数据资料信息及数字资料属性、类别和单位等信息。

为了真正体现“以能力立意”的指导思想，引导获取能力的学习，给中学地理教学一定的正面导向作用。高考文科综合能力测试地理试题提供的地理信息具有以下几个特点：①提供新的信息，设置新的情景。试题往往将教材之外的新信息和考查内容融于一定的情境之中，通过设置新的情景呈现出来，这样不仅增加试题的新颖性、趣味性，而且能真正在一定程度上考查考生的能力，体现考查内容的实际价值。如果所给地理信息涉及到考生没有学到的地理概念和地理原理，试题会对该地理概念或地理原理给出相应的解释，避免考生产生解题障碍。②多以图表的形式提供信息。地理图表相对于文字表述而言，提供的地理信息更具有直观、形象的特点。地图是地理的“第二语言”，承载有非常丰富的地理信息，是地理学科独有的信息综合载体。以图表的形式提供地理信息不仅便于阅读，而且能更好地考查考生的地图阅读、分析能力，体现地理学科能力的特色。③地理信息的不完整性和渐进性。为了尽可能地减少考生因阅读而产生的影响，达到考查的目的，试题提供的地理信息往往很简练，而且可能隐含着一些信息，从而使许多地理信息表现为不完整的特点，对解题无用或无关、可能会给考生解题带来障碍或干扰的信息已经很少出现了，但对于考生解题又是完整的。另一方面，高考试题所给地理信息还表现为渐进性的特点，即逐步给出地理信息。这样就有利于考生充分利用其他隐含的信息，有理有序的、一步一步的利用有效的地理信息解答对应的试题。当然这也是为了体现中学地理教学中探究性学习的一个重要方面。④提供组合信息。为了特定的综合（学科内综合或学科间综合）能力考查目的，地理试题可能通过文字、地图、表格等不同形式相互组合提供解题所需的地理信息。考生只有将各种不同信息提取出来后才能正确解答试题。

了解地理信息的形式和特点，主要是为正确获取和解读地理信息提供帮助。只有对试题所给信息的形式和特点有充分的了解，才能对这些信息进行概括和整合，分析这些信息的空间、属性和时间等特征，明确试题的要求是定性描述还是定量分析、是判断还是推理、是演绎还是归纳、是比较还是综合等，进而明确试题考查的内容和意图。

2、树立目标意识，明确能力的考核要求。

获取和解读信息的能力是指考生通过试题提供的文字、图像、数据等资料，利用储备的学科基础知识和相关技能等，获取解决问题的条件，思考问题的线索，解答问题的提示等，并对这些信息进行分析、整合，形成准确而综合的信息系统的思维过程。获取和解读信息能力包括三个不同层次和水平的要求：（1）获取试题提供的信息，理解试题要求以及考查意图；（2）提取信息的有效内容和价值，并对其进行分析和整合；（3）组织和 1 应用相关学科的信息，形成综合性的信息解读。这三个要求层层深入，一层比一层高。只有达到前一层次的目标和要求，才有可能达到后面两个层次水平；也只有达到最后一层次要求，才可能准确调动和运用知识，正确描述和阐释事物，完整论述和科学探讨问题。因此，明确“获取和解读信息”目标的“要求”，分清能力目标的“三个层次”，在平时教学和训练时提高针对性，抓住问题的关键，提高自己“获取和解读信息”的能力。

3、注重总结归纳，掌握获取途径和解读方法。

做任何事都是有一定的途径和方法的。获取地理信息也不例外。只有掌握了途径和方法，解题时才能做到轻车熟路、水到渠成，节省时间，提高解题速度。高考试题中地理信息的载体是各不相同的，有的蕴藏在地理试题的题干文字中，有的蕴藏在各种地理图形的表述语言中，有的蕴藏在各种地理统计图表的文字和数字中，还有的蕴藏在地理试题的问题设计中、各种地理图形的主图和附图中、各种地理图形的组合和整合的分析中。因此根据地理信息载体的不同，获取和解读地理信息的途径主要有：①从文字背景材料中获取和解读地理信息；②从试题的设问中获取和解读地理信息；③从地理图形的表述语中获取和解读地理信息；④从地理图形中获取和解读地理信息；⑤从地图和表格的组合中获取和解读地理信息；⑥从试题的答案中获取和解读地理信息。对于图表信息和文字信息的解读也需要掌握一定的方法，即解读文字材料时要注意从材料中提取关键的词语，特别是对解题起提示性作用的词语最好能做上记号。解读图表信息时要遵循各种地图的解读方法和技巧，一般来说解读图表信息时可以按照：明确图名――关注图边――分析图中的步骤。

4、重视主干知识，做好必要的知识储备。

知识是能力的基础，知识是能力的载体。只有具备了牢固扎实的地理知识基础，审题时才能明确试题中的地理信息哪些是有用的？可以用于哪些方面？和哪些知识有联系等。因此在平时复习时一定重视主干知识的复习，构建地理学科知识体系，储备丰富的地理基础知识。全面、准确、牢固地把握基础知识，形成一定的知识体系，在知识体系中突出主干知识，培养和形成地理基本能力，为形成综合性信息解读作好知识准备。

5、重组构建知识网络，加强地理迁移能力的培养。

综合能力考查的是灵活、综合运用知识的能力。所以，平时储备的知识要能及时、有效地迁移到新的情景中，进行知识与情景的转移。因此平时复习时要加强对知识迁移能力的培养。通过重组知识网络，构建知识内在联系，将所学知识进行纵向、横向的串联、比较、发散、迁移、升华，深入理解、拓展思维，提高知识迁移能力。更重要的是要注重理论联系实际，特别是要有“热点”意识，强化知识的具体应用，加强综合分析问题和解决问题的能力。

农业信息获取论文 第3篇

数字农业技术是将现代信息技术、生物技术、农业科学技术与农机工程装备技术相结合的新型农业技术。数字农业技术体系由3个部分组成,即信息获取系统、信息处理系统和智能化农业机械。其中,田间的信息获取技术是数字农业的关键技术。目前,田间信息获取方法主要有传统的田间采样、田间GPS采集、智能农机作业和多平台遥感获取等4种方式。通常所说的“3S”技术中的全球定位系统(GPS)和遥感技术(RS)是田间信息获取的重要手段,它是实现数字农业的重要支撑技术[1,2,3]。

1 全球定位系统

全球定位系统(GPS,Global Positioning System)是由地球导航卫星、地面监控系统和用户GPS接收机等3个主要部分组成。现在最常用的是美国GPS系统,它包括在离地球约20000km 高空近似圆形轨道上运行的24颗地球导航卫星,其轨道参数和时钟由设于世界各大洲的5个地面监测站与设于其本土的一个地面控制站进行监测和控制,使得在近地旷野的GPS接收机在昼夜任何时间、任何气象条件下最少能接受到4颗以上卫星的信号。通过测量每一卫星发出的信号到达接收机的传输时间,即可计算出接收机所在的地理空间位置。

农田养分信息具有显著的空间属性,其空间变异性很大。在数据采集过程中,其位置的识别是与数据监测密不可分的,因此需要对信息进行准确的定位。

全球定位系统(GPS) 提供了全天候、实时精确定位的测量手段。数字农业中,GPS 主要是用来确定在田间的位置,结合其土壤的含水量、氮、磷、钾、有机质和病虫害等不同信息的分布情况,辅助农业生产中的灌溉、施肥、喷药等田间操作,其作用从本质来说是提供三维位置和时间。GPS主要应用于以下3个方面:一是智能化农业机械的动态定位(即根据管理信息系统发出的指令,实施田间的精准定位);二是农业信息采集样点定位(即在农田设置的数据采集点、自动或人工数据采集点和环境监测点均需GPS定位数据);三是遥感信息GPS定位(即对遥感信息中的特征点用GPS采集定位数据,以便于GIS配套应用)。由于GPS存在较大的误差,所以差分GPS(即DGPS)越来越受到人们的重视。DGPS可以消除卫星钟差、星历误差、电离层和对流层延迟误差等,从而使定位精度大幅度提高。

2 遥感技术

遥感技术(RS,Remote Sensing)的基本原理是利用物体的电磁波特性,通过观测物体的电磁波,从而识别物体及其存在的环境条件。遥感技术系统由传感器、遥感平台及遥感信息的接受和处理系统组成。其中,接受从目标反射或辐射的装置叫做遥感器(如扫描仪、雷达、摄影机、摄像机和辐射计等),装载遥感器的平台称遥感平台(如飞机和人造卫星等)。经过遥感器得到的数据在使用前应根据用途需要做相应的纠正、增强、变换、滤波和分类等处理。

遥感(RS)技术是未来数字农业技术体系中获得田间数据的重要来源,它可以提供大量的田间时空变化信息。遥感技术在精准农业中的应用主要以下3个方面:一是作物长势及其背景的监测,运用高分辨率(米级分辨率)传感器,在不同的作物生长期实施全面监测,并根据光谱信息进行空间定性和定位分析,为定位处方农作提供依据;二是作物冠层多光谱监测,利用地物光谱仪和多光谱相机获取的信息,监测叶绿素密度的变化,并分析其变化与养分的关系;三是运用多光谱遥感信息(红外波段),在有作物条件下监测土壤水分。

3 田间信息获取技术的现状和发展趋势

3.1 土壤水分和养分信息获取技术

国内外已开始研究采用各种不同的手段来获取土壤水分和养分信息。目前,除了一些传统的常规测量方法外,已尝试采用的较新的技术,包括遥感、计算机及网络和地面传感技术等。其中,实践较多的是以电子技术为支撑的地面信息传感技术和以空间技术为支撑的遥感信息采集技术。

土壤水分信息的获取相对于其他土壤养分更易掌握,因此对土壤水分测量方法的研究已经取得了显著成果。各种在线式的测量方法相继产生,如电阻法、时域反射法(TDR法)、频域反射法(FDR法)、中子散射法和近红外光谱法等。这些方法均有一定的局限性:一是电阻法的测量精度受土壤含水率的影响很大;二是时域反射法在低频(20MHz)工作时较易受到土壤盐度、粘粒和容重的影响,而且价格比较高;三是频域反射法的读数强烈地受到电极附近土体孔隙和水分的影响,特别是对于使用套管的FDR测量;四是中子散射法虽然测量方法简单,但仪器设备昂贵,并且存在潜在的辐射危害。对于土壤养分信息(土壤中的N,P,K,pH值、有机质、含盐量和电导率)的获取技术,常规化学试验测量方法仍是现在土壤养分信息获取的主要手段。该方法具有破坏性和不及时性等缺陷,因此随着近红外光谱技术的不断完善和应用的广泛性,用近红外光谱技术来检测土壤养分已经成为国内外学者研究的重点。

近红外光谱法是根据水的红外吸收光谱来进行测量的,在红外区内,水的吸收波长为1200,1450,1940和2950nm,测量方式有反射式、透射式和反射透射复合式等几种。红外光谱水分仪具有无接触、快速、连续测量、测量范围大、准确度高和稳定性好等优点,适用于在线水分监测,但在测量自然物体时因表面不规则使得反射率不稳定,影响测量精度,需对样本做简单处理。

土壤其他养分信息的研究主要包括土壤中N,P,K,pH值、有机质、含盐量和电导率等信息的采集。现在,除了常规化学试验测量方法外,用近红外反射光谱法来测量土壤养分已成为国内外诸多学者研究的重点。Shibusawa 等指出,用400~1900nm波段来预测土壤湿度、pH值、土壤电导率和土壤有机质等,其相关系数从0.19变化到0.87[4];李民赞研究了基于可见光光谱分析的土壤参数分析,在1100, 1350, 1398,2210nm处建立了多元线性回归模型,相关系数为0.934[5];于飞健等用近红外光谱法分析了土壤中的有机质和氮素[6];He 等对土壤电导率和常量元素的测量[7,8];鲍一丹等应用光谱技术研究了土壤粒度和含水量对预测土壤氮含量的影响[9]。

3.2 作物长势的监测技术

对农作物长势的动态监测可以及时了解农作物的生长状况、土壤墒情、肥力及植物营养状况,以便及时采取各种管理措施,保证农作物的正常生长。同时,可以及时掌握大风或降水等天气现象对农作物生长的影响,监测自然灾害或病虫害对作物产量造成的损失等,为农业政策的制订和粮食贸易提供决策依据。

应用遥感技术可对大面积农作物的长势进行监测,其基本方法是利用覆盖周期短而面积大的NOAA卫星资料,对地面植被吸收的光谱信息和地面实际情况进行分析,并结合常规的方法和资料,建立作物监测模式,用以监测作物长势,发布苗情监测通报,指导农业生产[10]。国际上,关于农作物生长状况遥感监测与估产有3个标志性的实验计划,即美国的LACIE 计划、A-GRISTARS计划和欧盟的MARS计划。1974-1977 年,美国农业部(USDA)、国家海洋大气管理局(NOAA)、美国宇航局(NASA)和商业部合作主持了“大面积农作物估产实验”,主要品种是小麦,地区范围是美国、加拿大和前苏联。1980-1986年,执行LACIE计划的几个部门又合作开展了“农业和资源的空间遥感调查计划”,其中包括世界多种农作物长势评估和产量预报。欧盟所属的联合研究中心遥感应用研究所通过实施“遥感农业监测”项目,即MARS计划,也成功地建成了欧盟区的农作物估产系统,并将结果应用于诸如农业补贴与农民申报核查等欧盟的共同农业政策。在农作物长势监测的方法上,国外科学家主要围绕适合大面积监测的NOAA-AVHRR 的应用进行了多方面的探索,取得了许多突破进展[11,12,13]。我国利用气象卫星监测作物生长状况的研究始于20世纪80年代中期,并应用气象卫星对农作物长势进行宏观监测的理论和方法进行了研究[14,15]。

3.2.1 作物根系信息监测技术

作物根系信息基本上是通过图像识别的方法来得到的。例如加拿大产的ET-100 根系生态监测系统,运用透明管材埋设在需要研究的根系周围,使用特殊图像捕捉系统对根系照相,然后借助专业根系分析系统对混合图像进行分析,从而跟踪了解其生长过程。这种方法可以非破坏性地动态追踪分析根系形态因子,根系相关数据能够定量化,还可以根据用户需求监测土壤水分状况,从而研究根系所在区域内溶质运移及水分胁迫所引起的生理变化。该方法已广泛应用于园艺植物培养和作物生长模型研究等领域。

3.2.2 光合作用测定技术

光合作用测定的一个例子是用叶室内装备最新的小型红外气体分析传感器(IRGA),测量温度和光合有效辐射(PAR)的传感器接收信号,再用便携式微处理器控制叶室内的二氧化碳和水蒸汽浓度,并测量二氧化碳和水蒸汽交换。CIRAS-1植物光合测定仪根据精密测量叶片表面CO2浓度及水分的变化情况,来考察叶片与植物光合作用相关的参数,用以测量植物叶片的光合速率、蒸腾速率和气孔导度等与植物光合作用相关的参数。

3.3 作物营养监测技术

叶绿素是吸收光能的物质,对作物的光能利用有直接影响。叶绿素含量和作物的光合能力、发育阶段以及氮素状况有较好的相关性。由于叶绿素之间的含氮量和叶变化趋势相似,通常认为可以通过测定叶绿素来监测植株氮素营养。

叶绿素的常规测定使用分光光度计法,因为这种方法要进行组织提取和分光光度计的测定,所以既耗时间又对植被造成损伤。另外,从大田到实验室的运输和样本制备过程中很可能损失叶绿素,进而导致叶绿素含量发生变化[16]。

目前,应用较多的是一种日本生产的SPAD-502 叶绿素仪。这种叶绿素仪的工作原理是采用两个不同波长的光源分别照射植物叶片表面,通过比较穿过叶片的透射光光密度差异而得出SPAD值。因此,SPAD值是一个无量纲的比值,与叶片中的叶绿素含量成正相关。在叶绿素仪应用的研究中,各研究者所采用的测定部位都大体相同,即作物生长前期取新展开的第一片完全展开叶作为测定部位,生长后期则取功能叶(小麦取旗叶和玉米取穗位叶)作为测定部位。叶绿素仪在玉米株与株之间的测定值可能会相差15%,在同一片叶上不同位置的测定值也不同。一般认为,距离叶基部55%处的SPAD测定值较大,且偏差较小,是合适的测试位点。

便携式高光谱仪是一种非损伤性测定叶绿素的方法,它通过测定绿色植物叶片的反射率、透射率和吸收率来测定叶绿素含量,这决定了高光谱技术在植被叶绿素含量评价研究中具有不可替代的作用。国内外很多学者已经对作物氮元素的高光谱及光谱测量进行了研究,并且各种反射率比值及植被指数用于监测植物的氮素亏缺[17,18,19,20,21]。王人潮等利用叶绿素计和高光谱快速测定了大麦的营养状况,结果表明,可以通过光谱法来测定大麦的氮素水平[17];Li等应用反射光谱检测了茶叶的叶绿素含量[18];方慧等应用光谱技术检测了油菜叶片中叶绿素含量[19]。光谱监测提供了一种自动、快速和非损伤性的植物营养状态监测方法,并且田间不同处理之间的冠层光谱差异为高光谱和多光谱遥感大面积监测氮素营养提供了可行性。

3.4 作物冠层多光谱监测技术

植物冠层光谱特性是植物光谱特性与背景土壤光谱特性的综合。随着植物冠层的发育, 土壤光谱特性的作用逐渐下降;在植物衰老时,土壤背景的作用又逐渐增大。一般叶面积指数(LAI)达到 3左右时,冠层在可见光和中红外波段的光谱反射率基本稳定;而在近红外波段,LAI达到5~6时,光谱反射率才能饱和。冠层光谱反射率还受太阳光入射角、双向反射、气溶胶和风速等诸多外部因素的影响。由于植物营养状况能影响叶面积、冠层形态和内在生理特征,而且不同营养元素的影响程度也不同,因此利用冠层光谱分析可以诊断植物营养状况。现代"精细农业"的一个非常重要的技术手段,就是利用遥感技术监测作物的营养状况与长势。与叶片光谱特性一样,氮素营养对冠层光谱特性影响的研究最为系统和深入。

随着氮素营养水平的提高,光谱反射率在可见光和中红外波段降低,而在近红外波段却增加。 诊断水稻冠层氮素营养水平的敏感波段为760~900 nm,630~690 nm和520~550 nm。不同氮素营养水平下的冠层光谱反射率存在着明显差异,经植被指数转换后差异更为显著与稳定。因此,利用冠层光谱测试可以区分作物的氮素营养水平。

植物中磷钾营养水平与冠层光谱特性的关系研究较少见。总的来说,磷钾对光谱特性的影响不如氮明显。在水培和砂培条件下,不同磷钾水平的植物冠层光谱反射率存在显著差异,磷钾营养对冠层光谱特性的影响与氮的影响相似。随着磷钾营养水平的提高,可见光波段的光谱反射率下降,而在近红外波段却有明显增加。利用光谱分析,可区分3~5级的磷钾营养水平。在田间条件下,由于磷钾的缺乏不严重,有时结果不太一致。

中量及微量元素营养对冠层光谱特征影响的研究还未见报导。由于它们对叶面积、生物量以及叶片叶绿素等生理生化性质的影响与大量元素具有相似性,预计中量及微量元素对冠层光谱特征的影响也具有相似性,但影响程度将会差异较大。

目前,在国外应用的一种田间便携式分光仪可以方便地检测作物的冠层反射系数。用数学方法将几个波长下得到的反射系数进行合并就可以得到作物的“光谱系数”,或称之为探测值。经过优化的光谱系数在作物的拔节期和抽穗期与作物的供氮状况密切相关。利用这种分光仪探测原理,并加以改进而研制的拖拉机机载探测施肥系统已经很成熟。它通过探测系统将作物冠层信息输入计算机,经处理得出作物的需肥情况,计算机通过协调拖拉机步进速度和DGPS(差分GPS)数据,在考虑探测器间距离和施肥区范围基础上控制施肥操作。

作物冠层反射和土壤背景辐射在红外胶片上为不同的辐射显影。照片经计算机处理后,每个像素的色度变化都可以表示出作物反射光线的情况,而作物反射光线特性的变化正是作物营养变化,特别是氮营养状况发生变化的结果。这样分析作物冠层照片就可以准确地分析作物的氮营养状况。Hansen等用高光谱反射分别对小麦的冠层生物量和氮含量进行了研究[22];Daughtry等通过叶片和冠层反射率来预测玉米叶片的叶绿素含量[23];冯雷等应用多光谱技术检测了油菜叶片中叶绿素含量[24]。

3.5 作物病虫害诊断及杂草识别技术

病虫害是影响农作物产量和品质提高的重要因子,及时、准确与有效地检测病虫害的发生时间和发生程度是采取治理措施的基础。

目前,用雷达监测飞性昆虫、孢子捕捉器监测一些作物病原菌、性信息素诱芯或诱饵监测田间鳞翅目害虫以及灯光诱集飞行趋光性昆虫等,都是利用有害生物的习性开发出的相对省工和省时的监测手段。随着遥感和高光谱技术的广泛应用,用光谱和遥感技术来监测作物病虫害的研究也取得了一定的进展。北京农业信息技术研究中心采用高光谱遥感监测小麦条锈病、白粉病和蚜虫,以达到大面积、快速、无破坏的病虫害监测和预测预报的目的。美国利用卫星遥感图片分析监测森林舞毒蛾扩散及危害程度,监测草地蝗虫危害等。中国科学院利用综合航空多光谱数字相机成像系统,监测蝗虫及主要棉花害虫。中科院还利用TM图像遥感监测东亚飞蝗的栖息地芦苇的植被指数和监测蝗灾的动态变化。北京农林科学院利用TM卫星图片监测麦蚜对冬小麦的危害。吴迪等应用光谱和多光谱技术对茄子和番茄的灰霉病进行了早期诊断识别[25,26,27]。

随着人们环境保护意识的提高和对农药残留物的重视,对田间杂草清除的研究也逐渐受到许多学者的重视。杂草-作物区分的研究可分为3种:一是人工区分;二是航空遥感技术;三是光学传感器。人工区分目前是区分作物和土壤背景的最佳方法,但既费时又费力;航空图片虽然可以在短时间内获得作物大范围的图像,但是研究表明杂草密度对图像的可视性有严重的影响[28];基于地面多光谱传感器的研究使得对单种作物杂草的研究有了进一步的进展[29,30]。Borregaard等研究表明,杂草与作物在几何特征和纹理特征方面的区分率可以达到91%[31]。朱登胜等应用光谱技术结合神经网络模型使作物与杂草的识别率达到100%[32]。

4 结术语

时空全息与信息获取 第4篇

“这个问题可以追溯到几千年前。”哈梅罗夫说，“一些希腊哲学家认为，外部世界只是我们头脑中表现出来的，其实并不存在。笛卡尔也理所当然这么认为，他说能让他确认自己存在的唯一的东西，就是他的意识，“我思故我在”。因此，我们也不能确切认定，外部世界就是我们所认为的那个样子。有人认为，世界是人们构想出来的，是一种幻觉；另一些人认为，它是一种精确的表现；还有一种混合观点，认知的世界确实有其外部存在，但加入了量子性质时，它就变得不确定了。”

比如人们在看一朵玫瑰，并不是真的看到了玫瑰，其实只是视网膜对光子的反应。哈梅罗夫解释说，很可能光子在它到达眼睛最后面的视紫质之前，就被转换成量子信息了。所以当光子进入眼睛经过视网膜时，量子信息被从中提取出来，以某种更直接的方式传达了玫瑰的基本特征或属性。这也正是意识体验的难题：我们真切地感受到各种特征，如红色、疼痛、悲伤、遗憾、喜悦、幸福，所有这些感觉都是意识觉知。大部分人认为，视网膜就像一架照相机，把图像传到大脑计算机里的某个部位，但看图的是谁？

哈梅罗夫提出，玫瑰的基本属性，如红色、气味及其他特征，哲学家称之为“感受特征”（qualia）的，其实是在非常基本的时空层面上的特定波动。由于时空几何结构由虚空构成，是全息的，所以我们的视网膜和大脑能通过量子过程和玫瑰的本质属性连接，从而在头脑里获取这些信息。通过量子过程，我们得以体验到红色、香味及其他性质，也在意识中以各种形状、各种形式体验着爱、善良、真实等感受特征，在意识中把这些特质理解为是外部世界的。

“从传统唯物主义角度来看，感受特征是大脑中创造的，是经过神经元计算后呈现出来的性质。但我认为不是这样。神经元计算是一种无意识的、自动处理的行为，而感受特征和意识虽然依附于神经元计算，但却并不一样。不同之处就在于与时空几何结构的量子连接。”哈梅罗夫说。

这也正是彭罗斯的观点。宇宙是由原子之间的虚空所构成，如果进入微观，在比原子小得多的多的尺度，随着事物变得越来越小，一切都变得光滑而丧失特征，到了比原子还小25个数量级的尺度，也就是所谓的普朗克尺度，存在着某种图案，或者说粗糙不平、几何结构、信息等。

在这种最基本的量子引力水平，普朗克尺度的结构造成了物理上不可再分的特征，就像质量、自旋和电荷那样。感受特征也是如此。哈梅罗夫和彭罗斯都认为，前意识或意识本身，或许正是嵌在这种普朗克尺度的几何结构中，正像质量、自旋和电荷构成了物质世界一样。换句话说，意识的本质特征就是它是深及宇宙的最基本尺度，并在各个尺度都保留着全部信息，所以大脑中的量子生物过程才能获得各种感受特征。

农业信息技术论文 第5篇

一、数据库技术概述

（一）、数据库基本概念

数据库系统是基于数据库的计算机应用系统。它包括了以数据为主体的数据库和管理数据库系统的系统软件DBMS，还包括了支持数据库系统的计算机硬件环境和操作系统环境、管理和使用数据库系统的人。

数据库技术是信息系统的一个核心技术。是一种计算机辅助管理数据的方法，它研究如何组织和存储数据，如何高效地获取和处理数据。是通过研究数据库的结构、存储、设计、管理以及应用的基本理论和实现方法，并利用这些理论来实现对数据库中的数据进行处理、分析和理解的技术。即：数据库技术是研究、管理和应用数据库的一门软件科学。

数据库技术是现代信息科学与技术的重要组成部分，是计算机数据处理与信息管理系统的核心。数据库技术研究和解决了计算机信息处理过程中大量数据有效地组织和存储的问题，在数据库系统中减少数据存储冗余、实现数据共享、保障数据安全以及高效地检索数据和处理数据。

数据库技术研究和管理的对象是数据，所以数据库技术所涉及的具体内容主要包括：通过对数据的统一组织和管理，按照指定的结构建立相应的数据库和数据仓库；利用数据库管理系统和数据挖掘系统设计出能够实现对数据库中的数据进行添加、修改、删除、处理、分析、理解、报表和打印等多种功能的数据管理和数据挖掘应用系统；并利用应用管理系统最终实现对数据的处理、分析和理解。

（二）、数据库技术发展

数据管理技术是对数据进行分类,组织,编码,输入,存储,检索,维护和输出的技术.数据管理技术的发展大致经过了以下三个阶段:人工管理阶段；文件系统阶段；数据库系统阶段。

1、人工管理阶段

20世纪50年代以前,计算机主要用于数值计算。从当时的硬件看,外存只有纸带,卡片,磁带,没有直接存取设备；从软件看(实际上,当时还未形成软件的整体概念),没有操作系统以及管理数据的软件；从数据看,数据量小,数据无结构,由用户直接管理,且数据间缺乏逻辑组织,数据依赖于特定的应用程序,缺乏独立性。

2、文件系统阶段

50年代后期到60年代中期,出现了磁鼓,磁盘等数据存储设备。新的数据处理系统迅速发展起来。这种数据处理系统是把计算机中的数据组织成相互独立的数据文件,系统可以按照文件的名称对其进行访问,对文件中的记录进行存取,并可以实现对文件的修改,插入和删除,这就是文件系统。文件系统实现了记录内的结构化,即给出了记录内各种数据间的关系.但是,文件从整体来看却是无结构的。其数据面向特定的应用程序,因此数据共享性,独立性差,且冗余度大,管理和维护的代价也很大。

3、数据库系统阶段

60年代后期,出现了数据库这样的数据管理技术。数据库的特点是数据不再只针对某一特定应用,而是面向全组织,具有整体的结构性,共享性高,冗余度小,具有一定的程序与数据间的独立性,并且实现了对数据进行统一的控制。

（三）、数据库的作用

(1)完善地管理各种数据库对象，具有强大的数据组织、用户管理、安全检查等功能。

(2)强大的数据处理功能，在一个工作组级别的网络环境中，使用Access开发的多用户数据库管理系统具有传统的XBASE(DBASE、FoxBASE的统称)数据库系统所无法实现的客户服务器(Cient/Server)结构和相应的数据库安全机制，Access具备了许多先进的大型数据库管理系统所具备的特征，如事务处理、出错回滚能力等。

(3)可以方便地生成各种数据对象，利用存储的数据建立窗体和报表，可视性好。

(4)作为Office套件的一部分，可以与Office集成，实现无缝连接。

(5)能够利用Web检索和发布数据，实现与Internet的连接。Access主要适用于中小型应用系统，或作为客户机/服务器系统中的客户端数据库。

二、信息技术

信息技术(Information Technology，IT)是当今使用频率最高的名词之一，它随着计算机技术在工业、农业以及日常生活中的广泛应用，已经被越来越多的个人和企业作为自己赶超世界潮流的标志之一。而数据库技术则是信息技术中一个重要的支撑。没有数据库技术，人们在浩瀚的信息世界中将显得手足无措。

三、数据库技术在农业信息化建设中的应用

农业信息数据库的建设是农业信息技术工作的基础。

（一）、实例

2011年，农业部以信息化推进农业现代化，利用信息技术改造传统农业，全面提升农业产业质量，推进农业发展方式转变，促进农业可持续发展。

规划统领农业信息化全面发展。农业部发布了“十二五”时期全国农业农村信息化发展的纲领性文件——《全国农业农村信息化发展“十二五”规划》，科学分析农业农村信息化面临的形势和实际需求，明确了“十二五”时期农业农村信息化发展的发展目标、主要任务、区域布局、重点工程和保障措施，为未来五年在农业生产、经营、管理、服务中全面推进信息技术应用提出了指导意见。

“金农工程”推进电子政务驶入“快车道”。作为国家电子政务重点建设的12个系统之一的“金农工程”，今年圆满完成一期建设任务，正式投入使用。目前，农业部本级项目已建成10多个电子政务信息系统，开发60多个行业数据库，建成集农业部门户网站及部领导、司局和事业单位50多个子站、30多个地方子站、100多个行业（专业）频道为一体的国家农业门户网站群。农业信息采集系统包括16个统计业务子系统，系统填报用户近3万，批发市场价格采集系统每日采集价格近万笔，电子结算数据十几万条。网站群日访问量达500万次以上，用户访问者数8-10万人。

物联网架起现代农业“金桥”。农业部充分调动社会力量，与中国移动、中国联通等运营商开展合作，支持农业大学、农业科学院等一批科研院校攻关研发，与北京、黑龙江、江苏等省（区、市）合作实施，共同探索利用信息技术改造传统农业、装备现代农业的途径和方式，重点开展3G、物联网、云计算等现代信息技术在农业生产环节的应用示范，先进信息技术和信息管理系统在生产中得到广泛应用。

12316“三农”服务热线成为广大农民好帮手。农业部积极指导各省区市开展农业信息服务，规范统一了各地“三农”服务热线，在全国开通了12316农业系统公益服务统一专用号码，统一热线电话服务，为农民提供科技、市场、价格、政策、假劣农资投诉举报等全方位的即时信息服务。目前，全国各省区市已基本开通了12316“三农”服务热线，每年咨询人数达上千万人次，帮助农民增收和为农民挽回直接经济损失超过50亿元。

（二）、意义

数据库技术的应用，帮助千家万户的农民及时获取产品和价格信息，扩大农产品及农资产品的销售和服务半径，使分散、少量、单一的农产品交易规模化、组织化，促进农产品产供销模式变革。目前，全国农村电子商务网站已超过3万家，其中涉农网站6000家以上。许多地方创新性地建立了多种农产品电子商务模式，解决了农产品流通销售过程中遇到的难题。

中国加入ＷＴＯ后 ,国际市场竞争激烈 ,只有采用信息技术 ,融入国际经济大环境中 ,才能参与竞争。因而 ,利用信息技术帮助农户优化农业生产结构 ,提供市场信息 ,提高产量 ,提高抵御自然和市场双重风险的能力 ,具有特别重要的意义

信息技术论文生物技术与农业论文 第6篇

适时应用现代信息技术 优化中学化学实验教学

摘要 多媒体辅助实验教学在化学教学中已逐渐被广泛地应用，它具有传统教学手段所没有的趣味性、直观性，可以充分调动师生的积极性，突破教学难点，提高学习效率。结合自己的教学实践，对多媒体在化学实验教学中的应用进行阐述。

关键词 化学实验；多媒体网络技术；投影技术

化学实验是中学化学教学中最普遍采用的媒体。由于实验条件的限制，实验的科学性、直观性、探索性和操作性的特点在教学中未能真正体现，使现有的实验不能完全地发挥其教学作用。因此，把现代信息教学技术应用于化学实验教学中，能够有效地克服实验条件的限制，提高演示实验的可见度性，增强演示实验的时效性，保障演示实验的安全性，加强学生实验操作的规范性，从而最大限度地发挥实验的作用。投影技术在化学实验教学中的应用

化学课的演示实验，其目的是通过实验让全体学生观察到物质变化的全过程，在理性上有一定的认识，从而提出疑问，获得结论。因此，演示实验要真正起到演示作用，不能演而不示，使演示实验变成讲实验，观察实验现象变成讲实验现象。为了提高演示实验的可见度，传统的方法一般采用放大实验仪器，抬高实验装置，增加实验药品的用量巡回展示实验结果。然而实验仪器的放大是有限的，巡回展示实验结果又浪费时间，且有些现象是在实验中瞬间产生的而无法观察到，以至影响教学效果。采用投影技术，可克服上述缺陷，大大提高演示实验的效果。

例如做浓H2SO4稀释实验，对实验中关键性的观察点——温度计读数的变化，通过投影技术进行扩大，使验证性实验的验证更具科学性，用实物投影仪对氢氧化钠固体表面潮解现象进行放大，激励学生注意观察生活中的化学现象。上述实验在教师讲课时感到很流畅，学生对知识的理解、掌握感到很轻松。

投影技术主要是对实验现象进行放大，克服演示实验可见度小的缺陷，使学生能清楚地观察到实验现象，特别是一些细小的、不易观察到的实验现象。投影技术使实验的科学性得到提高，增强学生学习的积极性和参与程度，为培养学生的观察能力提供条件。

摄像、放像技术在化学实验教学中的应用

演示实验的全过程需要较长的时间，且伴随着一些无关紧要的现象，干扰学生正确观察实验现象，影响实验的效果。由于学生课堂学习时间是有限的，要让学生在有限的时间内尽可能多地获得信息，给予学生信息要有选择，使学生观察到的现象对所学的知识有价值。因此，采用摄像、剪辑技术，对实验全过程进行加工，既为学生提供实

验全过程，又突出重要的实验现象，同时也不失实验的真实性。例如，氯水见光分解实验可采用此技术在课堂上播放，大大增强演示实验的时效性。当学生看到氯水在几小时的光照后才开始慢慢地冒小气泡，24小时才有明显气体产生，不仅对实验结论信服，更体会到有些化学反应很缓慢发生，增强学生对实验观察的有效性。

演示实验教学中，有些实验具有一定的危害性和危险性，在课堂上无法实施演示，借助于录像教学，既保证学生的安全，又保护环境，又达到良好的教学效果。通过录像技术还可以对实验中的错误操作引起的危害进行真实再现，引起学生的重视，帮助学生掌握正确的实验操作步骤和操作技能。

利用录像技术中的功能效应，促使演示实验真实性，如高速成或缓慢的摄像技术和放像的快、慢、倒等功能不仅使学生缓慢地看到快速成反应的变化，还能使学生快速地观察到缓慢的反应变化，让学生迅速感知易观察到的细节，提高学生观察的敏捷性，同时缩短教学时间，增强演示实验的时效性，提高教学效率。

摄像、录像技术还可以显示较复杂的化工生产过程，使抽象的教学内容直观化，便于学生对这类知识的理解和掌握，对一些价格昂贵的实验、危险性大的实验，定性的实验，要求较多的操作技术，或装置复杂的实验也可以借助教学录像来完成保障演示实验的安全性、正确性、有效性、规范性。多媒体网络技术在化学实验教学中的应用

化学实验的操作步骤和操作规范都有一定的要求，一旦学生操作失误，不仅会引起实验失败，也可能引起实验事故，更会引起学生的恐惧心理，影响学生学习化学的兴趣。采用多媒体网络技术，应用典型的软件资料，对操作易出错的后果进行模拟。这样，让学生在计算机前先进行模拟操作，以掌握正确的操作和对不正确的操作的理解，再进行实验，将大大提高学生实验的有效性。

例如，氯气的实验室制法中，实验结束后应先将导管移出水面再移去酒精灯的操作，一旦失误，有一定的危险性。为了解决这一难题，通过多媒体技术，设计、制作了氯气的实验室制的软件，对这一操作做了一些特别的处理。在课堂上，让学生进行反复模拟实验，一旦操作正确，计算机给予奖励提示，鼓励学生；而一旦学生操作错误，计算机则对水倒流试管底部，试管破裂的危险场面进行模拟。

多媒体技术在化学实验中，起到实验设计教学，对学生进行化学知识和实验操作技能的演示教学，有利于培养学生的迁移能力、解决问题的能力，相互协作能力和创造能力，在多媒体“实验室”中让学生在实验室中畅游，发挥自各的才能，去探索化学世界的实验。计算机对各种方法所产生的各种现象都会模拟，并正确判断加以正确提示，有利于培养学生对知识的巩固、应用和发展，培养学生的创造精神和创造能力。

利用多媒体技术，可以通过声音、画面、文字、于一体展示微观世界，模拟化学反应，打破学生认识中的时空限制，用各种感官来感知信息有利于学生的主动参与，激发学习兴趣，更符合现代学生的思维学习习惯。在通过交互功能和模拟技术，对一些危险性、危害性的实验，放心地让学生大胆操作，为学生的探索和创造提供条件。

当今是网络化时代，网络技术的发展将为学生的自主学习提供最丰富的信息资源，使学生的知识来源更广泛、更丰富，使学生可以不受时间、空间的限制，对有关实验问题进行探讨、推理，同时培养学生获取信息分析、归纳、整理信息、运用信息解决问题的能力。

结束语

化学实验是中学化学教学最常用和最重要的教学手段，对帮助学生理解和掌握化学知识，有着举足轻重的作用。随着科学技术的发展，把现代教学技术与实验相结合必将丰富实验的内涵，增强实验功能。

参考文献

[1]安宝生.教育信息技术的掌握与运用[M].北京:中国和平出版社,2001