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文檔簡介

歡迎光臨精確農(nóng)作技術(shù)王小業(yè)是什么

部分企業(yè)對農(nóng)業(yè)投資的政策與制度需求,最終不可避免的落在一個核心點上:土地問題。無論在農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的哪個環(huán)節(jié),土地對資本的誘惑如影隨形。

農(nóng)業(yè)投資熱思考?為什么越來越多的工商資本正在考慮進(jìn)入農(nóng)業(yè)?同時也有不少農(nóng)業(yè)企業(yè)卻在惆悵徘徊?為什么大型工商資本會考慮投資農(nóng)業(yè)?是市場取向,還是土地誘惑,抑或是政策指引?農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的三大基本環(huán)節(jié)作物生產(chǎn)畜牧漁生產(chǎn)微生物生產(chǎn)

三大基本環(huán)節(jié)保持緊密的相互聯(lián)系、相互制約的鏈,如圖所示:林業(yè)生產(chǎn)作物生產(chǎn)(Crops)微生物生產(chǎn)(Bacterium)畜牧漁生產(chǎn)(Animal)

人和自然界(Human)抗生菌食用菌代謝菌其它原料纖維原料蔬菜糧食糖料飼料油料肉類勞動工具其它類蛋類魚類奶類CO2+H2OSolarRadiationEnergy綠色植物(作物)Plants(Crops)ChemicalEnergy(CH2O)n農(nóng)業(yè)生產(chǎn)三大基本環(huán)節(jié)圖示resourcesfoodsmaterials本質(zhì):①將自然太陽能轉(zhuǎn)化成生物化學(xué)能,為生物鏈的平衡生命活動提供能量②將無機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化成有機(jī)物質(zhì),將有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化成無機(jī)物質(zhì),為生物鏈的平衡生命活動提供原料、食物和資源(能量轉(zhuǎn)換,energyconversion

)(物質(zhì)轉(zhuǎn)換,materialconversion)(1)農(nóng)業(yè)是自然再生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)再生產(chǎn)相交織的產(chǎn)業(yè)(經(jīng)典教科書的定義);(2)農(nóng)業(yè)是永不衰退的產(chǎn)業(yè)(產(chǎn)業(yè)界認(rèn)同);(3)農(nóng)業(yè)是安天下、穩(wěn)民心的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè),是國家自立、經(jīng)濟(jì)繁榮和社會安定的基礎(chǔ)(政府涵義)。目前對農(nóng)業(yè)的認(rèn)知,至少有三種視角(程國強(qiáng)2013),即,投資農(nóng)業(yè),認(rèn)識其本質(zhì)至關(guān)重要,需要把握農(nóng)業(yè)的本質(zhì)特征。資本的目的是追逐利潤。

其一,弱質(zhì)性。與非農(nóng)部門相比,農(nóng)業(yè)總是處于相對不利的地位。一是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是自然風(fēng)險和市場風(fēng)險相互交織的高風(fēng)險產(chǎn)業(yè)。農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)具有空間布局的廣泛性、時間分布的集中性以及市場信號影響的滯后性,農(nóng)產(chǎn)品價格總是呈周期性波動。二是大部分農(nóng)產(chǎn)品數(shù)量大、價值低、不易儲存,價格缺乏彈性,即便價格低廉也必須及時銷售出清。反之,即便價格高漲,因沒有庫存也無法通過生產(chǎn)及時調(diào)節(jié)供給。三是農(nóng)業(yè)科研周期長、技術(shù)進(jìn)步慢、農(nóng)業(yè)勞動力轉(zhuǎn)移過程漫長,要素產(chǎn)出的經(jīng)濟(jì)效益偏低,農(nóng)業(yè)比較利益始終呈持續(xù)下降趨勢。農(nóng)業(yè)的本質(zhì)特征其二,公共產(chǎn)品屬性。如糧食等主要農(nóng)產(chǎn)品供給,確保了國家糧食安全,也是保持社會穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)支撐。其三,外部性。農(nóng)業(yè)具有多功能性特征,如形成農(nóng)業(yè)景觀、保持生物多樣性、保護(hù)水土和環(huán)境、發(fā)揮就業(yè)緩沖作用、維持社會穩(wěn)定等。

簡言之,農(nóng)業(yè)的弱質(zhì)性、公共性以及外部性,決定著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)大多市場性不足,贏利性較弱(當(dāng)然,那些適宜產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?;?、集約化的養(yǎng)殖業(yè)、加工業(yè)除外)。這決定了,在經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中,為什么大多數(shù)國家會給農(nóng)業(yè)以支持保護(hù)。反過來,也使我們關(guān)注,為什么中國目前會形成農(nóng)業(yè)投資熱?讓我們真正擔(dān)心的是,工商資本進(jìn)入與土地要素密切相關(guān)的種養(yǎng)環(huán)節(jié),會加速土地非糧化、非農(nóng)化,最終乃至擾亂工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程。

一個歷史性案例。日本1961至1970年,是農(nóng)業(yè)勞動力減少得最多的10年,總共減少了433萬農(nóng)業(yè)勞動力,成為除美國之外,人口超過1億的國家實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的2個國家之一。中國農(nóng)民基數(shù)巨大,目前每年轉(zhuǎn)移1500-2000萬,今后至少還有1億多需要轉(zhuǎn)移。在轉(zhuǎn)移完成之前,土地的意義不言而喻。在工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程中,農(nóng)民轉(zhuǎn)移與土地問題,也有深刻的歷史教訓(xùn)。2005年,巴西和墨西哥的城市化率高達(dá)84%和76%、農(nóng)業(yè)勞動力分別只占14%和18.6%,卻有巨量的城市和農(nóng)村貧民,城市貧民窟成為社會之殤。顯然,有著近14億之多人口的中國,難以承受如此之傷痛:目前城市還有眾多沒有完全轉(zhuǎn)變身份的農(nóng)民工,農(nóng)村還有巨量農(nóng)民等待轉(zhuǎn)移。所謂避免落入中等收入陷阱,正是隱含著中國絕不能重蹈如此之戰(zhàn)略失誤。歷史恐怕也不能給予中國試錯的機(jī)會。李克強(qiáng):農(nóng)業(yè)適度規(guī)模經(jīng)營是努力方向(2013年03月29日)國務(wù)院總理李克強(qiáng)日前在江蘇的調(diào)研所釋出的信號表明,工業(yè)城鎮(zhèn)化和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)是他非常重視的兩個發(fā)展經(jīng)驗。江陰市新橋鎮(zhèn)當(dāng)?shù)乜偨Y(jié):“三集中”城鎮(zhèn)化與家庭農(nóng)場模式是主要經(jīng)驗

所謂“三集中”,是農(nóng)業(yè)土地向規(guī)模經(jīng)營集中、工業(yè)企業(yè)向工業(yè)園區(qū)集中、農(nóng)民居住向鎮(zhèn)區(qū)集中?!叭小笔切聵蜴?zhèn)推行多年的政策。2005年,全鎮(zhèn)13000多畝農(nóng)田中實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)營的達(dá)10000余畝,占農(nóng)田總量的77%;隨著新橋花園小區(qū)等7個總面積達(dá)55萬平方米的住宅小區(qū)全面啟用,新橋鎮(zhèn)區(qū)人口已占全鎮(zhèn)總?cè)丝诘?0%以上。當(dāng)時的總體規(guī)劃是,到2008年,全鎮(zhèn)所有行政村住戶都將搬遷至以鎮(zhèn)區(qū)為中心的住宅小區(qū),撤銷全鎮(zhèn)所有行政村建制,實行社區(qū)居委會管理。

截至目前,新橋鎮(zhèn)全鎮(zhèn)已經(jīng)有近百家企業(yè)進(jìn)駐園區(qū),占全鎮(zhèn)工業(yè)企業(yè)總數(shù)的85%;全鎮(zhèn)13000多畝農(nóng)田已有11800多畝實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)營,集中度達(dá)到90%以上;全鎮(zhèn)80%以上的農(nóng)民成為現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)工人,農(nóng)民人均收入達(dá)2.5萬元。

據(jù)人民網(wǎng)報道,28日上午,李克強(qiáng)來到位于常熟市古里鎮(zhèn)的常熟市田娘農(nóng)場有限公司,查看麥苗長勢,考察家庭農(nóng)場、農(nóng)機(jī)合作運營。

據(jù)當(dāng)?shù)卣哐芯咳耸拷榻B,田娘農(nóng)場是以家庭農(nóng)場模式實現(xiàn)土地規(guī)?;?jīng)營和循環(huán)農(nóng)業(yè)的典型。

循環(huán)農(nóng)業(yè)是江蘇近年來力推的一種模式。尤其是2007年太湖藍(lán)藻事件暴發(fā)之后,農(nóng)村污染成為關(guān)注重點,集中養(yǎng)殖的禽畜糞便必須經(jīng)過加工處理,才不會形成環(huán)境壓力。

以田娘農(nóng)場為例,上游收集禽畜糞便做有機(jī)肥,下游種糧食蔬菜,再下游還有自建的銷售渠道。在江蘇之外,田娘農(nóng)場的母公司還在東北建立了3萬畝優(yōu)質(zhì)東北大米生產(chǎn)基地。

江蘇近年來在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)(例如觀光農(nóng)業(yè))、設(shè)施農(nóng)業(yè)(例如大棚)、循環(huán)農(nóng)業(yè)均形成了自己的經(jīng)驗和特色。江蘇省農(nóng)委相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)的農(nóng)業(yè)理想是“五化”:園區(qū)景區(qū)化、勞動運動化、產(chǎn)品禮品化、農(nóng)民居民化、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化。農(nóng)業(yè)需要向?qū)I(yè)化、機(jī)械化、信息化、精確化發(fā)展精確農(nóng)業(yè)的早期研究與實踐在發(fā)達(dá)國家始于八十年代初期,根據(jù)農(nóng)田內(nèi)小區(qū)作物產(chǎn)量和生長環(huán)境條件的顯著時空差異性,提出對作物栽培管理實施定位、按需變量投入,精確農(nóng)業(yè)由此而發(fā)展起來。

七十年代中期微電子技術(shù)的迅速實用化,推動了農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備機(jī)電一體化和智能化監(jiān)控技術(shù)、農(nóng)田信息智能化采集與處理技術(shù)研究的發(fā)展。

八十年代各發(fā)達(dá)國家對農(nóng)業(yè)經(jīng)營中必需兼顧“農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力、資源、環(huán)境問題”的廣泛關(guān)切和有效利用農(nóng)業(yè)投入、節(jié)約成本、提高農(nóng)業(yè)利潤、提高農(nóng)產(chǎn)品市場競爭力、減少環(huán)境污染的迫切需求,為“精確農(nóng)業(yè)”技術(shù)體系的形成準(zhǔn)備了條件。(盡量減少化肥非作物利用)

九十年代,尤其是海灣戰(zhàn)爭后GPS技術(shù)的民用化,推動了精確農(nóng)業(yè)技術(shù)體系的廣泛實踐。使得近20年來,基于信息技術(shù)支持的農(nóng)藝學(xué)、土壤學(xué)、植??茖W(xué)、資源環(huán)境科學(xué)和智能化農(nóng)業(yè)裝備與田間信息采集技術(shù)、系統(tǒng)優(yōu)化決策支持技術(shù)等,在GPS、GIS空間信息技術(shù)的支持下組裝集成起來,形成了一個新的精確農(nóng)業(yè)技術(shù)體系。精確農(nóng)業(yè)產(chǎn)生背景一、精確農(nóng)業(yè)的概念與特征(一)精確農(nóng)業(yè)的概念來源:PrecisionAgriculture(精確、精細(xì)、精準(zhǔn))包括精確農(nóng)作、精確養(yǎng)殖、精確加工等方面

PrecisionFarming(精確農(nóng)作)PrescriptionFarming(處方農(nóng)作)

Site-specificFarming(定位農(nóng)作)概念:借助3S技術(shù),盡可能的精細(xì)地掌握農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的環(huán)境條件,包括作物、土壤、氣象等信息,用計算機(jī)管理決策系統(tǒng)(包括模擬模型、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)等)對其進(jìn)行處理分析,為制定農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理措施提供定量決策建議并賦予定位實施。精確農(nóng)作技術(shù)思想:

基于田間差異進(jìn)行變量投入和獲得最大收益田間差異:農(nóng)田不同區(qū)域作物產(chǎn)量和影響作物生長的環(huán)境因素(如土壤結(jié)構(gòu)、地形、植物營養(yǎng)、含水量、病蟲草害等)實際存在的空間和時間差異信息變量投入:分析影響不同區(qū)域產(chǎn)量差異的原因,采取技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上有效的調(diào)控措施,區(qū)別對待,按需變量投入,分為:人工投入、機(jī)械投入、自動控制最大收益:指生產(chǎn)力、生態(tài)、社會效益

在所有農(nóng)業(yè)耕地中存在土壤差異和產(chǎn)量差異,通過3S技術(shù)(GIS、RS、GPS)可以及時發(fā)現(xiàn)作物生長環(huán)境和收獲產(chǎn)量實際分布的差異性,獲取農(nóng)田小區(qū)作物產(chǎn)量和影響作物生長的環(huán)境因素(如土壤結(jié)構(gòu)、地形、植物營養(yǎng)、含水量、病蟲草害等)實際存在的空間和時間差異性信息,分析影響小區(qū)產(chǎn)量差異的原因,并對這種差異性給予及時調(diào)控,即采取技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上有效的調(diào)控措施,區(qū)別對待,按需實施定位調(diào)控。1、精確農(nóng)業(yè)的雛型3S遙感技術(shù)(Remotesensing,RS)地理信息系統(tǒng)(Geographyinformationsystems,GIS)全球定位系統(tǒng)(Globalpositioningsystems)什么是遙感?原理?遙感——利用一定的技術(shù)裝備,在航空器(如飛機(jī))或

航天器(如衛(wèi)星)上,對遙遠(yuǎn)的地物進(jìn)行感知。原理——不同的物體的電磁波特性是不同的。遙感就是

根據(jù)這個原理來探測地表物體對電磁波的反射

和其發(fā)射的電磁波,從而提取這些物體的信息,

完成遠(yuǎn)距離識別物體。

遙感RS

遙感數(shù)據(jù)獲取原理接收預(yù)處理用戶應(yīng)用處理分析結(jié)果、圖表輸出遙感RS平臺地面遙感:高塔、車、船為遙感平臺航空遙感:飛機(jī)、氣球、飛艇等航天遙感:衛(wèi)星、飛船、空間站等遙感平臺遙感應(yīng)用范圍

陸地水資源調(diào)查、土地資源調(diào)查、植被資源調(diào)查、地質(zhì)調(diào)查、城市遙感調(diào)查、海洋資源調(diào)查、測繪、考古調(diào)查、環(huán)境監(jiān)測和規(guī)劃管理等。美國海洋資源衛(wèi)星我國神舟號飛船

中國大陸的衛(wèi)星地形圖

臺灣島的遙感影象:能清楚的看到全島的地貌。

北美颶風(fēng)云系美國國防部五角大樓

9.11事件前后的紐約定義:

美國定義:為了獲取、存儲、檢索、分析和顯示空間定位數(shù)據(jù)而建立的計算機(jī)化的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。我國定義:GIS是在計算機(jī)硬、軟件環(huán)境的支持下,對空間數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存取、編輯、處理、分析和顯示的計算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。特點:

空間性,即它具有對空間信息的存儲處理和分析管理能力。地理信息系統(tǒng)的概念與理解地理信息系統(tǒng)的功能:地理數(shù)據(jù)采集功能地理數(shù)據(jù)管理功能空間分析和屬性分析功能地理信息的可視化表現(xiàn)對GIS的理解

從GIS的外部看,其物理外殼是計算機(jī)化的技術(shù)系統(tǒng),它是由若干個相互關(guān)聯(lián)的子系統(tǒng)構(gòu)成,如數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理和分析子系統(tǒng)、圖像處理子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)產(chǎn)品輸出子系統(tǒng)等,這些子系統(tǒng)的優(yōu)劣、結(jié)構(gòu)直接影響著GIS的硬件平臺、功能、效率、數(shù)據(jù)處理的方式和產(chǎn)品輸出的類型。

從GIS的內(nèi)容看,GIS是一個包含計算機(jī)軟、硬件、地理數(shù)據(jù)和專業(yè)人員的系統(tǒng)。其操作對象是空間數(shù)據(jù),即點、線、面、體這類有三維要素的地理實體??臻g數(shù)據(jù)的最根本特點是每一個數(shù)據(jù)都按統(tǒng)一的地理坐標(biāo)進(jìn)行編碼,實現(xiàn)對其定位、定性和定量的描述、這是GIS區(qū)別于其它類型信息系統(tǒng)的根本標(biāo)志。

從GIS的應(yīng)用看。GIS是一個應(yīng)用廣泛的計算機(jī)技術(shù)系統(tǒng),是應(yīng)用于所有涉及空間信息的處理分析工具。根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的不同,可形成GIS各類應(yīng)用系統(tǒng),例如土地信息系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)信息系統(tǒng)、規(guī)劃信息系統(tǒng)、空間決策支持系統(tǒng)等等。

從GIS的功能看,GIS是一個獲取、存取、編輯、處理、分析和顯示地理數(shù)據(jù)的系統(tǒng),其技術(shù)優(yōu)勢在于它對空間數(shù)據(jù)的綜合、模擬與分析評價能力,可以得到常規(guī)方法或普通信息系統(tǒng)難以得到的重要信息,實現(xiàn)地理空間過程演化的模擬和預(yù)測。水稻葉片群體葉綠素密度(SPAD值*LAI)空間分布特征根據(jù)地力、前期施氮量和苗情長勢給出的促花肥處方圖(PIN)試驗示范區(qū)精確稻作前的產(chǎn)量空間差異

試驗示范區(qū)精確稻作后的產(chǎn)量空間差異全球定位系統(tǒng)基本原理:

全球定位系統(tǒng)是利用多顆導(dǎo)航衛(wèi)星的無線電信號,對地球表面某地點進(jìn)行定位、報時或?qū)Φ孛嬉苿游矬w進(jìn)行導(dǎo)航的技術(shù)系統(tǒng)。GPS是以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無線電測時、定位、導(dǎo)航系統(tǒng),可為航空、航天、陸地、海洋等方面的用戶提供不同精度的在線或離線的空間定位數(shù)據(jù)。GPS技術(shù)目前應(yīng)用于精確農(nóng)業(yè)、車輛導(dǎo)航與監(jiān)控等。

遙感數(shù)字圖像可以作為GIS數(shù)據(jù)庫中一種重要的數(shù)據(jù)源,從遙感圖像中可以獲取不同的專題數(shù)據(jù),更新GIS數(shù)據(jù)庫中的地學(xué)專題圖。地理信息系統(tǒng)(GIS)與遙感(RS)的集成是必然的。

利用3S空間信息技術(shù)和作物生產(chǎn)管理決策支持技術(shù)(DSS)為基礎(chǔ),定位、定量、定時地面向大田作物生產(chǎn)的精確農(nóng)作技術(shù),即把智能化農(nóng)業(yè)裝備與田間信息采集技術(shù)、系統(tǒng)優(yōu)化決策支持技術(shù),在全球定位系統(tǒng)(GPS)和地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù)的支持下組裝集成起來,形成完善的精確農(nóng)業(yè)技術(shù)體系。

2、精確農(nóng)業(yè)內(nèi)涵

農(nóng)業(yè)決策支持系統(tǒng)是以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、支持和輔助農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者解決各種決策問題的知識信息系統(tǒng),它是在農(nóng)業(yè)信息系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)模擬模型和農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的、以多模型組合和多方案比較方式進(jìn)行輔助決策的計算機(jī)新技術(shù)。目前,雖然還沒有規(guī)范成熟的農(nóng)業(yè)決策支持系統(tǒng)軟件產(chǎn)品,但這個新生事物卻引起了農(nóng)業(yè)科技工作者的廣泛關(guān)注,已成為農(nóng)業(yè)信息技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的重要研究領(lǐng)域。決策支持系統(tǒng)的產(chǎn)生與發(fā)展

20世紀(jì)60~70年代,管理信息系統(tǒng)MIS(ManagementInformationSystem)的出現(xiàn)

20世紀(jì)70年代末以來,與完成這一任務(wù)相關(guān)的學(xué)科都有了長足的進(jìn)步,運籌學(xué)模型、數(shù)理統(tǒng)計方法及其軟件已發(fā)展完善

1971年ScottMorton在《管理決策系統(tǒng)》一書中第一次指出了計算機(jī)對于決策者的支持作用,提出了決策支持系統(tǒng)(DecisionSupportSystem,DSS)的概念專家系統(tǒng)的研究與發(fā)展,給決策支持系統(tǒng)注入了新的活力,增強(qiáng)了決策支持系統(tǒng)的主動功能決策支持系統(tǒng)的基本概念結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化決策決策過程是決策科學(xué)體系的基礎(chǔ)。所謂決策過程是人們?yōu)閷崿F(xiàn)一定目標(biāo)而制定的行動方案,并準(zhǔn)備組織實施的活動過程。這個過程也是一個提出問題、分析問題、解決問題的過程,一般的決策過程可用下圖表示。環(huán)境反饋設(shè)計方案評價方法確定目標(biāo)實施方案決策過程人類的決策行動一般包括確定目標(biāo)、設(shè)計方案、評價方案和實施方案四個階段,但通常的決策科學(xué)所研究的對象則主要包括前三個階段。所謂結(jié)構(gòu)化決策問題是指上述三個步驟(理解、設(shè)計和選擇三項活動)都能使用確定的算法或決策規(guī)則來表達(dá)和設(shè)計各種解答方式,并從中選擇最佳的一個。在問題求解過程中,這三個階段都不能按上述的方法來決策問題,就稱之為非結(jié)構(gòu)化決策問題。在某些條件下,其中的一個或兩個階段由于認(rèn)識不清楚而無法完成清晰的描述,但其余的階段則具有良好的結(jié)構(gòu),能夠?qū)λ逦鴾?zhǔn)確的描述,就稱這類問題為半結(jié)構(gòu)化決策問題。

決策支持系統(tǒng)的定義

決策支持基本含義是用計算機(jī)幫助決策者對半結(jié)構(gòu)化或非結(jié)構(gòu)化問題中作出決策,而不是代替決策者作出決策。

DSS:凡能為決策者提供支持的計算機(jī)系統(tǒng),這個系統(tǒng)能充分利用合適的計算機(jī)技術(shù),針對半結(jié)構(gòu)化或非結(jié)構(gòu)化問題構(gòu)造決策模型,通過人機(jī)交互方式支持決策者制定管理決策。

決策支持系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)與功能對決策支持系統(tǒng)發(fā)展影響最大的結(jié)構(gòu)形式是“三部件”結(jié)構(gòu)和“三系統(tǒng)”結(jié)構(gòu)。

1980年R.H.Spraque提出了著名的三部件結(jié)構(gòu),它由人機(jī)交互系統(tǒng)(對話部件)、模型庫系統(tǒng)(模型部件)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(數(shù)據(jù)部件)三個子系統(tǒng)組成:決策支持系統(tǒng)的“三部件”結(jié)構(gòu)人機(jī)交互系統(tǒng)模型庫管理系統(tǒng)MBMS模型庫MB用戶數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)DBMS數(shù)據(jù)庫DB(對話部件)的功能:是決策支持系統(tǒng)與用戶之間的交互界面。用戶通過“人機(jī)交互系統(tǒng)”控制實際決策支持系統(tǒng)的運行,決策支持系統(tǒng)既需要用戶輸入必要的信息(用于控制)和數(shù)據(jù)(用于計算),同時也要向用戶顯示運行的情況以及最后的結(jié)果。計算機(jī)中幾種常見的人機(jī)界面技術(shù)有菜單和窗口、命令語言和自然語言、多媒體和可視化技術(shù)等。(數(shù)據(jù)部件)的功能:包括數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫用來存儲大量數(shù)據(jù),一般組織成易于進(jìn)行大量數(shù)據(jù)操作的形式。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)用來管理和維護(hù)數(shù)據(jù)庫,必須具有數(shù)據(jù)庫建立、刪除、修改、維護(hù),數(shù)據(jù)存儲、檢索、排序、索引、統(tǒng)計等功能,并提供一套語言體系供用戶使用數(shù)據(jù)庫或提供與某種高級程序設(shè)計語言的接口,這套語言體系一般由數(shù)據(jù)庫定義語言DDL(提供定義數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的組成形式,如數(shù)據(jù)模式、數(shù)據(jù)依賴關(guān)系等)和數(shù)據(jù)庫操作語言DML(提供對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作,包括數(shù)據(jù)庫的建立、維護(hù);數(shù)據(jù)字典的建立和維護(hù);數(shù)據(jù)查詢、檢索以及數(shù)據(jù)處理等)兩個部分構(gòu)成。

(模型部件)的功能:由模型庫和模型庫管理系統(tǒng)組成。模型庫用來存放模型,它不同于數(shù)據(jù),總是以某種計算機(jī)程序形式表示的,如數(shù)據(jù)、語句、子程序,甚至于對象等。這種物理形式在模型庫中具體為:模型名稱及相關(guān)的計算機(jī)程序,模型功能的分類,模型的輸入輸出數(shù)據(jù),控制參數(shù)等屬性。它可以以某種方法運行,進(jìn)行輸入、輸出、計算等處理。這種形式的屬性是無法或很難以類似于數(shù)據(jù)組織的形式來描述的。

1981年R.H.Bonczek等提出了決策支持系統(tǒng)的三系統(tǒng)結(jié)構(gòu),它由語言系統(tǒng)(LS)、知識系統(tǒng)(KS)和問題處理系統(tǒng)(PPS)三個部分組成:語言系統(tǒng)(LS)問題處理系統(tǒng)(PPS)知識系統(tǒng)(KS)用戶圖3決策支持系統(tǒng)的“三系統(tǒng)”結(jié)構(gòu)語言系統(tǒng)(LS)的功能:提供給決策者所有語言能力的總和稱為語言系統(tǒng)(LS)。一個語言系統(tǒng)既包含檢索語言(可由用戶或由模型來檢索數(shù)據(jù)的語言),也包含計算機(jī)語言(由用戶操縱模型計算的語言)。決策用戶利用語言系統(tǒng)的語句、命令、表達(dá)式等來描述決策問題,編制程序在計算機(jī)上運行,得出輔助決策信息。知識系統(tǒng)(KS)的功能:是問題領(lǐng)域的知識,它包含問題領(lǐng)域中的大量事實和相關(guān)知識。最基本的知識系統(tǒng)(KS)由數(shù)據(jù)文件或數(shù)據(jù)庫組成。數(shù)據(jù)庫的一條記錄表示一個事實。它按一定的組織方式進(jìn)行存儲。更廣泛的知識是對問題領(lǐng)域的規(guī)律性用定量方式表示為數(shù)學(xué)模型。數(shù)學(xué)模型一般用方程、方法等形式描述客觀規(guī)律性。這種形式的知識可以稱為過程性知識。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展,對問題領(lǐng)域的規(guī)律性知識用定性方式描述,一般表現(xiàn)為產(chǎn)生式規(guī)則。除了數(shù)理邏輯中的公式、微積分公式等這種精確知識外,一般表現(xiàn)為經(jīng)驗性知識。它們是非精確知識,這樣就大大擴(kuò)大了解決問題的能力。問題處理系統(tǒng)(PPS)的功能:是針對實際問題提出處理的方法、途徑;利用語言系統(tǒng)對問題進(jìn)行形式化描述,寫出問題求解過程;利用知識系統(tǒng)提供的知識進(jìn)行實際問題求解,最后得出問題的解答,產(chǎn)生輔助決策所需要的信息,支持決策?;谧魑锷L模型的決策支持系統(tǒng)用戶人機(jī)接口數(shù)據(jù)庫生長模型庫策略分析庫基于生長模型的作物管理決策支持系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)基于生長模型的作物管理決策支持系統(tǒng)應(yīng)具有以下幾個特性:機(jī)理性預(yù)測性動態(tài)性通用性基于知識模型和生長模型的作物管理決策支持系統(tǒng)用戶人機(jī)接口知識模型庫生長模型庫數(shù)據(jù)庫推理機(jī)知識庫解釋機(jī)制基于生長模型和知識模型的作物管理決策支持系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)基于知識模型和生長模型的作物管理決策支持系統(tǒng)應(yīng)具有以下幾個特性:預(yù)測性決策性準(zhǔn)確性實時性基于生長模型和知識模型的作物管理決策支持系統(tǒng)的方案設(shè)計原理產(chǎn)量、品質(zhì)目標(biāo)知識模型合理生成栽培方案實際資料生長模擬模型達(dá)到產(chǎn)量目標(biāo)?氣象預(yù)測YYNN品種產(chǎn)量結(jié)構(gòu)播期基本苗播種量生育指標(biāo)肥料運籌水分管理效益分析基于生長模型和知識模型的作物管理決策支持系統(tǒng)的實時調(diào)控原理結(jié)果輸出模型預(yù)測方案執(zhí)行苗情資料修正專家曲線明顯偏離曲線?偏離曲線?YYNN精確農(nóng)業(yè)技術(shù)思想,是信息技術(shù)和人工智能高新技術(shù)在大農(nóng)業(yè)中的運用,精確農(nóng)業(yè)技術(shù)不僅適用于種植業(yè),也適用于養(yǎng)殖業(yè)和加工業(yè),已擴(kuò)展到設(shè)施園藝、集約養(yǎng)殖、產(chǎn)品加工及農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的精確經(jīng)營管理等方面,從而形成完整的精確農(nóng)業(yè)技術(shù)體系。其全部概念建筑在“空間差異”(SpatialVariability)的數(shù)據(jù)采集和處理上,其核心意圖是實時測知作物(畜禽)個體或小群體或小地塊生長或防疫的實際需要,從而及時確定對其針對性投入(肥、水、藥、飼料等)的量、質(zhì)和時機(jī),改變傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大群體、大面積平均投入的作法,以獲得最佳效果和最低代價。隨著精確農(nóng)業(yè)技術(shù)在不同農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的拓展,必將產(chǎn)生更為顯著的社會、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益。3、精確農(nóng)業(yè)外延

(二)精確農(nóng)業(yè)的特征1、地域性:不同地區(qū)條件不同、技術(shù)水平不同等2.綜合性:涉及農(nóng)學(xué)、電子學(xué)、信息學(xué)、生態(tài)學(xué)等3.系統(tǒng)性:精確農(nóng)業(yè)是一個復(fù)雜的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng),要達(dá)到系統(tǒng)的穩(wěn)定、高效,必須系統(tǒng)內(nèi)各組分關(guān)系協(xié)調(diào)。4.漸進(jìn)性(1)無任何現(xiàn)代裝備、以傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)技術(shù)為主的傳統(tǒng)精確農(nóng)業(yè)(2)以管理信息系統(tǒng)、專家咨詢和簡單機(jī)械化為主要裝備的現(xiàn)代精確農(nóng)業(yè)(3)以高度自動化、信息化技術(shù)為裝備的智能精確農(nóng)業(yè)此類精確農(nóng)業(yè)全部采用變量投入(VRT)機(jī)械化設(shè)備、地理信息系統(tǒng)(GIS)提供決策基礎(chǔ)、決策支持系統(tǒng)(DSS)輔助決策、GPS/DGPS定位、自動控制耕作或養(yǎng)殖等全過程。5.可操作性二、精確農(nóng)業(yè)的支持技術(shù)1、3S技術(shù)2、決策支持技術(shù)(DSS)3、可變量投入系統(tǒng)

(1)計算機(jī)(控制器)

控制器包括計算機(jī)硬件和軟件平臺,是變量投入系統(tǒng)的核心部分,它完成信息處理和信息圖生成等工作。計算機(jī)中存儲著信息圖、土壤、作物生長與產(chǎn)量、施用量的歷史數(shù)據(jù)等,許多信息需及時更新。(2)GPS(3)傳感器(4)可變量投入設(shè)備包括可變量耕作設(shè)備、可變量施肥設(shè)備、可變量播種設(shè)備、可變量噴霧設(shè)備、可變量灌溉設(shè)備等

什么是傳感器?傳感器一般由信息收集、探測系統(tǒng)、信息處理和信息輸出4部分組成。傳感器是收集、量測和記錄遙遠(yuǎn)目標(biāo)的信息的儀器,是遙感技術(shù)系統(tǒng)的核心。

BACK4、智能機(jī)械裝備技術(shù)

必須具備定位導(dǎo)航、實時監(jiān)測、自動變量調(diào)節(jié)等功能。(1)在聯(lián)合收割機(jī)上安裝傳感器

在聯(lián)合收割機(jī)上安裝谷物產(chǎn)量、水分、溫度、機(jī)器行走速度、工作幅寬等傳感器,再與全球衛(wèi)星定位導(dǎo)航技術(shù)設(shè)備配合,實現(xiàn)谷物收割過程的空間位置監(jiān)測和數(shù)據(jù)采集、儲存、計算、輸出的結(jié)合。

(2)在拖拉機(jī)上安裝傳感器

在拖拉機(jī)上裝配速度傳感器、監(jiān)控器等,可以對農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行控制和按需自動的動態(tài)變量調(diào)節(jié),實現(xiàn)變量投入。

(3)在播種機(jī)械上安裝傳感器

在播種機(jī)械采用土壤水分傳感器使種子播在水分適宜的深度,利用土壤營養(yǎng)傳感器、肥料營養(yǎng)傳感器、流量計及變量裝置建立投入肥料管理系統(tǒng)。(4)在耕地機(jī)械上安裝傳感器

耕地機(jī)械裝配土壤養(yǎng)分含量實時測試系統(tǒng)傳感器,在耕作時進(jìn)行實時測試,經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后,可以得到土壤養(yǎng)分含量分布圖,根據(jù)具體情況進(jìn)行土壤改良。(5)在噴藥機(jī)上安裝傳感器

在噴藥機(jī)上安裝病蟲草害等信息采集傳感器和控制器,視病蟲草害程度變量喚灑農(nóng)藥,不僅可以減少對環(huán)境的污染,同時可以減少對人畜的危害。

(6)在灌溉設(shè)備上安裝傳感器三、精確農(nóng)業(yè)技術(shù)實施過程精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的技術(shù)路線圖自動信息采集信息處理決策生成決策實施指令生成GPSGISRS傳感器田間狀態(tài)圖DSS農(nóng)田對策圖ICS農(nóng)機(jī)人工采集處方圖常規(guī)操作(一)數(shù)據(jù)采集1.產(chǎn)量數(shù)據(jù)采集2.土壤數(shù)據(jù)采集土壤信息一般包括土壤含水量、土壤肥力、土壤有機(jī)質(zhì)、土壤PH值、土壤壓實、耕作層深度等,詳細(xì)的土壤信息是開展精確農(nóng)業(yè)工作的重要基礎(chǔ)。3.作物營養(yǎng)監(jiān)測方法4.土壤水分監(jiān)測5.苗情、病蟲草害數(shù)據(jù)采集6.其它數(shù)據(jù)采集還要獲取近年來輪作情況、平均產(chǎn)量、耕作情況、施肥情況、作物品種、化肥、農(nóng)藥、氣候條件等有關(guān)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)將用于進(jìn)行決策分析。MappingSPADvaluesYieldmonitor–sensorthatmeasuresgrainflowandmoisturecontentthroughacombineYieldMonitorGrainFlowSensorReal-TimeSensor/Sprayer:"GreenSeeker"(二)數(shù)據(jù)差異分析1、產(chǎn)量數(shù)據(jù)分布圖2.土壤數(shù)據(jù)分布圖3.苗情、病蟲害分布圖SoilpHMap

McGarveyField(Perry,Iowa)

精確農(nóng)業(yè)技術(shù)是根據(jù)田間采集到的不均衡空間分布數(shù)據(jù)及有關(guān)作物其它信息,經(jīng)過決策分析,來控制投入方式和施用量。決策分析是精確農(nóng)業(yè)的核心,直接影響精確農(nóng)業(yè)技術(shù)的實踐效果。(三)處方生成

精確農(nóng)業(yè)技術(shù)的目的是科學(xué)管理田間小區(qū),降低投入,提高生產(chǎn)效率。精確農(nóng)業(yè)實現(xiàn)的關(guān)鍵是農(nóng)業(yè)機(jī)械的變量控制,在3S技術(shù)支持下得到的信息經(jīng)過一系列處理后,將會形成變量控制信息,最終控制農(nóng)業(yè)機(jī)械,實施變量管理。1.智能農(nóng)業(yè)機(jī)械是精確農(nóng)業(yè)中實施控制實施的重要手段(四)控制實施SelectOptimumNRate2.控制實施過程

智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械主要由信息采集系統(tǒng)、決策判斷系統(tǒng)和控制執(zhí)行系統(tǒng)等3部分組成。利用各類傳感器采集環(huán)境信息或作物信息,決策系統(tǒng)要先輸入關(guān)于農(nóng)藝、土壤、作物、管理等方面的數(shù)據(jù)作為進(jìn)行系統(tǒng)決策的依據(jù),將采集到的實時信息輸入系統(tǒng)經(jīng)過處理后作出決策,傳輸?shù)街悄芑r(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行控制實施。

例如,當(dāng)駕駛拖拉機(jī)在田間噴施農(nóng)藥時,駕駛室中安裝的監(jiān)視器顯示噴藥處方圖和拖拉機(jī)所在的位置。駕駛員監(jiān)視行走軌跡的同時,數(shù)據(jù)處理器根據(jù)處方圖上的噴藥量,隨時向噴藥機(jī)下達(dá)命令,控制噴灑。四、精確農(nóng)業(yè)技術(shù)的應(yīng)用(一)精確農(nóng)業(yè)技術(shù)的分類1.精確農(nóng)作精確農(nóng)作就是通常國外研究者所指的“PrecisionAgriculture”或“PrecisionFarming"的含義。即實時測知作物個體或小群體或平方米尺度小地塊生長的實際需要,而及時確定對其針對性投入(肥、水、藥等)的量、質(zhì)和時機(jī)。目前,美國、加拿大等許多農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國家的種植業(yè)生產(chǎn)實現(xiàn)了“精確農(nóng)作”。2.精確林果業(yè)在果樹生產(chǎn)中,精確化、集約化的管理越來越受到重視和推廣。從施肥、澆水、用藥等日常管理到收獲,國外一些國家均達(dá)到了精確化管理。如與微噴一起使用的施肥、果實的大小與形狀控制等等。在收獲過程中,法國已研制出自動導(dǎo)向機(jī)器人,在收獲前用微型攝像機(jī)對果樹拍照,根據(jù)獲取信息與存儲信息比較,完成是否采摘與包裹。日本利用同樣原理研制成功了柑橘和西紅柿的自動采收機(jī)器人。國內(nèi)如山東海陽引進(jìn)以色列技術(shù),建成了果樹野外自動化控制微噴工程,采用微機(jī)控制,根據(jù)土壤吸水能力、蘋果生產(chǎn)階段和氣候條件等因素,定時、定量、定位給果樹供水。3.精確養(yǎng)殖與畜牧業(yè)4.精確設(shè)施農(nóng)業(yè)所謂設(shè)施農(nóng)業(yè)是指應(yīng)用某些特制的設(shè)施來改變動植物生長發(fā)育的小氣候,達(dá)到人為控制其生產(chǎn)效果的農(nóng)業(yè)。設(shè)施農(nóng)業(yè)主要有:設(shè)施種植業(yè),如溫室栽培、塑料大棚栽培、無土栽培等;設(shè)施畜牧業(yè),如畜禽舍、養(yǎng)殖場及草場建設(shè)等。設(shè)施農(nóng)業(yè)在國外發(fā)展較早,目前已達(dá)到相當(dāng)高的水平,在歐洲,多數(shù)國家以溫室生產(chǎn)為主,其中荷蘭和英國的溫室主要是玻璃溫室,用來生產(chǎn)蔬菜和花卉,荷蘭生產(chǎn)的蔬菜80%用于出口,花卉出口更占世界出口量的71%(1987);日本利用溫室栽培蔬菜及果樹,技術(shù)十分發(fā)達(dá),幾乎所有蔬菜的生產(chǎn)很大程度上依賴于溫室。(二)實施精確農(nóng)業(yè)需要滿足的條件1.農(nóng)田大小農(nóng)田大小的概念主要取決于外部環(huán)境,不同國家適于精確農(nóng)業(yè)技術(shù)實踐的農(nóng)田大小不一樣,一般需要一個全面的經(jīng)濟(jì)分析,可以計算出一個國家適于精確農(nóng)業(yè)技術(shù)實踐的最小農(nóng)田范圍。適于精確農(nóng)業(yè)技術(shù)實踐的最小面積約為85.6ha。2.機(jī)械化程度農(nóng)田可大可小,但是農(nóng)業(yè)作業(yè)若不是機(jī)械化,精確農(nóng)業(yè)就難以實施。如聯(lián)合收割機(jī)、播種機(jī)、施肥機(jī)、噴藥機(jī)、噴灌機(jī)等。另外,還需要GIS、GPS(DGPS);信息采集、分析設(shè)備;隨農(nóng)業(yè)機(jī)械配備的定位系統(tǒng)、控制設(shè)備、監(jiān)測設(shè)備等??傊?,機(jī)械化、自動化程度越高,越利于實施精確農(nóng)業(yè)技術(shù)實踐。3.農(nóng)田差異(三)精確農(nóng)業(yè)技術(shù)的應(yīng)用1.精確施肥2.精確灌溉3.精確植保氣溫、輻射不同模式肥料N小麥農(nóng)田土壤子系統(tǒng)小麥生產(chǎn)群體子系統(tǒng)揮發(fā)損失淋洗損失其它損失LAICGR=NAR*LAI群體N積累量群體生物量葉片莖鞘籽粒根系技術(shù)路線建模DM=2148.8TLAI+259.39CGR=dDM/dt基于LAI特征值的氮積累模擬模型

NA=25.14TLAI+21.61

NAGR=(NAt)’=dNAt/dt

基于LAI特征值的生物量模擬模型氮濃度模擬國內(nèi)外生長監(jiān)測研究最新動態(tài)E.Raymond

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