導(dǎo)語：如何才能寫好一篇數(shù)字農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

（一）農(nóng)業(yè)高新技術(shù)及其應(yīng)用分類眾所周知，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)由于技術(shù)停滯而發(fā)展緩慢。農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展順應(yīng)時代要求，通過多渠道增加農(nóng)業(yè)高科技投入，促進(jìn)農(nóng)業(yè)增長。農(nóng)業(yè)高新技術(shù)可以劃分為農(nóng)業(yè)生物技術(shù)、農(nóng)業(yè)信息技術(shù)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境工程技術(shù)等三大類。農(nóng)業(yè)高新技術(shù)的領(lǐng)域范疇比較廣，產(chǎn)業(yè)應(yīng)用層面較多。自20世紀(jì)90年代以來，我國為了推動農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，重點培養(yǎng)和發(fā)展了一批農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)示范區(qū)，其典型代表為陜西楊凌農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)示范區(qū)，通過體制改革和技術(shù)創(chuàng)（二）農(nóng)業(yè)生物技術(shù)20世紀(jì)以來，世界生物技術(shù)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展：70年代DNA分子水平的基因拼接及重組，90年代之后人類基因組序列“工作框架圖譜”的完成。改革開放之后，我國農(nóng)業(yè)生物技術(shù)研究水平在發(fā)展中國家處于領(lǐng)先地位，某些優(yōu)勢領(lǐng)域已經(jīng)能夠與國際發(fā)達(dá)國家同步發(fā)展、自主創(chuàng)新。例如，重要農(nóng)藝性狀基因的克隆與基因功能研究、生物技術(shù)育種、動物克隆及轉(zhuǎn)基因動物技術(shù)、動植物生物反應(yīng)器研究、生物農(nóng)藥、生物飼料、生物肥料、重組工程疫苗、轉(zhuǎn)基因安全性評價技術(shù)研究等。在“十一五”期間，我國培育的主要農(nóng)作物新品種有2600多個，良種覆蓋率達(dá)95%以上，農(nóng)作物耕種收綜合機(jī)械化水平達(dá)52%，農(nóng)業(yè)科技進(jìn)步貢獻(xiàn)率達(dá)52%。此外，國家政策大力支持農(nóng)業(yè)生物技術(shù)研究，2011年12月31日《農(nóng)業(yè)科技發(fā)展“十二五”規(guī)劃》的，以及2012年1月29日科學(xué)技術(shù)部印發(fā)的《高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化及其環(huán)境建設(shè)“十二五”專項規(guī)劃》，都提出了明確的發(fā)展方向。（三）農(nóng)業(yè)信息技術(shù)從全球的視角來看，農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的使用始于20世紀(jì)60年代，經(jīng)歷了由簡單向綜合、由低級向高級、由單機(jī)到網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展過程。目前，歐美等發(fā)達(dá)國家的農(nóng)業(yè)信息技術(shù)應(yīng)用已進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化發(fā)展階段，各類信息技術(shù)和相關(guān)產(chǎn)品已經(jīng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各類經(jīng)營管理中廣泛應(yīng)用。例如，美國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有82%的土壤采樣使用GIS，74%用GIS制圖，38%收割機(jī)帶測產(chǎn)器，61%采用產(chǎn)量分析系統(tǒng)，90%采用精確農(nóng)業(yè)技術(shù)。我國自20世紀(jì)80年代引進(jìn)農(nóng)業(yè)信息化之后，農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展非常迅速，取得了眾多農(nóng)業(yè)信息化成果，某些領(lǐng)域已達(dá)到國際先進(jìn)水平。當(dāng)前，隨著物聯(lián)網(wǎng)時代的到來，智能農(nóng)業(yè)成為物聯(lián)網(wǎng)重點領(lǐng)域應(yīng)用示范工程之一。農(nóng)業(yè)信息化依托物聯(lián)網(wǎng)，其整體水平迅速提升。（四）現(xiàn)代農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境工程技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境工程技術(shù)方面，農(nóng)業(yè)工程技術(shù)是通過運用現(xiàn)代技術(shù)成果、工業(yè)生產(chǎn)方式、工程建設(shè)手段和工程管理方法將農(nóng)業(yè)生物技術(shù)、農(nóng)藝措施、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程和農(nóng)業(yè)經(jīng)營管理緊密結(jié)合，利用先進(jìn)適用的技術(shù)裝備，形成農(nóng)業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)、專業(yè)化生產(chǎn)和產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營，以促進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展。以水資源利用效率為例，當(dāng)前我國水資源利用效率比較低，水資源浪費嚴(yán)重，主要在于我國對水資源的利用屬于粗放低效利用，加上現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)資源管理體制已經(jīng)不能適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展對農(nóng)業(yè)資源利用和保護(hù)的要求。因此，需要提高水資源利用效率，建立節(jié)水型社會，實現(xiàn)水資源利用的可持續(xù)性。總之，我國農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展已經(jīng)取得了一定的進(jìn)步，但仍然處于初期發(fā)展階段，因此需要引入新的動力，促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，而這一新的動力則為風(fēng)險投資。

二、我國農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的風(fēng)險投資

（一）我國農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)風(fēng)險投資的現(xiàn)狀當(dāng)前，我國的宏觀經(jīng)濟(jì)仍然表現(xiàn)出良好態(tài)勢，我國農(nóng)業(yè)在未來10-15年之內(nèi)都將保持長期穩(wěn)定成長，農(nóng)業(yè)行業(yè)“抗周期性”強(qiáng)、投資風(fēng)險小，而且具有很大的勞動力成本優(yōu)勢[13]。早在1999年我國政府就明確指出要培育適合于高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的資本市場，建立風(fēng)險投資機(jī)制。同時，對農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，在稅收、貸款、土地使用費、土地租賃費及其他費用方面給予外資各種優(yōu)惠條件。經(jīng)過多年的發(fā)展，我國的風(fēng)險投資公司逐漸發(fā)展并積累經(jīng)驗，這使風(fēng)險投資進(jìn)入農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)有了良好基礎(chǔ)。截至2011年底，我國創(chuàng)業(yè)風(fēng)險投資機(jī)構(gòu)累計投資項目數(shù)9978項，較2010年增加1285項，增長14.8%。其中，投資高新技術(shù)企業(yè)項目數(shù)5940項，占比59.5%。我國創(chuàng)業(yè)風(fēng)險投資機(jī)構(gòu)累計投資金額2036.6億元，較2010年增長36.6%。其中，投資高新技術(shù)企業(yè)金額1038.6億元，占比51.0%①。可見，風(fēng)險投資對高新技術(shù)企業(yè)的投資強(qiáng)度不斷加大。2006年5月，國際知名的紅杉資本首度進(jìn)軍農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，向福建利農(nóng)集團(tuán)投資500萬美元。隨后，風(fēng)險投資進(jìn)軍農(nóng)業(yè)領(lǐng)域并不斷深入。據(jù)統(tǒng)計，自2006年至2011年上半年，我國農(nóng)業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)披露的投資案例累積達(dá)到114起，其中披露了金額的104起涉及投資金額17.6億美元②。2006年之后，我國風(fēng)險投資領(lǐng)域已擴(kuò)展至農(nóng)機(jī)生產(chǎn)與銷售，環(huán)保農(nóng)藥，花卉、林業(yè)、有機(jī)農(nóng)產(chǎn)品種植，農(nóng)、牧、漁產(chǎn)品深加工等其他更廣泛的領(lǐng)域。風(fēng)險投資的投資方向集中于農(nóng)業(yè)產(chǎn)品改良、農(nóng)副產(chǎn)品深度加工、規(guī)模化養(yǎng)殖、農(nóng)產(chǎn)品及農(nóng)需品連鎖經(jīng)營、循環(huán)經(jīng)濟(jì)型農(nóng)莊等。2011年我國創(chuàng)業(yè)風(fēng)險投資機(jī)構(gòu)投資行業(yè)（按項目數(shù)統(tǒng)計）前五大行業(yè)依次為新能源與環(huán)保產(chǎn)業(yè)、軟件和信息服務(wù)業(yè)、計算機(jī)和通信設(shè)備制造業(yè)、其他行業(yè)、其他制造業(yè)，合計占比59.9%。我國創(chuàng)業(yè)風(fēng)險投資業(yè)的投資行業(yè)集中度略有下調(diào)，行業(yè)領(lǐng)域不斷細(xì)分，投資重點仍以制造業(yè)為主體，主要聚焦于高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，對戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的投資依然是行業(yè)熱點，但相對比重略有下降。與其他行業(yè)風(fēng)險投資相比（見表2），農(nóng)業(yè)風(fēng)險投資項目數(shù)仍然相對較少，所占比例也表現(xiàn)出較大的變動。農(nóng)業(yè)風(fēng)險投資項目所占比重從2004年的3.8%下降到2007年的1.2%，隨后上升到2011年的5.85%。農(nóng)業(yè)風(fēng)險投資相對較少，主要根源于農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平不高。農(nóng)業(yè)科技投入嚴(yán)重不足和農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化過程中資金供給主體缺位，成為制約農(nóng)業(yè)科技開發(fā)和轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵因素之一。（二）我國農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)風(fēng)險投資存在的問題1.政府對農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)風(fēng)險投資的支持力度不足。Pereira研究發(fā)現(xiàn)，美國政府投資對私人投資產(chǎn)生了擠入效應(yīng)，其中政府投資用于工業(yè)設(shè)備和運輸設(shè)備時對私人投資的擠入效應(yīng)尤其明顯。劉忠敏等人的研究也表明，無論是從長期還是短期看我國政府投資都“擠入”了私人投資。可見，政府在吸引和刺激私人投資參與農(nóng)業(yè)科技活動中的作用不容忽視。目前，我國政府對農(nóng)業(yè)科研的投資非常少，農(nóng)業(yè)科研經(jīng)費占國家科研經(jīng)費的比例較低，遠(yuǎn)低于世界平均水平。政府對農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)風(fēng)險投資的支持不足，對私人風(fēng)險資本介入的帶動作用較小。此外，我國政府沒有提供有效的制度吸引民間資金參與，退出機(jī)制不完善，限制了風(fēng)險資本的流動性，造成風(fēng)險投資資金供給不足。2.農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)風(fēng)險投資機(jī)制不健全。我國農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)風(fēng)險投資機(jī)制不健全，直接影響農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的風(fēng)險投資項目。張雨認(rèn)為，受高新技術(shù)成果本身的復(fù)雜性、開發(fā)推廣轉(zhuǎn)化能力的局限性、外部環(huán)境的不確定性等因素影響,農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化過程存在技術(shù)風(fēng)險、轉(zhuǎn)化風(fēng)險、配套風(fēng)險和市場風(fēng)險等多種風(fēng)險，農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化的風(fēng)險投資機(jī)制不健全。此外，我國風(fēng)險投資的退出機(jī)制也不健全。據(jù)統(tǒng)計，風(fēng)險投資退出方式包括公開上市（IPO）、出售、清算等。其中，IPO由于具有較高收益而成為風(fēng)險投資的最佳退出方式。目前，我國資本市場主要服務(wù)于國有大中型企業(yè)，難以顧及中小及民營企業(yè)，農(nóng)業(yè)高新技術(shù)企業(yè)大多是中小型企業(yè)，很難滿足公開上市的種種條件。缺乏良好的風(fēng)險投資退出渠道，在相當(dāng)程度上限制了風(fēng)險投資在農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。3.農(nóng)業(yè)企業(yè)制度及運行機(jī)制無法滿足風(fēng)險投資的要求。現(xiàn)代企業(yè)制度強(qiáng)調(diào)產(chǎn)權(quán)清晰、權(quán)責(zé)明確、政企分開、管理科學(xué)，因而企業(yè)需要建立良好的經(jīng)營制度、分配制度、風(fēng)險規(guī)避機(jī)制等。風(fēng)險投資對農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的要求非常高，發(fā)達(dá)國家農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展水平非常高，但我國農(nóng)業(yè)整體的產(chǎn)業(yè)化還不夠發(fā)達(dá)，且企業(yè)規(guī)模較小，沒有具備完整的產(chǎn)業(yè)鏈，從種植到加工，再到渠道和品牌，無法實現(xiàn)對產(chǎn)品的完全控制，以保證產(chǎn)品安全。我國農(nóng)業(yè)企業(yè)制度尚未完善，運行機(jī)制也不夠健全，加上風(fēng)險投資的特殊性，農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍處于初級階段，高素質(zhì)的既熟悉農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)又熟悉農(nóng)村金融的復(fù)合型農(nóng)業(yè)風(fēng)險投資管理人才非常缺乏，遠(yuǎn)未能達(dá)到風(fēng)險投資的要求。4.農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展步伐相對較慢。2007年，我國對農(nóng)林水事務(wù)的財政支出占國家整個財政支出的比重僅為6.84%，2011年這一比例達(dá)到9.08%①。然而，我國農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展步伐相對緩慢，究其原因：一方面，我國農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化率仍然較低，每年評出的省部級農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化率只有30%-40%，獲獎農(nóng)業(yè)科技成果的平均轉(zhuǎn)化率為53.5%，真正形成規(guī)模的不到20%。另一方面，我國農(nóng)業(yè)科技經(jīng)費投入不足。目前，我國農(nóng)業(yè)科研經(jīng)費主要是靠政府財政撥款，農(nóng)業(yè)科研經(jīng)費增長的速度趕不上農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長速度。由此反觀，以科技進(jìn)步推動農(nóng)業(yè)發(fā)展，促進(jìn)農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展步伐，有利于風(fēng)險投資進(jìn)入農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。

三、發(fā)達(dá)國家農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的風(fēng)險投資

我國農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展比較快速，其風(fēng)險投資也越來越受青睞。目前，發(fā)達(dá)國家農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)風(fēng)險投資如何？本文就此進(jìn)一步探討發(fā)達(dá)國家的實際情況，以便為我國未來農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)風(fēng)險投資發(fā)展提供借鑒。（一）美國農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的風(fēng)險投資美國是風(fēng)險投資的發(fā)源地，1946年在馬薩諸塞州波士頓成立的美國研究發(fā)展公司（AR&D），標(biāo)志著現(xiàn)代意義上專業(yè)化與制度化風(fēng)險投資的開始，是風(fēng)險投資發(fā)展史上的一個重要里程碑。20世紀(jì)90年代之后，美國的風(fēng)險投資發(fā)展快速，得益于信息產(chǎn)業(yè)、生物工程、醫(yī)療保健等行業(yè)蓬勃發(fā)展以及相關(guān)的政策制度扶持。在生物技術(shù)風(fēng)險投資方面，2011年風(fēng)險投資公司向美國446家生物技術(shù)公司總共投資了47.3億美元，同比增長22%，創(chuàng)下自2007年以來的最高水平。美國是世界上最發(fā)達(dá)的國家，也擁有非常高的農(nóng)業(yè)勞動生產(chǎn)率，其生產(chǎn)的主要農(nóng)產(chǎn)品占世界總產(chǎn)量的1/5。美國有一套協(xié)調(diào)高效的農(nóng)業(yè)科技推廣體制，從而使現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)得到廣泛而又大規(guī)模的推廣應(yīng)用。美國建立了高新技術(shù)推廣運用激勵機(jī)制，其農(nóng)業(yè)發(fā)展資金來源也多樣化，包括政府和私人兩大投資主體。其中，私人投資包括企業(yè)和風(fēng)險投資。目前，建立風(fēng)險投資機(jī)制已經(jīng)成為美國推動技術(shù)創(chuàng)新和科技產(chǎn)業(yè)化的重要途徑，美國有4000多家風(fēng)險投資公司每年為1000多家高新技術(shù)企業(yè)提供資金支持。美國每個農(nóng)業(yè)比重大的州都有許多專業(yè)風(fēng)險投資公司，每年為農(nóng)業(yè)企業(yè)提供風(fēng)險投資支持，資金總額達(dá)上億美元。（二）加拿大農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的風(fēng)險投資眾所周知，加拿大生物技術(shù)具有極強(qiáng)的競爭力，而農(nóng)業(yè)生物技術(shù)成為僅次于醫(yī)療保健領(lǐng)域的第二大生物技術(shù)領(lǐng)域，集中了加拿大22%的生物技術(shù)公司，5%的生物技術(shù)科研經(jīng)費，17%的生物技術(shù)從業(yè)人員。1952年，加拿大成立了第一家風(fēng)險投資公司——加拿大查特商斯有限公司。20世紀(jì)80年代之后，加拿大信息技術(shù)、生物技術(shù)、新材料技術(shù)興起，帶動了風(fēng)險投資業(yè)的迅速發(fā)展。加拿大實施了產(chǎn)業(yè)研究支持計劃（IRAP），引導(dǎo)和推動高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。2004年，加拿大撥款2.5億加元建立種子基金和運作風(fēng)險投資，資助生命科學(xué)、生物技術(shù)、醫(yī)學(xué)技術(shù)、環(huán)境技術(shù)等優(yōu)先領(lǐng)域技術(shù)的早期開發(fā)和商業(yè)化，并對私人投資產(chǎn)生示范效應(yīng)。2011年，加拿大的風(fēng)險投資總額為15億加元（約合15億美元），加拿大風(fēng)險投資機(jī)構(gòu)共投資了444家企業(yè)。在投資的行業(yè)分布方面，2011年加拿大生物制藥、醫(yī)療器械和其他生命科學(xué)領(lǐng)域的風(fēng)險投資為3.43億加元，占23%；可再生能源等清潔技術(shù)領(lǐng)域的風(fēng)險投資額為2.45億加元，占16%②。總之，加拿大非常注重生物技術(shù)的發(fā)展，并大力引入風(fēng)險投資，在推動生物技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的同時，也有助于農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)風(fēng)險投資的發(fā)展。（三）歐盟農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的風(fēng)險投資早在1997年，歐洲投資銀行和歐洲投資基金兩大金融機(jī)構(gòu)就合作建立了“歐洲技術(shù)便捷啟動基金”（ETF），該基金將25%的股本引入風(fēng)險資本基金，支持風(fēng)險資本基金投資于有新研發(fā)成果的研究中心和科學(xué)園區(qū)的中小企業(yè)。隨后，歐盟各成員國紛紛建立了各種風(fēng)險投資基金。歐盟農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的典型代表為德國。長期以來，德國生物技術(shù)在歐盟中一直處于領(lǐng)先水平，其生物育種水平雄踞歐盟各國之首。德國將生物技術(shù)分為白、紅、綠三種，其中綠表示生物農(nóng)業(yè)（包括育種）。2012年5月，德國聯(lián)邦教研部了《德國生物技術(shù)行業(yè)報告2012》，指出2011年德國專門從事生物技術(shù)業(yè)務(wù)的公司年總產(chǎn)值達(dá)到26.2億歐元，該類公司的數(shù)量達(dá)到552家。此外，德國還有126家非專門從事生物技術(shù)業(yè)務(wù)的公司，聘用員工總數(shù)達(dá)1.7萬人。風(fēng)險投資是德國生物技術(shù)行業(yè)的主要融資方式。2011年，私營部門在德國生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的投資為1.42億歐元，政府公共研發(fā)經(jīng)費投入依然保持在4500萬歐元水平，為廣大中小型企業(yè)開展研發(fā)創(chuàng)新活動提供重要動力。（四）亞洲農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的風(fēng)險投資在亞洲，日本、韓國和印度等國家農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的風(fēng)險投資發(fā)展比較迅速。日本風(fēng)險投資的發(fā)展主要經(jīng)歷如下三個階段：20世紀(jì)50年代至1973年的初步發(fā)展階段，1974年至1982年的調(diào)整消化階段以及1983年至今的全面發(fā)展階段。在農(nóng)業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域，日本生物技術(shù)風(fēng)險企業(yè)數(shù)為334家。日本政府為了促進(jìn)基因制藥的研究及生物技術(shù)風(fēng)險企業(yè)的培育，出臺了一系列有關(guān)政策。生物技術(shù)在韓國占據(jù)重要地位，韓國農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)中的發(fā)酵技術(shù)處于國際領(lǐng)先水平，發(fā)酵工業(yè)是韓國生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)中具備國際競爭力的領(lǐng)域，僅氨基酸產(chǎn)品就占全球市場的20%。此外，韓國在體細(xì)胞克隆牛、艾滋DNA疫苗開發(fā)、抗除草劑作物等領(lǐng)域達(dá)到世界水平。長期以來，印度一直把扶持的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)重點鎖定在信息、生物和材料三個領(lǐng)域。其中，生物技術(shù)受到更多的重視。早在1983年，印度就制訂了生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的長期計劃，確定了生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的國家發(fā)展目標(biāo)，提出了生物技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化問題。2003年，印度的風(fēng)險投資位居亞洲第二，風(fēng)險投資主要集中在信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)和生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)，一些風(fēng)險投資商建立了生物技術(shù)孵化基金，風(fēng)險投資者主要以私營中小企業(yè)為主。總之，西方發(fā)達(dá)國家以及亞洲一些國家的農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展基本上以農(nóng)業(yè)生物技術(shù)為主，風(fēng)險投資發(fā)展迅速，具有較強(qiáng)的國際競爭力。

四、主要結(jié)論與啟示

篇2

論文摘要:本文探討了數(shù)字農(nóng)業(yè)空間管治信息質(zhì)量指標(biāo)。提出數(shù)字農(nóng)業(yè)空間管治起源于農(nóng)業(yè)發(fā)展中土地結(jié)構(gòu)的更新改造，任何一項農(nóng)業(yè)更新改造規(guī)劃與實施，都需要對更新項目進(jìn)行空間準(zhǔn)人審批和空間管制決策評價。基于對農(nóng)業(yè)更新改造的評價，建立了空間準(zhǔn)入評價與空間管制決策指標(biāo)體系。通過分析影響數(shù)據(jù)質(zhì)量的因素，構(gòu)建數(shù)字農(nóng)業(yè)空間管治質(zhì)量指標(biāo)體系。

1.前言

農(nóng)業(yè)空間管治是強(qiáng)調(diào)控制和協(xié)調(diào)，對農(nóng)業(yè)地域空間資源的計劃性配置的新理念川。跨人21世紀(jì)，國家正在建設(shè)信息高速公路、構(gòu)筑數(shù)字農(nóng)業(yè)。農(nóng)業(yè)空間管治面臨著發(fā)展的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。一方面，數(shù)字農(nóng)業(yè)可為農(nóng)業(yè)空間管治提供多元、分散、網(wǎng)絡(luò)型和多樣性的農(nóng)業(yè)管理和控制決策支持信息流，利用數(shù)字農(nóng)業(yè)信息高速公路網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建農(nóng)業(yè)管治決策支持系統(tǒng)，實現(xiàn)科學(xué)化的最佳決策。對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)這一規(guī)模龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能綜合的自然與系統(tǒng)施行科學(xué)管理，對農(nóng)業(yè)問題做出全面、準(zhǔn)確地分析和評價，對農(nóng)業(yè)未來發(fā)展進(jìn)行科學(xué)、合理的推斷與預(yù)測，使其協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展，并對農(nóng)業(yè)空間管治決策進(jìn)行科學(xué)論證。另一方面，經(jīng)濟(jì)的網(wǎng)絡(luò)化、全球化，使農(nóng)業(yè)空間格局發(fā)生變化，農(nóng)業(yè)構(gòu)造單元的活動已不再局限于本物理空間。若不采取新的農(nóng)業(yè)空間管治模式，即沒有數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化信息平臺支持，農(nóng)業(yè)空間管治就會失控失調(diào)。

農(nóng)業(yè)空間管治是以農(nóng)業(yè)空間資源分配為核心，將經(jīng)濟(jì)、社會、生態(tài)等可持續(xù)發(fā)展，以及資本、土地、勞動力、技術(shù)、信息、知識等生產(chǎn)要素，在虛擬四維時空中的數(shù)字化實現(xiàn)。數(shù)字農(nóng)業(yè)空間管治可為政府部門和非組織管治決策提供多要素、多層次、多時態(tài)的農(nóng)業(yè)自然、生產(chǎn)、社會與經(jīng)濟(jì)信息，使其能更好、更有效地實現(xiàn)農(nóng)業(yè)空間管治目標(biāo)。

數(shù)字農(nóng)業(yè)空間管治信息是農(nóng)業(yè)空間管治最基本和最重要的數(shù)據(jù)組成部分。農(nóng)業(yè)空間管治所涉及的信息須按一定的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范置于統(tǒng)一管理之下，使農(nóng)業(yè)空間管治工作有一個規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化的高質(zhì)量數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。信息數(shù)據(jù)質(zhì)量的好壞，直接影響著空間管治分析評價與決策結(jié)果的可靠程度和空間管治目標(biāo)的真正實現(xiàn)。對于農(nóng)業(yè)空間管治，由于其操作對象具體，功能目標(biāo)明確，應(yīng)用范圍集中于農(nóng)業(yè)區(qū)域，空間信息的尺度變化較大，數(shù)據(jù)質(zhì)量對應(yīng)用結(jié)果的影響非常明顯，在數(shù)據(jù)質(zhì)量方面的要求也就更高。因此，在數(shù)字農(nóng)業(yè)空間管治研究中，信息數(shù)據(jù)質(zhì)量體系研究是一項十分重要的基礎(chǔ)研究工作。

2數(shù)字農(nóng)業(yè)空間管治信息數(shù)據(jù)質(zhì)量的影響因素

數(shù)字農(nóng)業(yè)空間管治信息數(shù)據(jù)主要有圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)兩大類。圖形數(shù)據(jù)包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和專題數(shù)據(jù)，如土地測量數(shù)據(jù)、地圖數(shù)據(jù)和遙感圖像數(shù)據(jù)等。這些數(shù)據(jù)的各種數(shù)據(jù)源都帶有一定的誤差因素，并將之引人數(shù)字農(nóng)業(yè)空間管治信息管理的數(shù)據(jù)庫中。另外，數(shù)據(jù)源在時間精度(即現(xiàn)勢性)和數(shù)據(jù)空間范圍與數(shù)據(jù)內(nèi)容方面，若不能滿足農(nóng)業(yè)空間管治應(yīng)用的需要，也會嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)信息數(shù)據(jù)應(yīng)用的質(zhì)量。

數(shù)字農(nóng)業(yè)空間管治信息數(shù)據(jù)的質(zhì)量問題，實際上是伴隨著數(shù)據(jù)的采集、處理與應(yīng)用過程而產(chǎn)生并表現(xiàn)出來的。第一個階段是空間管治信息數(shù)據(jù)的采集和保存;第二個階段是數(shù)字農(nóng)業(yè)空間管治信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的建立，包括數(shù)字化、數(shù)據(jù)錄人和必要的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理;第三個階段則是在數(shù)字農(nóng)業(yè)空間管治決策支持信息系統(tǒng)中對數(shù)據(jù)的操作、分析評價和決策。每一個階段都包含前一個階段所帶來的原有誤差，并增加了本階段所引人的新的誤差因素。因而，數(shù)據(jù)質(zhì)量的影響因素可以數(shù)據(jù)獲取和應(yīng)用過程的這三個階段為線索來考查。

(1)數(shù)字城市空間管治數(shù)據(jù)源影響數(shù)據(jù)質(zhì)量的因素

數(shù)字農(nóng)業(yè)空間管治的數(shù)據(jù)源，通常包括外業(yè)測量、勘丈、調(diào)查記錄的數(shù)字化數(shù)據(jù)、圖紙、圖像和文檔材料等。數(shù)字農(nóng)業(yè)空間管治數(shù)據(jù)源的質(zhì)量問題，包括這些數(shù)據(jù)源的采集和生成過程中產(chǎn)生的誤差，如測量中由測量方法、儀器及人員操作帶來的誤差，遙感的系統(tǒng)誤差及干擾誤差，文檔材料在社會調(diào)查和統(tǒng)計時產(chǎn)生的誤差，地圖本身固有的誤差(包括數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的展繪、編繪、清繪、制圖綜合、地圖復(fù)制以及套色誤差)，遙感解譯過程中產(chǎn)生的定位和分類誤差等等，以及數(shù)據(jù)源在保存過程中產(chǎn)生的誤差，如圖紙變形誤差等。

(2)數(shù)字農(nóng)業(yè)空間管治決策支持?jǐn)?shù)據(jù)庫建立中對數(shù)據(jù)質(zhì)量產(chǎn)生影響的因素

根據(jù)目前的技術(shù)方法和設(shè)備條件限制，數(shù)字農(nóng)業(yè)空間管治決策支持信息系統(tǒng)所采用的數(shù)據(jù)源，主要還是來自土地利用規(guī)劃圖、外業(yè)測量和調(diào)查、統(tǒng)計資料等。這類數(shù)據(jù)源，必須經(jīng)過數(shù)字化和數(shù)據(jù)錄人以及二者之間的連接配準(zhǔn)，也許還要經(jīng)過一定的格式轉(zhuǎn)換，才能進(jìn)人空間管治決策支持系統(tǒng)，成為數(shù)字農(nóng)業(yè)空間管治決策支持信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的原始數(shù)據(jù)。

這一部分?jǐn)?shù)據(jù)質(zhì)量問題，包括決策支持信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)獲取、數(shù)字化和數(shù)據(jù)錄人以及數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換所引起的質(zhì)量問題。影響這部分?jǐn)?shù)據(jù)質(zhì)量的因素主要在于數(shù)字化采集儀器的精度、數(shù)字化方法以及數(shù)字化操作精度、統(tǒng)計數(shù)據(jù)錄人中的差錯等。這類數(shù)據(jù)質(zhì)量問題相對比較簡單，影響因素容易發(fā)現(xiàn)，可控制程度相對較高。

(3)數(shù)字農(nóng)業(yè)空間管治分析和處理過程產(chǎn)生的數(shù)據(jù)質(zhì)量問題

在數(shù)字農(nóng)業(yè)空間管治評價和決策過程中，運用農(nóng)業(yè)空間管治決策支持信息系統(tǒng)分析和處理，可能影響其數(shù)據(jù)質(zhì)量問題的因素包括計算、拓?fù)洹B加。這一部分的數(shù)據(jù)質(zhì)量問題，是由數(shù)字農(nóng)業(yè)空間管治決策支持系統(tǒng)的分析和處理過程引人的問題比較復(fù)雜，影響因素較隱蔽，產(chǎn)生的誤差也比較難估計。

3數(shù)字農(nóng)業(yè)空間管治信息的質(zhì)量指標(biāo)

3.1數(shù)字農(nóng)業(yè)空間管治評價與決策指標(biāo)體系

數(shù)字農(nóng)業(yè)空間管治是一項起源于農(nóng)業(yè)發(fā)展中土地結(jié)構(gòu)的更新改造活動，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的工作。從任何一項農(nóng)業(yè)更新改造規(guī)劃開始，到更新方案實施，農(nóng)業(yè)空間管治都需要依據(jù)國家的各種法規(guī)對更新項目進(jìn)行空間準(zhǔn)人審批和空間管制決策評價。從規(guī)劃控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來看，評價對農(nóng)業(yè)更新改造有著十分重要的意義。

(1)農(nóng)業(yè)空間管治評價類型與結(jié)構(gòu)。根據(jù)農(nóng)業(yè)空間管治評價對象和方法的不同，農(nóng)業(yè)空間管治的評價可分為三種不同的類型:

現(xiàn)狀評價:分析和評價土地利用、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)和環(huán)境質(zhì)量優(yōu)劣程序，確定現(xiàn)狀綜合評定值。對現(xiàn)狀息信進(jìn)行評價是農(nóng)業(yè)更新規(guī)劃控制的起點。一方面，總體上根據(jù)現(xiàn)狀評價的結(jié)果在整個農(nóng)業(yè)區(qū)劃范圍內(nèi)界定更新的對象，排列土地結(jié)構(gòu)更新的先后次序。另一方面，針對具體更新區(qū)域的不良因素進(jìn)行罰分評價，為下一步制定更新目標(biāo)提供充分的現(xiàn)狀信息。

空間準(zhǔn)人評價:針對農(nóng)業(yè)發(fā)展目標(biāo)，評判農(nóng)業(yè)更新改造項目對現(xiàn)狀的改進(jìn)程度，確定更新方案的綜合評定值，是確立正確的土地利用規(guī)劃目標(biāo)所依靠的有力手段，它不僅可以對單一的目標(biāo)進(jìn)行評價，以確定它是否符合農(nóng)業(yè)區(qū)劃建設(shè)，社會、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境發(fā)展的原則和農(nóng)業(yè)更新的實際需要，而且可以對多種土地利用方案和目標(biāo)進(jìn)行比較和優(yōu)選，從中選出最為合理的方案和目標(biāo)。

空間管制評價:評價土地利用規(guī)劃目標(biāo)的實現(xiàn)程度，確定更新后的綜合評定值，是對于更新以后的土地利用所進(jìn)行的檢測。它一方面對前一階段的土地利用規(guī)劃目標(biāo)進(jìn)行檢驗，另一方面為下一步的土地利用規(guī)劃控制提供新的決策信息。

其評價體系主要由兩大部分構(gòu)成，即評價指標(biāo)體系和評價方法體系。指標(biāo)體系是整個評價程序的框架和基礎(chǔ)，也是建立科學(xué)的評價方法的必要前提。因此，我們有必要建立一套較為完善的農(nóng)業(yè)空間管治評價指標(biāo)體系，使農(nóng)業(yè)空間管治的評價在內(nèi)容上趨于客觀和全面.在結(jié)構(gòu)上趨于系統(tǒng)和嚴(yán)密，使得農(nóng)業(yè)空間管治的決策更為科學(xué)和合理。

(2)農(nóng)業(yè)空間管治評價指標(biāo)體系的建立

影響因素分析:影響農(nóng)業(yè)空間管治的因素很多，諸如國家對國土資源開發(fā)利用、耕地保護(hù)、建設(shè)社會主義新農(nóng)村的農(nóng)業(yè)政策，國家的經(jīng)濟(jì)實力，農(nóng)業(yè)的整體結(jié)構(gòu)和功能，社會對土地利用規(guī)劃更新的期望值，以及更新區(qū)域的社會物質(zhì)條件等等。其中，對農(nóng)業(yè)空間管治最具直接影響的因素是土地結(jié)構(gòu)更新區(qū)域的物質(zhì)和社會狀況，農(nóng)業(yè)的社會物質(zhì)條件所包含的內(nèi)容極為豐富，既包括土地結(jié)構(gòu)、建筑建造、農(nóng)業(yè)基本設(shè)施、道路交通等，也包括社會組織、歷史文化、人文景觀、農(nóng)民收人等經(jīng)濟(jì)文化因素。它是土地結(jié)構(gòu)更新地區(qū)農(nóng)民生活質(zhì)量和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的尺度和標(biāo)志，也是農(nóng)業(yè)土地結(jié)構(gòu)更新評價指標(biāo)的原始素材。因此，需要根據(jù)國家現(xiàn)行的各類相關(guān)法規(guī)和規(guī)程規(guī)范，全面綜合地考慮農(nóng)業(yè)空間管治的各種影響因素，建立評價指標(biāo)體系。評價指標(biāo)體系:根據(jù)其不同內(nèi)容將其分為兩大類。即空間準(zhǔn)人評價體系和空間管制評價體系。

評價體系均以統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的位置(坐標(biāo))、高程、面積三種幾何物理量作為評價指標(biāo)。無縫鑲嵌于數(shù)字農(nóng)業(yè)空間管治信息分類體系中。圖1為空間準(zhǔn)人評價指標(biāo)體系之一:農(nóng)業(yè)生產(chǎn)控制評價指標(biāo)體系。

3. 2數(shù)字農(nóng)業(yè)空間管治信息數(shù)據(jù)質(zhì)量指標(biāo)確定

數(shù)據(jù)質(zhì)量指標(biāo)是農(nóng)業(yè)空間管治數(shù)據(jù)質(zhì)量控制的重要依據(jù)。根據(jù)對數(shù)據(jù)誤差來源、性質(zhì)、類型和大小以及產(chǎn)生的原因的分析。提出數(shù)據(jù)質(zhì)量控制指標(biāo)確定思路。

首先，數(shù)據(jù)質(zhì)量是一個相對的概念，甚至衡量數(shù)據(jù)質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)也會隨具體應(yīng)用的特點和要求而變化。其次，數(shù)據(jù)質(zhì)量本身具有不確定性，除了可度量的空間和屬性誤差外，許多質(zhì)量因素是很不明顯或是很難確定的。因此，數(shù)據(jù)質(zhì)量問題中，有可以減小甚至消除的誤差，也有很難檢測和控制的因素。本文研究數(shù)字農(nóng)業(yè)空間管治信息的數(shù)據(jù)質(zhì)量控制，先僅針對其中可度量和可控制的質(zhì)量問題而言，主要集中在數(shù)據(jù)源的信息采集、數(shù)字化處理和過程部分。數(shù)據(jù)質(zhì)量不確定性另設(shè)專題研究。例如土地使用與管理單項空間管治數(shù)據(jù)質(zhì)量指標(biāo)確定，土地資源調(diào)查質(zhì)量指標(biāo)確定如圖2所示。

根據(jù)上述確定的空間管治信息質(zhì)量分類指標(biāo)，可將空間管治信息質(zhì)量分類指標(biāo)歸納統(tǒng)計于表1.

從表1可確定出數(shù)字農(nóng)業(yè)空間管治各種信息質(zhì)量需求及數(shù)據(jù)采集所適宜的必要精度、方法與等級。

篇3

《現(xiàn)代設(shè)計方法及應(yīng)用》是實用性非常強(qiáng)的課程，對農(nóng)業(yè)機(jī)械化領(lǐng)域一線的農(nóng)業(yè)推廣碩士來說有重要的意義．但在實際教學(xué)過程中，存在諸多問題制約了教學(xué)的效果和質(zhì)量．1）從教學(xué)內(nèi)容上講，課程所講的內(nèi)容與本科生課程《現(xiàn)代設(shè)計方法》無本質(zhì)區(qū)別，導(dǎo)致學(xué)生對專業(yè)的發(fā)展前沿動態(tài)知之不多，興趣不濃厚．信息時代，數(shù)字化設(shè)計與制造的研究方興未艾，知識在不斷更新，因此課程內(nèi)容的陳舊，易給學(xué)生造成所學(xué)知識過時，與本科課程毫無區(qū)別的錯覺．2）從教學(xué)方法和教學(xué)手段上講，仍是以課堂講授為主，教師主導(dǎo)，學(xué)生被動接受，對項目教學(xué)和討論教學(xué)等沒有足夠的重視，教學(xué)實踐環(huán)節(jié)薄弱，形式單一．課程中的設(shè)計方法、算法大都已經(jīng)集成到成熟的商業(yè)軟件中，學(xué)生卻沒有機(jī)會接觸這些軟件，而它們恰恰是現(xiàn)在成熟裝備設(shè)計制造類企業(yè)，如汽車，重工機(jī)械企業(yè)等研發(fā)過程中使用的主流軟件．相對于裝備設(shè)計制造類企業(yè)較成熟的與國際接軌的數(shù)字化設(shè)計與制造來說，農(nóng)機(jī)行業(yè)，特別是中西部的企業(yè)稍顯落后．攻讀農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域農(nóng)業(yè)推廣碩士的學(xué)生很多來自一線農(nóng)機(jī)設(shè)計與制造類企業(yè)，如果他們不熟悉這些軟件將十分不利于農(nóng)業(yè)機(jī)械的發(fā)展與創(chuàng)新．對于攻讀農(nóng)業(yè)推廣碩士學(xué)位的研究生來講，學(xué)習(xí)《現(xiàn)代設(shè)計方法及應(yīng)用》應(yīng)該強(qiáng)調(diào)其應(yīng)用性，然而現(xiàn)在的課程教學(xué)更多的是側(cè)重數(shù)學(xué)、力學(xué)知識的講解，課堂教學(xué)枯燥乏味．教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段的相對滯后以及實驗教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)方式設(shè)計不合理是造成上述結(jié)果的主要原因．

2數(shù)字化設(shè)計與制造發(fā)展現(xiàn)狀

“數(shù)字化”作為信息時代的顯著技術(shù)特征初露端倪．機(jī)械工業(yè)是國家支柱產(chǎn)業(yè)，近年來在重大技術(shù)裝備、汽車產(chǎn)品、農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備和基礎(chǔ)產(chǎn)品四個領(lǐng)域的發(fā)展也尤為迅速，對于產(chǎn)品的創(chuàng)新性以及數(shù)字化的要求也越來越高，機(jī)械工業(yè)的發(fā)展需要信息技術(shù)的支撐［9］．隨著信息技術(shù)與機(jī)械工業(yè)的結(jié)合，以C3P（CAD／CAPP／CAM／PDM）為代表的計算機(jī)輔助設(shè)計工具CAX在機(jī)械工業(yè)界得到廣泛普及，C3P更多地以軟件接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)集成，但對更高層次的設(shè)計如動力學(xué)分析、系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計缺乏有效的支持．針對這些不足，現(xiàn)在計算機(jī)輔助設(shè)計更多地強(qiáng)調(diào)基于多體（Multibody）系統(tǒng)復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計、基于本構(gòu)融合的多領(lǐng)域（Multidomain）統(tǒng)一建模和基于多學(xué)科（Multidisciplinar－y）協(xié)同集成框架的優(yōu)化設(shè)計，并逐步形成計算機(jī)輔助工程（Computer－AidedEngineering，CAE）相關(guān)平臺工具．在企業(yè)信息化的設(shè)計管理方面，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）得到拓延，已形成產(chǎn)品全生命周期管理（PLM）技術(shù)，M3P（Multibody／Multidomain／Multidisciplinary／PLM）已成為當(dāng)前機(jī)械工業(yè)技術(shù)研究、開發(fā)和應(yīng)用的時代特征［10］．農(nóng)業(yè)機(jī)械現(xiàn)代化的戰(zhàn)略制高點是農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計數(shù)字化［11］．?dāng)?shù)字化設(shè)計與制造是從“中國制造”轉(zhuǎn)向“中國創(chuàng)造”的新途徑．將數(shù)字化設(shè)計與制造引入農(nóng)業(yè)機(jī)械行業(yè)，將改變傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機(jī)械的設(shè)計與生產(chǎn)方式，使數(shù)字化技術(shù)能夠改造傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計與制造產(chǎn)業(yè)［12］，實現(xiàn)信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域的新應(yīng)用［13］．

3應(yīng)對措施

在《現(xiàn)代設(shè)計法及其應(yīng)用》的教學(xué)中，擬以數(shù)字化設(shè)計統(tǒng)領(lǐng)課程的教學(xué)，從授課內(nèi)容、方式和方法上進(jìn)行課程建設(shè)，突出設(shè)計方法“計算機(jī)輔助（Computer－Aided）”的理念．從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段三個方面的改革與創(chuàng)新來進(jìn)行課程建設(shè)，框架如圖1所示：在教學(xué)內(nèi)容方面，主要是優(yōu)化課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)，在實驗教學(xué)中采用“基于項目的教學(xué)”．在教學(xué)方法上緊緊抓住“數(shù)字化”這一主線，突出計算機(jī)在設(shè)計方法中的作用．在教學(xué)手段上應(yīng)用多媒體、CAI課件，講課的過程中即時通過集成設(shè)計方法、算法的軟件演示來講授方法、算法的應(yīng)用效果，打破以往的教學(xué)體系中課堂教學(xué)與實驗環(huán)節(jié)相脫節(jié)的授課方式，在課堂教學(xué)中引出實驗環(huán)節(jié)的內(nèi)容，使課堂教學(xué)與實驗教學(xué)做到相互貫通、互為補充、相輔相成，以提高總體教學(xué)效果，使得學(xué)生能更全面、系統(tǒng)地掌握專業(yè)知識．1）從教學(xué)內(nèi)容上講，課程講授內(nèi)容更新及時、緊扣前沿．對于《現(xiàn)代設(shè)計方法及應(yīng)用》課程，擬主要講授多體動力學(xué)仿真（柔性多體動力學(xué)會引入有限元分析）和多領(lǐng)域仿真的內(nèi)容，補充講解多學(xué)科優(yōu)化方面的內(nèi)容，這些都是CAE研究的熱點，也是數(shù)字化設(shè)計的核心．通過項目組老師前期教學(xué)和科研的積累，可以為學(xué)生指定并提供相關(guān)內(nèi)容的經(jīng)典著作、文獻(xiàn)參考資料．講解框架如圖2：對于整個現(xiàn)代設(shè)計方法體系，在C3P的基礎(chǔ)上，著重講解M3P的構(gòu)架，成系統(tǒng)地講解使得學(xué)生明確《現(xiàn)代設(shè)計方法及應(yīng)用》在整個企業(yè)流程中所處的位置．PLM使學(xué)生了解企業(yè)如何進(jìn)行數(shù)字化設(shè)計與制造的統(tǒng)籌管理以及產(chǎn)品全生命周期管理，讓他們對現(xiàn)代企業(yè)設(shè)計制造工作流程有深入的了解．2）從教學(xué)方法和教學(xué)手段上講，立足實踐，把“應(yīng)用現(xiàn)場”搬入課堂，改進(jìn)實驗教學(xué)環(huán)節(jié)．課程內(nèi)容以講解企業(yè)的實際應(yīng)用為主，增加學(xué)生興趣．授課過程中，在方法、算法講解的基礎(chǔ)上，輔助集成這些方法或者算法的成熟軟件演示，使得學(xué)生在理論學(xué)習(xí)完成后，馬上知道方法、算法的企業(yè)級應(yīng)用，以達(dá)到強(qiáng)烈的“學(xué)以致用”的效果，把“應(yīng)用現(xiàn)場”搬入課堂，使得學(xué)生了解現(xiàn)代設(shè)計方法的高效、直觀和快捷的特點，引發(fā)學(xué)習(xí)熱情，引入并倡導(dǎo)啟發(fā)式、討論式教學(xué)方法，將學(xué)生在實際工作中遇到的問題引入課堂，實現(xiàn)“以學(xué)生為主體、以教師為主導(dǎo)”的教學(xué)模式．針對學(xué)生設(shè)計工作中遇到的設(shè)計問題或農(nóng)業(yè)機(jī)械類企業(yè)的設(shè)計需求．強(qiáng)調(diào)集成現(xiàn)代設(shè)計方法軟件的應(yīng)用．如動力學(xué)分析的MSC．ADAMS軟件，有限元分析的ANSYS軟件，多領(lǐng)域仿真分析的Dymola軟件，優(yōu)化設(shè)計方面的iSIGHT軟件和Matlab軟件的Optimization工具箱等等，采用企業(yè)設(shè)計需求的實驗教學(xué)，提高學(xué)生使用現(xiàn)代設(shè)計方法分析問題和解決問題的能力．

4結(jié)論

篇4

關(guān)鍵詞:農(nóng)牧業(yè)信息化;發(fā)展現(xiàn)狀;發(fā)展趨勢

0引言

進(jìn)入21世紀(jì)以來,雖然基于工業(yè)社會要求的農(nóng)業(yè)機(jī)械化、化學(xué)化、水利化和電氣化在世界許多國家還沒有全面完成,但隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展,以數(shù)字化為核心、網(wǎng)絡(luò)化為趨勢的信息化產(chǎn)業(yè)逐漸深入到社會的各個領(lǐng)域。信息化技術(shù)同時不斷深入到農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)的各環(huán)節(jié)中,形成了以數(shù)字化為特征的“數(shù)字農(nóng)業(yè)”,給農(nóng)牧業(yè)這個傳統(tǒng)領(lǐng)域注入了新的活力[1]。農(nóng)牧業(yè)信息化對于農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)深入增長具有深遠(yuǎn)的影響,并且可以促進(jìn)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)變[2]。加強(qiáng)農(nóng)牧業(yè)信息化建設(shè)是發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要內(nèi)容。

農(nóng)牧業(yè)信息化是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要標(biāo)志,在駕馭農(nóng)村市場經(jīng)濟(jì)中處于前置性的基礎(chǔ)地位,是提高農(nóng)業(yè)的綜合生產(chǎn)力和經(jīng)營管理效率的有力手段[3],是農(nóng)業(yè)實現(xiàn)現(xiàn)代化的必經(jīng)途徑。隨著信息社會和知識經(jīng)濟(jì)時代的到來,農(nóng)業(yè)信息技術(shù)將在農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中發(fā)揮越來越大的作用[4]。沒有農(nóng)牧業(yè)的信息化,就沒有國民經(jīng)濟(jì)的信息化,也就沒有整個社會的信息化。農(nóng)牧業(yè)信息化應(yīng)當(dāng)成為中國這個農(nóng)業(yè)大國一種必然和必須的發(fā)展趨勢,深入研究農(nóng)牧業(yè)信息化是一項亟待探討而且具有重大意義的課題[5]。

1農(nóng)牧業(yè)信息化的概念

1.1信息化信息化概念包括信息和信息化兩個最基本的概念。信息化是一個過程,與工業(yè)化和現(xiàn)代化一樣,是一個動態(tài)變化的過程。在這個過程中包含3個層面和6大要素。所謂3個層面,一是信息技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用過程,是信息化建設(shè)的基礎(chǔ);二是信息資源的開發(fā)和利用過程,是信息化建設(shè)的核心與關(guān)鍵;三是信息產(chǎn)品制造業(yè)不斷發(fā)展的過程,是信息化建設(shè)的重要支撐。6大要素是指信息網(wǎng)絡(luò)、信息資源、信息技術(shù)、信息產(chǎn)業(yè)、信息法規(guī)環(huán)境與信息人才。信息化就是在經(jīng)濟(jì)和社會活動中通過普遍采用信息技術(shù)和電子信息裝備,更有效地開發(fā)和利用信息資源,推動經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會進(jìn)步[6]。

1.2農(nóng)業(yè)信息化

農(nóng)業(yè)信息化有狹義和廣義之分:狹義的農(nóng)業(yè)信息化是指農(nóng)業(yè)的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化;廣義的農(nóng)業(yè)信息化是指農(nóng)業(yè)全過程的信息化,在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域全面地發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù),使之滲透到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、流通、消費以及農(nóng)村社會、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)等各個具體環(huán)節(jié)的全過程,從而極大地提高農(nóng)業(yè)效率和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力水平[7]。賈善剛指出:農(nóng)村信息化的概念不僅包括計算機(jī)技術(shù),還應(yīng)包括微電子技術(shù)、通信技術(shù)、光電技術(shù)和遙感技術(shù)等多項信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)上普遍而系統(tǒng)的應(yīng)用過程。

梅方權(quán)年認(rèn)為,農(nóng)村信息化是一個廣義的概念,應(yīng)是農(nóng)業(yè)全過程的信息化,是用信息技術(shù)裝備現(xiàn)代農(nóng)業(yè),依靠網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化支持農(nóng)業(yè)經(jīng)營管理,監(jiān)測管理農(nóng)業(yè)資源和環(huán)境,支持農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)和農(nóng)村社會信息化[8]。

農(nóng)業(yè)信息化可以從4個方面來加以描述和概括:一是農(nóng)業(yè)勞動者的高度智能化;二是農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施裝備信息化;三是農(nóng)業(yè)技術(shù)操作自動自控化;四是農(nóng)業(yè)經(jīng)營管理信息網(wǎng)絡(luò)化[5,9]。農(nóng)業(yè)信息化不僅包括計算機(jī)技術(shù),還應(yīng)包括微電子技術(shù)、通信技術(shù)、光電技術(shù)和遙感技術(shù)等多項技術(shù)在農(nóng)業(yè)上普遍而系統(tǒng)應(yīng)用的過程。

農(nóng)業(yè)中所應(yīng)用的信息技術(shù)包括計算機(jī)、信息存儲和處理、通訊、網(wǎng)格、多媒體、人工智能以及“3S”技術(shù)(即地理信息系統(tǒng)GIS、全球定位系統(tǒng)GPS和遙感技術(shù)RS)等。在發(fā)達(dá)國家,信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用大致有以下方面:農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營管理、農(nóng)業(yè)信息獲取及處理、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)系統(tǒng)模擬、農(nóng)業(yè)決策支持系統(tǒng)和農(nóng)業(yè)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等[5,10]。數(shù)字化作為農(nóng)業(yè)信息化的核心內(nèi)容,就是按人類需要的目標(biāo),對農(nóng)業(yè)所涉及的對象和全過程進(jìn)行數(shù)字化和可視化的表達(dá)、設(shè)計、控制和管理。在數(shù)字水平上,對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、管理、經(jīng)營、流通、服務(wù)以及農(nóng)業(yè)資源環(huán)境等領(lǐng)域進(jìn)行數(shù)字化設(shè)計、可視化表達(dá)和智能化控制,使農(nóng)業(yè)按照人類的需求目標(biāo)發(fā)展。數(shù)字農(nóng)業(yè)主要包括農(nóng)業(yè)要素(生物要素、環(huán)境要素、技術(shù)要素和社會經(jīng)濟(jì)要素)的數(shù)字信息化、農(nóng)業(yè)過程的數(shù)字信息化(數(shù)字化實施和數(shù)字化設(shè)計)以及農(nóng)業(yè)管理的數(shù)字信息化[1,11]。農(nóng)業(yè)信息化實質(zhì)是充分利用信息技術(shù)的最新成果,全面實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、管理、農(nóng)產(chǎn)品加工、營銷以及農(nóng)業(yè)科技信息和知識的獲取、處理、傳播與合理利用,加速傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的改造,大幅度地提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、管理和經(jīng)營決策水平,促進(jìn)農(nóng)業(yè)持續(xù)、穩(wěn)定、高效發(fā)展進(jìn)程。農(nóng)業(yè)信息技術(shù)就是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)各種信息采集、處理、傳播和貯存等方面的技術(shù)。

根據(jù)信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的不同,主要分為氣象遙感技術(shù)、衛(wèi)星定位技術(shù)、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)和農(nóng)業(yè)自動化技術(shù)等[4]。數(shù)字農(nóng)業(yè)的本質(zhì)是把信息技術(shù)作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力重要要素,將工業(yè)可控生產(chǎn)和計算機(jī)輔助設(shè)計的思想引入農(nóng)業(yè),通過計算機(jī)、地學(xué)空間、網(wǎng)絡(luò)通訊和電子工程技術(shù)與農(nóng)業(yè)的融合,在數(shù)字水平上對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、管理、經(jīng)營、流通、服務(wù)以及農(nóng)業(yè)資源環(huán)境等領(lǐng)域進(jìn)行數(shù)字化設(shè)計、可視化表達(dá)和智能化控制,使農(nóng)業(yè)按照人類的需求目標(biāo)發(fā)展[1]。

筆者認(rèn)為,農(nóng)業(yè)信息化是指涉農(nóng)領(lǐng)域(農(nóng)、林、牧、副、漁)所有對象的數(shù)字信息化,具體體現(xiàn)在農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施裝備的數(shù)字信息化、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程的數(shù)字信息化、農(nóng)業(yè)資源環(huán)境的數(shù)字信息化、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理的數(shù)字信息化、農(nóng)業(yè)經(jīng)營管理的數(shù)字信息化、農(nóng)業(yè)市場流通的數(shù)字信息化、農(nóng)業(yè)勞動者的高度智能化以及農(nóng)民生活的數(shù)字信息化,應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、人工智能技術(shù)、自動控制技術(shù)、“3S”技術(shù)、通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高新技術(shù)實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的數(shù)字信息化,并付諸實施于農(nóng)田精耕細(xì)作、病蟲害防治、林區(qū)規(guī)劃管理、畜禽漁業(yè)的生產(chǎn)操作自動化和數(shù)字化管理以及農(nóng)民生活消費的網(wǎng)絡(luò)信息化等方面,集農(nóng)業(yè)科學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、地球科學(xué)、信息科學(xué)以及網(wǎng)絡(luò)科學(xué)等高端科學(xué)于一體的綜合性領(lǐng)域。

1.3畜牧業(yè)信息化

畜牧業(yè)信息就是對畜禽品種資源的遺傳育種、飼養(yǎng)管理、飼料營養(yǎng)、疫病防制、器械設(shè)備、畜產(chǎn)品加工及其經(jīng)濟(jì)利用的有關(guān)理論和應(yīng)用研究中表現(xiàn)出來的信息,主要包括各種畜禽遺傳育種信息、飼料營養(yǎng)信息、畜禽經(jīng)濟(jì)信息、生產(chǎn)和經(jīng)營管理信息、疾病防治信息以及專家人才信息等內(nèi)容。根據(jù)畜牧業(yè)結(jié)構(gòu)和研究內(nèi)容,畜牧業(yè)信息可以劃分為畜牧業(yè)自然資源信息、畜牧業(yè)生產(chǎn)信息、畜牧業(yè)科技信息、畜牧業(yè)經(jīng)濟(jì)信息、畜產(chǎn)品市場流通信息、畜產(chǎn)品加工信息、疫病防治信息、飼料營養(yǎng)信息、器械設(shè)備信息和單位屬性信息等類別[12]。畜牧業(yè)信息化指的是在畜牧業(yè)領(lǐng)域充分利用信息技術(shù)的方法手段和最新成果的過程。具體來說,就是在畜牧業(yè)生產(chǎn)、流通、消費以及農(nóng)村經(jīng)濟(jì)、社會和技術(shù)等各個環(huán)節(jié)全面運用現(xiàn)代信息技術(shù)與智能工具,實現(xiàn)畜牧業(yè)的科學(xué)化與智能化過程。畜牧業(yè)信息化不僅包括計算機(jī)技術(shù),還包括微電子技術(shù)、通信技術(shù)、光電技術(shù)和遙感技術(shù)等多種技術(shù)在農(nóng)業(yè)上普遍而系統(tǒng)的應(yīng)用。

畜牧業(yè)信息化的內(nèi)涵至少包括以下領(lǐng)域:一是畜牧業(yè)生產(chǎn)管理信息化,包括畜禽疫病防治、畜禽飼養(yǎng)管理等各個方面;二是畜牧業(yè)經(jīng)營管理信息化,包括與畜牧業(yè)經(jīng)營有關(guān)的經(jīng)濟(jì)形勢、畜禽供求、國民收入、固定資產(chǎn)投資、物資購銷和物價變動等;三是畜牧業(yè)科學(xué)技術(shù)信息化,是利用信息技術(shù)快捷與方便的特點,改變傳統(tǒng)的畜牧業(yè)技術(shù)推廣方法和手段,加快科技成果的傳播和轉(zhuǎn)化,提高畜牧業(yè)的科技含量和競爭力;四是畜牧業(yè)市場流通信息化,指畜牧業(yè)生產(chǎn)資料供求信息、動物產(chǎn)品流通(需求量)及收益成本等方面的信息化[13]。畜牧業(yè)信息化具有豐富的內(nèi)涵,主要包括:畜牧業(yè)信息服務(wù)系統(tǒng)化和網(wǎng)絡(luò)化;畜牧業(yè)生產(chǎn)設(shè)施裝備信息化;畜牧業(yè)技術(shù)操作機(jī)械化和自動化;畜牧業(yè)管理決策信息化;畜牧業(yè)勞動者的信息化和知識化等[14]。

筆者認(rèn)為,畜牧業(yè)信息化是指畜牧業(yè)飼養(yǎng)設(shè)施的操作自動化及數(shù)字信息化、畜牧業(yè)生產(chǎn)管理的數(shù)字信息化、畜牧業(yè)經(jīng)營管理的數(shù)字信息化、畜牧業(yè)市場流通的數(shù)字信息化和畜牧業(yè)勞動者的高度智能化等,運用計算機(jī)技術(shù)、人工智能技術(shù)、自動控制技術(shù)、無線射頻識別技術(shù)、“3S”技術(shù)、通信以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù),實現(xiàn)精細(xì)飼喂、科學(xué)育種、飼養(yǎng)環(huán)境的監(jiān)控、疫情監(jiān)測、疾病防治以及產(chǎn)品溯源等。

2農(nóng)牧業(yè)信息化的發(fā)展?fàn)顩r

2.1國外發(fā)展?fàn)顩r世界農(nóng)業(yè)信息化技術(shù)的發(fā)展大致經(jīng)過3個階段:第1階段是20世紀(jì)五六十年代的廣播、電話通訊信息化及科學(xué)計算階段;第2個階段是20世紀(jì)七八十年代的計算機(jī)數(shù)據(jù)處理和知識處理階段;第3個階段是20世紀(jì)90年代以來農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)庫開發(fā)、網(wǎng)絡(luò)和多媒體技術(shù)應(yīng)用、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動化控制等的新發(fā)展階段。

農(nóng)業(yè)自動化技術(shù)在美國、西歐和日本已廣泛應(yīng)用于工廠化養(yǎng)殖、工廠化蔬菜花卉生產(chǎn)、倉庫管理、環(huán)境監(jiān)測與控制以及農(nóng)產(chǎn)品精深加工中,如配合飼料全部生產(chǎn)流程的自動控制、日光溫室中溫濕度控制、灌溉及采收自動化控制。通過研制和使用農(nóng)業(yè)機(jī)器人,代替人從事一些繁重的農(nóng)事操作,如蘋果收獲、擠奶、噴藥、組織培養(yǎng)以及作物育種等方面。

美國自20世紀(jì)70年代以來將計算機(jī)應(yīng)用逐步推廣到農(nóng)場范圍。典型的農(nóng)業(yè)信息化系統(tǒng)有:1975年,美國內(nèi)布拉斯加大學(xué)創(chuàng)建了AGNET聯(lián)機(jī)網(wǎng)絡(luò),現(xiàn)在已發(fā)展成為世界上最大的農(nóng)業(yè)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng);美國國家農(nóng)業(yè)書館和美國農(nóng)業(yè)部共同開發(fā)的AGRICOLA;信息研究系統(tǒng)CRIS可提供美國農(nóng)業(yè)所屬各研究所、試驗站和學(xué)府的研究摘要。

美國計算機(jī)在農(nóng)牧業(yè)信息化中的應(yīng)用已相當(dāng)普遍。譬如:畜禽飼養(yǎng)的計算機(jī)化,有管理豬生產(chǎn)的計算機(jī)信息系統(tǒng);管理農(nóng)業(yè)機(jī)械化的計算機(jī)以及在在農(nóng)副產(chǎn)品加工方面也有廣泛的應(yīng)用;其中,計算機(jī)在溫室環(huán)境方面的應(yīng)用最顯其能。

早在20世紀(jì)80年代,日本農(nóng)林水產(chǎn)省就“人工智能與農(nóng)業(yè)”專門組織了一個調(diào)查委員會,列出了知識工程在農(nóng)業(yè)中應(yīng)用的一整套實施項目;日本已建立了一些農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動化管理系統(tǒng),如植物工廠的蔬菜生產(chǎn)管理系統(tǒng)(菠菜、番茄、黃瓜、茄子、西紅柿和草莓等已進(jìn)入批量生產(chǎn))、陸田水田耕作、畜牧生產(chǎn)、家畜衛(wèi)生系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)工程和機(jī)械管理系統(tǒng)等。

德國在農(nóng)業(yè)科學(xué)研究中,已廣泛使用電子、信息技術(shù)等監(jiān)測和自動控制各種試驗場所的溫度、濕度、光照時間和強(qiáng)度、風(fēng)向風(fēng)速等各項要素,均自動監(jiān)測和記錄;德國還研究出許多用計算機(jī)編程控制的試驗儀器和設(shè)備;在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,裝有遙感地理定位系統(tǒng)的大型農(nóng)業(yè)機(jī)械可以在室內(nèi)計算機(jī)自動控制下完成各項農(nóng)田作業(yè)[15-16]。

荷蘭在畜禽養(yǎng)殖基礎(chǔ)設(shè)施以及溫室種植方面的信息化工作水平處于世界前列。荷蘭的科研人員在十多年前應(yīng)用數(shù)字化技術(shù),在奶牛自動飼養(yǎng)管理系統(tǒng)Porcod系統(tǒng)的基礎(chǔ)上研發(fā)成功母豬自動飼養(yǎng)Velos管理系統(tǒng)[17]。

目前,農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究主要集中在以下各方面:農(nóng)業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)、“3S”系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)自動化控制技術(shù)、多媒體技術(shù)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、生物信息技術(shù)以及數(shù)字化圖書館技術(shù)[15,18]。

2.2國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r

20世紀(jì)70年代中期,計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)開始進(jìn)入我國農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,少數(shù)農(nóng)業(yè)研究機(jī)構(gòu)開展了計算機(jī)農(nóng)業(yè)應(yīng)用研究,從此農(nóng)業(yè)信息化逐步在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中得以發(fā)展應(yīng)用,具體發(fā)展階段[19]如表1所示。

表1我國農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展階段

階段時間主要內(nèi)容起步階段1981-1985年科學(xué)計算、科學(xué)規(guī)劃模型和統(tǒng)計方法應(yīng)用普及發(fā)展階段1986-1995年數(shù)據(jù)處理(EDP)、大型數(shù)據(jù)庫的建立和MIS系統(tǒng)開發(fā)提高階段1996-2000年國家在“攻關(guān)”和“863”項目中都分別設(shè)置農(nóng)業(yè)信息技術(shù)重大專題和課題快速發(fā)展階段2000至今農(nóng)業(yè)信息化技術(shù)全面向農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際滲透.

我國農(nóng)業(yè)信息化進(jìn)程起步較晚。20世紀(jì)80年代以來,將系統(tǒng)工程、數(shù)據(jù)庫與信息管理系統(tǒng)、遙感、專家系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)等技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、資源、環(huán)境和災(zāi)害方面的研究,已取得一些重要成果,不少成果已得到應(yīng)用,有些成果已達(dá)到國際先進(jìn)水平。如中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院草原研究所應(yīng)用現(xiàn)代遙感和地理信息技術(shù)建立了“中國北方草地、草畜平衡動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)”[20]。

中國國家科技部從1990年開始連續(xù)支持“農(nóng)業(yè)智能應(yīng)用系統(tǒng)”的研究與應(yīng)用,“數(shù)字農(nóng)業(yè)”漸成氣候,已研制出棉花、水稻、芒果等多種作物的生育全程調(diào)控和農(nóng)事管理專家系統(tǒng),以及魚病防治和蘋果生產(chǎn)管理專家系統(tǒng)。“十五”期間,國家科技部等部門繼續(xù)加大對以“數(shù)字農(nóng)業(yè)”為主要內(nèi)容的農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究,以“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”、“虛擬農(nóng)業(yè)”、“智能農(nóng)業(yè)”和“網(wǎng)絡(luò)農(nóng)業(yè)”等內(nèi)容為切入點,組織實施“數(shù)字農(nóng)業(yè)科技行動”。通過該行動的實施,突破一批“數(shù)字農(nóng)業(yè)”的關(guān)鍵技術(shù),建立數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)平臺,開發(fā)國家農(nóng)業(yè)信息資源數(shù)據(jù)庫,研究開發(fā)一批實用性強(qiáng)的農(nóng)業(yè)信息服務(wù)系統(tǒng),初步構(gòu)建我國“數(shù)字農(nóng)業(yè)”的技術(shù)框架,從而加速了我國農(nóng)業(yè)信息化進(jìn)程[1]。

2003年,科技部“863計劃”在生物與現(xiàn)代領(lǐng)域啟動實施了“數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)研究示范”重大專項。這些專項以突破一批關(guān)鍵技術(shù)、研制一批數(shù)字農(nóng)業(yè)產(chǎn)品、開發(fā)數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)平臺、集成示范應(yīng)用為目標(biāo),構(gòu)建我國“數(shù)字農(nóng)業(yè)”的科學(xué)技術(shù)體系及示范應(yīng)用體系。在農(nóng)田信息自動采集、農(nóng)田植物生長模擬與數(shù)字化設(shè)計、稻麥品質(zhì)遙感檢測、數(shù)字化種植技術(shù)平臺構(gòu)建等方面取得了突破性進(jìn)展[21]。“863計劃”智能計算機(jī)主題連續(xù)支持“農(nóng)業(yè)智能應(yīng)用系統(tǒng)”的研究與應(yīng)用,已研制出棉花、水稻、芒果等多種作物的生育全程調(diào)控和農(nóng)事管理專家系統(tǒng),以及魚病防治、蘋果生產(chǎn)管理專家系統(tǒng)[22]。由農(nóng)軟開發(fā)的農(nóng)牧場管理系統(tǒng)、育種分析系統(tǒng)和目前尚待完善的實驗室數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)、專家系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)等已在部分科研管理部門和現(xiàn)代化農(nóng)牧場推廣使用[15]。現(xiàn)在,國內(nèi)研制的多媒體小麥管理系統(tǒng)(WMS)和棉花生產(chǎn)管理系統(tǒng)(COTMAS)都可以應(yīng)用于生產(chǎn)[23]。我國與世界各國一樣,畜牧業(yè)信息建設(shè)與利用也是從單機(jī)到網(wǎng)絡(luò)的一個發(fā)展過程。在單機(jī)應(yīng)用方面,主要用于生產(chǎn)管理和決策應(yīng)用[12]。我國畜牧業(yè)充分利用以計算機(jī)為核心的信息資源優(yōu)勢,走畜牧業(yè)現(xiàn)代化和信息化的道路[24]。

3我國農(nóng)牧業(yè)信息化發(fā)展面臨的問題

目前,我國農(nóng)業(yè)信息化存在的問題有:農(nóng)民素質(zhì)不高、信息化意識和利用信息的能力不強(qiáng);農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化程度不高,難以形成正常的信息需求;網(wǎng)絡(luò)成本較高,阻礙了信息化的普及;農(nóng)業(yè)信息化基礎(chǔ)工作水平低;信息技術(shù)實用性差,農(nóng)業(yè)信息服務(wù)體系還沒有完成,農(nóng)業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)人才缺乏[25]。信息技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展必須建立在網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)上。我國的農(nóng)牧業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展雖然對我國農(nóng)牧業(yè)的發(fā)展起到了一定作用,但在建設(shè)過程中存在許多問題[12]。我國畜牧業(yè)信息化水平與發(fā)達(dá)國家相比還有很大差距,主要表現(xiàn)在:畜牧業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施薄弱,畜牧信息資源缺乏,尤其是能提供給用戶的有效資源嚴(yán)重不足;畜牧信息技術(shù)成果應(yīng)用程度低,嚴(yán)重阻礙了畜牧業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展,這也正是當(dāng)前實施畜牧業(yè)信息化迫切需要解決的問題。目前,在畜牧業(yè)生產(chǎn)部門及基層畜牧場,由于受地域的限制和傳統(tǒng)畜牧業(yè)的束縛,信息技術(shù)的普及遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能同其他行業(yè)相比,從事畜牧行業(yè)的人員平均素質(zhì)也遠(yuǎn)低于其他行業(yè)部門,尤其是基層的管理人員及邊遠(yuǎn)的農(nóng)牧場,其受教育程度普遍較低[26]。

筆者認(rèn)為,我國農(nóng)牧業(yè)信息化發(fā)展亟待解決的主要問題依然是農(nóng)民科學(xué)素質(zhì)的提高、信息化基礎(chǔ)設(shè)施的建立與完善及完全解決“最后一公里”的難題。

4我國農(nóng)牧業(yè)信息化的發(fā)展方向

1)網(wǎng)絡(luò)化。信息技術(shù)發(fā)展是以微電子技術(shù)為基礎(chǔ)、計算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相互融合的高新技術(shù)。

2)智能化。信息技術(shù)的智能化發(fā)展進(jìn)步很快,在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用也將得到長足的進(jìn)展。農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)管理信息系統(tǒng)和農(nóng)業(yè)決策支持系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用是其中最突出的表現(xiàn)。

3)數(shù)字化。數(shù)字化內(nèi)涵包含兩層意思:一是隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展,原來的模擬信號被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,實現(xiàn)了在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的高保真和快速傳播,可以制成數(shù)字視頻和音頻信號在網(wǎng)絡(luò)上傳遞,實現(xiàn)遠(yuǎn)程教育等;二是表現(xiàn)在科學(xué)計算可視化和虛擬現(xiàn)實技術(shù)[25]上。

建立統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,突破一批數(shù)字農(nóng)業(yè)關(guān)鍵技術(shù),建立數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)平臺,開發(fā)國家農(nóng)業(yè)信息資源數(shù)據(jù)庫,建立數(shù)字農(nóng)業(yè)應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng),通過系統(tǒng)集成和應(yīng)用示范,逐步建立我國數(shù)字農(nóng)業(yè)的科學(xué)技術(shù)體系。在統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)下,對數(shù)字農(nóng)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究開發(fā),通過系統(tǒng)集成構(gòu)建數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)平臺,初步形成我國數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)框架。在我國不同生態(tài)經(jīng)濟(jì)類型和不同農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理類型地區(qū),對數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)行集成應(yīng)用示范,取得顯著的社會經(jīng)濟(jì)效益,促進(jìn)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)信息化的跨越發(fā)展,加速農(nóng)業(yè)生產(chǎn)由傳統(tǒng)、粗放、經(jīng)驗型向智能、精準(zhǔn)和數(shù)字化方向的轉(zhuǎn)變,提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力水平。通過該行動的實施,突破一批數(shù)字農(nóng)業(yè)關(guān)鍵技術(shù),建立數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)平臺,開發(fā)國家農(nóng)業(yè)信息資源數(shù)據(jù)庫,研究開發(fā)一批實用性強(qiáng)的農(nóng)業(yè)信息服務(wù)系統(tǒng),初步構(gòu)建我國數(shù)字農(nóng)業(yè)的技術(shù)框架,加速我國農(nóng)業(yè)信息化進(jìn)程,并逐步實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的精確化、遠(yuǎn)程化、自動化和虛擬化[1]。

我國的畜牧業(yè)發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入到了新的發(fā)展階段,建設(shè)集約化、專業(yè)化和優(yōu)質(zhì)高效的現(xiàn)代畜牧業(yè)已經(jīng)成為必然[27]。在推進(jìn)信息化的過程中,要通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及通訊技術(shù),把畜牧信息及時與準(zhǔn)確地傳達(dá)到用戶手中,實現(xiàn)畜牧生產(chǎn)、管理和畜產(chǎn)品營銷網(wǎng)絡(luò)化,加速傳統(tǒng)畜牧業(yè)的改造和升級,大幅度提高畜牧業(yè)生產(chǎn)效率、管理和經(jīng)營決策水平[26];改變傳統(tǒng)的畜牧業(yè)模式,使農(nóng)民依靠信息引導(dǎo)進(jìn)入市場、組織生產(chǎn),走畜牧業(yè)現(xiàn)代化和信息化之路;加強(qiáng)對畜牧信息化工作的宣傳,提高人們的信息意識和利用信息的能力積極促進(jìn)畜牧業(yè)信息化的發(fā)展[24,26]。當(dāng)前,現(xiàn)代信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)融合所衍生的“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)\"、“虛擬農(nóng)業(yè)\"、“智能農(nóng)業(yè)\"和“網(wǎng)絡(luò)農(nóng)業(yè)\"等均是數(shù)字農(nóng)業(yè)的不同側(cè)面,成為農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展的方向[28]。

筆者認(rèn)為,我國農(nóng)牧業(yè)信息化應(yīng)逐步實現(xiàn)農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)的操作的全面自動化以及完全智能化,并最終進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)化農(nóng)牧業(yè)。

5我國農(nóng)牧業(yè)信息化的作用

農(nóng)業(yè)信息化、智能化、精確化與數(shù)字化將是信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)中應(yīng)用的結(jié)果,必將大大推動農(nóng)業(yè)信息化,推動農(nóng)業(yè)向高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效及可持續(xù)方向發(fā)展。

作為21世紀(jì)農(nóng)業(yè)的重要標(biāo)志,發(fā)展數(shù)字農(nóng)業(yè)及相關(guān)技術(shù)是我國發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)必然選擇的支撐技術(shù),因此將數(shù)字農(nóng)業(yè)確立為解決“三農(nóng)”問題的平臺,符合時展的需要。數(shù)字農(nóng)業(yè)展現(xiàn)了美好的前景,它將極大解放農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力,改變農(nóng)業(yè)作業(yè)方式,實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)質(zhì)的飛躍[1]。先進(jìn)的信息收集、處理和傳遞技術(shù)將有效地克服農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的分散化和小型化的行業(yè)弱勢。

強(qiáng)大的計算能力、智能化技術(shù)和軟件技術(shù),使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中極其復(fù)雜和多變的生產(chǎn)要素定量化、規(guī)范化和集成化,改善了時空變化大和經(jīng)驗性強(qiáng)的弱點。將信息技術(shù)與航空航天遙感技術(shù)(RS)、農(nóng)業(yè)地理信息系統(tǒng)技術(shù)(AGIS)以及全球定位系統(tǒng)(GPS)等相結(jié)合,加強(qiáng)了對影響農(nóng)業(yè)資源、生態(tài)環(huán)境、生產(chǎn)條件、氣象、生物災(zāi)變和生產(chǎn)狀況的宏觀監(jiān)測與預(yù)警預(yù)報,提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可控性、穩(wěn)定性和精確性,并能對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程實行科學(xué)與有效的宏觀管理[5]。信息自動化技術(shù)使現(xiàn)代的養(yǎng)殖業(yè)有了根本性的改變,是形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化飼養(yǎng)的一種優(yōu)化養(yǎng)殖方式。它有利于優(yōu)化畜牧業(yè)區(qū)域布局;有利于解決人畜混居、相互交叉感染問題;有利于減少與外界接觸,減少傳染病的預(yù)防發(fā)生;有利于改善農(nóng)民的生活環(huán)境,保護(hù)人們的身體健康;有利于改善畜禽養(yǎng)殖環(huán)境和生產(chǎn)性能的發(fā)揮;有利于提高畜禽的品質(zhì);有利于先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備的推廣和生產(chǎn)效率的提高;有利于畜禽生產(chǎn)的宏觀管理和相互之間的協(xié)調(diào),從而促進(jìn)畜禽業(yè)迅速發(fā)展,提高養(yǎng)殖者的經(jīng)濟(jì)效益[29]。同時,利用計算機(jī)控制實現(xiàn)自動補料、補水和補光等作業(yè),節(jié)約勞動力。另外,通過多媒體模擬,可以在最適宜時期擴(kuò)大生產(chǎn),在市場行情最佳時銷售,從而獲得最大利潤[30]。

廣泛應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù),促進(jìn)農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整,增強(qiáng)農(nóng)業(yè)的市場競爭力,發(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟(jì),建設(shè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè),增加農(nóng)民收入,加速農(nóng)村現(xiàn)代化進(jìn)程,促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程實現(xiàn)自動化和高效益化;通過計算機(jī)對來自于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中的信息進(jìn)行及時采集和處理,根據(jù)處理結(jié)果迅速地去控制系統(tǒng)中的某些設(shè)備、裝置或環(huán)境,從而實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的自動檢測、記錄、統(tǒng)計、監(jiān)視、報警和自動啟停等,實現(xiàn)農(nóng)業(yè)自動化生產(chǎn)和對自然環(huán)境的實時監(jiān)測[4,23]。傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式得以改造,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率將大幅度提高,生產(chǎn)成本下降;加快新品種選育,提高病蟲害預(yù)測、預(yù)報和防止水平,減少損失,增加產(chǎn)出,獲得更大的效益,這將提高人類對自然的認(rèn)知能力,最大限度地控制和利用水、土、氣等自然資源,減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不穩(wěn)定性[29]。科學(xué)指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理,增加農(nóng)副產(chǎn)品產(chǎn)量,提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量,降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本,提高經(jīng)濟(jì)效益;實現(xiàn)科學(xué)化管理,提高對農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的政策決策水平,最大限度避免自然災(zāi)害對農(nóng)業(yè)造成的損失。

6結(jié)束語

推動農(nóng)牧業(yè)信息化有利于實現(xiàn)農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)的全面自動化及數(shù)字化;有利于降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的成本,提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率;有利于農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)的集中管理,有利于降低傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)靠天吃飯的不穩(wěn)定性;有利于減少農(nóng)產(chǎn)品市場波動,提高農(nóng)業(yè)市場流通效率,從而增加農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。

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黑龍江畜牧獸醫(yī),2003(4):485-488.

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摘要：數(shù)字農(nóng)業(yè)中大量時空數(shù)據(jù)分散在異構(gòu)系統(tǒng)中，有著不同格式規(guī)范、概念術(shù)語、數(shù)學(xué)模型和分析推理方法。采用時空推理、本體論、語義Web和專家系統(tǒng)等技術(shù)建立一個數(shù)字農(nóng)業(yè)時空信息管理平臺，對多源、異構(gòu)的農(nóng)業(yè)時空數(shù)據(jù)和推理分析方法進(jìn)行集中統(tǒng)一的規(guī)范化管理。基于該平臺構(gòu)建數(shù)字農(nóng)業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)更加方便快捷。

關(guān)鍵詞：數(shù)字農(nóng)業(yè)；時空推理；專家系統(tǒng)

數(shù)字農(nóng)業(yè)應(yīng)用涉及大量的氣象、環(huán)境、水文、地質(zhì)、土壤等領(lǐng)域的時空數(shù)據(jù)。這些時空數(shù)據(jù)分散在異構(gòu)系統(tǒng)中，有著不同的數(shù)據(jù)格式和規(guī)范，采用不同的概念和術(shù)語，基于不同的數(shù)學(xué)模型和分析推理方法。這些多領(lǐng)域時空信息對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、決策均起著重要作用。但是以前由于缺乏高效、合理的技術(shù)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(shù)字農(nóng)業(yè)應(yīng)用中，在很大程度上制約了數(shù)字農(nóng)業(yè)的應(yīng)用發(fā)展。同時GIS等商業(yè)軟件平臺成本較高也不利于大規(guī)模應(yīng)用推廣。

為此，本文基于自主版權(quán)GIS、專家系統(tǒng)等系統(tǒng)軟件，應(yīng)用時空推理、本體論、語義Web、關(guān)系數(shù)據(jù)挖掘和專家系統(tǒng)等技術(shù)，建立一個數(shù)字農(nóng)業(yè)時空信息智能管理平臺，對多源、異構(gòu)的數(shù)字農(nóng)業(yè)時空數(shù)據(jù)和推理分析方法進(jìn)行集中統(tǒng)一的規(guī)范化管理，便于在實際應(yīng)用中進(jìn)行融合、集成和共享。基于該平臺快速建立起了數(shù)字化測土施肥系統(tǒng)、大豆種植標(biāo)準(zhǔn)化管理系統(tǒng)、無公害水果蔬菜栽培指導(dǎo)系統(tǒng)等一批智能應(yīng)用系統(tǒng)。這些應(yīng)用系統(tǒng)精確控制農(nóng)田每一地塊種子、化肥和農(nóng)藥的施用量，在提高作物產(chǎn)量的同時，能夠?qū)崿F(xiàn)精確控制農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程，有效降低成本，充分保證農(nóng)業(yè)資源科學(xué)地綜合開發(fā)利用，減少和防止對環(huán)境和生態(tài)的污染破壞，保持農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)，是實現(xiàn)“綠色農(nóng)業(yè)”的重要途徑。

1主要關(guān)鍵技術(shù)研究現(xiàn)狀

1．1數(shù)字農(nóng)業(yè)

數(shù)字農(nóng)業(yè)是在“數(shù)字地球”的基礎(chǔ)上提出并發(fā)展的，是21世紀(jì)新型的農(nóng)業(yè)模式和挑戰(zhàn)性的國家目標(biāo)，包括精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、虛擬農(nóng)業(yè)等內(nèi)容，其核心是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)。以3S技術(shù)應(yīng)用為核心的數(shù)字農(nóng)業(yè)空間信息管理平臺開發(fā)研究是數(shù)字農(nóng)業(yè)研究的突破口[1,2]。美國于20世紀(jì)80年代初提出數(shù)字農(nóng)業(yè)的概念，它是針對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定性差、技術(shù)措施差異程度大等情況，運用衛(wèi)星全球定位系統(tǒng)控制位置，用計算機(jī)精確定量，把農(nóng)業(yè)技術(shù)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(nóng)藥等農(nóng)業(yè)資源的利用率，提高農(nóng)產(chǎn)量，減少環(huán)境污染。法國農(nóng)業(yè)部植保總局建立了全國范圍內(nèi)的病蟲測報計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。日本農(nóng)林水產(chǎn)省建立了水稻、大豆、大麥等多種作物品種、品系的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。新西蘭農(nóng)牧研究院利用信息技術(shù)向農(nóng)場主提供土地肥力測定、動物接種免疫、草場建設(shè)、飼料質(zhì)量分析等各種信息服務(wù)。同時，我國緊跟國際研究的前沿，開展了系統(tǒng)工程、數(shù)據(jù)庫與信息管理系統(tǒng)、遙感、專家系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)等技術(shù)在農(nóng)業(yè)、資源、環(huán)境和災(zāi)害方面的應(yīng)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(nóng)業(yè)、環(huán)境等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。近十年來我國國家基礎(chǔ)地理信息中心、清華大學(xué)、信息大學(xué)、中國科學(xué)院、武漢測繪科技大學(xué)、武漢大學(xué)、吉林大學(xué)等單位在時態(tài)GIS、時空數(shù)據(jù)模型、時空拓?fù)洹r空數(shù)據(jù)庫等時空推理相關(guān)領(lǐng)域開展了大量研究工作。

1．3時空數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)與共享

不同領(lǐng)域和應(yīng)用環(huán)境對時空數(shù)據(jù)的理解存在很大差異，這造成了異構(gòu)時空系統(tǒng)集成的困難，因此時空數(shù)據(jù)共享、互操作和標(biāo)準(zhǔn)化的研究具有重要意義。這方面研究最初從空間數(shù)據(jù)入手，近期開始向時間數(shù)據(jù)和時空結(jié)合數(shù)據(jù)發(fā)展。時空數(shù)據(jù)的共享有以下方式：

（1）空間數(shù)據(jù)交換

空間數(shù)據(jù)交換的基本思想是各系統(tǒng)使用自身的數(shù)據(jù)格式，通過標(biāo)準(zhǔn)格式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。目前空間數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)有：SDTS、DIGEST、RINEX等國際標(biāo)準(zhǔn)；以色列的IEF、英國的MOEPSTD、加拿大的SAIF、我國的CNSDTF等國家標(biāo)準(zhǔn)；AutoDesk的DXF、ESRI的E00、MapInfo的MIF等廠商標(biāo)準(zhǔn)。盡管各GIS軟件廠商提供了公開的交換文件格式來進(jìn)行空間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，但由于底層數(shù)據(jù)模型的不同，最終導(dǎo)致不同的GIS的空間數(shù)據(jù)不能無損的共享。雖然空間數(shù)據(jù)交換仍然在使用，但效果并不理想。空間數(shù)據(jù)互操作標(biāo)準(zhǔn)是當(dāng)前國際公認(rèn)的，比空間數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)更有前途的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。

（2）基于GML的空間數(shù)據(jù)互操作

開放式地理信息系統(tǒng)協(xié)會(OpenGISConsortium，OGC)提出了簡單要素實現(xiàn)規(guī)范和地理標(biāo)記語言(GeographyMarkupLanguage，GML)。OGC相繼推出了一整套GIS互操作的抽象規(guī)范，包括地理幾何要素、要素集、OGIS要素、要素之間的關(guān)系、空間參考系統(tǒng)、定位幾何結(jié)構(gòu)、存儲函數(shù)和插值、覆蓋類型及地球影像等17個抽象規(guī)范，2003年1月推出GML3.10版[3]。近年來，國內(nèi)外眾多學(xué)者基于GML在空間數(shù)據(jù)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(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，認(rèn)為GML能有效地滿足空間數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)。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(wǎng)絡(luò)環(huán)境下以GML作為異構(gòu)空間數(shù)據(jù)庫交換共享空間數(shù)據(jù)的格式，成功實現(xiàn)數(shù)據(jù)的互操作。2003年，崔希民等人[7]提出了GIS數(shù)據(jù)集成和互操作的系統(tǒng)架構(gòu)，在數(shù)據(jù)層次上實現(xiàn)GIS數(shù)據(jù)的集成和互操作。2003年，張霞等人[8]提出一種基于GML構(gòu)造WebGIS的框架結(jié)構(gòu),給出實現(xiàn)框架技術(shù)。其中采用GML作為空間數(shù)據(jù)集成格式。2004年，朱前飛等人[9]提出了一種新的基于GML的數(shù)據(jù)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(gòu)空間數(shù)據(jù)集成框架。GML數(shù)據(jù)類型較完整，支持廠家較多，相關(guān)研究豐富，是目前最有前景的時空數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。本文選擇GML作為農(nóng)業(yè)時空數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。

1．4時空本體

1．4．1本體、語義Web和OWL

本體方法目前已經(jīng)成為計算機(jī)科學(xué)中的一種重要方法，在語義Web、搜索引擎、知識處理平臺、異構(gòu)系統(tǒng)集成、電子商務(wù)、自然語言理解、知識工程等領(lǐng)域有著重要應(yīng)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(guān)注，人們普遍認(rèn)為它是建立語義Web的核心技術(shù)。OWL是當(dāng)前最有發(fā)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(guān)研究工作如下：

1998年，Roberto考慮了作為地理表示基礎(chǔ)的某些本體問題，給出了關(guān)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(tài)算子用于表達(dá)時空關(guān)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(xué)的Protégé環(huán)境實現(xiàn)[15]。2003年，Bittner等人[16]提出了用于描述復(fù)雜時空過程和其中的持續(xù)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(guān)研究成果已經(jīng)在網(wǎng)上共享，本文在此基礎(chǔ)上開展研究，建立農(nóng)業(yè)時空本體。

2主要研究內(nèi)容

（1）農(nóng)業(yè)時空數(shù)據(jù)規(guī)范

現(xiàn)階段我國還沒有公認(rèn)的農(nóng)業(yè)時空數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)出臺。本文基于時空推理技術(shù)，研究通用性更強(qiáng)的時空數(shù)據(jù)表示模型，能表示氣象、土壤、環(huán)境、水文、地質(zhì)等各領(lǐng)域的農(nóng)業(yè)時空數(shù)據(jù)。GML是目前公認(rèn)的時空數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，利用上述模型擴(kuò)充GML，兼容中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院的“農(nóng)業(yè)資源空間信息元數(shù)據(jù)的分類及編碼體系草案”等國內(nèi)現(xiàn)有的地方性標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建針對數(shù)字農(nóng)業(yè)中時空數(shù)據(jù)的DA－GML標(biāo)準(zhǔn)，作為數(shù)字農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)時空數(shù)據(jù)的規(guī)范。現(xiàn)有的土壤、環(huán)境等基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)庫均支持到GML格式的轉(zhuǎn)換。

（2）農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)時空數(shù)據(jù)庫

基于筆者自主開發(fā)的GIS平臺建立農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)時空數(shù)據(jù)庫，該平臺具有運行穩(wěn)定、資源占用少、結(jié)構(gòu)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(shù)，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(xiàn)有系統(tǒng)中獲取領(lǐng)域農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)時空數(shù)據(jù)，主要包括土壤數(shù)據(jù)庫、環(huán)境數(shù)據(jù)庫、氣象資料數(shù)據(jù)庫、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件數(shù)據(jù)庫、林業(yè)信息數(shù)據(jù)庫、影像數(shù)據(jù)庫等。

（3）農(nóng)業(yè)時空分析方法庫與農(nóng)業(yè)時空知識庫

時空推理是研究時間、空間及時空結(jié)合信息本質(zhì)的技術(shù)，通過時空推理技術(shù)將現(xiàn)有面向農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的時空分析技術(shù)進(jìn)行整合和規(guī)范化表示，形成農(nóng)業(yè)時空分析方法庫。對領(lǐng)域農(nóng)業(yè)時空知識進(jìn)行歸納、整理，同時通過數(shù)據(jù)挖掘方法從基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中提煉知識，建立農(nóng)業(yè)時空知識庫。

（4）農(nóng)業(yè)時空本體庫

在(2)、(3)中存儲的數(shù)據(jù)、方法和知識需要一個有效的機(jī)制進(jìn)行組織和管理。就目前技術(shù)而言，本體是表達(dá)一個領(lǐng)域內(nèi)完整的體系（概念層次、概念之間的關(guān)聯(lián)等）的最有效工具，所以本文選擇建立農(nóng)業(yè)時空本體庫。具體包括本體獲取、本體管理、本體服務(wù)與展示三個模塊。使用Protégé做本體開發(fā)環(huán)境編輯。Protégé是斯坦福大學(xué)開發(fā)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(wù)，可以在線對庫中信息進(jìn)行維護(hù)和檢索，并能無縫集成到應(yīng)用系統(tǒng)中。

（5）系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)工作原理如圖1所示。首先，外部系統(tǒng)的時空數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成GML格式（現(xiàn)在絕大多數(shù)系統(tǒng)支持該數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)），進(jìn)入農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)時空數(shù)據(jù)庫。通過本體獲取與編輯模塊將時空數(shù)據(jù)和時空知識整理，形成本體庫。外部系統(tǒng)的請求通過WebSer－vices發(fā)給仲裁者，仲裁者區(qū)分各類情況調(diào)用三個庫調(diào)用服務(wù)、提取數(shù)據(jù)和執(zhí)行操作，結(jié)果返回給用戶。

（6）基于平臺開發(fā)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能應(yīng)用系統(tǒng)

基于數(shù)字農(nóng)業(yè)時空信息管理平臺建立數(shù)字化測土施肥系統(tǒng)、作物種植標(biāo)準(zhǔn)化管理系統(tǒng)、無公害水果蔬菜栽培指導(dǎo)系統(tǒng)等一批農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能應(yīng)用系統(tǒng)，解決實際問題。

3相關(guān)系統(tǒng)對比分析

3．1數(shù)字農(nóng)業(yè)空間信息管理平臺

平臺基于信息和知識支持的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)管理的集成技術(shù)，對農(nóng)田信息進(jìn)行動態(tài)采集、分析、處理和輸出，從而根據(jù)農(nóng)田區(qū)域差異、農(nóng)事安排進(jìn)行模擬分析、決策支持管理和指揮控制，并對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程的區(qū)域差異進(jìn)行精確定位、動態(tài)控制等定量操作[17]。

3．2全國農(nóng)業(yè)資源空間信息管理系統(tǒng)

全國農(nóng)業(yè)資源空間信息管理系統(tǒng)(NASIS)實現(xiàn)對全國農(nóng)業(yè)資源空間信息的查詢分發(fā)，具有系統(tǒng)管理、動態(tài)數(shù)據(jù)字典、數(shù)據(jù)檢索、查詢、數(shù)據(jù)分發(fā)、制圖、報表統(tǒng)計、數(shù)據(jù)分發(fā)等功能。該系統(tǒng)已經(jīng)用于全國農(nóng)作物遙感監(jiān)測、農(nóng)業(yè)資源調(diào)查、農(nóng)業(yè)科研和農(nóng)業(yè)政策信息支持服務(wù)等方面[18]。

3．3中國西部農(nóng)業(yè)空間信息服務(wù)系統(tǒng)

計算機(jī)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展為建立基于Web的中國西部農(nóng)業(yè)空間信息服務(wù)系統(tǒng)提供技術(shù)支撐。本文從西部農(nóng)業(yè)空間信息服務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫構(gòu)建開始，全面地介紹了系統(tǒng)的運行模式和數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù)，詳細(xì)論述了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)、平臺環(huán)境和開發(fā)實現(xiàn)等。

（1）基于平臺提供的開發(fā)框架，能方便、高效地建立大量的數(shù)字農(nóng)業(yè)智能應(yīng)用系統(tǒng)，基層農(nóng)業(yè)科技人員也能快速開發(fā)出技術(shù)含量高的應(yīng)用系統(tǒng)，各應(yīng)用系統(tǒng)能互通、共享，便于升級維護(hù)。

（2）由于大量的底層服務(wù)、數(shù)據(jù)、知識和方法由平臺集中統(tǒng)一提供，簡化了開發(fā)數(shù)字農(nóng)業(yè)應(yīng)用軟件的工作，節(jié)約了成本。

篇6

[關(guān)鍵詞] GIS；可視化；數(shù)字高程模型

[作者簡介]李原存（1986—），男，東華理工大學(xué)測繪工程學(xué)院土地資源管理專業(yè)碩士研究生，主要研究方向為土地信息技術(shù)。（江西南昌 330013）

一、引言

土地資源是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，是不可再生的自然資源。土地的總面積是有限的，同時，一定區(qū)域內(nèi)不同利用方式的土地也是有限的。我國是一個農(nóng)業(yè)大國，人口眾多，土地資源分配不平衡，山地、丘陵多，平地較少，后備耕地資源不足且耕地質(zhì)量差。20世紀(jì)90年代，我國城市化進(jìn)程加快，為了滿足城市發(fā)展用地的需求，大量耕地被征用轉(zhuǎn)為建設(shè)用地，致使耕地流失嚴(yán)重，給我國的糧食安全和土地的可持續(xù)利用帶來了不利的影響。

土地整理能有效地增加耕地面積和提高耕地質(zhì)量，改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，成為新時期協(xié)調(diào)人地關(guān)系，緩解人地矛盾，促進(jìn)土地利用動態(tài)平衡的主要措施，受到政府的高度重視。土地整理是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，可分為前期研究階段、規(guī)劃設(shè)計階段、施工設(shè)計階段，以及工程施工階段。在整個過程中涉及自然、經(jīng)濟(jì)、社會等諸多因素，需要多技術(shù)支持。近年來，國內(nèi)的一些學(xué)者對土地整理及其規(guī)劃技術(shù)進(jìn)行了大量研究，改進(jìn)了傳統(tǒng)的整理方法，促進(jìn)了土地整理體系的建立和完善。

GIS技術(shù)作為計算機(jī)空間科學(xué)的一個分支，在計算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展的背景下也有了突破性的發(fā)展，其強(qiáng)大的空間分析功能，空間插值等功能，在土地評價、土地利用規(guī)劃、土地分等定級等方面得以廣泛的應(yīng)用。近年來，眾多學(xué)者開始研究將GIS技術(shù)引入到土地整理過程中，使土地整理在GIS平臺上直接進(jìn)行，借助于GIS技術(shù)的圖形編輯功能和空間分析功能建立虛擬地理環(huán)境可視化模型，使土地平整、農(nóng)田水利、道路、其他土地整理規(guī)劃設(shè)計直接在可視化模型下進(jìn)行并取得了良好的效果。

可視化技術(shù)作為一門新興的實用技術(shù)，由于能直觀、動態(tài)、多角度地表達(dá)地學(xué)現(xiàn)象，已在城市設(shè)計、水土保持、土地監(jiān)督、土地整理等領(lǐng)域發(fā)揮著日益重要的作用。它不僅可以應(yīng)用到土地整理的規(guī)劃設(shè)計階段，還可以應(yīng)用到土地整理潛力評價和土地整理效益評價當(dāng)中。目前已有一部分學(xué)者研究將可視化技術(shù)運用到這兩個方面并且取得了一些成就。本文是關(guān)于可視化技術(shù)在土地整理運用方面成果的總結(jié)。作者希望，本文不僅為讀者提供有關(guān)土地整理可視化研究成果的綜述，讓讀者了解可視化技術(shù)在土地整理過程中運用的方法，還能從中找出可視化技術(shù)在土地整理中運用的新方法，拓寬可視化技術(shù)在土地整理中的運用方式。

二、國內(nèi)外研究概況

（一）國外研究現(xiàn)狀概述

土地整理的概念首先出現(xiàn)于德國巴伐利亞王國的法律中，德國、法國、前蘇聯(lián)、加拿大沿用至今，日本稱為土地整治（整備）、臺灣稱為土地重劃。

各國學(xué)者從不同的角度對土地整理做出不同的定義，同時各國土地整理的任務(wù)與研究內(nèi)容的側(cè)重點也有所區(qū)別。德國的土地整理工作在19世紀(jì)主要是將分散、零碎的農(nóng)地集中連片，改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和勞動條件；20世紀(jì)90年代，土地整理趨于綜合化，以自然資源和人文景觀合理規(guī)劃協(xié)調(diào)農(nóng)業(yè)利益與自然保護(hù)和景觀保護(hù)集中于一體。在土地整理可視化技術(shù)方面，由于國外的GIS技術(shù)發(fā)展較早，空間分析與圖形編輯功能改進(jìn)較快，德國在此基礎(chǔ)上以GIS為開發(fā)平臺建立了土地整理信息系統(tǒng)，將土地整理各種數(shù)據(jù)、圖件和權(quán)屬狀況等資料存儲于該系統(tǒng)，實現(xiàn)了對土地整理數(shù)據(jù)與圖件的可視化查詢與編輯、分析等操作。此外，近年來三維GIS概念的提出？熏使可視化技術(shù)在土地整理中運用趨于三維圖形的顯示，土地整理的各種數(shù)據(jù)也可以在三維GIS技術(shù)的支持下實現(xiàn)3D分析。

（二）國內(nèi)研究現(xiàn)狀概述

我國是開展土地整理最早的國家之一。我國殷周時期的井田制，以及后來的屯田制，北魏時期的均田制可以視為土地整理的雛形。國土資源部將土地整理定義為：按照土地利用總體規(guī)劃與城市規(guī)劃所確定的目標(biāo)和用途，采取行政、經(jīng)濟(jì)、法律、工程技術(shù)手段，對土地利用現(xiàn)狀進(jìn)行綜合整治、調(diào)整改造，以提高土地利用率，改善生產(chǎn)、生活條件與生態(tài)的過程。我國的土地整理工作的開展主要集中在農(nóng)地整理，解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的土地利用問題，改善農(nóng)業(yè)的用地環(huán)境，從而提高農(nóng)業(yè)用地的利用率、產(chǎn)出率，維護(hù)景觀、生態(tài)環(huán)境的平衡。

目前我國可視化技術(shù)在土地整理的運用主要是借助計算機(jī)輔助制圖（CAD）軟件實現(xiàn)的，單體設(shè)施施工圖主要是與相關(guān)行業(yè)的專家協(xié)同工作繪制的圖形。預(yù)算則是根據(jù)規(guī)劃和單體設(shè)施工程一起計算得到的結(jié)果。但是GIS技術(shù)的成熟與快速發(fā)展及在交通、電力、電信、城市規(guī)劃等方面的成功運用，使一些學(xué)者開始研究把土地整理建立在GIS平臺上實行操作。其中一部分學(xué)者把土地整理規(guī)劃設(shè)計的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、規(guī)劃成果，通過GIS二次開發(fā)建立特定的空間信息系統(tǒng)，分圖層、分區(qū)域，形象地顯示地理數(shù)據(jù)，并運用空間分析可視化技術(shù)，直觀顯示分析過程，為土地整理提供了輔助決策。此外，國內(nèi)的一些先進(jìn)的學(xué)者在接觸到三維GIS的理念后開始研究土地整理的三維可視化，通過獲取的整理區(qū)的地理數(shù)據(jù)進(jìn)行3D分析建立整理區(qū)數(shù)字高程模型，再在此模型上進(jìn)行分析整理操作，最后重建數(shù)字高程模型，顯示整理后的土地利用狀況。這種技術(shù)目前來說在國內(nèi)應(yīng)用還較少但卻是以后土地整理可視化的發(fā)展方向，并且這種可視化技術(shù)能很好地、直觀地、動態(tài)地、真實地顯示整理后的狀態(tài)，對土地的整理工作提供了很大的幫助和支持。

三、相關(guān)文獻(xiàn)回顧

當(dāng)前可視化技術(shù)在土地整理中的應(yīng)用總體上可以分為兩個方面：即土地整理三維可視化和二維可視化顯示。其中三維可視化在土地整理中的應(yīng)用還處于剛剛起步階段。而二維可視化技術(shù)卻已經(jīng)應(yīng)用在了土地整理潛力評價、土地整理適宜性評價和土地整理規(guī)劃設(shè)計中，下面就對以上幾種可視化技術(shù)在土地整理中的應(yīng)用進(jìn)行相關(guān)回顧。

（一）土地整理潛力評價可視化

這種整理潛力評價可視化的大致方法為先把土地整理綜合潛力分為三步進(jìn)行。第一是整理區(qū)景觀改善潛力可視化表達(dá)與分析。運用ARCGIS軟件的疊加分析將核心景觀區(qū)、一般景觀區(qū)、緩沖區(qū)需要整理的耕地進(jìn)行疊加，用遙感影響分析植被指數(shù)，根據(jù)設(shè)定的評分標(biāo)準(zhǔn)對各區(qū)域耕地進(jìn)行景觀改善評分。第二是耕地提高潛力可視化表達(dá)與分析。耕地質(zhì)量提高評分體系根據(jù)實地調(diào)查的數(shù)據(jù)與預(yù)期理想糧食產(chǎn)量的差值來評分。運用Field calculate計算各村耕地質(zhì)量提高潛力分值，根據(jù)評分結(jié)果繪制耕地質(zhì)量提高潛力分析圖。第三是耕地面積增加潛力可視化表達(dá)與分析。按照耕地的坡度（5度）分別選取典型樣區(qū)，調(diào)查耕地中其他農(nóng)用地之和占耕地面積的比例，以及整理后其他農(nóng)用地面積之和占耕地面積之比例，以耕地面積增加比例為依據(jù)設(shè)定評分標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)評分結(jié)果繪制耕地面積增加潛力分析圖。隨后整理地塊的不同位置，引進(jìn)專家決策意見給各評價因子賦予權(quán)值，然后對各評價因子進(jìn)行加權(quán)疊加，結(jié)果為土地整理綜合潛力評分，根據(jù)評分結(jié)果繪制土地整理綜合潛力分析圖。最后提取整理區(qū)的高程點，運用ARCGIS中ARCTOOL BOX模塊中的3D分析功能，建立TIN生成整理區(qū)DEM，選擇土地利用現(xiàn)狀圖，土地整理規(guī)劃圖遙感影像作為紋理，根據(jù)三維顯示需要設(shè)定顏色。這樣土地整理的綜合潛力就在三維地形圖顯示出來了。

（二）土地整理適應(yīng)性評價可視化

整理適應(yīng)性評價化的基本方法是將整理區(qū)的的等高線進(jìn)行柵格化處理，接著利用ARCGIS對高程點文件進(jìn)行插值處理，然后用ACTOOL BOX模塊下的3D分析對已經(jīng)進(jìn)行過插值過的高程數(shù)據(jù)進(jìn)行處理生成整理區(qū)的數(shù)字高程模型，這就為土地整理適宜性評價提供了依據(jù)。根據(jù)整理區(qū)的現(xiàn)狀，對整理區(qū)進(jìn)行柵格化處理，按照一定的標(biāo)準(zhǔn)劃分柵格單元，每個柵格單元作為土地整理潛力評價單元，接下來根據(jù)整理區(qū)的具體條件確定整理土地的主導(dǎo)制約因素，建立適宜性評價因子。對整理區(qū)土地利用現(xiàn)狀圖數(shù)字化，然后對數(shù)字化的數(shù)據(jù)柵格化，以便于加權(quán)評價。在獲得各評價因子?xùn)鸥駭?shù)據(jù)的基礎(chǔ)上利用ARCGIS軟件根據(jù)評價模型對各評價單元進(jìn)行空間疊加運算。利用ARCGIS重分類功能將土地整理的適宜性分為基本適宜（>75）、度適宜（50-75）、臨界適宜（25-50）和不適宜（

（三）三維可視化在土地整理規(guī)劃設(shè)計中的應(yīng)用

這種三維可視化的土地整理規(guī)劃設(shè)計可以模擬出整理規(guī)劃后的地物場景，具有較強(qiáng)的立體感、真實感。其主要的方法是提取整理區(qū)的高程點，在ARCGIS的ARCTOOL BOX模塊下用3D分析創(chuàng)建TIN生成整理區(qū)的數(shù)字高程模型，然后按照田、水、路、林、村分類進(jìn)行整理規(guī)劃設(shè)計。在農(nóng)田平整中調(diào)用出已經(jīng)建立好的TIN文件，以規(guī)劃后每個田塊的ID號作為劃分TIN文件的單位，從數(shù)字高程模型中讀取待平整田塊的高程值，計算平均高程作為田塊的理想高程，通過ID號檢索待平整區(qū)域，以設(shè)計田塊的高程值對待平整區(qū)域的高程點的屬性值進(jìn)行修改，修改后重建TIN就得到了農(nóng)田平整后的數(shù)字高程模型。道路與溝渠設(shè)計的實現(xiàn)，在ARCTOOL BOX模塊下調(diào)用整理后的道路和溝渠的線數(shù)據(jù)，運用空間分析的功能對線數(shù)據(jù)進(jìn)行加寬使其變?yōu)槊鏀?shù)據(jù)，然后在ARCSCENE中將緩沖區(qū)分析后的道路和溝渠數(shù)據(jù)加載到TIN表面。這時要對道路的基礎(chǔ)高程進(jìn)行選擇，選擇TIN作為它的基礎(chǔ)高程。然后生成整理后的數(shù)字高程模型，最后調(diào)用三維符號庫里的符號對重建的數(shù)字高程模型表面上的地物進(jìn)行替換，這樣就形成了整理規(guī)劃后的三維立體景觀圖。

四、結(jié)論

上述的三部文獻(xiàn)都建立了整理區(qū)的數(shù)字高程模型，很好地模擬出了整理區(qū)的地形狀態(tài)，為項目的進(jìn)行提供了可靠的依據(jù)。在第一部文獻(xiàn)中，作者將可視化的技術(shù)引入到了土地整理潛力評價當(dāng)中，不僅實現(xiàn)了評價過程的可視化，還實現(xiàn)了評價結(jié)果的可視化，不僅實現(xiàn)了評價結(jié)果的二維可視化，還實現(xiàn)了評價結(jié)果的三維可視化，這種設(shè)計方式很好地直觀地顯示了整理區(qū)內(nèi)整理潛力的高低，對整理工作具有重要的指導(dǎo)意義。在第二部文獻(xiàn)中，作者將整理區(qū)的三維平面圖形進(jìn)行柵格化的處理劃分成評價單元，并且通過實地調(diào)查選取了影響項目區(qū)整理工作的限制因素和主要的評價因子，并且通過評價模型對評價因子進(jìn)行分析，得出了每個評價單元的適宜程度，而且通過二維圖形顯示出來，這種方法很好地將整理區(qū)的適宜程度展現(xiàn)在二維平面圖上，但是沒有實現(xiàn)評價結(jié)果的三維可視化。因此，三維可視化技術(shù)在土地整理適宜性中的應(yīng)用是這方面的研究方向。上述的第三個文獻(xiàn)中作者打破了傳統(tǒng)的利用CAD進(jìn)行整理設(shè)計，而是運用ARCGIS建立整理區(qū)的數(shù)字高程模型，在模型中進(jìn)行整理設(shè)計。特別是在田塊整理過程中打破了傳統(tǒng)的只能設(shè)計田塊形狀的束縛，在數(shù)字高程模型下進(jìn)行田塊的整理不僅可以整理其形狀還可以進(jìn)行田塊平整，并將結(jié)果以三維圖形的形式顯示出來，直觀動態(tài)地看到整理后的田塊的形狀和高度。此外，對于道路溝渠的設(shè)計，通過空間分析將其轉(zhuǎn)換成了面狀文件并加載到數(shù)字高程模型中，打破了傳統(tǒng)中只能用線文件表示溝渠和道路的束縛，在數(shù)字高程模型中很真實地模擬出了道路的路面狀況。這些創(chuàng)新的設(shè)計都是值得我們學(xué)習(xí)的地方。數(shù)字高程模型的建立可以很直觀、動態(tài)地模擬出項目區(qū)的地形起伏狀況，為整理工作提供了可靠的依據(jù)，上述的三篇文獻(xiàn)中也都在項目開始時構(gòu)建了數(shù)字高程模型，可見三維可視化技術(shù)在土地整理方面的應(yīng)用是今后此方面的研究熱點和重點。

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篇7

摘要：本文探討了現(xiàn)代測繪技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，并介紹了在礦山測量、濕地、水利工程和精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)四個方面的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：測繪；應(yīng)用；發(fā)展

隨著現(xiàn)代測繪技術(shù)的出現(xiàn)，無論在學(xué)科理論，或在技術(shù)體系，以及應(yīng)用范圍上都取得了重大的發(fā)展，甚至可以說是重大的變革，從而也將徹底地改變傳統(tǒng)測繪的生產(chǎn)方式。現(xiàn)代測繪產(chǎn)業(yè)以“3S”技術(shù)為特征，現(xiàn)代測繪技術(shù)已經(jīng)成為人類研究地球及自然環(huán)境，解釋某些自然現(xiàn)象，解決人類社會可持續(xù)發(fā)展等重大問題的重要工具。一、現(xiàn)代測繪技術(shù)的發(fā)展概況(一)GPS的發(fā)展全球定位系統(tǒng)(GPS)是美國從20世紀(jì)70年代開始研制，于1994年全面建成的利用導(dǎo)航衛(wèi)星進(jìn)行測時和測距，具有在海、陸、空進(jìn)行全方位實時三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。1996年2月，美國總統(tǒng)令宣布GPS為軍民兩用系統(tǒng)，標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)對民用開放，2000年5月，美國總統(tǒng)令SA關(guān)閉，價格不貴的民用GPS接收機(jī)能將其水平定位精度從不低于100m提高到15～20m，民用GPS的具備了真正的實用價值。隨著全球定位系統(tǒng)的不斷改進(jìn)，硬、軟件的不斷完善，GPS的應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷地開拓，目前，各種類型的GPS接收機(jī)體積越來越小，重量越來越輕，便于野外觀測。GPS已遍及國民經(jīng)濟(jì)各種部門，并開始逐步深入人們的日常生活。GPS和GLONASS兼容的全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)接收機(jī)已經(jīng)問世。GPS作為一項引起傳統(tǒng)測繪觀念重大變革的技術(shù)，已經(jīng)成為大地測量的主要技術(shù)手段，也是最具潛力的全能型技術(shù)。GPS定位技術(shù)與常規(guī)地面測量定位相比，除具有對測站選擇更靈活、更適應(yīng)不利條件、全天候連續(xù)作業(yè)外。還具有比任何地面常規(guī)技術(shù)供數(shù)量更多、精度更高的數(shù)據(jù)信息。(二)遙感技術(shù)的發(fā)展遙感包括衛(wèi)星遙感和航空遙感，航空遙感作為地形圖測繪的重要手段已在實踐中得到了廣泛的應(yīng)用，衛(wèi)星遙感用于測圖也正在研究之中并取得一些意義重大的成果，基于遙感資料建立數(shù)字地面模型進(jìn)而應(yīng)用于測繪工作已獲得了較多的應(yīng)用。自20世紀(jì)初菜特兄弟發(fā)明人類歷史上第一架飛機(jī)起，航空遙感就開始了它在軍事上的應(yīng)用，從1972年第一顆地球資源衛(wèi)星發(fā)射升空以來，美國、法國、俄羅斯、歐空局、日本、印度、中國等國家都相繼發(fā)射了眾多對地觀測衛(wèi)星。遙感信息獲取技術(shù)已從可見光發(fā)展到紅外、微波：從單波段發(fā)展到多波段、多角度、多極化；從空間維擴(kuò)展到時空維；從低分辨率發(fā)展到高分辨率甚至超高分辨率。遙感平臺有地球同步軌道衛(wèi)星、太陽同步衛(wèi)星、太空飛船、航天飛機(jī)、探空火箭，并且還有高、中、低空飛機(jī)、升空氣球和無人飛機(jī)等：傳感器有框幅式光學(xué)相機(jī)，縫隙、全景相機(jī)、光機(jī)掃描儀、光電掃描儀、CCD線陣、面陣掃描儀、微波散射計、雷達(dá)測高儀、激光掃描儀和合成孔徑雷達(dá)等，它們幾乎覆蓋了可透過大氣窗口的所有電磁波段。(三)GIS的發(fā)展地理信息系統(tǒng)作為多個學(xué)科、多種技術(shù)交叉融合的產(chǎn)物，至今只有40多年的歷史。地理信息系統(tǒng)起源于20世紀(jì)60年代加拿大和美國學(xué)者的在土地和交通方面的地理信息研究。1998年1月31日美國前副總統(tǒng)戈爾在加利福尼亞科學(xué)中心的一次講演，在該講演中戈爾正式提出數(shù)字地球的概念。地理信息系統(tǒng)作為對空間地理分布有關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理、管理、分析的計算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)，其發(fā)展和應(yīng)用對測繪科學(xué)的發(fā)展意義重大，是現(xiàn)代測繪技術(shù)的重大技術(shù)支撐。二、現(xiàn)代測繪技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)代測繪技術(shù)作為一門新的信息科學(xué)在經(jīng)濟(jì)和社會可持續(xù)發(fā)展的諸多領(lǐng)域正發(fā)揮著愈來愈大的作用。在這里主要介紹現(xiàn)代測繪技術(shù)在礦山測量方面、濕地方面、水利工程方面和精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用情況。

(一)礦山測量方面遙感技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用已經(jīng)歷了較長的時間，并積累了豐富的經(jīng)驗。應(yīng)用遙感資料，可獲取礦區(qū)實時、動態(tài)、綜合的信息源，對礦區(qū)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，為礦區(qū)環(huán)境保護(hù)提供決策支持。遙感資料用于找礦、礦區(qū)地質(zhì)條件研究、煤層頂?shù)装逖芯康确矫娑家训玫綉?yīng)用，所有這些，都說明遙感技術(shù)應(yīng)用于礦山測量是礦山測量實現(xiàn)其現(xiàn)代任務(wù)的重要保證。利用GPS技術(shù)進(jìn)行礦區(qū)地表移動監(jiān)測、水文觀測孔高程監(jiān)測、礦區(qū)控制網(wǎng)建立或復(fù)測、改造等。其應(yīng)用于礦山測量工作的地面部分已成為現(xiàn)代礦山測量的一項重要支撐技術(shù)。以礦區(qū)資源環(huán)境信息系統(tǒng)為平臺，以各種測量技術(shù)為數(shù)據(jù)獲取的途徑，可以建立集數(shù)據(jù)采集、處理、管理、分析、輸出于一體的自動化、智能化的技術(shù)系統(tǒng)，作為礦山可持續(xù)發(fā)展的決策支持系統(tǒng)。(二)濕地方面利用遙感技術(shù)對濕地生物資源的分布、生長狀況及其變化進(jìn)行估測。利用遙感技術(shù)多層次、多時相的動態(tài)監(jiān)測功能獲得及時可靠的數(shù)據(jù)，通過地理信息系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的實時更新，并對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行空間分析，可得到濕地的動態(tài)變化情況。應(yīng)用遙感和地理信息系統(tǒng)技術(shù)，獲取濕地生態(tài)環(huán)境質(zhì)量分析評價所需要的數(shù)據(jù)，借助GPS技術(shù)進(jìn)行水質(zhì)采樣調(diào)查、植被樣方調(diào)查、土壤采樣等常規(guī)野外調(diào)查。根據(jù)濕地信息系統(tǒng)的功能，可將其劃分為兩大類：查詢服務(wù)型信息系統(tǒng)和決策支持型地信息系統(tǒng)。(三)水利工程方面遙感技術(shù)能夠?qū)崟r地對大江、大河和湖水水位進(jìn)行監(jiān)測，可實時監(jiān)測洪水災(zāi)害面積。RS和GIS集成能及早預(yù)報洪水淹沒范圍和干旱災(zāi)情范圍，為防災(zāi)、抗災(zāi)提供準(zhǔn)確信息。在水利樞紐工程竣工后，需對水庫大壩、大型橋梁等進(jìn)行連續(xù)的、精密的監(jiān)測。現(xiàn)代測繪技術(shù)提供了連續(xù)、實時的安全運行監(jiān)控手段。利用全數(shù)字?jǐn)z影測量或數(shù)字測圖技術(shù)建立數(shù)字地面模型，應(yīng)用GIS的分析決策功能，可以方便快速地進(jìn)行水庫大壩選址、庫容計算、引水渠修建、受益范圍等設(shè)計工作，為開發(fā)利用水資源提供科學(xué)依據(jù)。目前，大中城市都有由數(shù)字測圖技術(shù)或全數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)建立的城市數(shù)字地形圖，給排水管線的規(guī)劃、設(shè)計可在數(shù)字地形圖上進(jìn)行。(四)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)方面精確農(nóng)業(yè)中，利用GPS技術(shù)對采集的農(nóng)田信息進(jìn)行空間定位；利用RS技術(shù)獲取農(nóng)田小區(qū)內(nèi)作物生長環(huán)境、生長狀況和空間變異的大量時空變化信息；利用GIS技術(shù)建立農(nóng)田土地管理、自然條件、作物產(chǎn)量的空間分布等的空間數(shù)據(jù)庫；對作物苗情、墑情的發(fā)生發(fā)展趨勢進(jìn)行分析模擬，為分析農(nóng)田內(nèi)自然條件、資源有效利用狀況、作物產(chǎn)量的時空差異性和實施調(diào)控提供處方信息。GPS、RS、GIS技術(shù)及自動化控制技術(shù)為支撐的精確農(nóng)業(yè)將促進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展。它能夠收集土地利用現(xiàn)狀、植被分布、農(nóng)作物的生長情況、農(nóng)作物的災(zāi)情分布、土壤肥力等多種信息，將信息技術(shù)與農(nóng)藝、農(nóng)機(jī)有機(jī)地結(jié)合起來，最大限度地優(yōu)化各項農(nóng)業(yè)資源與生產(chǎn)要素的合理分配，獲取高產(chǎn)量和最大經(jīng)濟(jì)效益，同時又能有效地保護(hù)生態(tài)環(huán)境和農(nóng)業(yè)自然資源，有利于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

三、結(jié)語以“3S”一體化或集成為主導(dǎo)的空間信息技術(shù)體系已逐漸成為測繪學(xué)或地球信息學(xué)新的技術(shù)體系和工作模式，其先進(jìn)性、時效性明顯。現(xiàn)代測繪技術(shù)將朝著高科技、自動化、實時化和數(shù)字化方向發(fā)展。

篇8

Abstract: Digital Earth is a digital earth, with the continuous development of GIS technology. It is through the mass storage, multi-resolution, integrated 3S, simulation and virtual networks, and the advantages such as high-end technology, more and more used in more areas. Means to achieve the digital processing and maximize the use of Earth resources. The establishment of Digital Earth's space technology, information technology, network and technology environment to a certain stage of development of the combination product.

關(guān)鍵詞:數(shù)字地球;理論基礎(chǔ);應(yīng)用

Key words: produce;theoretical basis;application

中圖分類號:P2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1006-4311(2010)29-0110-01

1數(shù)字地球產(chǎn)生

隨著GIS技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,不同種類的GIS組合、交融,加之寬帶網(wǎng)絡(luò)、仿真、虛擬現(xiàn)實等各種技術(shù)的支持,數(shù)字地球也就應(yīng)運而生。地球的空間表達(dá)方式,由過去的模擬地圖到數(shù)字地圖是數(shù)據(jù)的處理技術(shù)的飛躍,由數(shù)字地圖到地理信息系統(tǒng)是信息技術(shù)發(fā)展的本質(zhì)飛躍。

什么是數(shù)字地球?按照戈爾的描述,數(shù)字地球是指一個以地理坐標(biāo)經(jīng)網(wǎng)為依據(jù)的、具有多分辨率的、海量數(shù)據(jù)處理和多位現(xiàn)實的虛擬系統(tǒng)。確切的說,數(shù)字地球是以地球為研究對象,以地球坐標(biāo)為依據(jù)、具有多分辨率、海量數(shù)據(jù)和多種數(shù)據(jù)相匹配的多元體的結(jié)合,并可以用多媒體和虛擬技術(shù)進(jìn)行多維的(立體的和動態(tài)的)表述,具有空間化、數(shù)據(jù)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和可視化高尖端的系統(tǒng)。簡單地說,數(shù)字地球就是一個整個地球經(jīng)數(shù)字化之后由計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)來管理的海量信息技術(shù)系統(tǒng)。數(shù)字地球?qū)⒂嘘P(guān)地球上每一點的全部信息,按地球的地理坐標(biāo)加以整理,然后構(gòu)成一個全球的信息模型。這樣,人們可以快速、形象、完整的了解地球上的任何一點、任何方面的信息,從而實現(xiàn)“信息在指尖上”的夢想。

2數(shù)字地球的理論技術(shù)基礎(chǔ)

作為一個技術(shù)系統(tǒng),數(shù)字地球是遙感圖像處理系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)、寬帶網(wǎng)絡(luò)以及仿真和虛擬技術(shù)等現(xiàn)代科技的高度綜合,是信息技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果。據(jù)不完全統(tǒng)計,在自然與人類社會的信息流總量中,具有地理參考特征的各種信息流量占總信息流量的80%左右。自然而具有地理特征屬性的空間信息均與地球有關(guān),因此在進(jìn)入信息時代的社會中,提出數(shù)字地球的概念,創(chuàng)建數(shù)字地球,以至于在各個領(lǐng)域中應(yīng)用數(shù)字地球,是必然的事情。地球信息科學(xué)是數(shù)字地球的理論基礎(chǔ),包括地球系統(tǒng)理論和信息科學(xué)理論、地球耗散結(jié)構(gòu)與自身組織理論和地球分形與自身相似理論等。數(shù)字地球主要由空間數(shù)據(jù)、文本數(shù)據(jù)、操作平臺、應(yīng)用模型組成。

數(shù)字地球的發(fā)展需要關(guān)鍵技術(shù)的支撐。主要包括7大關(guān)鍵技術(shù):對地觀測技術(shù),位數(shù)字地球提供空間數(shù)據(jù)源,是數(shù)字地球發(fā)展的“血液”供給者,同時,GIS/GPS/虛擬現(xiàn)實技術(shù)很重要;海量存儲技術(shù),為數(shù)字地球的應(yīng)用儲備“能量”;科學(xué)計算,可以解決輔助決策問題,同時還能促進(jìn)產(chǎn)生知識的試驗和理論方法創(chuàng)新;寬帶技術(shù),通過分布式的數(shù)據(jù)庫存儲海量數(shù)據(jù),而這種分布是數(shù)據(jù)庫之間只有通過寬帶技術(shù),才能實現(xiàn)數(shù)字地球海量數(shù)據(jù)的調(diào)用與共享;互操作技術(shù),萬維網(wǎng)絡(luò)通過一種簡單的、通用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議使其被廣泛應(yīng)用。數(shù)字地球也需要通過一種簡單的互操作技術(shù)提高地理信息的可讀性與可操作性;元數(shù)據(jù)管理與存儲技術(shù);格網(wǎng)技術(shù),格網(wǎng)是將高速互聯(lián)網(wǎng)、高性能計算機(jī)、大型數(shù)據(jù)庫、傳感器、遠(yuǎn)程設(shè)備等融為一體的分布是集成系統(tǒng),數(shù)字地球的格網(wǎng)計算使一些常規(guī)的計算資源、空間信息資源形成一個無縫的集成協(xié)同計算環(huán)境,為海量數(shù)據(jù)空間分析提供計算資源的支持。

3數(shù)字地球的未來應(yīng)用領(lǐng)域探究

數(shù)字地球的應(yīng)用可以分為全球?qū)印覍印^(qū)域?qū)?個層次。全球?qū)邮侵敢徽麄€地球為研究對象,主要包括全球氣候變化、全球植被與土地利用、土地覆蓋變化、生物多樣性變化、全球海平面及海洋環(huán)境變化、全球地形變化及地殼運動檢測、全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平檢測與評估等;國家層是指一個國家為對象,包括資源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會、人口的動態(tài)監(jiān)測與分析作為研究對象,尤其對于農(nóng)作物種植面積、長勢及估產(chǎn)、洪澇、旱災(zāi)等的監(jiān)測;區(qū)域?qū)邮侵敢猿鞘小⒓?zhèn)、農(nóng)村、社區(qū)為對象,包括信息化帶動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級,經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展態(tài)勢、管理與服務(wù)等。

3.1 “數(shù)字農(nóng)業(yè)”“數(shù)字農(nóng)業(yè)”是指運用數(shù)字地球技術(shù),包括多種分辨率的遙感技術(shù),遙測技術(shù),全球定位系統(tǒng)技術(shù),計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),地理信息系統(tǒng)技術(shù)等信息技術(shù);和土壤快速分析,自動滴灌與噴灌技術(shù)及其自動耕作與收獲,處理與保存的智能化農(nóng)機(jī)技術(shù)等相結(jié)合的,定位到中小尺度的農(nóng)田,在微觀尺度上直接與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動與生產(chǎn)管理相結(jié)合的高新技術(shù)系統(tǒng)。

3.2 “數(shù)字城市”為了應(yīng)對城市規(guī)劃、建設(shè)管理工作的更高、更快、更強(qiáng)、更新的要求,數(shù)字地球?qū)谖磥淼囊欢螘r期內(nèi)越來越多的應(yīng)用到城市領(lǐng)域,形成“數(shù)字城市”,它是21世紀(jì)的發(fā)展方向,結(jié)合當(dāng)今世界信息化發(fā)展現(xiàn)狀,“數(shù)字城市”將會涉及到城市的各個方面,諸如政務(wù)領(lǐng)域的信息化建設(shè),農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的數(shù)字化建設(shè)等。

3.3 “未來數(shù)字化戰(zhàn)場”通過數(shù)字化部隊用數(shù)字式通信系統(tǒng)把戰(zhàn)場上所有的武器平臺合傳感系統(tǒng)連接到一起,為作戰(zhàn)指揮部提供所需要的信息,并使作戰(zhàn)部隊能迅速而方便的橫向和縱向交流。

3.4 “數(shù)字礦區(qū)”通過“數(shù)字礦山”建設(shè)拓展礦山企業(yè)的生存與發(fā)展空間,促進(jìn)礦山企業(yè)組織結(jié)構(gòu)的優(yōu)化,提高企業(yè)的快速反應(yīng)能力,大力改善區(qū)域環(huán)境等,從而實現(xiàn)礦區(qū)資源、環(huán)境和社會經(jīng)濟(jì)相協(xié)調(diào)的可持續(xù)發(fā)展之路。

4結(jié)語

我國通過應(yīng)用現(xiàn)代測繪學(xué)已經(jīng)建成的國家1:100萬和1:25萬數(shù)字化地圖數(shù)據(jù)庫是國家法定的空間數(shù)據(jù)框架,但是同時還需要國家和省市兩級建立以航天和航空遙感影像為基礎(chǔ)的國家級1:5萬和省級1:1萬數(shù)字空間數(shù)據(jù)庫,從而可以獲得直徑1米分辨率的我國地面影像,這些都將為我國的“數(shù)字地球”打下基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn):

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篇9

關(guān)鍵詞：數(shù)字技術(shù);農(nóng)莊改造;生態(tài);效率

數(shù)字技術(shù)改造指綜合運用地理信息技術(shù)、計算機(jī)輔助設(shè)計、大數(shù)據(jù)技術(shù)和多媒體等技術(shù),對農(nóng)莊的地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取、分析、處理和輔助決策服務(wù)的技術(shù)系統(tǒng),實現(xiàn)農(nóng)莊的農(nóng)業(yè)資源、空間資源、生態(tài)環(huán)境、客源管理等的科學(xué)化、智能化、智慧化。數(shù)字技術(shù)對農(nóng)莊的改造,促使傳統(tǒng)農(nóng)莊規(guī)劃中出現(xiàn)的不科學(xué)、不合理、不完善的現(xiàn)象得到解決。本文以福建省南平市博遠(yuǎn)農(nóng)莊為例,運用數(shù)字技術(shù)進(jìn)行改造規(guī)劃,探討傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)園區(qū)數(shù)字化改造的理論與方法,以期為該類農(nóng)業(yè)園區(qū)規(guī)劃提供借鑒。

1數(shù)字技術(shù)對農(nóng)莊改造的啟示

1.1促進(jìn)農(nóng)莊規(guī)劃的科學(xué)化由于農(nóng)莊改造規(guī)劃設(shè)計過程需要大量基礎(chǔ)資料分析整理,所需基礎(chǔ)資料數(shù)據(jù)量大,涵蓋面廣,而傳統(tǒng)農(nóng)莊的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)還沒有完全數(shù)字化,數(shù)據(jù)缺乏高效管理,造成許多數(shù)據(jù)丟失和數(shù)據(jù)變動問題,這就在不同程度上對規(guī)劃方案造成了影響,并隨之出現(xiàn)一系列問題,如:景觀營造缺乏對基礎(chǔ)自然資源現(xiàn)狀的充分利用和尊重,破壞農(nóng)業(yè)觀光的本質(zhì);缺乏科學(xué)規(guī)劃和可持續(xù)發(fā)展的指導(dǎo),影響農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展等問題,要解決這些問題,便需要對農(nóng)莊進(jìn)行科學(xué)化的規(guī)劃改造。運用數(shù)字技術(shù)對傳統(tǒng)農(nóng)莊進(jìn)行改造,有利于實現(xiàn)社會、空間、環(huán)境的一體化的規(guī)劃目標(biāo),從而促使理論與實踐的有效結(jié)合。例如運用數(shù)字技術(shù)之一的地理信息系統(tǒng),在計算機(jī)系統(tǒng)支持下,可對農(nóng)莊的地理空間信息進(jìn)行采集、存貯、查詢、處理、分析與可視化表達(dá)。其主要功能是對地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)管理和綜合分析,反映地理對象空間分布特征及其拓?fù)潢P(guān)系,描述地理信息的動態(tài)演變,時空建模,分析地理系統(tǒng)的演化過程,最終進(jìn)行科學(xué)決策[1]。

1.2促進(jìn)農(nóng)莊管理的智能化空氣溫濕度、土壤溫濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、雨量等數(shù)據(jù)都是農(nóng)莊的經(jīng)營管理過程中非常重要的生態(tài)數(shù)據(jù),通過云計算、物聯(lián)網(wǎng)等新的數(shù)字技術(shù)的支持下,這些數(shù)據(jù)將被傳輸?shù)椒?wù)管理平臺進(jìn)行分析處理并形成參考信息,農(nóng)莊可據(jù)此對農(nóng)作物及其他相關(guān)管理內(nèi)容做出安排。并且農(nóng)莊管理者可在物聯(lián)網(wǎng)終端上瀏覽智能溫室內(nèi)蔬菜的實時生長情況,從而進(jìn)行精細(xì)化種植。通過屏幕便可查看農(nóng)作物的生長環(huán)境,為其量身定做灌溉和營養(yǎng)計劃。依托于云計算等先進(jìn)的數(shù)字技術(shù),大力推進(jìn)農(nóng)莊創(chuàng)新,建設(shè)適合城市人群需要的特色農(nóng)莊,才能讓人們在繁忙的生活中體驗大自然帶來的清新,享受真正的綠色生活,向往智能化的生活環(huán)境[2],提高城市生活的服務(wù)效率[3]。

1.3實現(xiàn)農(nóng)莊服務(wù)的智慧化農(nóng)莊服務(wù)的智慧化就是通過物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施、云計算設(shè)施、地理空間基礎(chǔ)設(shè)施等數(shù)字技術(shù)手段,融合社交網(wǎng)絡(luò)、APP等終端工具和方法,實現(xiàn)數(shù)字反饋的時效性。農(nóng)莊服務(wù)的智慧化可強(qiáng)化客戶關(guān)系管理。農(nóng)莊應(yīng)將與客戶的線上交流活動與線下跟蹤活動相融合,做好線上的客戶意愿咨詢與線下交易的無縫對接,有效提升生態(tài)農(nóng)莊與客戶及潛在客戶間的交流與互動效率。這便要求生態(tài)農(nóng)莊通過微博平臺和微信公眾號等數(shù)字社交網(wǎng)絡(luò)平臺來關(guān)注客戶的個性化需求、變動趨勢[4]。外地客商也可通過物聯(lián)網(wǎng)終端平臺上瀏覽大棚內(nèi)蔬菜的實時生長情況,農(nóng)作物的生長環(huán)境,真正實現(xiàn)溯源清晰。

2數(shù)字技術(shù)在博遠(yuǎn)農(nóng)莊改造中的應(yīng)用

2.1前期資料數(shù)字化收集與處理基礎(chǔ)資料數(shù)字化收集與處理是各類規(guī)劃的基本保障,是景觀規(guī)劃或景觀設(shè)計初期的主要任務(wù),所以對博遠(yuǎn)農(nóng)莊改造項目規(guī)劃前期的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)收集,起到非常重要的作用和功能。數(shù)字化收集與處理主要分為:平面數(shù)字收集與處理即資料收集、數(shù)據(jù)共享與信息交流,空間數(shù)字收集與處理即空間分析與信息提取、景觀處理等方面,下面就針對這點,依例進(jìn)行簡要的分析和闡述:

2.1.1平面數(shù)字收集與處理數(shù)字技術(shù)在農(nóng)莊改造應(yīng)用的過程中,首先是利用多媒體和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等方面,將計算機(jī)作為主要的媒介,通過對其相關(guān)信息和數(shù)據(jù)的收集、規(guī)劃、遠(yuǎn)程等方式,有效地實現(xiàn)信息、目錄檢索與查詢、改造信息、方案征集、網(wǎng)絡(luò)會議、網(wǎng)上方案評價等方面的功能。同時,在數(shù)字技術(shù)應(yīng)用的過程中,通過利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的相關(guān)功能,可以有效地實現(xiàn)規(guī)劃信息和數(shù)據(jù)共享功能,從而有效地提升農(nóng)莊改造的工作效率,并且在很大程度上減少了工作量,這對我國城郊農(nóng)莊再建乃至相關(guān)園林產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,都具有非常重要的作用和意義。閩北地區(qū)有眾多農(nóng)莊,這些農(nóng)莊往往占地廣、跨地形地貌程度高。南平下轄市邵武市博園農(nóng)莊的土地現(xiàn)狀比較復(fù)雜,除農(nóng)場建設(shè)用地、交通工程用地外,草地、林地、耕地、滯留用地、灘涂地、水域面積都較大———即使規(guī)劃中最少的交通用地亦有2.43hm2,僅占總面積的1%;此外,整個農(nóng)莊的景觀資源也需要重新分析,譬如山泉水稻田共計121.5hm2,它既包含了水域部分,也包含耕地部分。這些分析很多重疊,將交錯的數(shù)據(jù)整合與再分配是改造過程中第一個棘手的問題。因此,需采用數(shù)字軟件對各項指標(biāo)進(jìn)行多維度考量,從而進(jìn)行權(quán)重配比,譬如,交通工程用地需要考慮避讓生態(tài)景觀、連接主要景觀外,并且考慮客源的分布,對南平市及各轄市乃至省外旅客成分進(jìn)行歷年數(shù)據(jù)比對與預(yù)測。當(dāng)然,這還有待更多的后期驗證,單從目前的農(nóng)莊經(jīng)營效果來看是初步成功的。這些分析中很多如客源分析都是數(shù)據(jù)共享的,通過網(wǎng)上便可查詢,非常便捷。

2.1.2空間數(shù)字收集與處理數(shù)字技術(shù)在農(nóng)莊改造應(yīng)用的過程中,還可利用地理信息系統(tǒng)技術(shù),為工作人員提供相對較好的空間數(shù)據(jù)與相應(yīng)分析。同時,通過利用地理信息技術(shù)對其相關(guān)的信息和數(shù)據(jù),進(jìn)行全面的提取和分析,并且在相應(yīng)的系統(tǒng)中,構(gòu)建完善的空間層面的數(shù)據(jù)庫。由此,設(shè)計雙方都可以進(jìn)行全面的提取和查詢,并且對各個數(shù)據(jù)可以進(jìn)行全面、長期的統(tǒng)計,這樣對工程的操作、編輯、提取及輸出等工作的開展和后期的管控提供了重要且可靠的參考依據(jù)。在博遠(yuǎn)農(nóng)莊設(shè)計前期,利用地理3S技術(shù)對農(nóng)莊原基地的自然條件進(jìn)行分析,并且運用如ArcGSI提供的坡度、坡向測量算法等對場地進(jìn)行了虛擬測量,這些都已經(jīng)是常規(guī)的數(shù)字技術(shù)手段。這些數(shù)字技術(shù)對于地形、地貌復(fù)雜的農(nóng)莊,并且往往沒有數(shù)據(jù)記錄史的對象是獲取第一手資料的必經(jīng)之途。甚至一些簡單的測量已經(jīng)可以通過手機(jī)軟件協(xié)助完成,非業(yè)內(nèi)人士也完全可以進(jìn)行測量,數(shù)字化相應(yīng)帶來的即是大眾設(shè)計參與度的巨幅提升[5]。平面數(shù)字與空間數(shù)字的結(jié)合也可應(yīng)用在如農(nóng)莊工程樣式與材質(zhì)的選定的前期多個方面。利用Au-toCAD3DS、3dsMAX、Quest3D、2Dshaper、SketchUp等軟件,構(gòu)建相應(yīng)的三維立體模型。同時,在應(yīng)用的過程中,主要利用材質(zhì)編輯器的形式,對其樣式及材質(zhì)進(jìn)行全面的選定,這樣便可在一定程度上增加園林的藝術(shù)感;同樣,平面數(shù)字、空間數(shù)字各自內(nèi)部的相互疊加也是不可或缺的。在農(nóng)莊內(nèi)的博物館就采用了參數(shù)化建筑建模,這就是將平面數(shù)字聯(lián)系、集成起來的一種有效方法[6],虛擬現(xiàn)實手段在這些多重數(shù)字的集中處理方面是極為擅長的。

2.2中期效果的虛擬數(shù)字化展示

景觀處理是數(shù)字技術(shù)在農(nóng)莊再規(guī)劃中非常重要的作用之一,主要利用網(wǎng)絡(luò)信息處理的形式,對農(nóng)莊景觀進(jìn)行全面的虛擬、描述和處理。整個過程中主要包含有兩種展現(xiàn)形式:靜態(tài)效果展示、動態(tài)效果展示。

2.2.1靜態(tài)效果展示主要是以農(nóng)莊的二維、三維數(shù)字展示、景觀效果展示為主,利用3S技術(shù),可以對莊園內(nèi)的園林資源與旅游資源,進(jìn)行全面的評價,為其后工程施工與維護(hù)的開展提供重要參考依據(jù)。同時,經(jīng)過前期的資料數(shù)字化原始收集與簡單處理對如水的酸堿度、硬度、導(dǎo)電率等自然條件的數(shù)據(jù)收集與處理,對包括農(nóng)莊內(nèi)農(nóng)作物的植物選擇,起到了非常重要的作用,在中期的數(shù)據(jù)使用上非常便捷。農(nóng)莊設(shè)計中反復(fù)比對果園與農(nóng)田的分割、用數(shù)據(jù)論證設(shè)計結(jié)果。同時還要結(jié)合旅游景觀需求,這便是景觀效果展示部分。這一部分主要應(yīng)用了Photoshop等圖像處理軟件,對景觀效果在數(shù)字與實際的基礎(chǔ)上進(jìn)行簡單的虛擬展示。因為還有后期實景數(shù)字化,故不贅述。

2.2.2動態(tài)效果展示主要是在時間軸線上利用遙感圖像、地理信息等技術(shù),對農(nóng)莊原生資源的變遷、農(nóng)莊次生綠地的發(fā)展、農(nóng)莊長期建設(shè)的情況,實施動態(tài)預(yù)測與模擬。以博遠(yuǎn)農(nóng)莊為代表的閩北地區(qū)的莊園都背靠大山,有河流穿過,這對農(nóng)莊綠化、生態(tài)保護(hù)等各個方面,是非常好的自然優(yōu)勢亦是規(guī)劃挑戰(zhàn)。除此之外,將整個莊園的排水排污系統(tǒng)重新規(guī)劃,利用ArcGsi技術(shù)建立水系模型演示污水處理效果,既能保證污水的快速流通,又能保護(hù)旅游景觀效果不受太多影響。兩種形式的效果展示是相輔相成的,如涵水條件,它既要考慮靜態(tài)的一些水源特征、儲量,又要考慮月降水量分布、多年年平均降水量等等,這些沒有數(shù)字的支撐很難整合分析,從而準(zhǔn)確把握設(shè)計的細(xì)節(jié)。

2.3后期實景的數(shù)字化采集與管控

2.3.1農(nóng)莊實景的數(shù)字化農(nóng)莊的實景數(shù)字化主要是指:將莊園風(fēng)景的真實圖像,通過利用圖像化等方式,進(jìn)行全面的表達(dá)。數(shù)字技術(shù)在風(fēng)景園林應(yīng)用的過程中,主要是利用地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)、遙感技術(shù)等方面,對其相關(guān)的地理信息、資源等方面,進(jìn)行全面提取。同時,在應(yīng)用過程中,通過利用可視化、虛擬化等技術(shù)形式,對其圖像進(jìn)行全面的技術(shù)化處理,從而在最大程度上展現(xiàn)數(shù)字技術(shù)在農(nóng)莊改造中的作用。在動靜效果評估的基礎(chǔ)上,進(jìn)行實景數(shù)字化,強(qiáng)調(diào)的是整個循環(huán)方法的再驗性,這便是區(qū)別于中期圖像處理的地方。在博遠(yuǎn)農(nóng)莊的前、中期景觀數(shù)據(jù)收集、處理中,沒有套用類似農(nóng)莊的效果模板,而是充分利用人工拍攝、航拍圖像的再處理,以此演示設(shè)計效果。這樣不僅便于甲方理解設(shè)計方案,也讓后期施工中的一些細(xì)節(jié)問題再次得到提前校驗。

2.3.2農(nóng)莊工程后期對旅游景觀效果的處理主要通過計算機(jī)軟件,承接上述的實景數(shù)字化處理,對其相應(yīng)的圖像全面過濾,并進(jìn)行藝術(shù)效果分析,主要通過隸屬函數(shù)進(jìn)行較為客觀的評價。同時,在應(yīng)用的過程中,通過利用相應(yīng)的圖像處理技術(shù),將其全面的視圖進(jìn)行輸出,可以對其各個方面進(jìn)行全方位調(diào)整,以此提升農(nóng)莊建設(shè)和設(shè)計的效果。農(nóng)莊的景觀效果往往需要長期經(jīng)營(博遠(yuǎn)以一年為近期規(guī)劃,五年為中遠(yuǎn)期),這樣的虛擬手段不僅可以更真實地接近實際情況,也是旅游宣傳的一部分。2.3.3農(nóng)莊后期管理的數(shù)字化這一部分雖未徹底完成,但依然對其他項目具有參考意義與啟發(fā),故一并羅列。農(nóng)莊的后期管理除了常規(guī)的旅游、經(jīng)營管理,更要強(qiáng)調(diào)的是不斷監(jiān)控客源地、客流量、農(nóng)莊內(nèi)旅游路線、消費組成等,對相應(yīng)的農(nóng)莊部分進(jìn)行調(diào)整;景觀的監(jiān)控則需要一個相對客觀的評價體系,依照不同季節(jié)、時間段進(jìn)行長期的評估,并加以干預(yù)改造。依照前期數(shù)據(jù)收集與處理形成的數(shù)據(jù)庫,在后期可以幫助構(gòu)建評價體系并做多維參照,這樣構(gòu)成一個基本的循環(huán)方法論,可以永續(xù)循環(huán)以求動態(tài)的數(shù)字穩(wěn)定、農(nóng)莊興盛[7]。

3小結(jié)

新型的觀光農(nóng)業(yè)園是在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)園基礎(chǔ)上,融農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)和觀光休閑為一體的新型產(chǎn)業(yè)。筆者通過分析數(shù)字技術(shù)對于農(nóng)莊改造的啟示,并以南平博遠(yuǎn)農(nóng)莊改造為例,闡述數(shù)字技術(shù)對其景觀規(guī)劃、設(shè)計的數(shù)據(jù)獲取、空間分析、成果表現(xiàn)、決策支持、后期的數(shù)字化管理等方面的運用,以期為該類農(nóng)業(yè)園區(qū)改造提供借鑒。隨著數(shù)字技術(shù)的迅猛發(fā)展,虛擬現(xiàn)實、增強(qiáng)現(xiàn)實也逐步被運用到各類規(guī)劃改造中來,也必將對新型觀光農(nóng)莊的發(fā)展,運營中起到重要作用。

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