基于模型和WebGIS数字农作支持系统的设计与实现

基于系统用户需求及现有农作模型特点,研究GIS技术与农作模型集成的机制与方法,提出了"XML技术+自定义地图引擎"的技术思路,设计了合理的系统体系结构.运用软构件技术,基于B/S(Browser/Server) 的分布式网络技术,以WebGIS为空间信息管理平台,建立了基于模型和WebGIS的数字农作支持系统(MGDFSS) .该系统实现了基本地图操作、农作空间信息管理、作物生态区划、种植制度设计、栽培方案设计、生长模拟预测、管理策略分析、生长监测与调控、精准农作处方、生产力分析、专家咨询以及系统维护等综合功能.该系统的建立和应用可显著提升农作生产过程的数字化表达与信息化管理,促进数字农作技术的发展.     

玉米生长计算机动态模拟研究

本研究是以玉米的生育模型为主要对象,研究的主要依据是以作物生理、生态学理论、实验数据,应用系统分析原理和数学建模技术,在此基础上,通过研究玉米的栽培管理知识体系,分析和构建一个以玉米为中心的环境整体体系,运用计算机知识,结合软件管理和数字技术,研究玉米的产量与生育环境间的关系,使玉米的生育过程进行数字化的表达,可以定量地分析玉米的整个生育过程,为实现玉米生长过程的定时、定量、定位,对玉米进行数字化和精确化的农作信息管理,为整体的生长提供基础依据。     

监测生长状态和环境响应的作物数字孪生系统研究综述

在农业生产数字化和智慧化阶段,需实时、全面、准确地了解作物生长状态和农田环境,并根据相关信息做出相应的分析、反馈、决策。针对这一问题,借鉴工业数字孪生系统的概念,将作物实际生长与模拟生长的同步、作物实时状态与作物实时管理策略之间的交互系统概括为作物数字孪生系统。在梳理国内外研究现状的基础上,指出作物数字孪生系统包含数据获取与传输、模型构建、可视化交互等阶段;其关键技术包括传感器技术、图像分割技术、建模技术以及可视化技术等。同时指出该领域的研究可以从作物基础数据、系统模型能力、多方协同交互等方面进行。监测生长状态和环境响应的作物数字孪生系统的相关研究对农业生产的智慧化和数字化有较大的现实意义,从理论和应用层面也有较大的价值。     

作物生长发育过程的计算机模拟决策研究概述

种植业是农业的基础产业 ,作物生长发育过程的计算机模拟决策研究是种植智能化、数字化与精确化的桥梁与纽带。本文对作物计算机模型的定义、模型分类、产生和发展、应用及意义等进行了概述。作物模拟技术经历了初创、发展及完善与成熟阶段。作物模拟研究的作用主要有解释作物生长过程的机理、预测及调控指导 3个方面 ,其目的主要有定量关系、综合知识、检验假设、进行模拟、支持决策与教学及连接其它模型等 ,其意义主要表现在为人们提供了新的认知工具 ,使作物生产决策向动态、定量、目标与优化方向发展 ,实现智能化与精确化管理 ,推动农业信息化与可持续发展     

基于作物模型的计算机模拟软件研究

基于作物模型的计算机模拟软件是数字农业中实现农业信息化的重要基础。该文系统介绍了作物模型及作物模拟的概念,作物生长模拟技术的产生和发展,并对模拟软件的研发过程中涉及的关键技术进行阐述,指出模拟软件在农业生产和科研中的应用。     

基于构件化生长模型的作物管理决策支持系统

运用系统分析原理和数学建模技术,通过分析不同作物生长模型的共性及特点,初步创建了基于通用算法框架的作物生长模型。并进一步结合气象生成模型、品种参数生成模型及策略分析评价模型,以C#为编程语言,应用面向对象的程序设计与软构件技术,建立了基于构件化生长模型的作物管理决策支持系统。系统实现了农作模拟预测、决策支持和人机交互技术的有机耦合,具有农作信息管理、动态模拟、方案评估、因苗预测、时空分析及系统维护等功能。系统的建立可为通用性、综合性数字化作物管理决策支持系统的构建奠定基础。     

作物精确栽培；栽培方案设计；生长指标诊断；生产力预测Development and Implementation of Crop Precision Cultivation Technology

 随着现代作物栽培学与新兴学科领域的交叉与融合,作物栽培管理正从传统的模式化和规范化,向着定量化和智能化的方向迈进。作物精确栽培技术即是将系统科学和信息技术应用于作物栽培学,并对作物栽培学所涉及的对象和过程进行数字化设计、信息化感知、动态化模拟,从而实现作物栽培管理的定量化与精确化。通过多年的探索和实践,基本构建了具有中国特色的作物精确栽培技术体系,重点在作物栽培方案的定量设计、作物生长指标的光谱监测、作物生产力的模拟预测三个方面取得了显著的研究进展,并在试验示范中实现了基于生产因子的作物栽培管理方案优化设计、基于光谱信息的作物生长指标监测诊断、基于生长过程的作物产量品质预测预报。作物精确栽培技术的未来发展将需要深入推进作物栽培学与模拟技术、传感技术、决策技术等的交叉融合,完善适用于单点到区域不同尺度的作物栽培方案精确设计、作物生长状况精确诊断、作物生产力精确预测等关键技术,加强作物精确栽培技术软件系统和硬件产品的开发应用与示范推广,从而促进现代作物栽培管理不断向着智慧化方向迈进。作物精确栽培技术的进一步完善将有助于提升农业生产的管理水平和综合效益,加快农业信息化与现代化的发展进程。     

小麦生长模拟与三维可视化系统构建技术研究

作物生长过程的三维可视化是虚拟作物研究的关键技术之一,针对小麦形态结构复杂,小麦生长可视化不易实现的问题,以小麦作物为对象,在已有研究成果基础上,结合小麦生长模拟模型和形态结构模型,从系统结构与功能、系统设计与实现、真实感图形渲染技术（颜色渲染、纹理映射、光照处理）等方面入手,构建小麦生长模拟与三维可视化系统,实现了小麦生长模型和形态结构模型的有机结合,最终实现了小麦生长过程的三维可视化。小麦生长模拟与三维可视化系统将为小麦作物生长动态预测、栽培管理调控、作物株型设计等提供形象逼真的可视化工具,为小麦理想株型筛选,高产、高效、抗倒伏设计与优化等提供技术支撑。     

玉米数字模拟器研究

以玉米为对象，对作物-环境-技术关系展开了数字化模拟研究。运用系统分析方法和动态模拟技术，构建了基于玉米生长发育过程的玉米产量与品质形成模拟器系统；应用组件化程序设计思想，采用标准化接口和模块化封装技术，研究了玉米生长、管理、调控与设计数字化模拟器系统；应用可视化技术实现了玉米动态模拟的可视化输出；从而实实现了玉米生产系统预测、管理、调控、设计的数字化和科学化。     

植物可视化研究进展

近40年来，以作物群体阶段发育和干物质积累为对象的作物生长模拟研究得到了长足发展，各种模型及基于模型的作物辅助决策系统在农业生产中也已得到初步应用。但以个体或群体形态结构为研究对象的植株可视化却是近几年才发展起来的，目前已成为作物模拟研究新的领域。可视化研究是植物结构模拟技术和虚拟现实技术在作物生长模拟中的应用。随着信息农业的发展，作物生长过程可视化必将进一步深入。本文简要介绍植物可视化研究的国内外研究进展和今后的发展趋势。     

基于WebGIS和知识模型的精确农作决策支持系统

在提炼和优化作物管理知识模型的基础上,以WebGIS为空间信息平台,运用软构件技术及B/S分布式网络结构,构建了网络化精确农作决策支持系统.系统实现了基本地图操作、信息查询、差异分析、决策支持、结果展示以及系统维护功能,其中决策支持功能可基于田区土壤肥力和苗情长势差异进行数字化管理方案生成和因苗动态调控.在水稻试验示范区的系统应用结果表明,根据系统推荐的方案进行水稻田间管理,可使该区整体产量水平提高12.16%,肥料施用量减少23.55%,产量变异度下降79.49%.研究结果为实现网络化、数字化、广适性的精确农作决策支持提供了基本平台.     

Seeing is Believing: The Role of Field Days and Tours in Precision Agriculture Education

The traditional role of field days and tours has been to introduce growers and agricultural professionals to new technologies and techniques so that the audience could see how these technologies or techniques could be practically used and applied. Based on this concept, the use of field days or tours to demonstrate the radically new technologies and site-specific management techniques behind precision farming is a perfect application of these tools. Indeed, a survey of precision farming field days held in a number of states found that field days were beneficial in showing growers and agricultural professionals global positioning systems, yield monitoring systems, techniques for grid soil sampling, software for geographic information systems, vehicle guidance systems, variable-rate application equipment, and a host of other technologies and processes. In particular, hands-on experiences, such as field demonstrations, guided sampling activities, and combine harvesting demonstrations are extremely well received and valuable. Indoor seminars featuring farmer panels, side-by-side software demonstrations, and demonstrations of geographic information systems have received high marks by participants. The survey found that a field day must be centered on a well-defined objective and a thorough understanding of the needs of the audience. Survey respondents unanimously agreed that precision farming field days and tours will be even more important as future advances in technology and management techniques are discovered. However, future precision agriculture field days or tours must be coupled with other issues or topics where precision agriculture technologies can be used to solve a practical problem and enhance management practices.     

市地农业信息化建设的对策与措施

信息技术的发展,农业经济市场化、全球化的趋势,农业增效、农民增收的需求等因素,促使农业信息化浪潮迅猛而来.基层农业信息化是农业信息化体系的重点,也是整个农业信息化建设的最薄弱环节.本文立足于市地农业信息化建设,从完善和拓展农业科技信息网络、加强农业科技信息资源建设、建立全面系统的农业信息基层服务组织机构体系等方面具体阐述了市地农业信息化建设的对策及措施.     

数字合作社:产销融合的农业智能系统

产销信息不对称,缺乏资金、知识和经验是小规模农户发展的障碍。作为互助性经济组织,农业合作社的经营受气候、市场和农户水平等自然、经济和社会因素的影响。如何贯通产销信息,并基于需求精细核算成本和组织生产,是合作社经营的重要内容。本文借鉴工业领域数字双胞胎的思想,基于平行智能系统的描述、预测和引导,提出合作社数字四胞胎(数字合作社)的构想,服务合作社规划、准备、生产和评估的各个环节。同时对数字合作社的整体方案、系统设计及其关键技术等进行了描述,并对数字合作社的用户及其运行机制进行了探讨。数字合作社系统框架包括数据感知、决策支持和决策实施,其核心智能技术包括作物建模、动态规划、区块链技术、机器学习等。以有机水稻种植为例,简述了合作社成本分析、种植规划、远程种植可视化等过程,模拟水稻定制种植的场景,以此说明数字合作社的部分功能。数字合作社的概念可为面向合作社的信息系统开发提供方向。鉴于目前以小农经济为主、合作社为主要经营主体的现状,数字合作社系统有助于提升从业者的经营能力,助力小农户对接大市场,提升农业物理社会经济系统的整体效率。     

加速宁夏农用无人机开发应用 促进精准农业发展

根据长期从事农业和在农用无人机研发和应用领域的经验与体会,提出,随着现代农业和规模化经营的发展,宁夏应抓住农用无人机在精准农业中作用日益重要、并正上升为农机行业新星的机遇,加速农用无人机开发和应用。并结合宁夏当地农业和农村特点,提出农用无人机的开发应用可分"农业预警机"和"农事作业机"两个方面统筹兼顾,分步执行,最后建成一个具有世界先进水平的高度信息化、自动化的农业生产管理体系。     

河南省农科院农业信息化技术研究进展与发展方向

概述了近10年来河南省农科院围绕农业信息化的关键技术及应用,在作物模型与栽培模拟优化决策系统、农业管理信息系统开发、农业遥感监测应用、农田信息化和农业信息化理论等方面所取得的研究成果,提出了近中期的重点研究方向:开展适合河南省小规模经营特点的精准农业相关理论及关键技术研究。     

中国节水农作制度发展趋势探讨

建立有区域特色的节水农作制度,将工程节水技术、农艺节水技术、生物节水技术和管理节水技术进行有机结合与集成,提高节水农业的综合效益,是当前国内外节水农业发展的普遍趋势.本研究重点对节水农作制度的概念、基本特征、研究框架等进行了探讨,总结分析了国外节水农作制度发展的模式、技术、政策及其效果.在此基础上,结合我国节水农作制度发展的趋势和问题,提出了我国节水农作制度发展的重点方向,包括:1)从区域多样化出发,构建区域节水型和适水型的农业生产结构;2)加强节水技术标准规范化、技术模式多样化及区域性的综合节水农作制配套技术体系等关键技术研究;3)进一步深化缺水条件下作物需耗水量特征及节水优化灌溉指标体系与模式研究以及区域主导性节水优化种植模式评价与筛选等共性理论问题研究;4)加强研究农民参与的旱作节水技术推广模式,建立相应的管理制度和政策支持措施,制定区域节水农作制度预案.     

农户的技术创新与农业技术进步

农户的技术创新是农业新技术与农业技术进步的桥梁。农户的技术创新作为一种经济行为，是否采用新技术取决于农户对新技术预期成本和效益的比较。农户技术创新的市场导向决定了农业技术选择倾向于使用替代资木的农业技术，因为这种技术符合我国农业要素察赋的特点。政府的责任是在多方面鼓励农户的技术创新。