數字農業的優勢
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數字農業的優勢范文第1篇
【關鍵詞】動態優化方法;農業機械設計;應用
1前言
農業是我國的支柱性產業。結合我國實際情況可知，雖然相關政策及城市改造等措施提升了農民的就業率，但仍然存在許多以農業為主要經濟來源的農民。為了促進我國農業的良性發展，幫助農民獲得更多的經濟利潤，可以應用動態優化方法提升農業機械設計的質量。
2動態優化方法
2．1動態優化方法的概念
動態優化方法建立在優化遺傳算法、計算機輔助技術等相關技術或技能的基礎上［1］。這種方法是指，根據設計要求確定相應的參數或模型之后，通過動力學建模的方式，對所得參數或模型進行動態分析，將參數或模型中存在的不合理問題識別出來，進而提升參數或模型的設計質量。
2．2動態優化方法的應用優勢
就農業機械設計而言，動態優化方法的應用優勢主要包含以下幾種:第一，可修正優勢。在基于動態優化方法的農業機械設計工作中，設計人員可以通過遺傳算法、動態控制等技術，將農業機械模型中存在的問題找出來，并通過修正措施的利用，提升農業機械的設計質量。第二，使用優勢。動態優化方法以農業生產對農業機械產品的實際使用要求為參考依據。相對于其他設計方法而言，基于動態優化法的農業機械產品性能更加完美。
2．3動態優化方法的應用流程
就農業機械設計工作而言，動態優化方法的應用流程主要包含以下幾個步驟:第一，項目確立步驟。根據農民的實際要求或相關部門的指示等依據，將農業機械設計項目確定下來。第二，建模步驟。當項目確立之后，設計人員需要結合自身的設計經驗和相關數據信息，構建出符合實際農業生產要求的農業機械設計模型。第三，優化步驟。在該步驟中，設計師需要根據實際的農業機械模型特點或性能，利用適宜的動態優化方法(如優化遺傳算法或計算機輔助技術等)，對第二步驟中所得模型進行優化設計。第四，農業機械數字虛擬樣機建模步驟。在解決原始數字模型中存在的不合理問題之后，需要以優化后的農業機械模型為參考依據，建立農業機械的數字虛擬樣機模型［2］。第五，動態控制步驟。在該步驟中，設計師需要利用模糊控制和動態控制對所得農業機械數字虛擬樣機模型進行檢驗。第六，實物模型。農業數字虛擬樣機模型經過動態控制、模糊控制檢驗合格(或已對不合格部分進行調整)后，應該利用其得出農業機械的實物模型。
3動態優化方法在農業機械設計中的應用
這里主要從以下幾方面入手，對動態優化方法在農業機械設計中的應用進行分析和研究:
3．1數字變量方面
就數字變量方面而言，利用動態優化方法進行設計的過程將會受到相關標準的要求、農業機械產品的規格參數、強度系數等因素的影響。通過對農業機械的實際農業生產應用過程可知，在所有的農業機械中，處于連續振動狀態的農業機械占比約為83%左右［3］。這種特點為農業機械的設計工作帶來了一定的困難:設計人員既要分析有害振動對農業機械設備性能產生的損害作用，同時還應該利用有利振動，提升農業機械的設計質量。在數字變量確定環節中，動態優化方法的應用流程主要包含以下幾個步驟:第一，根據相關要求設計數字變量參數;第二，以上述參數為參考依據，進行動力學建模;第三，利用農業機械的動力學模型進行動態分析，將模型中存在的不合理數字變量識別出來［4］;第四，通過修改問題數字變量的方式，提升農業機械動力學模型數字變量設計的合理性。
3．2約束條件方面
就約束條件方面而言，基于動態優化方法的優化方式主要包含以下幾種:第一，能量平衡及模態柔度優化方式。這種優化方式的約束條件為農業機械本身的剛度參數和質量參數。由于大多數農業機械都需要在連續振動狀態下完成農業生產任務，因此，這里以農業機械的抗振化設計為例，對能量平衡與模態柔度優化方式進行分析:從本質角度來講，農業機械的抗震性能是基于各類組成零件產生的。為了防止連續振動損害農業機械的零件，應該通過增加模態阻尼參數、降低各階模態柔度的方式，避免2個或2個以上零件在使用過程中出現共振現象。第二，變分方式。這種優化方式以泛函數作為農業機械約束條件優化的目標函數。約束條件的優化原理為:在符合約束條件的范圍內，將農業機械所對應泛函數的極值參數計算出來。第三，極小值方式。這種約束方式是指，根據以往的農業機械使用經驗或設計經驗，從眾多能夠影響農業機械結構動態性能的因素，將該因素的形狀函數確定出來。然后以形狀函數為依據，將滿足約束條件要求的，農業機械的最佳形狀計算出來。
3．3農業機械模型確定方面
當數字變量及約束條件等基礎工作完成之后，設計人員可以利用幾何定位點法將農業機械模型的相關參數確定出來。結合以往的農業機械建模經驗可知，建模的難點問題在于農業機械的轉動慣量和運動質心。為了保證農業機械模型的可靠性，設計人員可以將UG軟件作為該過程的輔助工具，在保證農業機械充分契合農業生產要求的基礎上，利用UG軟件將農業機械轉動慣量、運動質心的相關參數準確確定下來。
3．4農業機械模型檢驗方面
農業機械模型的檢驗可以利用View或者ADAMS等工具完成。在試驗臺的檢驗過程中，上述工具可以利用性能檢測模塊及數據采集卡發揮檢測功能，判斷基于動態優化法的農業機械模型是否存在不合理問題。當發現存在問題之后，設計人員需要根據具體的問題，再次利用動態優化法對農業機械模型進行優化處理，最終獲得性能符合實際農業生產要求的農業機械模型產品。
4結論
為了提升農業生產效率，促進農民增收，可以將動態優化方法應用在農業機械設計中，利用數字變量計算、約束條件確定、模型確定、模型檢驗等步驟，設計出符合實際農業生產要求的農業機械設計產品。
參考文獻:
［1］佟童，趙宇，王麗娟，孫鵬，陳武東．動態優化方法在農業機械設計中的應用［J］．農機使用與維修，2014(12):70～73．
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［3］王瑋，張衛波，韓云芳．混合離散變量優化方法在機械設計中的應用［J］．吉林工學院學報(自然科學版)，2015(02):22～24．
數字農業的優勢范文第2篇
（一）國外研究現狀及發展趨勢
當前，世界各國，無論是發達國家還是發展中國家都十分重視農業信息化建設，甚至將其提升為國家戰略高度。美國作為世界上電子信息產業發展的第一大國，信息技術的應用范圍非常廣泛，其農業信息化在信息技術和市場高度發達的支撐下，得以與整個社會的信息化協調同步發展[1]。在農業信息化建設方面，美國農業科技信息的研究、開發和應用主要依托于教學科研機構、當地大學、地方農業推廣中心及公司來完成[2]。美國政府對農業的支持，主要是通過千方百計扶持農業信息化發展的策略使本國農業和農民間接受益。從發展水平方面看，以美國為代表的發達國家的農業信息技術正在快速步入新的階段，通過多年的建設已經形成了從農業信息采集到加工處理，最后到對外，一整套健全完善的農業信息體系。信息技術在農業中的應用也不再局限于某一獨立的農業生產過程、單一的經營環節或某一有限的區域內，而是往橫向和縱向同時擴展[3]。國外農業信息化水平的專業化、信息的集成化、多媒體的自動化和普及化等發展趨勢為我國農業信息化的建設提供了有益的借鑒。
（二）國內研究現狀及發展趨勢
農業發展問題嚴重制約著農業現代化建設的步伐，農業信息化影響并決定著我國農業現代化未來發展方向，而農業信息化發展的主要障礙表現在農民對信息化建設的認識不足，信息觀念膚淺，相對落伍的農業設備，同時也表現在缺乏高素質信息化人才。目前，我國農村信息化發展處于較低的水平，尚處于起步階段，存在許多困難，其中農民迫切的信息需求和信息相對匱乏之間的矛盾比較突出。高校圖書館有著豐富的信息資源優勢，高校圖書館則在農民需求信息資源上實現對接，將高校圖書館內部大量的農業信息資源充分發揮作用，用以解決農民在人才和技術方面的信息需求是優化資源配置，將圖書館資源利用率最大化的可行之路。隨著我國農業信息化建設的深入，高校圖書館與農業信息化相結合將具有更為廣闊的空間，高校圖書館的資源信息優勢會發揮出巨大的能量。近年來，隨著我國農村經濟飛速發展和農民信息意識的覺醒，新農村建設步伐的逐漸加快，我國農業信息化正在逐步形成新的格局。為解決農業信息需求的復雜化，政府加大對農業發展的主導作用；在服務上，呈現出多渠道、多手段、多模式的發展態勢，整合社會力量，大力推進農業信息化進程。
二、高校圖書館獨特的資源優勢
（一）先進的技術和設備
隨著信息時代的不斷發展與深化，計算機與網絡技術的普及，政府對于高等教育事業的投入的加大。高校圖書館的技術和設備同時得到大力的提升，各種設施日益完善，學校師生以及社會服務的能力進一步提升。高校圖書館服務當地農業，農戶可以利用這些先進的技術和設備，查詢相關的農業生產文獻，并將文獻轉化為現實的生產力，提升農業的科技含量和生產水平。
（二）大量的館藏資源信息
高校圖書館收藏了豐富的中外農業圖書和相關的報刊雜志。這些書籍信息數量龐大、內容齊全、品種多樣。隨著信息技術快速發展，高校圖書館所擁有的電子信息資源也日益豐富[4]。高校圖書館可以根據自身的優勢，采用多樣化的信息咨詢形式，將這些豐富的知識向農村推廣，對于增加農民收入、提高生產效率、提高農民文化水平、促進社會主義新農村建設，都會起到良好的推動作用。高校圖書館豐富的館藏資源必將受到農村的歡迎，為農民所接受。
（三）專業的館員教師隊伍
根據有關資料統計，高校圖書館工作教師78﹪以上具有本科學歷，30﹪以上具有碩士學歷，60﹪具有圖書館相關專業的人員[5]人力資源優勢明顯，整支隊伍綜合素質較高。高校圖書館服務農業信息化建設必須依靠先進的計算機技術、發達的網絡資源、精確的檢索技術需要一大批高素質、高水平的復合型專業化人才，而圖書館館員隊伍能夠勝任農業信息化的需求。另外，高校圖書館歷來非常重視館員素質的培養與教育，通過培養和培訓，使得圖書館員在文獻信息的收集、加工、推廣方面擁有方法上的優勢。在高校圖書館工作的計算機專家和網絡工程師人數也非常巨大，使圖書館在網絡信息服務上有著人才保障。
（四）國家政策的扶持
1996年我國開始進行高校數字圖書館建設，1998年中國數字圖書館進入實質性操作階段，到2001年中國的數字圖書館研究、建設已經初具規模，總投資已超過1.9億元。具有代表性的是北京大學、清華大學和上海交通大學的圖書館。近年來，隨著信息技術的發展，數字圖書館不僅在高校中快速建設，也逐漸走進尋常百姓的生活。隨著國家和各級政府加大對高校數字圖書館建設的投入力度加大，高校數字圖書館的建設為社會數字圖書館發展提供了經驗和借鑒，特別是對社會農業數字圖書館建設可以提供人力和技術上的支持。
三、高校圖書館服務農業信息化建設的建議
（一）農業信息化服務是高校圖書館教育目的和作用的進一步延伸
高校圖書館作為文化的重要組成部分，它所收藏的資源信息，不僅僅為滿足廣大在校師生的文化需要，更應該將其職能擴展到農村文化建設中去。《普通高校圖書館規程》第一條明確提出高校圖書館“是學校信息化和社會信息化的重要基地”[6]，所以高校圖書館就應充分利用自身資源的優勢，將服務延伸到農業信息化建設中。
1.建立高校圖書館與“科技圖書下鄉”的資源共享為解決廣大農民群眾讀書難的問題，2007年3月，新聞出版總署會同其他相關部門開始在全國范圍內實施“農家書屋”工程。在高校圖書館與農家書屋之間建立合作關系，定期將科技含量高、時效性強的科技圖書資料等及時傳遞給農戶。同時可以利用網絡傳輸、信息檢索等方式，將先進的農業生產管理技術以及當前某一類農作物蟲害預防措施等信息，在第一時間里被農戶所掌握，使他們在家中就可以找到解決疑難問題的方法，提高生產效率增加收入。
2.通過在校學生的培養來傳遞農業信息知識在校學生一部分來自農村，他們熟知不同的區域、不同的農作物種類，農戶需要什么科普知識，他們作為知識的啟蒙者，承載著農業科技信息的傳播的重要作用。學校圖書館可以面向學生開設農業科技信息服務的專題講座或專門書庫區域，學生可以利用暑期的社會實踐活動，將所學的知識及新技術、新成果帶到農村，同時將農村急需的信息反饋回來，可以使學校及圖書館做到有的放矢的服務[7]。
（二）整合信息資源，準確為農戶提供信息
隨著國家經濟的飛速發展，信息的準確性一定程度上對農業的生產起到關鍵性的作用。高校圖書館作為獲取農業信息途徑之一，必須根據不同區域的土壤、氣候等狀況，針對農戶所需求的信息進行歸納總結，并進行詳細分類，準確地為農戶提供所需信息。
（三）利用優秀的教師隊伍，針對農戶缺乏的問題開設專題講座
高校擁有各個不同專業的教師，他們深入研究其領域內的實際問題，深耕自己專精的學科，有著豐厚的實踐經驗。高校圖書館可以組織這些優秀教師定期步入農村開設專題講座，為農戶解決他們現實中存在的問題，同時又使這些老師自身積累更多的經驗，為其以后的研究課題提供重要數據[8]。
（四）提升高校圖書館咨詢教師的整體素質
數字圖書館已經隨著時代的發展進入高校，而在這種發達網絡環境下成長的高校圖書館，它的結構模式、服務方式必須在傳統的模式下進行轉變。所以，這就要求高校圖書館的工作人員應該熟練地掌握計算機操作技能，靈活地運用信息檢索技術。同時，不斷提升自身的專業知識，提高理論與實踐的研究能力，為農戶所需的信息提供全方位、多層次、高水準的服務。
（五）利用發達的網絡資源，建立專家咨詢服務平臺
高校圖書館可以利用其自身的網絡信息資源，根據農戶所需要的實際問題，采集重要的文獻信息并加以專業化的組織和管理。同時在內部網站建立一個專家咨詢服務平臺，實現遠程協助或者在線咨詢服務。專家的解答與建議，是農戶解決問題的重要方式，但是由于種種因素，專家不可能第一時間趕赴農戶家中解決實際問題，通過咨詢服務平臺，專家可能通過遠程協助等方式及時準確的解決存在的困難。
（六）培養農戶信息咨詢的意識，增強農戶文化素質
目前，我國農村絕大多數的農戶文化水平比較低，信息咨詢意識較低，這就導致他們始終堅持自己以往的經驗，從而放棄對先進網絡資源的利用。所以，高校圖書館應該利用自身的優勢，引導農民走先進文化的發展道路，培養他們具備過硬的文化素養。提高農民素質能夠促進技術進步，而技術進步又能夠進一步提高生產要素的生產率，促進經濟增長，增加收入，實現經濟可持續發展。
四、結束語
數字農業的優勢范文第3篇
[關鍵詞]“數字農業”；信息化；可持續發展
[中圖分類號]F32[文獻標識碼]A[文章編號]1003－8353(2010)02－0070－04
“數字農業”作為“數字地球”技術體系在農業領域的具體體現，是農業信息化的核心，也是21世紀農業的重要標志。發展“數字農業”及相關技術，是發展現代農業必然選擇的支撐技術，主導著農業現代化的方向。我國是一個人口大國，保障食物安全事關國家安全大計。我國是世界上人均資源非常短缺的國家，耕地、水等農業資源的人均占有量遠低于世界平均水平，農業的可持續發展面臨諸多嚴峻挑戰。根本出路在于依靠科技進步，大力發展“數字農業”，以最少的資源占用和資源消耗獲取最大的優質產出，突破瓶頸制約，實現農業可持續發展。
一、“數字農業”的含義
1997年，美國正式提出了“數字農業”的概念，它是指在地學空間和信息技術支撐下的集約化和信息化的農業技術。1998年，美國副總統阿爾?戈爾再次把“數字農業”定義為：數字地球與智能農機技術相結合產生的農業生產和管理技術。
我國比較統一的認識為，“數字農業”(DigitalAgricul-ture)是“數字化農業”簡稱，是指運用數字地球技術，包括各種分辨率的遙感、遙測技術、地理信息技術、全球定位技術、計算機技術、通訊和網絡技術、自動化技術等技術與現代農業技術相結合的農業生產管理高新技術系統。具有以下特點：
1、“數字農業”要求對農業各個方面(包括種植業、畜牧業、水產業、林業)的各種過程(生物的、環境的、經濟的)全面實現數字化，即各種農業過程都要應用二進制的數字以及數字模型加以表達。
2、“數字農業”數據庫中存儲的數字具有多源、多維、時態性和海量的特點。
3、對于涉農的多維、海量數據的組織和管理，特別是對時態數據的組織與管理，需要研究新一代時態數據庫管理系統，并進而形成時態空間信息系統。不僅可以有效地存儲空間數據，同時能夠形象地顯示多維數據和時空分析后的結果。
4、“數字農業”要在大量的時空數據基礎上，對農業某一自然現象或生產、經濟過程進行模擬仿真和虛擬現實。如農作物生長、農業自然災害的虛擬現實。
二、“數字農業”的主要內容
1、農業要素的數字信息化任何農業系統都會有四大要素，即生物、環境、技術和社會經濟要素。每個要素中又包含多個因素，如生物要素中，在作物方面有小麥、水稻、玉米、棉花等要素；而同一種作物的生長發育，又含有光合、呼吸、蒸騰、營養等因素。所有這些因素，按照“數字農業”的數字信息化的要求，都需用二進制數字表達。
2、農業過程的數字信息化各種農業過程的內在規律及外部聯系，可以利用農業數學模型予以揭示、表達。農業模型將農業過程數字化，使農業科學從經驗的認知提高到理論的概括，是20世紀農業科學發展的一項重要成就，也是“數字農業”中一項十分關鍵的技術。
3、農業管理的數字信息化農業管理大致包括農業行政管理、農業生產管理、農業科技管理及農業企業管理。按照數字信息化的要求，目前已經形成由農業信息技術支撐的各類農業管理系統。如農業數據庫系統，對各級各類農業數據進行科學、集中的管理，包括農業生物數據庫、農業環境數據庫及農業經濟數據庫；農業規劃系統，應用各種數學規劃方法對農業問題進行輔助決策；農業專家系統，充分利用專家經驗對某些農業決策提供支持；農業模擬優化決策系統，將農業過程的模擬與農業的優化原理相結合，提供農業決策的支持。
4、農業生產的數字化現代農業已經由過去的手工操作走向現代的機械化和現代化操作，數字農業要求農業的生產和管理實現自動化，即從播種、育苗、灌溉、施肥、撒藥、收割等過程全部實現精準化、自動化和智能化。
三、“數字農業”的技術體系
1、農田信息快速采集技術
(1)遙感技術(RemoteSensing)
遙感是由衛星上的傳感器、傳輸系統和地面上的接收系統組成的一種不通過直接接觸目標物而獲取其信息的一種技術。RS是未來“數字農業”技術體系中獲得田間數據的重要來源。RS技術是“數字農業”技術體系中獲得農業動態信息的重要來源。農業的生產和管理是一個動態的過程，要求及時摸清農業資源的現狀，了解農作物田間生產狀況，監測其變化并預測其發展。遙感技術具有速度快、信息真、現勢性強、多時相、更新快、效益高等特點，是農業生產管理和決策的重要手段。農業資源分布在廣闊的地理空間，農業生產也在廣闊的地域上展開，遙感技術在解決我國資源與環境問題，促進農業和農村的可持續發展中起著相當重要的作用。如農業資源調查及動態監測，大面積農作物長勢監測與估產，農業災害遙感監測和損失評估等方面。
(2)全球定位系統(GlobalPositionSystem)技術
GPS作為新一代衛星導航與定位系統，不僅具有全球性、全天候、連續的精密三維導航與定位能力，而且具有良好的抗干擾性和保密性。GPS的空間部分使用24顆衛星組成衛星星座，每天24小時為全球陸、海、空用戶全天候提供三維位置、速度和時站。它由空中衛星，地面跟蹤檢測站，地面衛星數據注入站，地面數據處理中心和數據通訊網絡等部分組成。
GPS在“數字農業”中的關鍵作用即是提供相關要素的準確的空間位置信息，一方面使農業的管理具有更強的空間針對性、實用性，發揮更大效益；另一方面，通過GPS實時地對土壤水分、肥力、雜草和病蟲害、作物苗情及產量等進行描述，對各要素進行跟蹤，從而實現田間的精準化操作。因此，GPS技術的精確定位功能為“數字農業”的實施提供了切實可行的技術手段。
2、農業信息貯存、管理技術
(1)數據庫系統(Databasesystem)
農業數據庫是一種有組織地動態地存儲、管理、重復利用、分析預測一系列有密切聯系的農業方面的數據集合(數據庫)的計算機系統，它是信息存儲、管理、傳遞的最有效手段，也是“數字農業”最基礎的工作。農業數據庫包括農業資源數據庫、農業生產資源數據庫、農業技術數據庫、農產品市場數據庫、農業政策法規數據庫、農業機構數據庫等。
(2)數字化圖書館(DigitalLibrary)
數字化圖書館是一個系統工程，主要包括館藏數字化、信息傳輸數字化與網絡化、資源共享化、信息服務終端化等，其優勢在于不受時空、地理位置的限制。
(3)地理信息系統(GeographicInformationSystem)
GIS技術是以地理空間數據為核心，是存儲和處理分析空間數據的最佳工具。農業及其各相關要素空間位置數據是農業生產管理的重要信息，也是“數字農業”中各類空間數據庫建立的重要基礎之一。GIS是一種采集、處理、傳輸、存儲、管理、查詢檢索、分析、表達和應用地理信息的計算機系統，是分析、處理和挖掘海量地量數據的通用技術。主要包括空間數據輸入子系統、空間數據存儲與管理子系統、數據處理和分析子系統、輸出子系統。
(4)農業管理信息系統(MIS)
管理信息系統是收集和加工系統管理過程中有關信息，為管理決策過程提供幫助的一種信息處理系統。
3、農業信息應用技術
(1)農業自動控制技術(AutoControl)
農業自動控制技術的發展是農業信息化的基本特征，是信息農業的核心技術。利用傳感器通過計算機和自動控制系統實現農業生產和管理的自動化，對農業的增產增質產生了巨大的經濟效益和社會效應。
(2)農業專家系統(ExpertSystem)
ES是以知識為基礎，在一定領域內模擬人類專家解決復雜實際問題的計算機系統。是一種智能的農業信息技術，不僅可以保存、傳播各類農業信息和農業知識，而且能把分散的局部的單項農業技術綜合集成起來，經過智能化信息處理，針對不同的條件，給出系統性和應變性強的各類農業問題的解決方案，為農業生產全過程提供高水平服務。農業生產管理專家系統涉及農作物生產管理、畜禽養殖、市場管理、農業經濟分析等多種領域。
(3)決策支持系統(DecisionSupportSystem)
DSS是利用系統知識和數學模型，通過計算機分析或模擬，協助解決多樣化和不確定性的問題以進行輔助決策的軟件系統，是一種人機對話式的計算機系統。一般包括以下四個部分：對話生成及其管理系統，模型庫及其管理系統，數據庫及其管理系統，知識庫及其管理系統。農業生產中采用決策支持系統后可以感受到更高的決策質量、溝通的改進、成本削減、生產率的提高及節約時間等方面的改善。
4、農業信息傳播技術
(1)計算機網絡和通訊技術
“數字農業”的建立是以海量的數字化的農業信息為基礎，因此信息的交換和傳播將是“數字農業”的重要環節。計算機網絡和通訊技術為“數字農業”信息的順暢交流提供了重要的技術支撐，從而實現信息的交換和共享，發揮信息的最大作用。主要包括農業信息互聯網絡、衛星數據傳輸系統等技術。
(2)多媒體技術(Multimedia)
多媒體是20世紀90年代以來應用計算機把圖、文、聲、像綜合集成技術，是新時期農業知識、技術推廣應用的重要手段。
(3)虛擬現實(VirtualReality)技術
VR技術是指創建一個能讓參與者具有身臨其境感，具有完善的交互作用能力的虛擬現實系統。虛擬現實技術是二十世紀末才興起的一門嶄新的綜合性信息技術，它融合了數字圖像處理、計算機圖形學、多媒體技術、傳感器技術等多個信息技術分支，從而大大推進了計算機技術的發展。由此延伸而得到現在的虛擬農業的概念。
四、“數字農業”對農業可持續發展的作用
可持續發展是指既滿足當前需要又不削弱子孫后代滿足其需要之能力的發展，可持續發展作為一種新的社會發展模式，為越來越多的國家所理解和接受，并且正在逐步深入地影響到人類社會生產和生活的各個領域。農業可持續發展是整個社會可持續發展的基礎。改革開放以來我國農業取得了舉世矚目的成就，但是，影響農業可持續發展的諸多矛盾并沒有得到根本性的緩解。在經濟全球化的環境中，農業發展越來越受到資源和市場的雙重約束，傳統農業面臨巨大的競爭壓力，農民在生產經營中承受著自然的風險和市場的風險，而且市場風險給農民的影響又遠遠大于自然的風險：在工業化、城鎮化加速發展階段，耕地資源呈逐年下降趨勢，持續增長的人口對農業的壓力不斷增大，水資源短缺與農業用水浪費并存，過量施用化肥農藥及養殖業的廢棄物排放，導致嚴重的農業面源污染；農業科技轉化為實際生產力的比重低，農業科學技術創新能力尤其是原始創新能力不足。這一切都制約著農業的可持續發展。數字農業是突破制約農業可持續發展瓶頸的有效途徑。
1、數字農業促進傳統農業向現代農業跨越
我國廣大農村地區相對落后，交通不便，信息閉塞，導致農業生產經營的重復性、盲目性，農業生產技術落后且更新速度慢。而數字農業可以通過電子商務、電子政務等促進農業經濟活動的信息化。實行信息服務手段多樣化，重點加強農業信息網絡建設，建立以農業信息網絡為依托，互聯網與電信、電視等其他現代媒體相結合的應用模式，把計算機網絡信息量大與電視、電話、手機普及率高的優勢結合起來，拓寬信息覆蓋范圍。農業領域的市場信息、生產信息、管理信息的廣泛交換和共享，可以大大增加農業的開放度，降低農業活動的交易成本，加強農業生產者與農產品加工、市場流通、農業生產資料供應等部門的聯系，進一步促進農業科研和技術推廣，使農業生產經營突破地域限制，日益走向國際化、全球化，使傳統農業向現代農業轉變。
2、數字農業有助于農業產業結構調整
改革開放以來，我國一直在調整農業產業結構，經過30余年的努力，農業產業結構已經大為改善，其合理化程度有了明顯的提高，對發展農業生產、增加農民收入、保證市場供給發揮了重要的作用。但從目前來看，我國農業產業結構仍然存在不少問題和矛盾。隨著城鄉居民生活的逐步提高，市場需求結構發生了很大變化，農業產業結構的缺陷也日趨暴露出來，主要表現在農業結構趨同現象嚴重，農業產業結構層次低，農業產業鏈不完整，農業比較效益差等。而過去的調整多在數量上做適應性的調整，不能適應當前日益國際化、市場化的國民經濟對農業發展提出的新要求。加入WTO為戰略性經濟結構調整和技術進步乃至現代農業發展提供了難得的機遇，迫切需要“數字農業”來縮小與發達國家的差距。
“數字農業”具有指導農業發展、加強市場監管和促進農民增收、更好的服務“三農”功能，實現農業產前、產中、產后的整個產業鏈條的一體化決策服務，更好地指導農業生產；建立的農產品網上推介展示系統，實現全國各級現有的龍頭企業、名優特新農產品全部上網，集中展示，實現網上交易。“數字農業”將現代信息技術與農業的融合，能夠實現在數字水平上應用前沿技術對農業的生產、農產品管理、儲運、流通、市場配送、鄉鎮加工業、信息服務以及農業資源環境等整個農業產業鏈、產業群進行改造和重構，通過信息鏈改造產業鏈，更加合理地配置農業資源，加快現代農業產業結構調整的進程。
3、數字農業提高農業產品競爭力農產品要取得競爭優勢，必然要在農業信息技術研究和應用上取得重大突破，促使先進的信息技術及時充分地應用到農業生產中去，加速數字農業全面向農業滲透，大幅度提高農業信息化整體水平，實現農業生產力水平、農產品質量的飛躍。發展數字農業，可以優化農村資源配置，降低生產成本，減少環境污染，增加農民收入，使農業向精確化、環保型和可持續方面發展，不僅可以加速實現農業現代化，而且可以提高農業的市場競爭力。只有不斷提高農業技術水平，在關鍵領域達到并保持世界先進水平，才能迅速提高農業的國際競爭力。
4、數字農業保護農業生態環境
數字農業的根本目的就是強調最大限度地節省資源，以最少的投入，獲得最高的經濟收益和最佳的環境效益，重視環境保護和生態均衡，實現精準農業生產，以保持農業的可持續發展。數字農業不僅為大規模有效監測農業、資源、生態環境和災害提供了基本的技術框架，可對農業生產的資源環境、生產狀況、氣象和生物性災害等進行有效測報，有利于實現農業的減災、防災、農作物病蟲害和畜禽疫病測報與防治，而且能夠實現農業生產的自動化精確控制，根據各種變異情況實時實地采取相應的農事操作，可實現智能化的科學管理，提高農業的可控程度，從根本上減少了對非再生資源的利用和對化肥、農藥的依賴，有利于節約各種農業物質資源，同時也能夠減少消耗和農業對環境的污染，促進生態農業的發展，提高資源的利用效率，最大限度的提高經濟收益和環境效益。
五、基于農業可持續發展的數字農業優先行動領域
在發展“數字農業”方面，要本著“有所為，有所不為”的原則，首先集中力量解決數字農業實現過程中的關鍵技術難點，在現階段主要是完成必要的技術儲備和相關軟硬件的開發，保證“數字農業”持續穩步發展。
1、進行精準農業技術集成與示范
發展精準農業是數字農業的核心部分。精準農業作為一種數字、信息和知識管理農業生產系統的新理念，它的實踐運用將對于推動應用現代數字技術、信息技術改造和提升我國傳統農業科學技術與農業裝備技術水平，倡導科學管理與經營農業生產過程的新思路，實現農業的跨越和可持續發展，都具有革命性的意義。精準農業主要是運用現代數字技術、信息技術、農業高新技術，并將其三者科學地相結合，致力于實現農業資源的高效利用，提高產出，節約投入，降本增效，采用高新技術，提高生產率，減少環境污染，實施可持續發展，適應當今建立農產品品質保障與食物鏈安全生產跟蹤與產品安全認證技術體系的新要求，實現糧食的安全生產。主要進行地理空間信息技術的農業應用、農田空間分布信息快速采集先進傳感技術與高效實時信息處理技術、農田土壤與作物生產精細化管理決策支撐技術、智能化變量作業與農業裝備技術和系統集成與分析技術等科學技術的集成創新。精準農業不僅包括應用地理信息系統(GIS)技術繪制出田塊內要素(如土壤養分、土壤水分、病蟲草的數量及嚴重度等)的分布狀況，農業機械根據圖中要素值的大小調整操作；而且農業機械在田間操作時，應用傳感器直接測定要素值，同時自動地通過農業模型確定施肥量和用藥量等，再由農業機械自動化地調整操作。這樣施肥、灌溉、用藥等操作用量更為準確，可同時達到高產、優質、高效，并將對環境的污染減到最低程度。精準農業需要一系列現代高新技術的集成，我國尚處于探索“精準農業”實踐的起步階段，因此，必須建立試驗基地，搞好精準農業生產技術的集成和示范。
2、制定統一的規范標準，重點解決元數據規范化
數字共享是“數字農業”科學工程的關鍵，也是當前“數字農業”中面臨的主要問題，信息共享要首先解決數據標準化，同時要有一個適合中國國情的數據共享政策，在保護知識產權的前提下，應優先實現數據共享。而要實現數據共享就必須首先解決元數據管理和共享機制，進行總體統一設計。
元數據是關于數據集的數據，是數據集的說明或描述。元數據是一種數據共享機制，通過它可以起到提高系統的查詢檢索速度、提高系統分析效率的作用。在“數字農業”科學工程的實施過程中，通過元數據可以清晰有序地組織異地數據，元數據的建設、管理成功與否關系著“數字農業”科學工程建設的效率問題，甚至決定著“數字農業”科學工程成敗。
3、建設農業數據倉庫
農業數據倉庫是實施數字農業科學工程的核心和基礎。計算機農業數據庫的廣泛建立，是數字農業最基礎的工作。農業數據倉庫中包括基礎數據庫、數字農業專業數據庫和其它數據庫。基礎數據庫中包括基礎地形數據庫、專題圖件數據庫、DEM數據庫以及遙感影像數據庫等，多可以在數字地球框架下，以共享方式從國家公用數據庫中獲取。數字農業專業數據庫包括標準法規數據庫、農業生物數據庫、農業環境資源數據庫、農業經濟數據庫和收費數據庫等。其它數據庫包括代碼數據庫、社會經濟統計數據庫、多媒體數據庫以及模型數據庫、元數據庫等。
4、加強“數字農業”基礎設施建設，鼓勵發展網絡項目
在國家信息基礎設施的基礎上，以各級農業部門為依托，建設中央－省－市－縣信息骨干高速寬帶網絡系統。即以省級農業信息中心為核心，上可與全國農業信息網對接，以各地(市)為樞紐，縣(市)為網點，具有統一的數據規范和共享標準，無縫連接，可任意漫游和放大，通過因特網、局域網等信息網絡技術，建立一個功能完善、性能優異、可拓展的農業綜合信息網絡系統并與其它網絡互聯，形成全方位的農業資源和經濟信息網絡系統，開辟數字化農業市場為全國農業服務的大平臺。
支持、引導、鼓勵企業或協會，以產品為基礎，以市場為目標，進行銷售網絡建設，在開發過程中要堅持“以產養網”的道路，使數字農業能走向良性發展的軌道。
數字農業的優勢范文第4篇
摘要……………………………………………………………………………………Ⅰ
英文摘要………………………………………………………………………………Ⅱ
1“數字農業”的內涵…………………………………………………………1
2國外“數字農業”關鍵技術發展與應用……………………………………………1
2.1美國………………………………………………………………………………………1
2.2英國………………………………………………………………………………………2
2.3德國………………………………………………………………………………………2
3我國發展“數字農業”的緊迫性…………………………………………………2
4“數字農業”的發展趨勢………………………………………………………………3
4.1農業生產全流程智能化將逐步成為現…………………………………………………3
4.2農產品流通電商化發展將更加迅猛……………………………………………………3
4.3農業多元化公共服務將更加完善………………………………………………………4
5 “數字農業”的實踐策略……………………………………………………………4
5.1實現農業農村業務數字化和可視化……………………………………………………4
5.2推動數字農業技術創新…………………………………………………………………5
5.3提高農業農村經營管理數字化水平…………………………………………………5
結語…………………………………………………………………………………………6
致謝………………………………………………………………………………………7
參考文獻……………………………………………………………………………………8
摘 要
數字農業是將信息作為農業生產要素，用現代信息技術對農業對象、環境和全過程進行可視化表達、數字化設計、信息化管理的現代農業。數字農業使信息技術與農業各個環節實現有效融合，對改造傳統農業、轉變農業生產方式具有重要意義。本文總結了國外“數字農業”關鍵技術發展與應用,結合我國發展數字農業的緊迫性與當前數字農業的發展趨勢,對我國“數字農業”的發展提出了幾條實踐策略。
關鍵詞：數字農業；農業信息化；發展策略
Abstract
Content:Digital agriculture is a kind of modern agriculture that takes information as agricultural production elements, uses modern information technology to express agricultural objects, environment and the whole process visually, digital design and information management. Digital agriculture makes the information technology and all aspects of agriculture achieve effective integration, which is of great significance to the transformation of traditional agriculture and the transformation of agricultural production mode. This paper summarizes the development and application of the key technologies of "digital agriculture" in foreign countries. Combined with the urgency of developing digital agriculture in China and the current development trend of digital agriculture, several practical strategies are put forward for the development of "digital agriculture" in China.
Key words:Digital agriculture; agricultural informatization; development strategy
淺析“數字農業”發展趨勢與策略
1“數字農業”的內涵
“數字農業”是農業數字經濟的重要實踐。當前，學術界和工業界尚未能夠對數字農業形成統一的定義。通用名稱包括信息農業，精確農業，“ Internet + 農業”等等。本文中提到的數字農業基于農業信息化，在農業鏈的所有環節中都強調了下一代信息技術的重要作用，代表了農業產業的新視野。現代農業與信息化的緊密結合使可以充分利用數字技術。數字技術在促進農業發展方面發揮著重要作用，并且不斷的提高現代農業產業的數字化水平，支持農村戰略的實施。
2國外“數字農業”關鍵技術發展與應用
2.1美國
美國完善的農業產業基礎和數字技術體系促進農業發展。美國數字農業發展建立在農業生產高度專業化、規模化、企業化的基礎上，已經建成了完善的現代農業技術應用與管理系統。自20世紀90年代起，美國已開始應用數字農業技術，包括應用遙感技術對作物生長過程進行檢測和預報、在大型農機上安裝GPS設備、應用GIS處理和分析農業數據等，對大田作物進行生產前、中、后期的全面監測與管理。在21世紀初已經實現“3S”技術、智能機械系統和計算機網絡系統在大農場中的綜合應用，智能機械已經進入商品化階段。如JohnDeere公司的“綠色之星”精準農業系統，基于物聯網技術與“3S”技術搭建的新型精準農業管理系統，用以進行精細農作、農機管理、農藝管理和計劃管理，可繪制農場產量的“數字地圖”，在機械化生產大農場中的市場占有率達到了65％以上。在大數據、物聯網等數字技術飛速發展的助推下，美國數字農業技術已與農業生產的產前、產中、產后形成緊密銜接，應用范疇覆蓋從作物生長的微觀監測到宏觀農業經濟分析。此外，美國也已形成完善的技術服務組織網絡，美國服務類企業與公益機構可為經營主體提供較為完善的技術服務，例如美國農業技術服務組織（FSA）為農民提供豐富的信息。
2.2英國
英國信息化技術應用助推精準農業。信息化技術推動英國農業向數字化、智能化、精準化的方向發展。英國農村地區信息化基礎設施完備，互聯網、4G信號已實現基本覆蓋。在此基礎上，精準農業技術得以實現在農業的全方位應用，如借助遙感技術進行作物生產監測與產量預報、農業資源調查、農業生態環境評價和災害監測等；英國Massey Ferguson公司研發的“農田之星”信息管理系統，借助傳感識別技術和GPS技術能夠更為精準地進行種植和養殖作業、數據記錄分析和制定解決方案；智能機械已基本裝備衛星定位系統、電腦控制和軟件應用系統，能夠根據不同位置、不同質量的地塊情形實現自動化、精準化、變量化作業，同時可以采集作物信息用以制作電子地圖和調整生產策略。2013年英國啟動《農業技術戰略》，提出了應用大數據、物聯網技術和智能技術進一步發展精準農業，從而提升農業生產效率，如借助GateKeeper專家系統提供輔助決策和農場管理、LELY擠奶機器人等智能化設備在養殖場中的應用、自動感知技術在施肥施藥機械上的應用、二維碼技術在農產品產銷環節的廣泛應用等。
2.3德國
德國關鍵技術與設備的積極研發與推廣。在歐盟農業共同政策對數字農業的支持下，德國積極發展高水平數字農業，在農業生產高度機械化的基礎上，建立完善的計算機支持和輔助決策系統，提供數字農業綜合解決方案。德國投入大量資金與人力支持數字農業核心技術與智能設備研發，并由大型企業牽頭，如德國拜耳公司投資2 億歐元支持數字農業布局，已在60多個國家提供數字化解決方案，并旗下Xarvio品牌推廣數字農業，通過XarvioScouring識別系統高效識別和分析作物生長和病蟲害信息，幫助農民優化田塊單獨管理和農田統籌優化。擁有百年歷史的德國農業機械制造商CLAAS集團結合第四代移動通信技術和傳感器技術，實現收割過程的全面自動化。
3我國發展“數字農業”的緊迫性
今年雖然受到疫情影響，但我國大部分農產品仍然是一個“大年”，怎樣解決需求下降、部分市場關閉、物流受阻等難題，把農貨順利賣出去，讓農民實現豐產又豐收？加速數字農業發展是不二法門。
農業長期保持著傳統形態，技術進步一直較慢，特別是進入信息化時代后，農業技術滯后帶來的產業發展差距愈發顯著。隨著數字經濟的興起，越來越多的領域引入互聯網、大數據、人工智能等技術，實現了智能化、數字化重塑，生產率大幅度提高。2019 年，我國服務業、工業數字經濟滲透率分別為 37.8%、19.5%，但農業只有 8.2%，數字化改造的空間很大，需盡快趕上信息社會的發展步伐。
農業數字化轉型是農業現代化的必然選擇，也是破解目前農業難題的一劑良方，瞄準這個主攻方向，無疑將為農業高質量發展提供新動能，給予農民更多獲得感。對廣大農民來講，農產品銷售難的問題最頭疼，常常遭遇“多收了三五斗”的尷尬。可以說，農業數字化水平滯后，農產品質量不穩定、難以標準化、產銷信息不對稱等是導致農產品銷售難的主因。顯然，加快技術與傳統農業的融合，打造數字農業，對產業鏈進行全方位的數字化改造，使得傳統農業脫胎換骨，插上科技的翅膀騰飛，已成為農業發展新趨勢。
4“數字農業”的發展趨勢
4.1農業生產全流程智能化將逐步成為現實
物聯網技術在現代農業生產設施和設備領域中的應用極大地提高了現代農業生產設施和設備的數字和智能水平，實現了整個農業生產過程的數字化控制，實現了農業智能化生產和管理。它可以解決由托管服務流程引起的一系列問題。在種植業中，重點是如何精確控制生產環節，例如育苗，播種，施肥，灌溉和病蟲害防治。當前，荷蘭，日本，以色列和其他國家正在使用大數據，人工智能和信息技術來促進數字化，精確化和智能化作物種植的發展。
4.2農產品流通電商化發展將更加迅猛
電子商務的飛速發展為農產品流通提供了新的平臺和基礎。例如，美國著名的新鮮食品電子商務公司LocalHarvest是一個平臺，該平臺整合了有機農業的上下游，并連接了中小型農場和消費者。LocalHarvest平臺基于從相關農場收集的基本信息來支持地圖搜索系統，使消費者能夠搜索本地社區周圍的農場并購買難以保存的新鮮農產品，例如蔬菜和禽蛋。農產品在快速物流系統下，可以快速送到消費者家中，從而大大提高農產品物流的效率和質量。
值得欣喜的是，近年來，全國各地與各大電商平臺紛紛投入大量資源，重構產業鏈，培植人才，發力促進農產品上行。以河北省為例，近年來積極引入農業電商龍頭企業，與阿里巴巴、京東、拼多多等電商平臺開展合作，持續在直播助農、農產品品牌孵化、新農商人才培養等領域，合力打造河北數字農業“新基建”。可以看到，利用大數據和分布式人工智能技術匹配優化資源，將需求傳導給供給端，有效緩解了供需信息不對稱造成的產銷脫節。在互聯網科技力量的加持下，傳統農業的“痛點”也得到有效解決，進一步打開了農產品從田間到餐桌的通路。
隨著電商農產品銷量的快速增長，廣大農民亦受益匪淺，農業生產模式發生重大變化，以需求引導生產、訂單式農業逐漸成為主流，精準種植、數字營銷提升了農民收入水平，促進更多農民融入數字農業的場景里。以往很多滯銷農產品位于貧困地區，數字農業重塑產業鏈，幫助貧困戶掌握技術、融入市場，實現了造血扶貧。實踐證明，此種創新扶貧模式具有很強的活力。比如，拼多多的“農地云拼”模式得到國務院扶貧辦的肯定，榮獲了今年的“全國脫貧攻堅組織創新獎”。截至 2019 年底，拼多多平臺直連的農業生產者超過 1200 萬人，累計帶貧人數超百萬。
4.3農業多元化公共服務將更加完善
通過將移動互聯網和大數據等頂尖技術運用在農業公共服務，農業服務也更加便利和靈活。這也是數字農業發展的重要趨勢。一些國家為了促進數字農業的發展，在農業信息化和農業公共服務方面做出了很多努力。
5 “數字農業”的實踐策略
5.1實現農業農村業務數字化和可視化
加快建立涵蓋農業資源，農村產業，生產管理，產品質量，農業機械設備和農村治理的數據庫。利用地理空間信息技術和遙感技術整合空間數據，獲取耕地資源，漁業水資源，糧食生產功能區，現代化農業園區，特色農產品優勢區，特色鮮明的農業村莊，生產經營實體，村莊分布等數據。地圖存儲在數據庫中，使農業和農村資源數據立體化。通過集成的農業調度系統，現場定點監控系統，集成的遙感信息，無人機觀測和地面傳感器網絡，可以建立農作物的空間分布。通過農作物的空間分布，重大自然災害和其他動態空間圖，形成了一個一體化的全域地理信息圖，為農業生產和管理的科學指導奠定了堅實的數據基礎。
5.2推動數字農業技術創新
創新，始終是鄉村振興的內生動力。要實現鄉村振興，離不開“數字農業”助力。手機變成新農具、直播成了新農活、數據成為新農資，隨著農業新業態新模式競相涌現，數字經濟發展紅利惠及三農必將更加給力，而農業信息技術已然成為數字農業發展的關鍵支持。未來依靠農業科學院和大學等農業科學研究和技術開發機構來充分發揮農業科技企業作為創新主題的作用，促進數字農業領域的“產學研”合作，并著重于先進技術和核心技術。為了提高對關鍵技術的了解和研發，精確操作和智能決策的數字化管理，智能設備的變量修改和應用，農產品的靈活處理，區塊鏈等技術，3S 加速，智能識別，模型仿真，智能控制和其他軟件和硬件產品數字農業的綜合應用，了解數字農業技術標準和規范體系的建立，數字農業技術創新以及應用服務系統的持續改進。
5.3 提高農業農村經營管理數字化水平
當前，就中國電子政務項目的發展而言，農業部門中的電子政務服務水平不能完全滿足領導決策應用程序和公共商務應用程序的功能要求。農業信息服務的總體水平有待進一步提高。同時，這意味著中國農業信息服務具有巨大的發展和利用空間。因此，有必要進一步擴大移動互聯網技術，云計算，大數據等先進技術在農業信息服務領域的應用，并通過建立靈活，便捷，高效，透明的農業生產經營管理體系，為農民提供更多便捷和信息服務。在信息公開，政府公共關系，信息服務，辦公室工作等方面，充分利用農民信箱和便攜式農業和農村地區的服務功能，提高了園藝，畜牧，水產品，田間管理和智能化管理水平。著眼于整個農業產業鏈的要求，以提高勞動生產率，研究和推廣適用于不同地形和環境的農業機械，并進一步促進農業“機器換人”。
結 語
數字農業的發展實現了對農業生產的自動，精確控制，智能和科學管理，提高了農業的可控性，降低了生產成本，并減少了環境污染，使農業向精準，環保和可持續的方向發展。此外，農村電子商務的發展可以有效克服農業產業化經營的不利因素，可以簡化交易聯系，提高交易效率，降低成本，消除農民對庫存余額的擔憂，并縮短生產周期。努力為農民提供更多的商機。由于時間和空間的限制，內容的選擇空間也越來越廣，這對于提高農業生產經營管理人員的科學文化素養具有重要意義。
致 謝
在這篇論文的撰寫過程中，我遇到了很多的困難和障礙，但都在老師、領導、同事、同學和朋友的幫助下順利解決了。尤其要強烈感謝周波老師在千里之外給我們線上授課進行指導和幫助，不厭其煩地為我們解答疑問、傳授知識，讓我非常感動，在此向幫助和指導過我的各位老師表示最衷心的感謝!
同時也要感謝這篇論文所涉及到的各位學者，本文引用了數位學者的研究文獻，如果沒有各位學者的研究成果的幫助和啟發，我將很難完成本篇論文的寫作。
同時也要感謝我的領導、同事、同學和朋友，在我寫論文的過程中給予我很多素材，還在論文的撰寫和排版過程中提供給我很大的幫助。由于我的學術水平有限，所寫論文難免有不足之處，懇請各位老師和學友不吝批評與指教。
參考文獻
[1] 周清波 , 吳文斌 , 宋茜 . 數字農業研究現狀和發展趨勢分析 [J].中國農業信息 ,2019,30(01), 第 5-13 頁 .
[2] 施威 , 曹成銘 .“互聯網 + 農業產業鏈”創新機制與路徑研究 [J].理論探討 ,2019(06), 第 110-114 頁 .
數字農業的優勢范文第5篇
關鍵詞:縣級數字農業系統建設總體構想
農業現代化是相對于傳統農業而言的，其實質體現了當代科學技術在農業上的綜合應用，它是一個歷史的和動態的概念。在經歷了原始農業、傳統農業、工業化農業（石油農業或機械化農業）后，農業正在進入以知識高度密集為主要特點的知識農業發展階段。近些年來，隨著現代科學技術的迅速發展，世界上興起了以生物技術和信息技術為主導的新的農業科技革命浪潮，新型的農業模式――“數字農業”應運而生。
一、數字農業在世界及我國的發展
1998年1月31日，美國副總統阿爾.戈爾在加利福尼亞科學中心發表了題為“數字地球：21世紀人類認識地球的方式”的演講,提出“數字地球”（DigitalEarth）的概念，“數字地球”很快成為世界各國21世紀的發展戰略。“數字農業”（DigitalAgriculture）是“數字地球”的組成部分，是“數字地球”的子系統。依據“數字地球”的概念和含義，“數字農業”是指在數字地球的框架下，以有關標準和規范為指導，以“3S”技術（即，GPS技術，全球衛星定位系統；GIS技術，地理信息系統；RS技術，遙感技術）為支撐，運用計算機網絡技術、通訊技術，使數據獲取自動化，解決海量數據的存儲與分析問題，實現農業數據的網絡化，農業預測決策的智能化，最終實現農業的信息化。數字農業同時也叫信息農業、智能農業、精細農業和虛擬空間農業。海灣戰爭后，衛星定位系統（GPS）技術的民用化，促使它在國民經濟許多領域的應用研究迅速發展，推動了“數字農業”技術體系的廣泛實踐。1993年，美國開始試行數字農業模式。1993－1994年，數字農業首先在美國明尼蘇達州的兩個農場進行試驗。結果用GPS技術指導施肥的產量比傳統平衡施肥的產量提高30％左右，而且減少了化肥施用總量，經濟效益大大提高。數字農業的試驗成功，使得其技術思想得到了廣泛發展。目前，美國20％的耕地、80％的大農場都已實行這種模式，數字農業必將得到普及和發展。1996年，北美約19％的300公頃以上的規模化農場已經利用GPS技術，目前北美已有2000臺谷物康拜因安裝有產量傳感器。近些年來，歐美等若干國家已開始對玉米、甜菜、土豆、甘蔗、棉花等聯合收割機進行產量計量傳感的研究，以處方圖讀入裝置的可自動選擇種子類型、按處方調節播量的小麥精密播種機、自動施肥施藥機、可控噴水量的噴灌機等，均有商品化生產。與智能化農業機械配套的GPS定位系統，可用于農田土壤、苗情、病蟲、草害的信息采集和操作，通過電子傳感器和GPS裝在聯合收割機上的儀器，在整個收獲季節，可以不斷地記錄下幾乎每平方米面積的產量及其它信息。GIS用于數據存貯、分析、處理和表達地理空間屬性數據的計算機軟件平臺，主要作用于土地管理、土壤成份、土層厚度、土壤中氮磷鉀有機肥含量、當地歷年來的氣溫、降雨、雷災及大風風速等，以及作物苗情、病蟲草害的發生發展趨勢、作物產量的空間分布等方面的空間信息數據庫和進行空間信息的各種處理，為建立作物栽培管理的輔助決策支持系統，投入產出分析模擬模型和智能化專家系統，作出診斷，提出科學處方，指導科學調控制作。
進入90年代以來，信息技術的飛速發展，真正使農業產業產生新的變革。我國農業在過去的20多年時間里，有了很大的發展。但是，與國外發達國家農業相比，還有很大的差距，而且差距是全方面的，主要問題是：目前我國農業生產投入大、產出少，科技含量低，資源的利用率和轉化率偏低。據統計，國外發達國家農業產量的提高，83．3％依靠科技投入，只有16．7％依靠耕地面積的擴張。因此，解決我國農業存在的問題，必須依靠科技進步，新型的現代農業取代傳統農業已成必然之勢。我國對數字農業的認識尚處于啟蒙階段，但政府對此已予以高度重視。1998年6月1日，主席在接見出席中科院第九次和中國工程院第四次院士大會時，提出了發展“數字中國”的戰略。1999年12月，數字地球國際會議在我國召開，作為數字地球的主要應用領域之一的數字農業，成為大會討論的主要內容。我國也已經在新疆和北京分別建立了用GPS技術和遙感技術控制農業機械操作的試驗地。盡管在實現數字農業模式方面還有許多基礎工作要做，需要大量投入，但進入實質性階段，應該為時不遠。數字農業反映了農業現代化的大趨勢，它必將成為21世紀農業的嶄新模式。
二、縣級數字農業系統建設的必要性
縣級農業在全省乃至全國有著重要的地位，起著特殊的作用。縣級數字農業系統建設，可以使農業各個方面（包括種植業、畜牧業、林業）的各種過程（生物的、環境的、經濟的）基本實現數字化；各種農業信息技術廣泛地應用于農業；在農業的各個部門（生產、科研、教育、行政、流通、服務等）基本實現數字化與網絡化管理。黑龍江省慶安縣是全國綠色食品之鄉、國家級生態示范區、全國商品糧基地縣和國家A級綠色食品水稻生產基地。現以慶安縣數字農業系統建設的必要性為例，來說明縣級數字農業系統建設是必需的和重要的。這樣，不僅可以促進縣級農業信息化的發展，而且，也可以對全省乃至全國農業信息化的發展起到示范、引導和推進作用。
(一)提高農業生產技術水平的需要
我們現在的農業生產技術還相對落后，農業品種繁雜，優良品種普及率不高，農業生產技術還主要停留在經驗型階段，農業先進技術的推廣應用速度不快，傳統的農業生產方式還制約著農業的發展。實現數字農業，可以使各種農業科學技術與專家經驗通過網絡系統，直接傳播到農民的千家萬戶，各種現代化的種植、自動化的灌溉、科學化的施肥、智能化的溫室以及現代化的養殖、現代化的育林系統，將在縣級逐步普及，從而加快提高縣級農業生產技術水平。
(二)加快農業生物技術應用的需要
農業生物技術是現代農業中增加產量、提高品質的重要手段，而縣級農業生物技術的應用還十分有限，以農業生物技術促農業發展和加速發展的潛力還非常巨大。只有實現數字農業，才能把農業生物技術信息與農業的發展緊密地結合起來，進而加大縣級農業生物技術的應用范圍。
(三)增強農民科學文化素質的需要
農民科學文化素質對農業的發展至關重要。但是，縣級農民的科學文化素質還普遍不高，不能適應現代農業發展的要求。實現數字農業，通過網絡的信息傳遞，農民將終身地接受最先進地科學文化教育和農業技術教育，必將加快提高縣級廣大農民的科學文化素質。
(四)促進農業向優質、高產、高效發展的需要
發展“兩高一優”農業是市場經濟的客觀要求，縣級各種農產品雖然單產不低，但農產品的品質普遍不高，直接影響農產品在國內外市場競爭的能力和農民的收益。實現數字農業，可以使農民通過先進的信息手段，運用先進生產模式，促進“兩高一優”農業的發展。
(五)加大產加銷一體的農業產業化步伐的需要
農業與工業不同，它既受自然規律的影響，又受市場規律的制約，屬于弱質產業。農民一家一戶的生產經營，規模小、風險大、效益差，很難形成主導產業和主導產品，很難形成區域優勢。只有走銷、種養加、貿工農、農科教一體化經營服務的農業產業化之路，才是農業走出弱質產業的根本途徑。實現數字農業，各種農產品加工、保鮮、儲藏都將得到電子信息技術的武裝，提高自動化的程度；電子商務的應用，必將擴大縣級農產品的國內外市場，廣大農民將直接與國內外市場建立聯系，了解國內外的市場動向，以便對農業的生產與銷售做出相應的決策。
(六)保持農業可持續發展的需要
農業的可持續發展決定著人類的生存與發展。縣級生態環境還存在著諸多不如人意的問題。實現數字農業，依靠宏觀農業模型與宏觀決策系統的支持，使縣級的農業發展與農業環境資源治理協調統一；農業遙感技術和地理信息系統與農業模型的結合，將使縣級對農業環境資源的動態監測工作更為完善；依托網絡技術和數據庫技術，及時正確地掌握農業環境資源數據，及時地制定和調整政策與對策，使縣級農業沿著最合理的方向可持續發展。
(七)加速縣級農業與世界農業接軌的需要
入世以后，我國的農業發展受世界農業的影響和制約，這是一個非常現實而又十分緊迫的問題，解決這一問題的關鍵在于實現數字農業，利用現代信息網絡手段，應用最先進的農業技術，提高農產品質量，加強農產品競爭力，使農業技術，農產品質量和價格與世界接軌。
總之，建立數字農業系統，實現數字農業，必將使縣級農業面貌得到極大的改觀，農業會從一種低水平的依靠經驗為主的產業，轉變為一種高水平的依靠高新技術的產業，實現傳統農業向現代農業的轉變。
三、縣級數字農業系統建設的總體構想
數字農業是發展現代化農業的大趨勢，是一個挑戰性的國家目標，是一項巨大的不間斷的系統工程。抓好縣級數字農業系統建設，將對全省乃至全國發展數字農業起到示范、引導和推進作用。縣級數字農業系統建設的技術創新點，在于技術應用上的創新，在于系統管理上的創新，在于運行機制上的創新。
數字農業系統建設的著眼點應該是農業因素和過程的基本數字化，農業運行機制的基本數字化，農業信息技術全面應用的普及化。
數字農業系統建設的立足點應該是利用五年左右的時間，構建縣級數字農業系統基本框架。重點是搞好五大系統建設，即農業數據庫系統建設、農業控制系統建設、農業監測預測系統建設、農業決策支持系統建設和農業網絡信息系統建設。
(一)構建農業數據庫系統
農業數據庫系統建設，主要側重于三個方面，即農業生物數據庫、農業環境資源數據庫和農業經濟數據庫。農業數據庫的建立，是數字農業的最基礎工作。在建設過程中，遵循項目設計的規范化，堅持完備性、擴充性和實用性原則，充分保證數據一致性和完整性。在農業生物數據庫方面，對各種農作物、畜禽水產生物、食用菌藻生物建立其品種、品系和近緣生物的數據庫；各種農業病菌、農業昆蟲、農業微生物建立其分類體系，特性特征、生態類型、生理小種的數據庫。在農業環境資源數據庫方面，建立盡可能完備的氣候氣象數據庫、詳盡的土壤資源數據庫、水資源數據庫和農業環境數據庫。在農業經濟數據庫方面，建立比較完備的人口、土地、耕地，各種作物面積和產量，各種畜禽生物的數量，農民收入、農民消費、農民就業和鄉鎮財政等數據庫。
(二)構建農業控制系統
農業控制系統建設，主要側重于兩個方面，即農業自動化和精確農業。農業自動化是將環境監測、數據采集、數據分析、數據傳送與環境控制的軟件和設施相結合的整套系統。精確農業由于播種、施肥、灌溉、用藥等操作在用量上更為精確，因此，可以達到優質、高產、高效，并且將對環境污染減輕到最低的程度。在農業自動化方面，對糧食、蔬菜、畜禽產品的保鮮、儲藏實施自動化技術；對溫室大棚進行自動化控制。并且，把自動化技術應用于微生物發酵、農業菌藻生物的培育和農產品加工。在精確農業方面，應用現代信息技術、生物技術、工程技術等一系列高新技術，進行精確播種、精確施肥、精確灌溉、精確用藥和精確收獲。
(三)構建農業監測預測系統
運用地理信息系統（GIS）與遙感技術（RS），對農業環境資源進行監測和預測。地理信息系統是將系統科學、信息科學、計算機的數據采集、處理和分析模型，數據庫技術與計算機圖像技術密切結合起來的綜合性技術。遙感技術是將空間技術、傳感器技術、通訊技術與計算機技術相結合的綜合性技術。地理信息系統與遙感技術的結合應用，將使農業資源環境的監測與預測得到根本性的改觀。農業監測預測系統建設，主要側重于五個方面
(1)農業土地、耕地、土壤、森林、草原、水面等各種農業資源的探測、評價與動態監測。
(2)各種農業災害（洪澇、干旱、風暴、病蟲害等）的實時監測與預測。
(3)各種農業作物面積與產量的監測與預測。
(4)農業環境（大氣、土壤等）污染的監測與預測。
(5)各種農業作物、畜禽、水產，經濟林木的地區適應性分布的研究，為農業產業結構調整提供依據。完成以上任務，需要與各種相應的農業模型相結合。
(四)構建農業決策支持系統
農業決策支持系統是應用各種專門的計算機軟件，幫助對農業中的各種問題進行決策。農業決策支持系統建設，主要側重于四個方面：(1)農業規劃系統（PS）∶應用運籌學中的各種數學規劃方法（如：線性規劃，非線性規劃，動態規劃，整數規劃，決策論等），對農業問題進行決策。
(2)農業專家系統（ES）∶應用專家經驗的計算機軟件，解決一些主要依靠專家經驗進行決策的農業問題。
(3)農業模擬決策系統（SDS）∶將農業模擬與決策相聯系，主要采用二種方法：其一，通過計算機的模擬性試驗；其二，將模擬與專家系統相結合，這種方法與單純的專家系統相比，其機理性較強，但在決策中還是要受到專家經驗的局限。
(4)農業模擬優化決策系統（SODS）∶將農業過程的模擬與農業的優化原理相結合，在此基礎上，做出各種農業決策的完整軟件系統。SODS在農業生產指導上，既有很強的應用性，又有很強的通用性。同時，它還有預測的功能，可以提高農業生產的預見性。
(五)構建農業網絡信息咨詢系統
農業網絡信息與咨詢系統是向社會公眾提供服務的窗口，包括部分業務數據、圖形圖像數據以及多媒體數據等。農業網絡信息與咨詢系統建設，主要側重于硬、軟件兩個方面建設。就硬件建設而言，數字農業系統建設的各種信息都需要計算機網絡荷載，這就需要建設好中心交互平臺。就軟件建設而言，數字農業系統建設需要搞好各類信息的處理，建設各種數據庫，以滿足各有關部門及用戶的需要，這就需要建設好數字處理中心。搞好中心交互平臺建設，中心交互平臺是“數字農業”心臟，縱向上與國家、省、市 “數字農業”平臺鏈接，下與各鄉鎮（林場）平臺鏈接，通過鄉鎮（林場）平臺與村及農戶（包括林業生產點、養殖場）聯網；橫向與農、林、水、畜、機、氣象等涉農部門局域網平臺鏈接。搞好數字處理中心建設，數字處理中心是“數字農業”的“數字原料”集散地或貯存庫，它把農業的各種原始數據，通過數字處理中心收集、整理、加工后，根據需要，分門別類的貯存于各種數據倉庫。同時，它又把接收國家、省、市的需要再加工的各種信息，也貯存于數據倉庫，供領導決策和涉農部門提取和使用。各有關系統加工后的“數字產品”和決策系統的信息，通過數字處理中心及時給用戶，并在各種數據倉庫中歷史留存。
以上數字農業的五大系統建設，構成縣級數字農業系統建設的基本框架。在其系統建設中，以數據庫系統建設為基礎，以控制系統建設為手段，以監測預測系統建設為工具，以決策支持系統建設為目標，以網絡信息系統建設為窗口，重點突出中心互動平臺建設。要在有代表性的重點鄉鎮，實行數字農業系統建設的試點工作。
參考文獻：
[1]彭鵬,謝炳庚,侯伊林. 湖南師范大學.關于“數字農業”.農業現代化研究2000.4
