《农业信息技术》课程教学大纲

　　 　　 　　英文名称：Agricultural Information Technology 　　一、课程说明 　　1．课程性质：必选课程。 　　2．课程的目的和任务：农业信息技术是农业科学与现代信息技术相结合的一门新兴交叉性学科，主要介绍现代信息技术在农业领域应用的技术与理论。学习本门课程的主要目的是，使学生初步了解农业信息采集、农业数据库系统、农业数据分析、农业遥感监测、地理信息系统、作物模拟模型、农业专家系统、精确农业技术和农业信息网络等技术的技术原理、应用现状与发展趋势，具备利用现代信息技术带来的新的思想方法和技术手段，改造传统农业的研究、示范、生产、经营和管理方法与手段的能力。 　　3．适应专业：农学、植科、园艺、草业等植物生产类专业。 　　4．学时与学分：农学专业40学时，2学分，植物科学与技术专业30学时，1.5学分 　　5．先修课程：土壤肥料学、植物生理学、农业气象学、农业生态学、作物栽培学、农业推广学、设施农业以及计算机原理与技术、现代通信技术等课程的理论和知识。 　　6．推荐教材或参考书目： 　　推荐教材：李军主编.农业信息技术.科学出版社，2005.12 　　参考书目： 　　（1）白广存等主编.计算机在农业生物环境测控与管理中的应用. 北京：清华大学出版社,1998 　　（2）陆登槐等主编.遥感技术在农业工程中的应用. 北京：清华大学出版社,1997 　　（3）熊范纶主编.农业专家系统及开发工具. 北京：清华大学出版社,1999 　　（4）邝朴生等主编.精确农业基础.北京：中国农业大学出版社，1999 　　（5）曹卫星，朱艳.作物管理知识模型.中国农业出版社，2005 　　（6）浦瑞良.高光谱遥感及应用.高等教育出版社，2000 　　（7）曹卫星，罗卫红. 作物系统模拟及智能管理. 北京：华文出版社，2000 　　（8）潘学标. 作物模型原理. 北京：气象出版社，2003 　　（9）何勇.精细农业.浙江大学出版社，2003 　　（10）李建龙.信息农业生态学.化学工业出版社，2004 　　（11）陈述彭，鲁学军，周成虎.地理信息系统导论.北京，科学出版社，2000 　　7．主要教学方法与手段：采用课堂教学与计算机演示教学相结合的方法，以课堂讲授为主，实验演示为辅。在课堂教学中力争采用多媒体课件教学，在学生实习中采用实验仪器观测、实例演示观摩和课程报告写作相结合的方法，力争实现理论与技术相结合。 　　8．考核方式：采用闭卷考试，成绩评定以考试成绩为主，参考实验报告或课程报告成绩。总成绩中考试成绩可占80％，实验课考察成绩可占20％。 　　9．课外自学要求(包含作业要求)：在图书馆查阅《计算机与农业》、《农业工程学报》、《农业机械学报》、《遥感学报》等相关学术期刊中农业信息技术的学术论文以及有关新出版农业信息技术科技著作，撰写课程报告2篇。 　　二、教学基本要求和能力培养要求 　　1．通过本课程的各个教学环节，达到以下基本要求： 　　（1）理解现代农业信息技术的基本理论和技术体系。 　　（2）了解现代农业信息技术体系发展现状与发展趋势。 　　2．通过学习本课程，应初步具备利用现代信息技术带来的新的思想方法和技术手段，改造传统农业的研究、示范、生产、经营和管理方法与手段的能力。 　　三、课程教学内容 　　　第一章  农业信息技术概述 　　信息技术发展概述：信息技术的概念、发展历程；现代信息技术内容；“数字地球”构想。 　　农业信息技术发展：农业信息技术的概念；国外农业信息技术发展现状；我国农业信息技术发展现状；“数字农业”技术。 　　作物智能栽培学：作物智能栽培学的形成和定义、基本特征、研究内容。 　　本章重点和难点：现代信息技术的概念、发展历程和及其包含内容；数字地球的含义；国内外农业信息技术发展现状与数字农业技术；作物智能栽培学的含义、基本特征和主要研究内容。 　　第二章  农业信息采集 　　计算机数据采集管理系统概述：数据采集管理系统的典型结构与基本功能。 　　农田生物信息的采集与处理：农田生物系统的信息；农田生物信息采集与处理系统；农田生物弱信息的增强技术※；农田生物多元信息的提取技术※；农田生物宏观形态结构信息的提取※。 　　农田气候信息的采集与处理：农田气候信息采集与处理系统的一般构成、硬件构成与应用软件。 　　土壤信息的采集与处理：土壤含水量的监测；土壤养分成分的监测；智能化农田节水灌溉监控系统。 　　设施农业环境监控与管理：温室环境监控与管理；果蔬贮藏环境监控与管理；农产品加工过程中的质量监测。 　　本章重点和难点：计算机数据采集管理系统的结构与功能；农田生物信息的特点与信息采集方法；农田气候信息的自动采集与处理方法；土壤水分和养分含量的监测方法；温室与冷库环境的监控原理与方法，电子鼻与电子舌在农产品加工过程中的质量监测。 　　第三章 农业数据库系统 　　数据库系统概述：信息、数据与数据处理；数据库系统的构成；数据库管理系统(DBMS)；数据模型。 　　数据库设计：需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计、物理结构设计、数据库的实施、运行与维护※。关系数据库设计。 　　关系数据库标准语言SQL：SQL语言概述；示例数据库；用于数据定义的SQL语句；SQL查询语句。 　　使用Microsoft Access数据库：果王饮料厂(原材料采购)数据库模式；用Access创建表和联系；创建查询和SQL语句。 　　农业数据库简介：国外农业数据库的开发建设现状；国内农业数据库的开发建设现状；关系数据库标准语言SQL的应用。 　　本章重点和难点：数据库系统的构成、数据库管理系统、数据模型的概念；数据库设计的基本步骤与关系数据库设计；关系数据库标准语言SQL 的应用；Microsoft Access数据库的应用；国内外的主要农业数据库。 　　第四章  农业数据分析 　　农业数据处理常用软件概述：文本编辑软件；电子表格软件；统计分析软件。 　　统计分析软件需要的基本数据结构：数据文件的基本结构；将复杂数据转换为适宜的的结构形式。 　　采用统计分析软件SAS进行数据管理：SAS基本概念；SAS数据步；SAS过程步；SAS服务过程。 　　采用统计分析软件SAS进行数据分析：描述性统计；t测验和方差分析；相关和回归分析。 　　本章重点和难点：数据分析的基本数据结构；采用SAS进行数据管理和预处理的方法；采用SAS进行数据分析的方法。 　　第四章  地理信息系统 　　地理信息系统的基本概念：地理信息系统的定义、产生与发展；GIS的主要功能、类型与主要用途。 　　GIS的构成：计算机硬件系统、计算机软件系统、地理空间数据、系统开发、管理和使用人员。 　　GIS的基本原理：地理空间数据与地图；地图的基本原理；数字地图的存储、显示与输出；GIS的数据组织与处理方法；GIS的数据来源。 　　GIS的软件系统：GIS软件的结构及其功能；国内外常用的GIS工具软件。 　　GIS与RS、GPS的集成技术：GIS与RS的集成；GIS与GPS的集成；RS、GIS、GPS的集成。 　　GIS在农业中的应用：GIS在农业中的应用层次和领域；GIS农业应用实例分析。 　　本章重点和难点：GIS的概念和构成；GIS的基本原理；GIS软件的结构与基本功能；GIS在农业的应用。 　　第五章  农业遥感监测 　　遥感技术概述：遥感技术的概念；遥感技术系统；遥感技术的类型；遥感技术的特点；遥感技术发展与展望。 　　电磁波谱与地物波谱特征：电磁波谱；大气窗口；物体的电磁波反射特性。 　　遥感影像获取、解译与处理：遥感影像获取；遥感图像目视判读；遥感影像计算机处理。 　　高光谱遥感技术：高光谱遥感的概念与特点；高光谱遥感技术的发展；植被的光谱反射率特性；高光谱遥感数据处理技术。 　　农业遥感监测技术原理：农业遥感监测领域；作物长势长相指标的动态监测；农作物遥感估产；农作物病虫害遥感监测；农业灾害监测。 　　农业遥感监测实例：农业资源调查和变化监测系统；农作物遥感估产系统；农业灾害监测和评估系统。 　　本章重点和难点：遥感技术的概念、类型、构成及其特点；电磁波谱与大气窗口、地物的电磁反射特性；遥感影像获取、解译与处理方法；高光谱遥感的特点；农业遥感监测原理及其主要领域。 　　第六章 地理信息系统 　　地理信息系统的基本概念：地理信息系统的定义；GIS 的产生与发展；GIS的主要功能；GIS的类型；GIS的主要用途。 　　GIS的构成：计算机硬件系统；计算机软件系统；地理空间数据；系统开发、管理和使用人员。 　　GIS的基本原理：地理空间数据与地图；地图的基本原理；数字地图的存储、显示与输出；GIS的数据组织与处理方法；GIS的数据来源。 　　GIS的软件系统：GIS软件的结构及其功能；国内外常用的GIS工具软件。 　　GIS与RS、GPS的集成技术：GIS与RS的集成；GIS与GPS的集成；RS、GIS、GPS的集成。 　　GIS在农业中的应用：GIS在农业中的应用层次和领域；GIS农业应用实例分析。 　　本章重点和难点：GIS的概念、功能与构成；GIS的基本原理与数字地图；GIS的软件系统；GIS在农业的应用。 　　第七章 作物模拟模型 　　作物生长模型研究及应用：作物生长模型原理；作物生长模型研究与应用进展。 　　虚拟植物模型研究及其应用：虚拟现实与虚拟农业；虚拟植物模型研究原理；虚拟植物研究方法与模型软件；虚拟植物模型的研究应用现状；虚拟植物研究中存在的问题与前景展望。 　　※作物生长与产量形成的数学模拟原理——以EPIC模型为例：EPIC模型简介；作物生长和产量形成过程的数学模拟；环境胁迫对作物生长与产量形成制约的数学模拟。 　　作物生长模型应用示例：DSSAT模型简介；作物生长模型数据库组建；作物生产潜力模拟研究；作物栽培方案优化模拟研究；种植模式的模拟与优化选择研究；作物轮作方式的模拟与优化选择；农田土壤水分动态的模拟研究。 　　本章重点和难点：作物模拟模型的类型及其特点；作物生长模型原理及其研究进展；虚拟植物模型的概念、原理与应用现状；作物生长模型的农业应用。 　　第八章  农业专家系统 　　专家系统技术概述：人工智能与专家系统；专家系统基本原理；专家系统基本结构；知识表示技术；推理策略；知识获取；专家系统开发工具。 　　农业专家系统概述：农业专家系统发展概况；农业专家系统研究的必要性；农业专家系统的特点；农业专家系统的类型；农业专家系统研究和应用中存在的问题。 　　农业专家系统研究示例——小麦综合管理专家系统：工作基础；研究方法；总体设计；数据库、知识库、模型库的建立；知识获取；推理机制；功能和特点。 　　※决策支持系统及其农业应用：决策支持系统概述；智能决策支持系统IDSS；决策支持系统在农业中的应用实例。 　　本章重点和难点：专家系统的概念、结构和基本原理；农业专家系统的特点与类型；小麦综合管理专家系统的结构、功能与特点。 　　第七章  精确农业技术 　　精确农业技术概述：精确农业的概念；精确农业的产生与发展；精确农业技术体系；精确农业关键技术；精确农业发展的主要问题与发展方向。 　　全球卫星定位系统GPS：GPS系统组成；GPS系统定位原理；DGPS定位原理；其他卫星定位系统简介。 　　智能化农业机械装备技术：DGPS农机定位与导航要求和误差；生成作物产量分布图的智能收获机；作物处方图的生成与智能变量控制农业机械；农机监控系统；农业机器人。 　　本章重点和难点：精确农业的概念、技术体系与关键技术；GPS系统组成与定位原理、DGPS定位原理；智能化农业机械装备的技术原理。 　　第十章  农业信息网络 　　计算机网络概述：计算机网络的定义和功能；计算机网络的分类和拓扑结构；局域网基础；Internet基础。 　　农业网络信息的获取：互联网上的主要农业信息资源；农业信息资源的检索。 　　※农业信息的网络发布：网站建设技术；网页制作技术。 　　农业电子商务：电子商务的概念与类型；农业电子商务发展现状与特点；我国发展农业电子商务的作用与意义；我国发展农业电子商务的工作重点。 　　本章重点和难点：计算机网络的概念、原理与类型；Internet基础；互联网上的主要农业信息资源与农业信息资源的检索；农业电子商务的概念、类型、特点及其发展趋势。 　　四、教学学时分配  

教学环节 时数 课程内容	讲课	实验	习题	讨论	小计
第一章  农业信息技术概述	2	2			4
第二章  农业信息采集	4				4
第三章  农业数据库系统	2	2			4
第四章 农业数据分析	4				4
第五章 农业遥感监测	4				4
第六章 地理信息系统	4				4
第七章  作物模拟模型	4				4
第八章  农业专家系统	2	2			4
第九章  精确农业技术	4				4
第十章  农业信息网络	2	2			4
总计	32	8			40