农业信息技术课程教学规范12180.docx
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1、农业信信息技术术课程程教学规规范、本课课程的地地位与作作用 农业信信息技术术是以农农业科学学的基本本理论为为基础,以以农业生生产活动动信息为为对象,以以信息技技术为支支撑,进进行农业业信息采采集、处处理、分分析、存存储、传传输等具具有明确确时空尺尺度和定定位含义义的农业业信息管管理与决决策,以以揭示和和把握农农业生产产活动信信息的变变化规律律。其主主要包括括以农业业遥感、地地理信息息系统和和全球定定位系统统为核心心的空间间信息处处理技术术以及数数据库、人人工智能能、模拟拟模型、虚虚拟现实实、网络络技术等等电子信信息处理理技术。农业信息技术是农学(农业信息技术)专业必修的一门重要的专业选修课(学
2、位课)。、本课课程的教教学目标标通过本课课程的教教学,总总的目的的和要求求是使学学生:(1)了了解农业业信息技技术的基基本内涵涵、主要研究究内容及发发展趋势势。(2)了了解农业业数据库库、农业业模拟模模型、虚虚拟农业业及管理理信息系系统、决决策支持持系统、专专家系统统、农业业信息服服务系统统的概念念、特征征与功能能及研制制过程与与方法。(3)了了解精确确农业的的概念与与特征、支支持技术术及实施施过程,重重点掌握握遥感、地地理信息息系统、全全球定位位系统、机机器视觉觉技术农农业应用用的原理理与方法法。(4)理理解农业业信息技技术是重重要的专专业选修修课,是是对计算算机基础础、程序序设计语语言、软
3、软件工程程以及耕耕作、栽栽培、遗遗传育种种等农学学类先修修课程的的一个综综合与提提升。(5)理理解农业业信息技技术是一一门实践践性很强强的硬技技术,通通过实验验教学,使使学生掌掌握农业业信息系系统的程程序设计计、模型型构建、开开发实现现的基本方方法和基基本技能能,培养养学生发发现问题题、分析析问题与与解决问问题的能能力。、本课课程的教教学基本本要求和和内容第一章 农业业信息学学基础(制制定人:高 辉)1.1 教学基基本要求求(1)了了解农业业信息学学的发展展背景与与形成过过程,掌掌握农业业信息学学的定义义、内涵涵与基本本特征;(2)知知晓农业业信息学学研究的的关键技技术;(3)了了解农业业信息
4、学学的地位位与作用用。1.2 教学基基本内容容第一节 农业信信息学的的形成信息的定定义;农农业信息息学的形形成;数数字农业业的定义义。知识点:1、信息息是客观观实体运运动状态态和运动动过程的的抽象描描述;2、信息息、物质质和能量量已成为为共同构构成客观观世界的的三大要要素;3、微型型计算机机和互联联网的广广泛应用用,以及及遥感、地地理信息息系统、全全球定位位系统和和管理信信息系统统、决策策支持系系统、专专家系统统等nSS技术的的发展,为农业业生产管管理的现现代化和和信息化化提供了了新的方方法和手手段,也也为农业业产业的的技术改改造和提提高注入入了新的的活力。农农业信息息技术正正是在信信息科学学
5、和农业业科学不不断发展展的推动动下建立立起来的的新兴交交叉学科科领域。4、数字字农业是是用数字字化技术术,按人人类需要要的目标标,对农农业所涉涉及的对对象和全全过程进进行数字字化表达达、设计计、控制制、管理理,是数数字地球球理论与与知识在在农业上上的应用用。第二节 农业信信息学的的定义、内内涵与特特征 农业信信息学的的定义;农业信信息学的的内涵;农业信信息学的的基本特特征。知识点:1、定义义:以农农业科学学的基本本理论为为基础,以以农业生生产活动动信息为为对象,以以信息技技术为支支撑;进进行农业业信息采采集、处处理、分分析、存存储、传传输等具具有明确确时空尺尺度和定定位含义义的农业业信息管管理
6、与决决策,研研究和解解决农业业生产活活动信息息变化规规律的科科学。2、内涵涵:(1)理理论基础础:包括括农业信信息的结结构、性性质、分分类及其其表达,农农业信息息的传输输机制与与信息流流的形成成机理,农农业信息息的管理理与调控控技术等等。(2)技技术体系系:包括括农业信信息获取取、信息息处理、信信息模拟拟、信息息控制四四个主要要方面。(3)应应用系统统:基于于数据库库的农业业生产信信息管理理系统、基基于3SS技术的的农业空空间信息息系统、基基于模型型的农业业生产决决策支持持系统、基基于人工工智能的的农业管管理专家家系统、基基于关键键技术集集成的精精确农作作管理系系统等。3、基本本特征:系统化化
7、、模型型化、知知识化、智智能化、可可视化、网网络化等等。第三节 农业信信息学研研究的关关键技术术 农业数数据库技技术;农农业信息息监测技技术;农农业空间间信息管管理技术术;农业业系统模模拟技术术;农业业人工智智能技术术;农业业管理决决策技术术;农业业信息服服务技术术。第四节 农业信信息学的的作用与与应用 农业信信息学的的作用;农业信信息学的的应用。第二章 农业业数据库库及管理理信息系系统(制制定人:孙成明明)2.1 教学基基本要求求(1)了了解农业业数据库库及农业业管理信信息系统统的特征征,掌握握农业数数据库及及农业管管理信息息系统的的概念;(2)了了解农业业数据库库及管理理信息系系统的研研制
8、过程程以及其其在农业业上的应应用。2.2 教学基基本内容容第一节 农业数数据库的的概念与与特征 农业数数据库的的概念;数据库库的结构构;农业业数据库库系统的的特征。知识点:1、农业业数据库库:是一一种有组组织地动动态地存存储、管管理、重重复利用用、分析析预测一一系列有有密切联联系的农农业方面面的数据据集合的的计算机机系统。2、数据据库的三三级模式式结构:外模式式、模式式和内模模式。第二节 农业管管理信息息系统的的概念与与特征 管理系系统信息息系统的的概念;管理信信息系统统的特征征;农业业管理信信息系统统的特征征。知识点:1、管理理信息系系统:是由人人和计算算机设备备或其他他信息处处理手段段组成
9、并并用于管管理信息息的系统统,是一门门管理科科学、信信息科学学、系统统科学与与计算机机技术相相结合的的综合性性学科。2、农业业管理信信息系统统特征:农业管管理信息息系统是是收集和和加工农农业系统统管理过过程中的的有关信信息、为为管理决决策过程程提供帮帮助的信信息处理理系统,可可根据管管理目的的而建立立,在数数据支持持下进行行与农业业相关的的事务处处理、信信息服务务和辅助助管理决决策。第三节 农业数数据库系系统及管管理信息息系统的的研制与与应用 农业数数据库的的研制及及其应用用;农业业管理信信息系统统的研制制及其应应用。第三章 农业业专家系系统(制制定人:孙成明明)3.1 教学基基本要求求(1)
10、了了解专家家系统的的概念,熟熟悉农业业专家系系统的概概念;(2)了了解农业业专家系系统的特特征、结结构与功功能;(3)了了解农业业专家系系统的研研制过程程及其应应用。3.2 教学基基本内容容第一节 农业专专家系统统的概念念、特征征与功能能 专家系系统及农农业专家家系统的的概念;农业专专家系统统的特征征;农业业专家系系统的结结构与功功能。知识点: 1、农农业专家家系统:农业专专家系统统是一个个拥有大大量权威威农业专专家的经经验、资资料、数数据与成成果构成成的知识识库,并并能利用用其知识识,模拟拟农业专专家解决决问题的的思维方方法进行行判断、推推理,以以求得解解决农业业生产问问题结论论的智能能程序
11、系系统。2、农业业专家系系统的特特征:(1)农农业专家家系统具具有显示示表达的的大量领领域专门门知识(2)能能进行符符号处理理(3)具具有智能能性(4)能能对推理理过程的的解释(5)包包括知识识库、数数据库、模模型库,涵涵盖了农农业专家家解决实实际问题题所需的的基本信信息。(6)人人机界面面友好。大大多数农农业专家家系统采采用了多多媒体技技术和可可视化技技术,界界面友好好,操作作简单、易易于广大大农业生生产用户户使用。第二节 农业专专家系统统的研制制与应用用 知识获获取与表表达;知知识库与与模型库库的构建建;系统统的调试试与修改改;农业业专家系系统的应应用。第四章 农业业模拟模模型(制制定人:
12、孙成明明)4.1 教学基基本要求求(1)了了解农业业模拟模模型的概概念、特特征与功功能;(2)了了解农业业系统的的等级性性和水平平;(3)熟熟悉农业业系统模模拟的原原理与技技术;(4)了了解农业业模拟模模型基本本算法及及农业模模拟模型型的研制制步骤;(5)了了解农业业模拟模模型的应应用及其其与其它它技术的的耦合。4.2 教学基基本内容容第一节 农业模模拟模型型的概念念、特征征与功能能农业模拟拟模型的的概念和和类型;农业模模拟模型型的特征征;农业业模拟模模型的作作用与功功能。知识点:1、农业模拟模型(Simulation Model):着重利用系统分析方法和计算机模拟技术,对农业系统中的生物与非
13、生物过程及其与环境和技术的动态关系进行定量描述和预测。2、模拟拟模型的的类型(1)经经验(EExpeerieentiial)模型和和机理(Mecchannisttiall)模型型;(2)描描述性(Desscriiptiive)模型和和解释性性(Exxplaainaatorry)模模型;(3)统统计(SStattistticaal)模模型和过过程(PProccesss)模型型;(4)应应用(AAppllicaatioon)模模型和研研究(RReseearcch)模模型。第二节 农业系系统的等等级性和和水平农业生产产系统的的等级性性;农业生生产系统统的水平平和过程程。第三节 农业系系统模拟拟的原理
14、理与技术术系统分析析方法;机理性性与经验验性的关关系;模模拟研究究的尺度度;支持持研究;析因方方法与系系数化;遗传参参数;模模型开发发环境与与工具;构件化化程序设设计;农农业生长长系统的的表示方方法。知识点:1、模拟模型的结构成分第一亚系系统为作作物的阶阶段发育育与物候候期,主主要是有有关以温温光反应应为基础础的茎顶顶端发育育阶段以以及以外外部形态态特征变变化为标标志的生生育时期期。第二亚系系统为作作物植株株的形态态发生与与器官建建成过程程,包括括根系、叶叶片、茎茎杆、小小穗、小小花、籽籽粒等器器官发生生与形成成的规律律、数量量与质量量等。第三亚系系统为植植株的光光能利用用与同化化物生产产,包
15、括括叶片和和冠层的的光合作作用、呼呼吸作用用、碳水水化合物物积累及及生物量量的计算算等。第四亚系系统为不不同器官官间的物物质分配配与利用用,包括括同化物物分配系系数或分分配指数数和分配配量的实实时变化化、器官官的生长长和大小小、产量量和品质质的决定定等。第五亚系系统为土土壤植植物大大气水分分关系,包包括土壤壤水分的的移动、吸吸收、蒸蒸发蒸腾腾、植物物组织的的水分平平衡等。第六亚系系统为土土壤养分分(氮素素)动态态与植株株利用,包包括主要要养分元元素在土土壤中的的转化、根根系吸收收、体内内分配和和利用等等。 第四节 农业模模拟模型型的研制制步骤模型选择择与系统统定义;资料获获取与算算法构建建;模
16、块块设计与与模型实实现;模模型检验验与改进进。第五节 农业模模拟模型型基本算算法构建建作物阶段段发育的的模拟;作物器器官建成成的模拟拟;物质质生产与与积累的的模拟;同化物物分配与与产品形形成的模模拟;作作物养分分效应的的模拟;作物水水分效应应的模拟拟。第六节 农业模模拟模型型的应用用农业模拟拟模型的的应用领领域;模模拟模型型与其它它技术的的耦合。知识点:1、模拟模型的应用主要有以下4个方面:教学、研究、管理、评估。 2、模拟模型与其它技术的耦合:(1)与与专家系系统或知知识模型型的结合合;(2)与与RS技技术的结结合;(3)与与GISS的结合合;(4)与与全球定定位系统统的结合合;(5)与与可
17、视化化技术及及虚拟现现实技术术的结合合;(6)与与组件技技术的结结合;(7)与与网络技技术的结结合。第五章 虚拟拟植物与与虚拟农农业(制制定人:孙成明明)5.1 教学基基本要求求(1)了了解虚拟拟植物的的概念与与意义;(2)了了解虚拟拟植物的的构建方方法;(3)了了解虚拟拟现实与与虚拟农农业。5.2 教学基基本内容容第一节 虚拟植植物的概概念与意意义虚拟植物物的概念念与特征征;虚拟拟植物的的意义。知识点:1、虚拟植物:所谓虚拟植物,就是应用计算机模拟植物在三维空间中的生长发育状况。 第二节 虚拟植植物的构构建方法法植物的芽芽与分枝枝的关系系;植物的的枝条与与分枝类类型;数据的的采集;植物拓拓扑
18、结构构的模拟拟;植物物器官形形态的模模拟;可可视化;结构功能模模型。第三节 虚拟现现实与虚虚拟农业业虚拟现实实的基本本概念;虚拟农农业的应应用。知识点:1、虚拟拟现实:实际上上是可视视化的高高层次的的功能。它它通过提提供一个个由计算算机生成成的虚拟拟环境以以及交互互手段,让让人们可可以“沉浸”其中,使使可视化化的结果果更为生生动、感感受更加加逼真,还还可对虚虚拟环境境中的三三维物体体进行交交互操作作。2、从概概念上来来讲,任任何一个个虚拟现现实系统统都包括括三个特特性:这这就是沉沉浸性、交交互性和和想像性性。第六章 农业业机器视视觉技术术(制定定人:高高 辉辉)6.1 教学基基本要求求(1)了
19、了解机器器视觉的的基本原原理、农农业视觉觉图像的的获取、特特征的提提取与模模式识别别方法与与步骤;(2)了了解机器器视觉技技术农业业应用的的领域。6.2 教学基基本内容容第一节 机器视视觉的基基本原理理基于灰度度法的机机器视觉觉系统的的组成:机器视视觉系统统的核心心。知识点:1、基于于灰度法法的机器器视觉系系统的组组成包括括光路系系统、摄摄像机、量量化存储储单元、模模块库、专专用高速速图像处处理单元元、监视视单元等等大模块块。2、机器器视觉系系统的核核心是专专用高速速图像处处理单元元,把存存入存储储单元的的大量离离散的数数字化信信息与模模板库信信息进行行比较处处理,并并快速得得出结论论。其影影
20、响因素素包括微微处理器器、图像像处理算算法软件件及技巧巧、电子子显微系系统等。第二节 农业视视觉图像像的获取取 图像获获取的定定义;图图像获取取的步骤骤;图像像采集部部件;图图像预处处理的类类型。知识点:1、定义义:就是是图像的的数字化化过程,即即将图像像采集到到计算机机中的过过程,主主要涉及及成像及及模数转转换技术术。2、步骤骤:图像像采集、图图像预处处理。3、图像像采集部部件:摄摄像机和和视频图图像采集集卡、图图像扫描描仪、数数码摄像像机4、图像像预处理理的类型型:图像像增强处处理、几几何变换换处理、图图像复原原处理。第三节 视觉图图像特征征的提取取视觉图像像特征提提取的步步骤;图图像特征
21、征的定义义;纹理理、纹理理分析的的定义及及构成纹纹理特征征的要素素;良好好的图像像特征应应具有的的特点。知识点: 1、步步骤:特特征表示示、特征征提取、特特征优化化。2、图像像特征的的定义:指图像像的原始始特性或或属性,如如颜色、纹纹理、亮亮度、灰灰度、大大小、外外形轮廓廓、频谱谱特性、直直方图、矩矩等。3、纹理理的定义义:指图图像像素素灰度或或颜色的的某种变变化,而而且这种种变化是是与空间间统计相相关的。4、纹理理分析的的定义:指通过过一定的的图像处处理技术术抽取出出纹理特特征,从从而获得得纹理的的定量或或定型描描述的处处理过程程。5、构成成纹理特特征的要要素:一一是纹理理基元,二二是纹理理
22、基元的的排列组组合。6、良好好的图像像特征应应具有:可区分分性、可可靠性、独独立性、数数量少。第四节 视觉信信息的模模式识别别模式识别别方法;模式识识别步骤骤。知识点:1、模式式识别方方法:统统计模式式识别、模模糊识别别法、神神经网络络识别方方法2、模式式识别步步骤:特特征提取取、特征征选择、学学习和训训练、分分类识别别第五节 农业机机器视觉觉技术的的应用 监测与与评价;检测;农业视视觉机器器人;农农业资源源调查与与评估第七章 农业业遥感技技术(制制定人:谭昌伟伟)7.1 教学基基本要求求(1)了了解遥感感技术的的基本概概念、特特征与作作用;(2)了了解农业业遥感原原理、方方法及其其在农情情预
23、测中中的应用用动态;(3)了了解常用用的遥感感光谱参参量及其其衍生参参量;(4)掌掌握利用用地物光光谱特征征区分不不同地物物的方法法。7.2 教学基基本内容容第一节 农业遥遥感的定定义、作作用、发发展动态态农业遥感感的概念念、作用用及其特特征;农农业遥感感的发展展动态。知识点:1、概念念:遥感感(Reemotte SSenssingg)是指从远距距离,不不实际接接触物体体,而是是通过对对物体发发出的电电磁波的的测量获获得信息息,进而而综合运运用物理理原理、数数学方法法和地学学规律进进行分析析研究的的一门新新兴探测测科学技技术。农农业遥感感就是将将现代遥遥感技术术与农业业科学相相结合,而而应用于
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