時間：2022-03-30 18:19:49
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇數字農業，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
論文摘要闡述數字農業的概念及其作用，指出數字農業建設中存在的問題，包括農業信息化水平低、信息化意識及利用信息能力不強、管理和標準化工作有待進一步加強等，并對數字農業的建設進行了展望和設想。
在我國2000年的《農業科技發展綱要》中，將數字農業放在農業信息技術的首要位置，引起了人們的普遍關注。本文試圖談談對數字農業的認識、存在的問題和建設數字農業的基本設想，以供參考。
1對數字農業的認識
數字農業（digitalagriculture）就是用數字化技術，按人類需要的目標，對農業所涉及的對象和全過程進行數字化和可視化的表達、設計、控制和管理。其本質是把信息技術作為農業生產力要素，將工業可控生產和計算機輔助設計的思想引入農業，通過計算機、地學空間、網絡通訊、電子工程技術與農業的融合，在數字水平上對農業生產、管理、經營、流通、服務以及農業資源環境等領域進行數字化設計、可視化表達和智能化控制，使農業按照人類的需求目標發展[1]。
有的學者認為[2]，數字農業是“數字地球”在農業領域的延伸。正如“數字地球”的概念一樣，數字農業這一概念體現了數據和技術的綜合集成。數字農業可以有廣義和狹義之分。廣義的數字農業，即信息化農業，包括農業要素（生物要素、環境要素、技術要素、社會經濟要素等）、農業過程（生產、管理、儲運、流通等）的數字化、網絡化、自動化以及智能化，形成數字驅動的農業生產管理體系。狹義的數字農業，是以農業空間信息機理為基礎的、以“3S”技術為支撐的農業系統空間信息技術體系。
事實上數字農業是一個學術性很強的綜合概念。近年來，與數字農業技術體系有關的理論基礎和應用技術研究，已經成為主要發達國家發展高新技術農業的側重點，成為極其活躍的科技創新領域。數字農業是一項集農業科學、地球科學、信息科學、計算機科學、空間對地觀測、數字通訊、環境科學等眾多學科理論與技術于一體的現代科學體系，是由理論、技術和工程構成的三位一體的龐大系統工程。數字農業是對有關農業資源（植物、動物、土地等）、技術（品種、栽培、病蟲害防治、開發利用等）、環境、經濟等各類數據的獲取、存貯、處理、分析、查詢、預測與決策支持系統的總稱。數字農業是信息技術在農業中應用的高級階段，是農業信息化的必由之路；農業信息化、智能化、精確化與數字化將是信息技術在農業中應用的結果。實現農業農村現代化、保障我國的食物安全、全面建設小康社會的關鍵在于推動農業科技的發展，創造條件進行一次新的技術革命，促使傳統農業向現代農業轉變，促使粗放生產向集約化經營轉變。可以預言，數字農業及其相關技術的快速發展和推廣應用，必將成為新世紀農業科技革命不可缺少的重要內容，必將推動農業向高產、優質、高效及可持續方向發展，在帶動廣大農民致富和全面建設小康社會中發揮越來越重要的作用[3]。
2存在的問題
2.1農業信息化水平較低
收集信息、處理信息、傳播信息的軟硬件設備與網絡體系不健全；已開發的大量農業經濟信息系統、農作物病蟲害數據庫、作物品種資源管理數據庫系統、農業土壤系統分類數據庫系統等大多不涉及空間維度，難以適應當前對空間數據信息的需求；對于來源多種多樣、格式也不盡相同的各種數據的實時性、地域性、綜合性處理還需作出很多努力。
2.2農業信息化意識和利用信息的能力不強
一方面，許多基層農技人員和廣大農業從業者，知識老化，整體素質有待進一步提高，對于利用現代技術，收集、處理、利用農業信息的意識和能力不強；另一方面，農業信息加工處理的技術人員缺乏，當前，就連最基本的能夠及時、準確地提供農產品供需信息，對網絡信息進行收集、整理，分析市場形勢，回復網絡用戶的電子郵件，解答疑問等方面的人才也不多，更談不上能夠滿足數字農業發展對于人才的需求。2.3農業信息化效益不明顯
數字農業還剛剛起步，在國內總體上尚處于探索階段，實用性、普遍性的技術應用還很少，直接帶來的經濟效益還沒有很好地顯現出來。
2.4農業信息數據的管理和標準化工作有待進一步加強
地理信息系統（GIS）以及其他農業信息管理系統為了完成某種分析工作所要求的各種農業數據往往格式與結構不同，而且往往掌握在不同的管理部門或研究機構中。因此，未來建立在網絡上的農業地理信息系統要具備獲取和分析分布式存儲數據的能力，也就是說我們要使所謂的WebGIS能夠協同處理來自不同組織和機構的農業數據[2]。
3建設數字農業的基本設想
隨著經濟社會的快速發展和科技進步，臺州在數字網絡建設、原始數字化數據積累、數字化信息采集及其處理等
方面的工作已有一定的基礎，起動發展數字農業不僅是必要的，而且是可行的。借鑒許多學者的研究結果[4，5]，提出建設臺州數字農業的基本設想，就是要在臺州已有農業信息化建設成果基礎上，建立可視化的臺州農業地理信息系統，構建直觀形象的農業信息管理與輔助決策視頻體系，實現農業信息的現代化綜合管理、分析、共享和，徹底改造臺州傳統的農業管理模式，全面提升臺州農業工作的信息化和現代化水平。
3.1整合已有的農業信息
在國家、省級信息基礎設施建設的基礎上，以各級農業部門為依托，建設中央一省一市縣信息骨干網絡系統，形成一個功能完善、性能優良的農業綜合信息網絡系統，并與其他網絡互聯，成為一個全方位的農業資源和經濟信息網絡系統。
3.2信息表達要直觀、形象，并要實現信息系統的聯網
把市內的地形、地貌、交通、村鎮、行政區劃等基礎地理信息以及耕地分布、土壤類型、種植結構、水肥狀況、農作物生長發育、氣象、病蟲害、農民知識、鄉鎮企業、農業法律法規等各種農業信息以圖形圖像等直觀形象的可視化電子地圖與相關信息的形式在投影視頻系統上進行顯示和表達，隨著數字農業的發展，逐步做到與省級、國家級類似的信息系統進行交互式查詢等。
3.3強化對科研、管理等的服務工作
通過對基礎地理信息和農業專題信息的空間分析、網絡分析和追蹤分析等，實現農業科研、管理和決策人員在全市三維農業電子模型上，對農業生產中的現象、過程進行模擬，高效、直觀、形象地為農業工作的規劃、設計、建設、經營、管理、服務、決策等提供科學依據。
4參考文獻
[1]蔣建科.“數字農業”帶動農業現代化[J].農資科技，2003（5）：41.
[2]薛領，雪燕.數字農業與我國農業空間信息網格（Grid）技術的發展[J].農業網絡信息，2004（4）：4-7.
[3]曹宏鑫，王家利，鄭宏偉.發展“數字農業”推動農村信息化[J].農業網絡信息，2004（1）：17-20.
論文摘要闡述數字農業的概念及其作用，指出數字農業建設中存在的問題，包括農業信息化水平低、信息化意識及利用信息能力不強、管理和標準化工作有待進一步加強等，并對數字農業的建設進行了展望和設想。
在我國2000年的《農業科技發展綱要》中，將數字農業放在農業信息技術的首要位置，引起了人們的普遍關注。本文試圖談談對數字農業的認識、存在的問題和建設數字農業的基本設想，以供參考。
1對數字農業的認識
數字農業（digitalagriculture）就是用數字化技術，按人類需要的目標，對農業所涉及的對象和全過程進行數字化和可視化的表達、設計、控制和管理。其本質是把信息技術作為農業生產力要素，將工業可控生產和計算機輔助設計的思想引入農業，通過計算機、地學空間、網絡通訊、電子工程技術與農業的融合，在數字水平上對農業生產、管理、經營、流通、服務以及農業資源環境等領域進行數字化設計、可視化表達和智能化控制，使農業按照人類的需求目標發展[1]。
有的學者認為[2]，數字農業是“數字地球”在農業領域的延伸。正如“數字地球”的概念一樣，數字農業這一概念體現了數據和技術的綜合集成。數字農業可以有廣義和狹義之分。廣義的數字農業，即信息化農業，包括農業要素（生物要素、環境要素、技術要素、社會經濟要素等）、農業過程（生產、管理、儲運、流通等）的數字化、網絡化、自動化以及智能化，形成數字驅動的農業生產管理體系。狹義的數字農業，是以農業空間信息機理為基礎的、以“3S”技術為支撐的農業系統空間信息技術體系。
事實上數字農業是一個學術性很強的綜合概念。近年來，與數字農業技術體系有關的理論基礎和應用技術研究，已經成為主要發達國家發展高新技術農業的側重點，成為極其活躍的科技創新領域。數字農業是一項集農業科學、地球科學、信息科學、計算機科學、空間對地觀測、數字通訊、環境科學等眾多學科理論與技術于一體的現代科學體系，是由理論、技術和工程構成的三位一體的龐大系統工程。數字農業是對有關農業資源（植物、動物、土地等）、技術（品種、栽培、病蟲害防治、開發利用等）、環境、經濟等各類數據的獲取、存貯、處理、分析、查詢、預測與決策支持系統的總稱。數字農業是信息技術在農業中應用的高級階段，是農業信息化的必由之路；農業信息化、智能化、精確化與數字化將是信息技術在農業中應用的結果。實現農業農村現代化、保障我國的食物安全、全面建設小康社會的關鍵在于推動農業科技的發展，創造條件進行一次新的技術革命，促使傳統農業向現代農業轉變，促使粗放生產向集約化經營轉變。可以預言，數字農業及其相關技術的快速發展和推廣應用，必將成為新世紀農業科技革命不可缺少的重要內容，必將推動農業向高產、優質、高效及可持續方向發展，在帶動廣大農民致富和全面建設小康社會中發揮越來越重要的作用[3]。
2存在的問題
2.1農業信息化水平較低
收集信息、處理信息、傳播信息的軟硬件設備與網絡體系不健全；已開發的大量農業經濟信息系統、農作物病蟲害數據庫、作物品種資源管理數據庫系統、農業土壤系統分類數據庫系統等大多不涉及空間維度，難以適應當前對空間數據信息的需求；對于來源多種多樣、格式也不盡相同的各種數據的實時性、地域性、綜合性處理還需作出很多努力。
2.2農業信息化意識和利用信息的能力不強
一方面，許多基層農技人員和廣大農業從業者，知識老化，整體素質有待進一步提高，對于利用現代技術，收集、處理、利用農業信息的意識和能力不強；另一方面，農業信息加工處理的技術人員缺乏，當前，就連最基本的能夠及時、準確地提供農產品供需信息，對網絡信息進行收集、整理，分析市場形勢，回復網絡用戶的電子郵件，解答疑問等方面的人才也不多，更談不上能夠滿足數字農業發展對于人才的需求。2.3農業信息化效益不明顯
數字農業還剛剛起步，在國內總體上尚處于探索階段，實用性、普遍性的技術應用還很少，直接帶來的經濟效益還沒有很好地顯現出來。
2.4農業信息數據的管理和標準化工作有待進一步加強
地理信息系統（GIS）以及其他農業信息管理系統為了完成某種分析工作所要求的各種農業數據往往格式與結構不同，而且往往掌握在不同的管理部門或研究機構中。因此，未來建立在網絡上的農業地理信息系統要具備獲取和分析分布式存儲數據的能力，也就是說我們要使所謂的WebGIS能夠協同處理來自不同組織和機構的農業數據[2]。
3建設數字農業的基本設想
隨著經濟社會的快速發展和科技進步，臺州在數字網絡建設、原始數字化數據積累、數字化信息采集及其處理等
方面的工作已有一定的基礎，起動發展數字農業不僅是必要的，而且是可行的。借鑒許多學者的研究結果[4，5]，提出建設臺州數字農業的基本設想，就是要在臺州已有農業信息化建設成果基礎上，建立可視化的臺州農業地理信息系統，構建直觀形象的農業信息管理與輔助決策視頻體系，實現農業信息的現代化綜合管理、分析、共享和，徹底改造臺州傳統的農業管理模式，全面提升臺州農業工作的信息化和現代化水平。
3.1整合已有的農業信息
在國家、省級信息基礎設施建設的基礎上，以各級農業部門為依托，建設中央一省一市縣信息骨干網絡系統，形成一個功能完善、性能優良的農業綜合信息網絡系統，并與其他網絡互聯，成為一個全方位的農業資源和經濟信息網絡系統。
3.2信息表達要直觀、形象，并要實現信息系統的聯網
把市內的地形、地貌、交通、村鎮、行政區劃等基礎地理信息以及耕地分布、土壤類型、種植結構、水肥狀況、農作物生長發育、氣象、病蟲害、農民知識、鄉鎮企業、農業法律法規等各種農業信息以圖形圖像等直觀形象的可視化電子地圖與相關信息的形式在投影視頻系統上進行顯示和表達，隨著數字農業的發展，逐步做到與省級、國家級類似的信息系統進行交互式查詢等。
3.3強化對科研、管理等的服務工作
通過對基礎地理信息和農業專題信息的空間分析、網絡分析和追蹤分析等，實現農業科研、管理和決策人員在全市三維農業電子模型上，對農業生產中的現象、過程進行模擬，高效、直觀、形象地為農業工作的規劃、設計、建設、經營、管理、服務、決策等提供科學依據。
4參考文獻
[1]蔣建科.“數字農業”帶動農業現代化[J].農資科技，2003（5）：41.
[2]薛領，雪燕.數字農業與我國農業空間信息網格（Grid）技術的發展[J].農業網絡信息，2004（4）：4-7.
[3]曹宏鑫，王家利，鄭宏偉.發展“數字農業”推動農村信息化[J].農業網絡信息，2004（1）：17-20.
一、數字農業教育與學生信息素質培養
“數字農業”作為國民經濟和社會信息化以及“數字地球”的重要內容,成為21世紀農業的重要標志,也是我國實現現代化農業發展的必然趨勢,對于保證我國農業的可持續發展具有十分重要的意義。數字農業是指以現代信息技術為基礎,對農業生產要素、有關農業生產的各部門、各行業以及農業生產的全過程進行數字化管理。為適應未來農業發展需求,必須重視學生信息素質培養。對學生的信息素質的基本要求應有以下幾點:
1.信息獲取能力。大學生必須掌握基本的獲取信息的技能,如計算機技術、網絡技術等。21世紀是信息時代,信息就是一切。在這個時代,人們的生產和生活方式將會發生革命性的變革。應以信息能力的培養為核心,實現學生自我獲取信息的能力,以調整自己的知識結構和思維方式,達到增長才干的目的,實現大學生信息增值能力。
2.信息應用能力。大學生必須學會把通過不同渠道獲得的信息加以綜合分析,轉化為自身的知識,然后應用到工作、學習和生活之中,只有這樣才能實現信息的真正價值。
3.信息判斷能力。隨著網絡技術的發展,信息的傳播速度突飛猛進,各種各樣的信息鋪天蓋地,許多學生面對著茫茫的信息海洋,無所適從。只有有了正確的信息判斷觀點才可能發現有價值的信息。因此,在一些學科進行數字農業教育,對學生開闊視野、拓寬思路以及今后的就業有著深遠的意義。學生可以以自己的本專業知識為依托,將數字農業技術融入其中,更好地發揮專業優勢,提高自己的創新意識。這個培養過程,對高等農業教育提出了新的更高的要求,切實把數字農業技術與不同專業知識有機地結合在一起,對于培養出具有現代意識的復合型、有個性的高等農業人才十分重要。大力發展數字農業教育,提高學生信息素質,是農業大學可以借鑒的一種新型復合創新人才培養方式。
二、數字農業教育與學生信息素質培養策略
隨著農業現代化的快速發展,高等農業院校對學生信息素質的重視程度不斷提高,越來越迫切地需要具有高信息素質的建設者。因此,高等農業院校必須抓住信息素質培養和教育這條主線,以提高學生的信息素質為出發點,充分發揮數字農業教育在信息素質培養中的重要作用。在教育觀念、人才培養目標和培養模式、專業調整、課程體系等方面進行改革與創新。具體培養策略如下:
1.加強信息素質重要性的認識。高等農業院校要重新審視數字農業教育在信息素質培養中的重要地位,把對學生信息素質的培養作為計算機基礎課程改革的首要任務。在信息時代,知識的更新步伐也在加快,使得學生必須構建一個與時俱進的知識體系。因此,在教學實踐中,可以考慮三層教育體系:大學一年級學習計算機應用基礎,二年級掌握一門編程語言,三年級開展數字農業教育。在數字農業教育的教學活動中,不僅要教授計算機的相關知識,還要滲透信息素質教育的理念,逐步使學生的信息素質得到加強和提高。
2.重視實踐教學的作用。傳統教學中存在“重求同,忽視求異,重集中思維訓練,忽視發散思維訓練”的問題,而在數字農業教育過程中,要充分重視實踐教學的作用,使學生不僅掌握專業基礎理論,而且要有很強的動手能力,為他們將來從事數字農業的相關研究奠定基礎。
3.改革教學方法和教學內容。按照不同專業的培養要求,應該拓寬各專業口徑,調整各專業課程設置,制訂按類培養的授課方案。例如,將眾多專業劃分為農學類、經濟管理類、資源環境類和農業工程類等幾大門類。農學類相關專業可以重點講授農業專家系統、虛擬農業等內容;經濟管理類可以重點講授決策支持系統、農業數據統計分析等;農業工程類專業可以重點設置“3S”技術、精準農業技術和農業信息化技術等。
4.實施任務驅動。引導學生靈活地運用信息類知識解決實際問題是培養學生創新能力的有效方法。信息素質的培養應以完成典型“任務”為主,使“任務”成為學習的外在動力。在設計數字農業教學的時,應注意布置與學習內容相應的任務。例如,在學生進行學習專家系統的創建時,教師可以布置專家系統的基本使用任務,讓學生收集與自己專業相關的專家系統的知識等。這樣,使學生主動參與到學習活動中。同時要鼓勵學生大膽嘗試操作,遇到問題和困難時,同學分組進行討論,發揚團隊協作精神。數字農業是現代農業發展的必然趨勢,具有多學科交叉的特點。加強數字農業教育,有利于提高學生的信息素質,開拓學生創新意識。因此,為了更好地培養農業院校學生的信息素質,應進一步認識信息素質的重要性;將信息素質教育與創新能力教育作為人才培養的主要目標;加強實踐教學;按照數字農業對不同專業的要求,適當調整教學內容;運用數字農業學科特點激發學生信息意識;實施任務驅動等方法。
關鍵詞：數字農業；時空推理；專家系統
0引言
數字農業應用涉及大量的氣象、環境、水文、地質、土壤等領域的時空數據。這些時空數據分散在異構系統中，有著不同的數據格式和規范，采用不同的概念和術語，基于不同的數學模型和分析推理方法。這些多領域時空信息對農業生產、決策均起著重要作用。但是以前由于缺乏高效、合理的技術手段，即使付出很高的代價，也很難將這些時空信息完整無損地共享和融合集成到數字農業應用中，在很大程度上制約了數字農業的應用發展。同時GIS等商業軟件平臺成本較高也不利于大規模應用推廣。
為此，本文基于自主版權GIS、專家系統等系統軟件，應用時空推理、本體論、語義Web、關系數據挖掘和專家系統等技術，建立一個數字農業時空信息智能管理平臺，對多源、異構的數字農業時空數據和推理分析方法進行集中統一的規范化管理，便于在實際應用中進行融合、集成和共享。基于該平臺快速建立起了數字化測土施肥系統、大豆種植標準化管理系統、無公害水果蔬菜栽培指導系統等一批智能應用系統。這些應用系統精確控制農田每一地塊種子、化肥和農藥的施用量，在提高作物產量的同時，能夠實現精確控制農業生產過程，有效降低成本，充分保證農業資源科學地綜合開發利用，減少和防止對環境和生態的污染破壞，保持農業生態環境的良性循環，是實現“綠色農業”的重要途徑。
1主要關鍵技術研究現狀
1．1數字農業
數字農業是在“數字地球”的基礎上提出并發展的，是21世紀新型的農業模式和挑戰性的國家目標，包括精準農業、虛擬農業等內容，其核心是精準農業。以3S技術應用為核心的數字農業空間信息管理平臺開發研究是數字農業研究的突破口[1,2]。美國于20世紀80年代初提出數字農業的概念，它是針對農業生產穩定性差、技術措施差異程度大等情況，運用衛星全球定位系統控制位置，用計算機精確定量，把農業技術措施的差異從地塊水平精確到平方厘米水平，從而極大地提高種子、化肥、農藥等農業資源的利用率，提高農產量，減少環境污染。法國農業部植保總局建立了全國范圍內的病蟲測報計算機網絡系統。日本農林水產省建立了水稻、大豆、大麥等多種作物品種、品系的數據庫系統。新西蘭農牧研究院利用信息技術向農場主提供土地肥力測定、動物接種免疫、草場建設、飼料質量分析等各種信息服務。同時，我國緊跟國際研究的前沿，開展了系統工程、數據庫與信息管理系統、遙感、專家系統、決策支持系統、地理信息系統等技術在農業、資源、環境和災害方面的應用研究。
1．2時空推理
近年來，時空推理（Spatio－temporalReasoning）已成為十分活躍的研究方向，在軍事、航天、能源、交通、農業、環境等領域有著廣泛的應用。近十年來我國國家基礎地理信息中心、清華大學、信息大學、中國科學院、武漢測繪科技大學、武漢大學、吉林大學等單位在時態GIS、時空數據模型、時空拓撲、時空數據庫等時空推理相關領域開展了大量研究工作。
1．3時空數據標準與共享
不同領域和應用環境對時空數據的理解存在很大差異，這造成了異構時空系統集成的困難，因此時空數據共享、互操作和標準化的研究具有重要意義。這方面研究最初從空間數據入手，近期開始向時間數據和時空結合數據發展。時空數據的共享有以下方式：
（1）空間數據交換
空間數據交換的基本思想是各系統使用自身的數據格式，通過標準格式進行數據交換。目前空間數據交換標準有：SDTS、DIGEST、RINEX等國際標準；以色列的IEF、英國的MOEPSTD、加拿大的SAIF、我國的CNSDTF等國家標準；AutoDesk的DXF、ESRI的E00、MapInfo的MIF等廠商標準。盡管各GIS軟件廠商提供了公開的交換文件格式來進行空間數據的轉換，但由于底層數據模型的不同，最終導致不同的GIS的空間數據不能無損的共享。雖然空間數據交換仍然在使用，但效果并不理想。空間數據互操作標準是當前國際公認的，比空間數據交換標準更有前途的數據標準。
（2）基于GML的空間數據互操作
開放式地理信息系統協會(OpenGISConsortium，OGC)提出了簡單要素實現規范和地理標記語言(GeographyMarkupLanguage，GML)。OGC相繼推出了一整套GIS互操作的抽象規范，包括地理幾何要素、要素集、OGIS要素、要素之間的關系、空間參考系統、定位幾何結構、存儲函數和插值、覆蓋類型及地球影像等17個抽象規范，2003年1月推出GML3.10版[3]。近年來，國內外眾多學者基于GML在空間數據共享等方面開展了大量研究。2001年Rancourt等人[4]將GML與先前所定義的空間標準進行比較，認為GML能有效地滿足空間數據交換標準。2002年，ZhangJianting等人[5]提出了一種基于GML的Internet地理信息搜索引擎。2003年，ZhangChuanrong等人[6]在網絡環境下以GML作為異構空間數據庫交換共享空間數據的格式，成功實現數據的互操作。2003年，崔希民等人[7]提出了GIS數據集成和互操作的系統架構，在數據層次上實現GIS數據的集成和互操作。2003年，張霞等人[8]提出一種基于GML構造WebGIS的框架結構,給出實現框架技術。其中采用GML作為空間數據集成格式。2004年，朱前飛等人[9]提出了一種新的基于GML的數據共享解決方案。2005年，陳傳彬等人[10]提出了基于GML的多源異構空間數據集成框架。GML數據類型較完整，支持廠家較多，相關研究豐富，是目前最有前景的時空數據標準。本文選擇GML作為農業時空數據標準。
1．4時空本體
1．4．1本體、語義Web和OWL
本體方法目前已經成為計算機科學中的一種重要方法，在語義Web、搜索引擎、知識處理平臺、異構系統集成、電子商務、自然語言理解、知識工程等領域有著重要應用。尤其是目前隨著對語義Web研究的深入，本體論方法受到了越來越多的關注，人們普遍認為它是建立語義Web的核心技術。OWL是當前最有發展前景的本體表示語言。2002年7月29日,W3C組織公布了本體描述語言(WebOntologyLanguage,OWL)的工作草案1.0版。目前工作草案的最新更新為2004年2月10日的版本[11]。
1．4．2時空本體
基于本體方法對時空建模的相關研究工作如下：
1998年，Roberto考慮了作為地理表示基礎的某些本體問題，給出了關于一般空間表示理論的某些建議[12]。2000年ZhouQ.和FikesR.定義了一種考慮時間點和時段的時間本體[13]。2000年，Córcoles基于XML定義了一個類似SQL的時空查詢語言，該語言包含八種空間算子和三種時態算子用于表達時空關系[14]。2003年，Grenon基于一階謂詞邏輯定義了時空本體，使用斯坦福大學的Protégé環境實現[15]。2003年，Bittner等人[16]提出了用于描述復雜時空過程和其中的持續實體的形式化本體。以上工作中Grenon的時空本體研究相對完整，相關研究成果已經在網上共享，本文在此基礎上開展研究，建立農業時空本體。
2主要研究內容
（1）農業時空數據規范
現階段我國還沒有公認的農業時空數據標準出臺。本文基于時空推理技術，研究通用性更強的時空數據表示模型，能表示氣象、土壤、環境、水文、地質等各領域的農業時空數據。GML是目前公認的時空數據標準，利用上述模型擴充GML，兼容中國農業科學院的“農業資源空間信息元數據的分類及編碼體系草案”等國內現有的地方性標準，構建針對數字農業中時空數據的DA－GML標準，作為數字農業基礎時空數據的規范。現有的土壤、環境等基礎空間數據庫均支持到GML格式的轉換。
（2）農業基礎時空數據庫
基于筆者自主開發的GIS平臺建立農業基礎時空數據庫，該平臺具有運行穩定、資源占用少、結構靈活、功能可裁減、成本較低、便于移植等特點。采用了時空推理技術，支持對空間和時空信息的表示和推理。通過DA－GML能夠直接從現有系統中獲取領域農業基礎時空數據，主要包括土壤數據庫、環境數據庫、氣象資料數據庫、農業生產條件數據庫、林業信息數據庫、影像數據庫等。
（3）農業時空分析方法庫與農業時空知識庫
時空推理是研究時間、空間及時空結合信息本質的技術，通過時空推理技術將現有面向農業領域的時空分析技術進行整合和規范化表示，形成農業時空分析方法庫。對領域農業時空知識進行歸納、整理，同時通過數據挖掘方法從基礎數據中提煉知識，建立農業時空知識庫。
（4）農業時空本體庫
在(2)、(3)中存儲的數據、方法和知識需要一個有效的機制進行組織和管理。就目前技術而言，本體是表達一個領域內完整的體系（概念層次、概念之間的關聯等）的最有效工具，所以本文選擇建立農業時空本體庫。具體包括本體獲取、本體管理、本體服務與展示三個模塊。使用Protégé做本體開發環境編輯。Protégé是斯坦福大學開發的基于Java的本體編輯與知識獲取工具，帶有OWL插件的Protégé可以支持OWL格式的本體編輯與輸出。
以上三個庫通過WebService方式提供基于Internet的服務，可以在線對庫中信息進行維護和檢索，并能無縫集成到應用系統中。
（5）系統體系結構
系統工作原理如圖1所示。首先，外部系統的時空數據轉換成GML格式（現在絕大多數系統支持該數據標準），進入農業基礎時空數據庫。通過本體獲取與編輯模塊將時空數據和時空知識整理，形成本體庫。外部系統的請求通過WebSer－vices發給仲裁者，仲裁者區分各類情況調用三個庫調用服務、提取數據和執行操作，結果返回給用戶。
（6）基于平臺開發農業生產智能應用系統
基于數字農業時空信息管理平臺建立數字化測土施肥系統、作物種植標準化管理系統、無公害水果蔬菜栽培指導系統等一批農業生產智能應用系統，解決實際問題。
3相關系統對比分析
3．1數字農業空間信息管理平臺
平臺基于信息和知識支持的現代農業管理的集成技術，對農田信息進行動態采集、分析、處理和輸出，從而根據農田區域差異、農事安排進行模擬分析、決策支持管理和指揮控制，并對農業生產過程的區域差異進行精確定位、動態控制等定量操作[17]。
3．2全國農業資源空間信息管理系統
全國農業資源空間信息管理系統(NASIS)實現對全國農業資源空間信息的查詢分發，具有系統管理、動態數據字典、數據檢索、查詢、數據分發、制圖、報表統計、數據分發等功能。該系統已經用于全國農作物遙感監測、農業資源調查、農業科研和農業政策信息支持服務等方面[18]。
3．3中國西部農業空間信息服務系統
計算機技術、互聯網技術的迅速發展為建立基于Web的中國西部農業空間信息服務系統提供技術支撐。本文從西部農業空間信息服務系統的數據庫構建開始，全面地介紹了系統的運行模式和數據庫訪問技術，詳細論述了系統的總體結構、平臺環境和開發實現等。
（1）基于平臺提供的開發框架，能方便、高效地建立大量的數字農業智能應用系統，基層農業科技人員也能快速開發出技術含量高的應用系統，各應用系統能互通、共享，便于升級維護。
（2）由于大量的底層服務、數據、知識和方法由平臺集中統一提供，簡化了開發數字農業應用軟件的工作，節約了成本。
4結束語
數字農業時空信息管理平臺從系統目標、適用范圍、采用技術、系統接口等方面不同于任何現有的基礎農業空間數據管理平臺，是一個概念全新的系統，定位于基礎農業空間數據管理平臺的上層，更便于開發數字農業應用。其中的本體庫等機制為將來建立農業時空數據網格奠定了良好的基礎。
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1．1農機管理網絡系統的實現
農機管理網絡系統主要是掌握農機系統管理的基本情況，其中包括駕駛員的基本情況的管理，對農機動力機械的使用情況管理，對農機具的基本情況管理，農機具在使用或者閑置時的信息要及時的更新到計算機系統當中，這樣做是為了方便工作人員在網上進行查詢。農機管理網絡系統的建立讓農機有了一個良好的規范和標準，操作人員按照這一標準和規范進行操作，能夠有效的提高農機生產的質量和產量。這對農戶來說，也進一步提高了農戶的人均收入。
1．2農業機械作業統計核算
在農業機械上安裝作業機車核算程序，能夠實現網上傳遞核算，這一操作主要是由作業區管理人員將農機作業情況填入計算機傳遞到農機中心，實現作業區農機作業的統一核算，之前農戶要計算農機在工作時工作的成果一般都是采用紙質計算的方法，自從在農業機械中安裝了作業機車核算程序之后，廣大農戶實現了無紙核算，而且還提高了核算的準確率。
1．3農業機械作業進度統計核算系統
這一系統是農業機械中較為常見的系統之一，它的主要作用是各個管理區利用計算機網絡實時掌握農機作業的進度，這一系統能夠根據每臺機車的作業小時數量和具體的工作數量確定定期的保養時間，并通過網絡發送到駕駛員的手上，這樣駕駛員按照收到的信息提示來控制機車的工作進度。
1．4農田遙感資料
這一技術主要是依靠衛星來完成的，經過衛星遙感地圖對地面定點測量，在經過幾何形式的計算之后，能夠獲得農田、道路、水庫、住宅區等較為詳細的地面位置信息，這對于有效的管理這一地區是有著極大益處的，方便總體規劃。
1．5農機歷史資料統計
這一技術主要是把資料通過相應的編制程序輸入到農機數據中心，在數據中心儲存了全部的農機使用資料，我們的操作人員可以在這些歷史資料中查詢自己所需要的信息。
1．6農田地理信息系統
這一系統是把農田地圖輸入到計算機當中，這樣操作人員就可以在計算機中查詢到某一個地區某一地塊的基本情況，包括地塊的施肥、施藥、輪作、年度種植作物品種及產量等等，再有就是能夠有效地查詢到某一地塊所處的地理位置，方便操作人員的工作。
1．7農機經驗交流系統
這一系統的形成主要是先設立一個農機經驗交流的網頁，將經常用到的農機機型的維修和保養的常識放在上面，另外還將一部分改進的農機技術輸入到計算機的網頁當中，在各個地方的農機部門要設立能夠上網的計算機，這樣操作人員在農機出現問題的時候能夠在第一時間找到有網絡的地方，上網到農機經驗交流系統中，查詢自己所需要的信息，做到及時有效地處理農機故障。
1．8GPS動態跟蹤調度系統
在農業機械上安裝作業機車GPS，運用電腦系統可以準確的報出GPS接收機的位置和運動的狀態，并將這些信息反饋到農機控制中心的大屏幕上，再通過互聯網等網絡技術實現實時查詢農業機械的作業時間、作業地塊、作業速度等相關信息。與此同時，為了操作人員方便觀看，我們還可以在農業機械上安裝視頻裝置，這樣可以實時的掌握機車的作業情況。
1．9GSM短信群發系統
GSM也就是人們所熟知的全球移動通訊系統，利用GSM系統實現短信群發，讓農機操作人員能夠以最快的方式通過本身的手機來獲取通知、農機新動態、新技改及農業機械的相關保養的提示等信息，方便了農機的組織管理、機車調整和農機新技術的推廣。
1．10視頻遠程監視系統
我們知道農業機械的成本是非常高的，尤其是那些大型的農業機械設備，實施監控是非常必要的。在農機控制中心設置很多個能夠調焦的自帶紅外線的監視系統設備，自帶紅外線的目的是為了能夠在夜間實行實時監控，各級的農機管理人員可以利用網絡來對農機中心的農業機械進行實時觀察，這樣利于農業機械的管理。另外，對農業機械的防火防盜也要時刻引起注意，有很多地方的大型農機具都是國家實行農機補貼政策之后購置的，一旦出現丟失的情況，損失的不僅僅是農機管理部門，國家也會遭受到損失，所以對農機具的管理和監管就顯得尤為重要。
1．11農機作業計劃系統
這一系統主要是在每年年初的時候，根據地區地塊的種植安排，由農機控制中心進行農機作業計劃指標的設計，并對其進行組織實施。此外，還要對農機作業地區的春耕、播種、收獲等步驟進行整體的農業規劃，制定機車的油料和保養計劃，這一點非常重要，并且要在使用之前就要進行保養，一旦沒有進行有效的保養，如果在真正使用的時候出現了問題，不僅會影響種植的進度，更重要的是會影響到最終的農作物產量，所以要對其進行科學的管理和養護。
1．12對環境數據的采集
在農機控制中心，通過計算機可以看到作業區境內的自然環境情況，并對這些自然情況(包括溫度、濕度、風速等)進行實時的記錄，這樣做有利于發展保護地栽培。
2結語
關鍵詞：數字化設計技術；農業機械設計；應用
近年來，信息技術發展十分迅速。伴隨著信息技術研究的深入與推廣應用，由此衍生出了數字化設計技術，同樣在社會各行業中得到廣泛應用，并發揮了巨大的作用，為社會進一步發展作出了突出貢獻。就數字化設計技術在農業機械設計中的應用而言，一定程度上實現了農業機械設計的標準化與前沿化發展。然而技術的發展是必然的，就農業機械設計中應用數字化設計技術進行更深層次的剖析十分重要，這對推動農業機械設計的進步與發展具有十分重要的現實意義。本文主要以數字化設計技術與農業機械設計為主線，分3部分進行論述，主要目的在于促進農業機械設計中數字化設計技術應用價值提升。
1數字化設計技術相關內容概述
1.1數字化設計技術概念
所謂“數字化設計技術”，是指在計算機數字化技術發展到一定程度的背景下，用于輔助設計領域的部分工作[1]。就當前大家所了解的數字化設計技術而言，涉及眾多技術，核心處理技術主要有數字壓縮、數字編碼以及數字調制等。伴隨著信息技術與計算機技術的不斷深入應用與發展，數字化設計技術也得到了長足發展，逐步建立了一個以計算機為基礎框架的模型，現如今在社會眾多領域當中得到了廣泛應用[2]。
1.2數字化設計技術特點
數字化設計技術在實踐應用中，彰顯了眾多特點，總結起來，主要包括以下幾個方面：首先，一個統一化產品定義模型，在社會眾多領域當中能夠得到更加廣泛的應用，并且有著巨大的、潛在的應用空間；其次，數字化設計技術可實現并行設計，能夠實現多小組同時作業，在一定程度上，可以大大提高工作效率[3]；再次，基于統一化模型，設計質量也有相應的保障；最后，設計可以實現虛擬仿真處理，主要是利用計算機技術來實現，避免了傳統設計對實物模型依賴程度高的弊端，相比傳統設計而言，具有明顯的優勢，具體表現在工作效率與成本2個方面。
2農業機械設計中數字化設計技術應用現狀分析
在數字化設計技術推廣應用之前，設計主要是滿足設計對象的一些具體要求，在局部優化或者整體優化方面，并沒有重點考慮，導致無法實現總體設計優化。數字化設計技術的應用，主要是在產品設計過程中，注重CAD、CAE等多類處理技術的應用，使得產品設計周期影響因素發生巨大改變，從而達到各項要求，例如設計質量、設計成本等。與此同時，為保障后期維護工作的便捷，設計會重視總體設計的優化。就農業機械而言，具有種類繁多、市場需求量大等特點，在具體設計中，主要是在傳統設計理念的支撐下，采用一些傳統的設計工藝，造成整體設計水平低下，然而數字化設計技術具有一定的先進性，基于農業機械設計現狀，無形中為數字化設計技術的應用提供了巨大的空間。縱觀當前數字化設計技術的應用，尤其是在農業機械設計中的應用，有效促進了農業機械設計效率與質量的提升，然而在實際應用中，相關設計人員還需要高度重視一些注意事項，包括農業機械設計特點，同時對數字化設計技術的特點引起高度重視，確保兩者的兼容性，以此有效提升農業機械設計的總體水平。農業機械設計特點眾多，概括起來，主要包括以下2個方面：首先，從結構方面而言，結構類型較多且較為復雜；其次，從功能角度而言，功能多樣，操作較為方便、簡單。就前者而言，以播種機為例，在具體的設計過程中，設計人員通常需要重視的僅有2項，一是農作物的品種，二是農藝特點。根據上述2項要求，播種機便可以大致分為條播種機、穴播種機以及精密播種機等，在此基礎上，結合工作原理加以區分，播種機又可以分為2大類，分別是機械式與氣力式。基于此，農業機械種類繁雜。就后者而言，為滿足播種的各項需求，即使農業機械型號不同，在功能方面也沒有本質差異。
3農業機械設計中數字化設計技術應用前景
數字化設計技術在農業機械設計中的應用，具有十分重要的現實意義。伴隨著各項技術的進一步發展，有必要對數字化設計技術的應用前景進行更深層次的剖析。對其應用前景進行論述，具體內容如下：（1）農業機械設計中引入虛擬技術。虛擬技術在農業機械設計中的應用，最大優勢在于有效解決復雜結構設計問題，具體操作：借助聲音定位技術以及三維成像技術實現仿真處理，在計算機上完成結構設計，以此簡化設計，有效降低設計難度。另外，虛擬技術的應用，可以真實再現機械運動過程，并且可以在虛擬的情況下，借助計算機進行機械運動的力學分析，以此有效提升農業機械設計的可行性與質量。（2）實現產品設計以及制造的協同性，主要是注重兩者的協調，才能保障農業機械設計質量。然而傳統設計在設計與制造2個方面，存在嚴重的脫節問題。因此，在今后的設計中，設計人員需要高度重視農業機械產品設計與制造的協同化，并且落實到具體的設計工作中，以此實現農業機械設計優化、降低成本以及周期縮減等目的。關鍵工作是落實數字化設計技術的集成式應用，恰當運用這一技術，能夠實現設計效果的最優化。（3）重視技術的創新。21世紀是知識時代，也是一個創新時代。一項技術是否能可持續發展，關鍵在于技術是否能夠與時俱進、不斷創新。數字化設計技術也需要不斷創新，才能滿足農業機械設計的各項實時要求。隨著時間推移，農業機械設計將會不斷衍生出新問題，數字化設計技術的應用將會面臨諸多挑戰。基于這一認識，為滿足農業機械設計的可行性與前沿性，實現數字化設計技術的創新顯然具有十分重要的現實意義。與此同時，農業機械設計必然朝著高標準方向發展，這無形中對數字化設計技術提出了更高的要求。數字化設計技術的創新，注重理念與技術的同時創新，以新理念推動技術的深入研究與實踐，以此推動技術的發展，切實使設計水平得到有效提升。
關鍵詞：數字媒體技術；農業技術推廣；信息化
中圖分類號：F323.3 文獻標識碼：A
1 前言
數字媒體技術的主要通訊手段是以網絡通訊技術和計算機技術，通過聲音、綜合處理文字、圖形、圖像等媒體信息，實現數字媒體的表示、記錄、處理、存儲、傳輸、顯示、管理等各個環節，使抽象的信息變成可感知、可管理和可交互的一種軟硬件技術。
我國是一個農業大國，農業在國民經濟中始終占有重要地位，農業科研、農業推廣與農業教育作為農業發展的“三大支柱”，是現階段我國農業科技轉化為實際生產力必不可缺失的關鍵因素。我國農業相關部門在1993年頒布的《中華人民共和國農業技術推廣法》中的第2條明確指出：“農業技術的相關推廣產業，主要是以指導、培訓、試驗、示范和咨詢服務等綜合業務，在農業生產3大主要階段（即產前、產中、產后）將農業技術通過多方面渠道普及、融入其中。”
2 數字媒體技術在農業技術推廣中的應用優勢
2.1 打破常規，吸引農民興致
利用數字媒體技術傳播農業技術，學習者不只是傳統的看，還要聽、觸、參與進去，成為農業技術推廣過程中的一個積極要素；學習者要做的就是體驗，進行視覺、聽覺，甚至是觸覺，乃至心理上的全新體驗；培訓者是參與者而不是旁觀者、欣賞者。
2.2 講解更直生動、直觀，圖文并茂
教學過程中充分發揮數字媒體技術的優勢，在制作課件的過程中添加大量聲音、圖片及視頻片段。在以往的農業技術培訓中，一般都是相關科技輔導人員在臺上講，在面板上寫，將原理草圖在面板上進行演示，往往由于教育宣傳程度不夠徹底，導致技術普及問題不能得到普及。但是在充分利用電腦的情況下，就不會出現類似情況，實現語言及資料一對一的交流，從而使講解變得更直觀、生動。相對于傳統藝術而言，數字媒體技術融合了電影、電視、攝影、網絡等藝術方式之長，集圖、文、影像、聲音于一體，強調互動，創造出具有強烈現代感的視覺效果，給人以新鮮、奇妙的感受，從而形成了自己獨特的魅力。
2.3 能豐富培訓內容，提高培訓效率
利用多媒體投影、網絡等數字媒體手段進行農民培訓，能夠節省時間，傳播豐富的農技知識。從而提高了培訓效率。在利用數字媒體教學時，可以使圖片、文字、聲音、音樂等各種呈現教學信息的手段同時進行，使培訓者通過多渠道、多層次、多角度接受教學信息，開拓學習者的視野，豐富學習者的知識，形成互助合作的優良素質。例如，分塊復習階段，在培訓過程中要進行知識總結與鞏固訓練等活動，若使用數字媒體，既省時、省力、便捷、有效地減輕負擔，又加強了農技訓練密度提高了效率。
2.4 遵循個性化標準
農業技術推廣的專設電腦程序一定要簡潔，且富有人性化，從而使廣大學習者更能深入的體驗整個技術交流過程。學習者可以按照其個別差異進行個性化學習，實現個性化發展；學習者可以根據自身的能力水平自定學習速度；學習者可以根據自身興趣等特點選擇學習內容，滿足個人需要。此外，教學還具有友好的人機交互方式，使學習興趣和動機提高；教學的表現方式具有多維性和直觀形象性的特點，更加便于學生學習。
3數字媒體技術在農業技術推廣中存在的問題
3.1 缺乏復合型人才
一個地區發展農業技術推廣體系，人才是關鍵。我國農村農技推廣人員素質參次不齊，部分農業推廣技術人員知識體系更新緩慢，未能將新型技術的主導內容有效地深入到廣大學者中去，沒能將農業技術的大范圍普及實施到位。農業技術的相關推廣人員應切實做到深入到基層，與群眾文化相融合，只有切身感受到廣大人民所需，才能制定合理的農業技術推廣計劃，提高推廣、宣傳質量。各地區應大力培養農業技術復合型人才，為我國農機技術的相關推廣工作添磚加瓦。
3.2 資金有限
農業技術推廣有著較強的專業性，既對推廣人員的傳播技能、農業技術和信息技術是一個考驗， 還對農業技術推廣體系應用方便和功能的完善做出了具體要求。現階段，基于一些市、縣政府對農業技術推廣工作的認知程度還不夠深入，針對具體設施建設開展的資金投入有限，導致信息服務工作開展跟不上時代主旋律。農業技術推廣的施行，需要一定的軟、硬件設施的支持，需要一定的保持正常運轉的費用以及支持服務的費用。而這些軟、硬件設施的配置，需要資金的投入。即便是當地政府主管部門認識到農業信息工作的重要性，但也拿不出錢來投資，許多地方沒有足夠的辦公人員和辦公電腦，沒有人對農業信息的收集、鑒定、區別、整理和推廣，農業技術推廣就只能是一句空話。雖然，部分地區已經有足夠的辦公人員和設備，但缺少相應的支持服務費用，要保證設備的正常使用也很困難。大部分的參與部門工作開展積極性欠缺，雖然在前期過程中有一些全新的數據庫及應用模式的開發及應用， 但由于投入有限，開發進度停滯不前，對網絡服務功能的充分發揮造成了一定的限制，從而造成農民在接受新技術的過程中一直處于被動的狀態，對傳播者的知識和技能無法進行快速有效的吸收，造成農業技術傳播效率低下，傳播質量不盡人意的局面發生。
3.3 地區間發展不協調
地區間發展不協調， 致使大量的科技資源、科技成果、信息基礎設施和科技人才在少數城市中集中整合，加大了城鄉“數字鴻溝”。根據我國現階段情況來看，主要實施的是將工業發展放到首位這一戰略，在鄉鎮和城市首要發展的選擇上，更加傾向于城市，從側面來看，這樣做的結果就是打破了農村的整體發展平衡，對農村經濟水平的提高和文化教育發展造成一定的影響，使城鄉差距進一步增加，農民的發展受到了局限。新時期以來，雖然緩解了城鄉發展不均衡這一矛盾，但由于長期投入不足，資源匱乏，使得農民的生活貧困，教育水平落后，對農村經濟水平的提高影響頗深。城鄉之間的差距，在一段時間內，仍然很大。農業信息網站建設主要集中在大中城市。城市具備較好人力、物力資源環境，更有利于網站的建設。由于農村現階段信息通訊基礎設施并不發達，且信息推廣整體水偏低。在對現有設備調查中發現，大部分農民還是以電視機為主，極少數有電腦。對村里的信息技術推廣站進行調查發現，雖然完善了相應的硬件水平操作設施，但關聯的網絡技術還不成熟，無法滿足現階段農業技術推廣的需求，從而影響農業信息技術的提高和發展。
4 推進數字媒體技術在農業技術推廣中的應用
4.1 將政府作為主導，切實跟隨國家發展腳步
農業技術的推廣工作有著涉及部門多、學科多，且綜合性較強等特點，各地政府大力加強對此項工作的重視程度，起到充分的領導作用。從管理協調、政策扶持、國家立法和資金投入等方面對農業信息化的發展起到一定的促進作用。
4.1.1 服務全方位、具體化，普及和推廣農民對網絡的認知程度
加快農村及農業的發展腳步，將農村社會和各個市場主體的具體要求了解并服務到位，作為國家對農業發展提供有效支持的重要手段。根據各地區的不同實際情況，開發新的適合方式。
4.1.2 完善鄉鎮、村信息站的建設
利用信息員、農業產業化龍頭企業、種植養殖大戶和農村經紀人帶動農民上網，建立健全農業信息化法制、法規并注重立法、監督，依法保證信息質量真實性、有效性及知識產權等，維護農業技術推廣信息化主體的權益，并積極促進信息的共享。
4.1.3 制定并完善數字媒體網絡技術
制定并完善數字媒體網絡技術在農業技術推廣體系中的重要發展戰略，針對目標，有計劃的制定相應的信息化的中長期規劃，并把部分目標作為具體實施對象、重點突破，做好信息市場的法規和法制建設，切實打造一個有著一系列制度性和運行性規則的專營體制，對市場各方面的行為進行相關約束，以達到市場有序發展這一目標。
4.1.4 高政府投入力度，摒棄傳統的“重硬件、輕軟件”這一理念
在加強硬件建設的同時，還需做好對農業科技信息數據庫和多種信息產品的研制開發、協作和服務的支持，進一步提高全國農業信息科學的學科建設，將投入方式向著多渠道多元化的方向進行改進。
4.2 確立信息中服務的主導地位，完善信息資源共享機制
作為農業技術推廣體系中的一個至關重要的組成部分，各級農業信息中心為我國農業技術推廣事業做出了杰出的貢獻。各級信息中心要充分認清自身的位置，進一步明確目標和任務，牢牢抓住時代賦予的發展機遇，進一步完善農業信息資源，共建共享機制。首要任務是要加強各級信息中心、信息服務與業務的協同工作，把信息中心的工作同各級農業主管部門的重點工作融合在一起，建立農業信息資源共建共享，將服務工作進行到位；同時要調動市場運營機制，將現有的社會涉農網站進行整合，以期發揮各自的作用。隨著現代農業事業對信息需求日益增長和信息資源的不斷累積，各級農業信息中心應該做好協同服務，信息資源共享機制的建立已經是迫在眉睫了，尤其是針對經濟發展較為緩慢的地區，完善科技信息共享機制這一目標，可以有效地對資源的建設進行控制，節約投資，提高信息的快速傳播渠道，提高科技信息利用效益。其次，通過實現各級信息中心的信息資源共享，加快提高數據處理分析預測、網絡信息宣傳導向能力、信息工程實施管理能力、信息系統安全保障能力、應用系統的需求分析能力和電子政務運轉支持能力等，共同把農業技術推廣建設帶入一個全新的階段。
4.3 加強農業設施信息化建設
加強基礎信息資源的開發和網絡技術推廣設施的建設，將農村地區的通信便利程度帶入一個嶄新的階段，提高農業資源的管理水平等。有效地開展信息服務，不僅可以將各個信息載體的優勢充分的發揮出來， 還能滿足農業生產經營者的個性化需求，將信息服務內容形象化、立體化的同時，大大提高信息服務覆蓋面。對農民有強的帶動能力，對信息服務的需求強烈，也有能力比較好地運用信息技術，是今后農業信息交流的主要渠道。
5 結語
隨著社會的進步，日益發展成熟的數字媒體技術以及網絡通信的不斷普及，數字媒體技術在農業技術推廣領域的作用將會變得愈來愈重要。完善數字媒體遠程咨詢系統、數字媒體遠程診斷系統，可以為農戶帶來更為極致的技術推廣體驗，進一步優化數字媒體信息，相關農業技術推廣人員在任何地方都應該提供高質、高效的農技推廣服務。特別是隨著虛擬農業科研項目的不斷發展，未來將會涌現出很多采取虛擬農業概念設計出的虛擬作物、畜禽魚等系統產品，有效地利用各種傳感設備，科研人員或農戶在對機模擬的農業環境中進行虛擬實踐，進行計算和可行性預估，有效減少現實實踐中的投入或經濟損失，從而提高農民生活水平。
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[關鍵詞] 數字化 農業信息化 信息技術
數字農業是關于農業產業的信息化體系，是信息技術在農業領域的應用以及與其他技術的結合，是領域信息化的重點，對農業現代化建設具有極為重要的影響。數字農業的核心是構建以農業信息技術為主的技術支持體系。
一、農業信息技術基本概念
農業信息技術（即數字農業技術）是實現農業領域中各種信息獲取、存儲、處理、傳輸等方面的技術，其實質是充分利用信息技術在農業領域的最新成果，全面實現農業生產、管理、農產品加工、營銷以及農業科技信息的獲取、傳播，加速傳統農業的改造，大幅度地提高農業生產效率、管理和經營決策水平，促進農業持續、穩定、高效發展。技術特性主要體現在：數字化、網絡化、高速化和智能化。
二、河北省數字農業技術支持體系
構建該體系是一項綜合、復雜、龐大的系統工程, 其核心包括農業信息貯存技術、農業信息應用技術和農業信息傳播技術。
1.農業信息貯存技術
(1)農業數據庫系統(Database System)
我國已建立多個農業數據庫，主要包括中國農林文獻數據庫、中國農業文摘數據庫、中國農作物種質資源數據庫、中國畜牧業綜合數據庫和土地土壤信息系統等，同時引進了世界4大數據庫，為信息的便捷利用打下了基礎。至2006年底，河北省已形成文字、圖片等網絡信息資源2800G以上，涵蓋科技、市場、政策等各個方面。省農業信息中心建成12個省、市、縣三級共建共享數據庫，信息容量達100多萬條，研發出菜籃子產品報價等7個大型應用系統，為搞好農業信息服務提供了資源保障。
(2)數字化圖書館(Digital Library)
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。2006年5月在河北保定召開了農業信息技術與圖書館發展學術研討會，就數字圖書館發展新動態、農業圖書館為新農村建設服務提出了新的思路和辦法。
2.農業信息應用技術
農業信息應用技術包括農業自動控制、農業專家系統、多媒體、3S、農業管理信息系統、決策支持系統等技術。
(1)農業自動控制技術(Auto Control)
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，對農業的增產質產生了巨大的經濟效益和社會效應。河北樂亭縣自動灌溉試驗站根據水稻需水形成了適合河北省及類似地區的節水農業綜合技術體系，并在河北省內8個地市進行了應用。
(2)農業專家系統(Expert System , ES)
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。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。河北省農業廳連續數年來開展了“863”農業智能信息技術示范工程，已經開發了“小麥”、“玉米”、“大豆”、“黃瓜”、“辣椒”、“葡萄”、“稻田養蟹”等一批農業專家系統，并在省內多個市縣完善及推廣。
(3)多媒體技術(Multimedia)
多媒體是應用計算機把圖、文、聲、像綜合集成技術。20世紀90年代，我國多媒體技術迅速發展起來，如河北省廊坊農科院“植物保護咨詢系統”為農業多媒體的廣泛應用提供了良好的基礎設施環境。
(4)3S技術(RS , GIS , GPS)
“3S”技術即遙感技術（RS）、地理信息系統（GIS）和全球定位系統（GPS）的總稱，集信息獲取、處理、應用于一身, 突出表現在信息獲取與處理的高速性、實時性和信息應用的高精度和可定量化方面。2000年，中國科學院開始著手對這一新興農業形式進行研究，首批選取了新疆、上海和河北欒城三個試點。其中欒城代表了典型的黃淮海平原農業高產區，它能夠對整個華北平原的農業生產起到示范作用。
(5)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。河北省針對當前農業生產中存在的土壤數據分析整理手段落后問題，引用 “GIS”、“GPS”技術，對耕地土壤養分數據進行綜合分析，制作了各種養分的電子版圖層，應用MO地圖控件及VB語言，研制了具備信息查詢和推薦施肥等功能的土壤養分信息與管理系統，數據量達1.5GB，是國內第一個應用這項技術做出系列圖件和實用系統的省份。
(6)決策支持系統（Decision Support System , DSS）
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。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。河北省目前已建立冬麥北移決策支持系統(DSSNWWH)，主要對小麥越冬死亡率、物候期出現時間、群體動態變化、同化物分配狀況以及最終產量等幾方面進行模擬預測，根據預測結果來判斷某一冬小麥品種的適宜種植區域及某一區域適宜種植的品種，同時提出相應的栽培管理建議，從而達到對“冬麥北移”進行輔決策的目的。
3.農業信息傳播技術
主要包括農業信息互聯網絡、衛星數據傳輸系統等技術。
(1)農業信息互聯網絡技術
國際互聯網是構建農業信息網絡最主要的部分。截至2006 年，河北省先后建成河北農業信息網、河北農業智能信息網、河北民營經濟網、燕趙糧網、農村信息戶聯網、農村經濟信息村村通網等六大農業信息服務網絡，建成農業網站850多個，總數占全國農業網站1/10強。
(2)衛星數據傳輸系統
在河北網通、移動、聯通等電信公司的積極努力下，2005年全省實現了村村通電話。目前，電話語音服務發展到35個縣，手機短信服務“三農”用戶約20多萬戶。利用電視提供信息服務，深受農民歡迎。河北電視臺農民頻道收視率不斷提高，“電波入戶”省級示范縣達117個。全省75%以上的行政村接通了寬帶，基本實現了村村能上網，有效擴大了信息覆蓋范圍。
三、農業信息技術發展中的問題及建議
目前，農業信息技術應用領域不斷拓展，發展水平日益提升，但是仍存在著農業信息資源種類不全與采集技術手段相對落后、農業信息技術的應用研究和成果轉化之間嚴重脫節以及農業信息技術的人力資源不足等問題。為了加快農業信息化建設，除加強培養相關專業的技術人才、創建功能齊全的農業信息資源系統之外，還要有健全的信息技術咨詢服務體系。需要政府保護、扶持各種信息主體的成長，協調各部門、各機構間信息有序合理的運作。
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關鍵詞:農牧業信息化;發展現狀;發展趨勢
0引言
進入21世紀以來,雖然基于工業社會要求的農業機械化、化學化、水利化和電氣化在世界許多國家還沒有全面完成,但隨著信息技術的迅猛發展,以數字化為核心、網絡化為趨勢的信息化產業逐漸深入到社會的各個領域。信息化技術同時不斷深入到農牧業生產的各環節中,形成了以數字化為特征的“數字農業”,給農牧業這個傳統領域注入了新的活力[1]。農牧業信息化對于農業經濟深入增長具有深遠的影響,并且可以促進傳統農業向現代化農業的轉變[2]。加強農牧業信息化建設是發展現代農業的重要內容。
農牧業信息化是現代農業的重要標志,在駕馭農村市場經濟中處于前置性的基礎地位,是提高農業的綜合生產力和經營管理效率的有力手段[3],是農業實現現代化的必經途徑。隨著信息社會和知識經濟時代的到來,農業信息技術將在農業和農村經濟的發展中發揮越來越大的作用[4]。沒有農牧業的信息化,就沒有國民經濟的信息化,也就沒有整個社會的信息化。農牧業信息化應當成為中國這個農業大國一種必然和必須的發展趨勢,深入研究農牧業信息化是一項亟待探討而且具有重大意義的課題[5]。
1農牧業信息化的概念
1.1信息化信息化概念包括信息和信息化兩個最基本的概念。信息化是一個過程,與工業化和現代化一樣,是一個動態變化的過程。在這個過程中包含3個層面和6大要素。所謂3個層面,一是信息技術的開發和應用過程,是信息化建設的基礎;二是信息資源的開發和利用過程,是信息化建設的核心與關鍵;三是信息產品制造業不斷發展的過程,是信息化建設的重要支撐。6大要素是指信息網絡、信息資源、信息技術、信息產業、信息法規環境與信息人才。信息化就是在經濟和社會活動中通過普遍采用信息技術和電子信息裝備,更有效地開發和利用信息資源,推動經濟發展和社會進步[6]。
1.2農業信息化
農業信息化有狹義和廣義之分:狹義的農業信息化是指農業的數字化和網絡化;廣義的農業信息化是指農業全過程的信息化,在農業領域全面地發展和應用現代信息技術,使之滲透到農業生產、流通、消費以及農村社會、經濟和技術等各個具體環節的全過程,從而極大地提高農業效率和農業生產力水平[7]。賈善剛指出:農村信息化的概念不僅包括計算機技術,還應包括微電子技術、通信技術、光電技術和遙感技術等多項信息技術在農業上普遍而系統的應用過程。
梅方權年認為,農村信息化是一個廣義的概念,應是農業全過程的信息化,是用信息技術裝備現代農業,依靠網絡化和數字化支持農業經營管理,監測管理農業資源和環境,支持農業經濟和農村社會信息化[8]。
農業信息化可以從4個方面來加以描述和概括:一是農業勞動者的高度智能化;二是農業基礎設施裝備信息化;三是農業技術操作自動自控化;四是農業經營管理信息網絡化[5,9]。農業信息化不僅包括計算機技術,還應包括微電子技術、通信技術、光電技術和遙感技術等多項技術在農業上普遍而系統應用的過程。
農業中所應用的信息技術包括計算機、信息存儲和處理、通訊、網格、多媒體、人工智能以及“3S”技術(即地理信息系統GIS、全球定位系統GPS和遙感技術RS)等。在發達國家,信息技術在農業上的應用大致有以下方面:農業生產經營管理、農業信息獲取及處理、農業專家系統、農業系統模擬、農業決策支持系統和農業計算機網絡等[5,10]。數字化作為農業信息化的核心內容,就是按人類需要的目標,對農業所涉及的對象和全過程進行數字化和可視化的表達、設計、控制和管理。在數字水平上,對農業生產、管理、經營、流通、服務以及農業資源環境等領域進行數字化設計、可視化表達和智能化控制,使農業按照人類的需求目標發展。數字農業主要包括農業要素(生物要素、環境要素、技術要素和社會經濟要素)的數字信息化、農業過程的數字信息化(數字化實施和數字化設計)以及農業管理的數字信息化[1,11]。農業信息化實質是充分利用信息技術的最新成果,全面實現農業生產、管理、農產品加工、營銷以及農業科技信息和知識的獲取、處理、傳播與合理利用,加速傳統農業的改造,大幅度地提高農業生產效率、管理和經營決策水平,促進農業持續、穩定、高效發展進程。農業信息技術就是實現農業各種信息采集、處理、傳播和貯存等方面的技術。
根據信息技術在農業應用領域的不同,主要分為氣象遙感技術、衛星定位技術、農業專家系統和農業自動化技術等[4]。數字農業的本質是把信息技術作為農業生產力重要要素,將工業可控生產和計算機輔助設計的思想引入農業,通過計算機、地學空間、網絡通訊和電子工程技術與農業的融合,在數字水平上對農業生產、管理、經營、流通、服務以及農業資源環境等領域進行數字化設計、可視化表達和智能化控制,使農業按照人類的需求目標發展[1]。
筆者認為,農業信息化是指涉農領域(農、林、牧、副、漁)所有對象的數字信息化,具體體現在農業基礎設施裝備的數字信息化、農業生產過程的數字信息化、農業資源環境的數字信息化、農業生產管理的數字信息化、農業經營管理的數字信息化、農業市場流通的數字信息化、農業勞動者的高度智能化以及農民生活的數字信息化,應用計算機技術、微電子技術、人工智能技術、自動控制技術、“3S”技術、通信技術和網絡技術等高新技術實現農業的數字信息化,并付諸實施于農田精耕細作、病蟲害防治、林區規劃管理、畜禽漁業的生產操作自動化和數字化管理以及農民生活消費的網絡信息化等方面,集農業科學、計算機科學、地球科學、信息科學以及網絡科學等高端科學于一體的綜合性領域。
1.3畜牧業信息化
畜牧業信息就是對畜禽品種資源的遺傳育種、飼養管理、飼料營養、疫病防制、器械設備、畜產品加工及其經濟利用的有關理論和應用研究中表現出來的信息,主要包括各種畜禽遺傳育種信息、飼料營養信息、畜禽經濟信息、生產和經營管理信息、疾病防治信息以及專家人才信息等內容。根據畜牧業結構和研究內容,畜牧業信息可以劃分為畜牧業自然資源信息、畜牧業生產信息、畜牧業科技信息、畜牧業經濟信息、畜產品市場流通信息、畜產品加工信息、疫病防治信息、飼料營養信息、器械設備信息和單位屬性信息等類別[12]。畜牧業信息化指的是在畜牧業領域充分利用信息技術的方法手段和最新成果的過程。具體來說,就是在畜牧業生產、流通、消費以及農村經濟、社會和技術等各個環節全面運用現代信息技術與智能工具,實現畜牧業的科學化與智能化過程。畜牧業信息化不僅包括計算機技術,還包括微電子技術、通信技術、光電技術和遙感技術等多種技術在農業上普遍而系統的應用。
畜牧業信息化的內涵至少包括以下領域:一是畜牧業生產管理信息化,包括畜禽疫病防治、畜禽飼養管理等各個方面;二是畜牧業經營管理信息化,包括與畜牧業經營有關的經濟形勢、畜禽供求、國民收入、固定資產投資、物資購銷和物價變動等;三是畜牧業科學技術信息化,是利用信息技術快捷與方便的特點,改變傳統的畜牧業技術推廣方法和手段,加快科技成果的傳播和轉化,提高畜牧業的科技含量和競爭力;四是畜牧業市場流通信息化,指畜牧業生產資料供求信息、動物產品流通(需求量)及收益成本等方面的信息化[13]。畜牧業信息化具有豐富的內涵,主要包括:畜牧業信息服務系統化和網絡化;畜牧業生產設施裝備信息化;畜牧業技術操作機械化和自動化;畜牧業管理決策信息化;畜牧業勞動者的信息化和知識化等[14]。
筆者認為,畜牧業信息化是指畜牧業飼養設施的操作自動化及數字信息化、畜牧業生產管理的數字信息化、畜牧業經營管理的數字信息化、畜牧業市場流通的數字信息化和畜牧業勞動者的高度智能化等,運用計算機技術、人工智能技術、自動控制技術、無線射頻識別技術、“3S”技術、通信以及網絡技術,實現精細飼喂、科學育種、飼養環境的監控、疫情監測、疾病防治以及產品溯源等。
2農牧業信息化的發展狀況
2.1國外發展狀況世界農業信息化技術的發展大致經過3個階段:第1階段是20世紀五六十年代的廣播、電話通訊信息化及科學計算階段;第2個階段是20世紀七八十年代的計算機數據處理和知識處理階段;第3個階段是20世紀90年代以來農業數據庫開發、網絡和多媒體技術應用、農業生產自動化控制等的新發展階段。
農業自動化技術在美國、西歐和日本已廣泛應用于工廠化養殖、工廠化蔬菜花卉生產、倉庫管理、環境監測與控制以及農產品精深加工中,如配合飼料全部生產流程的自動控制、日光溫室中溫濕度控制、灌溉及采收自動化控制。通過研制和使用農業機器人,代替人從事一些繁重的農事操作,如蘋果收獲、擠奶、噴藥、組織培養以及作物育種等方面。
美國自20世紀70年代以來將計算機應用逐步推廣到農場范圍。典型的農業信息化系統有:1975年,美國內布拉斯加大學創建了AGNET聯機網絡,現在已發展成為世界上最大的農業計算機網絡系統;美國國家農業書館和美國農業部共同開發的AGRICOLA;信息研究系統CRIS可提供美國農業所屬各研究所、試驗站和學府的研究摘要。
美國計算機在農牧業信息化中的應用已相當普遍。譬如:畜禽飼養的計算機化,有管理豬生產的計算機信息系統;管理農業機械化的計算機以及在在農副產品加工方面也有廣泛的應用;其中,計算機在溫室環境方面的應用最顯其能。
早在20世紀80年代,日本農林水產省就“人工智能與農業”專門組織了一個調查委員會,列出了知識工程在農業中應用的一整套實施項目;日本已建立了一些農業生產自動化管理系統,如植物工廠的蔬菜生產管理系統(菠菜、番茄、黃瓜、茄子、西紅柿和草莓等已進入批量生產)、陸田水田耕作、畜牧生產、家畜衛生系統、農業工程和機械管理系統等。
德國在農業科學研究中,已廣泛使用電子、信息技術等監測和自動控制各種試驗場所的溫度、濕度、光照時間和強度、風向風速等各項要素,均自動監測和記錄;德國還研究出許多用計算機編程控制的試驗儀器和設備;在農業生產中,裝有遙感地理定位系統的大型農業機械可以在室內計算機自動控制下完成各項農田作業[15-16]。
荷蘭在畜禽養殖基礎設施以及溫室種植方面的信息化工作水平處于世界前列。荷蘭的科研人員在十多年前應用數字化技術,在奶牛自動飼養管理系統Porcod系統的基礎上研發成功母豬自動飼養Velos管理系統[17]。
目前,農業信息技術研究主要集中在以下各方面:農業信息網絡技術、農業數據庫系統、農業管理系統、農業專家系統、“3S”系統、農業自動化控制技術、多媒體技術、精準農業、生物信息技術以及數字化圖書館技術[15,18]。
2.2國內發展狀況
20世紀70年代中期,計算機應用技術開始進入我國農業領域,少數農業研究機構開展了計算機農業應用研究,從此農業信息化逐步在我國農業生產當中得以發展應用,具體發展階段[19]如表1所示。
表1我國農業信息化發展階段
階段時間主要內容起步階段1981-1985年科學計算、科學規劃模型和統計方法應用普及發展階段1986-1995年數據處理(EDP)、大型數據庫的建立和MIS系統開發提高階段1996-2000年國家在“攻關”和“863”項目中都分別設置農業信息技術重大專題和課題快速發展階段2000至今農業信息化技術全面向農業生產實際滲透.
我國農業信息化進程起步較晚。20世紀80年代以來,將系統工程、數據庫與信息管理系統、遙感、專家系統、決策支持系統和地理信息系統等技術應用于農業、資源、環境和災害方面的研究,已取得一些重要成果,不少成果已得到應用,有些成果已達到國際先進水平。如中國農業科學院草原研究所應用現代遙感和地理信息技術建立了“中國北方草地、草畜平衡動態監測系統”[20]。
中國國家科技部從1990年開始連續支持“農業智能應用系統”的研究與應用,“數字農業”漸成氣候,已研制出棉花、水稻、芒果等多種作物的生育全程調控和農事管理專家系統,以及魚病防治和蘋果生產管理專家系統。“十五”期間,國家科技部等部門繼續加大對以“數字農業”為主要內容的農業信息技術研究,以“精準農業”、“虛擬農業”、“智能農業”和“網絡農業”等內容為切入點,組織實施“數字農業科技行動”。通過該行動的實施,突破一批“數字農業”的關鍵技術,建立數字農業技術平臺,開發國家農業信息資源數據庫,研究開發一批實用性強的農業信息服務系統,初步構建我國“數字農業”的技術框架,從而加速了我國農業信息化進程[1]。
2003年,科技部“863計劃”在生物與現代領域啟動實施了“數字農業技術研究示范”重大專項。這些專項以突破一批關鍵技術、研制一批數字農業產品、開發數字農業技術平臺、集成示范應用為目標,構建我國“數字農業”的科學技術體系及示范應用體系。在農田信息自動采集、農田植物生長模擬與數字化設計、稻麥品質遙感檢測、數字化種植技術平臺構建等方面取得了突破性進展[21]。“863計劃”智能計算機主題連續支持“農業智能應用系統”的研究與應用,已研制出棉花、水稻、芒果等多種作物的生育全程調控和農事管理專家系統,以及魚病防治、蘋果生產管理專家系統[22]。由農軟開發的農牧場管理系統、育種分析系統和目前尚待完善的實驗室數據分析系統、專家系統、決策支持系統等已在部分科研管理部門和現代化農牧場推廣使用[15]。現在,國內研制的多媒體小麥管理系統(WMS)和棉花生產管理系統(COTMAS)都可以應用于生產[23]。我國與世界各國一樣,畜牧業信息建設與利用也是從單機到網絡的一個發展過程。在單機應用方面,主要用于生產管理和決策應用[12]。我國畜牧業充分利用以計算機為核心的信息資源優勢,走畜牧業現代化和信息化的道路[24]。
3我國農牧業信息化發展面臨的問題
目前,我國農業信息化存在的問題有:農民素質不高、信息化意識和利用信息的能力不強;農業產業化程度不高,難以形成正常的信息需求;網絡成本較高,阻礙了信息化的普及;農業信息化基礎工作水平低;信息技術實用性差,農業信息服務體系還沒有完成,農業信息網絡人才缺乏[25]。信息技術的進一步發展必須建立在網絡化的基礎上。我國的農牧業信息網絡化的發展雖然對我國農牧業的發展起到了一定作用,但在建設過程中存在許多問題[12]。我國畜牧業信息化水平與發達國家相比還有很大差距,主要表現在:畜牧業基礎設施薄弱,畜牧信息資源缺乏,尤其是能提供給用戶的有效資源嚴重不足;畜牧信息技術成果應用程度低,嚴重阻礙了畜牧業現代化的發展,這也正是當前實施畜牧業信息化迫切需要解決的問題。目前,在畜牧業生產部門及基層畜牧場,由于受地域的限制和傳統畜牧業的束縛,信息技術的普及遠遠不能同其他行業相比,從事畜牧行業的人員平均素質也遠低于其他行業部門,尤其是基層的管理人員及邊遠的農牧場,其受教育程度普遍較低[26]。
筆者認為,我國農牧業信息化發展亟待解決的主要問題依然是農民科學素質的提高、信息化基礎設施的建立與完善及完全解決“最后一公里”的難題。
4我國農牧業信息化的發展方向
1)網絡化。信息技術發展是以微電子技術為基礎、計算機技術和網絡技術相互融合的高新技術。
2)智能化。信息技術的智能化發展進步很快,在農業上的應用也將得到長足的進展。農業專家系統、農業管理信息系統和農業決策支持系統的開發與應用是其中最突出的表現。
3)數字化。數字化內涵包含兩層意思:一是隨著數字技術的發展,原來的模擬信號被轉換成數字信號,實現了在計算機網絡上的高保真和快速傳播,可以制成數字視頻和音頻信號在網絡上傳遞,實現遠程教育等;二是表現在科學計算可視化和虛擬現實技術[25]上。
建立統一的技術標準和規范,突破一批數字農業關鍵技術,建立數字農業技術平臺,開發國家農業信息資源數據庫,建立數字農業應用服務系統,通過系統集成和應用示范,逐步建立我國數字農業的科學技術體系。在統一的技術標準下,對數字農業關鍵技術進行研究開發,通過系統集成構建數字農業技術平臺,初步形成我國數字農業技術框架。在我國不同生態經濟類型和不同農業生產管理類型地區,對數字農業技術進行集成應用示范,取得顯著的社會經濟效益,促進當地農業信息化的跨越發展,加速農業生產由傳統、粗放、經驗型向智能、精準和數字化方向的轉變,提高農業生產力水平。通過該行動的實施,突破一批數字農業關鍵技術,建立數字農業技術平臺,開發國家農業信息資源數據庫,研究開發一批實用性強的農業信息服務系統,初步構建我國數字農業的技術框架,加速我國農業信息化進程,并逐步實現農業生產的精確化、遠程化、自動化和虛擬化[1]。
我國的畜牧業發展已經進入到了新的發展階段,建設集約化、專業化和優質高效的現代畜牧業已經成為必然[27]。在推進信息化的過程中,要通過計算機網絡及通訊技術,把畜牧信息及時與準確地傳達到用戶手中,實現畜牧生產、管理和畜產品營銷網絡化,加速傳統畜牧業的改造和升級,大幅度提高畜牧業生產效率、管理和經營決策水平[26];改變傳統的畜牧業模式,使農民依靠信息引導進入市場、組織生產,走畜牧業現代化和信息化之路;加強對畜牧信息化工作的宣傳,提高人們的信息意識和利用信息的能力積極促進畜牧業信息化的發展[24,26]。當前,現代信息技術與農業融合所衍生的“精準農業\"、“虛擬農業\"、“智能農業\"和“網絡農業\"等均是數字農業的不同側面,成為農業信息化發展的方向[28]。
筆者認為,我國農牧業信息化應逐步實現農牧業生產的操作的全面自動化以及完全智能化,并最終進入網絡化農牧業。
5我國農牧業信息化的作用
農業信息化、智能化、精確化與數字化將是信息技術在農業中應用的結果,必將大大推動農業信息化,推動農業向高產、優質、高效及可持續方向發展。
作為21世紀農業的重要標志,發展數字農業及相關技術是我國發展現代農業必然選擇的支撐技術,因此將數字農業確立為解決“三農”問題的平臺,符合時展的需要。數字農業展現了美好的前景,它將極大解放農業生產力,改變農業作業方式,實現農業生產質的飛躍[1]。先進的信息收集、處理和傳遞技術將有效地克服農業生產的分散化和小型化的行業弱勢。
強大的計算能力、智能化技術和軟件技術,使農業生產中極其復雜和多變的生產要素定量化、規范化和集成化,改善了時空變化大和經驗性強的弱點。將信息技術與航空航天遙感技術(RS)、農業地理信息系統技術(AGIS)以及全球定位系統(GPS)等相結合,加強了對影響農業資源、生態環境、生產條件、氣象、生物災變和生產狀況的宏觀監測與預警預報,提高了農業生產的可控性、穩定性和精確性,并能對農業生產過程實行科學與有效的宏觀管理[5]。信息自動化技術使現代的養殖業有了根本性的改變,是形成統一標準化飼養的一種優化養殖方式。它有利于優化畜牧業區域布局;有利于解決人畜混居、相互交叉感染問題;有利于減少與外界接觸,減少傳染病的預防發生;有利于改善農民的生活環境,保護人們的身體健康;有利于改善畜禽養殖環境和生產性能的發揮;有利于提高畜禽的品質;有利于先進技術和設備的推廣和生產效率的提高;有利于畜禽生產的宏觀管理和相互之間的協調,從而促進畜禽業迅速發展,提高養殖者的經濟效益[29]。同時,利用計算機控制實現自動補料、補水和補光等作業,節約勞動力。另外,通過多媒體模擬,可以在最適宜時期擴大生產,在市場行情最佳時銷售,從而獲得最大利潤[30]。
廣泛應用現代信息技術,促進農業和農村經濟結構調整,增強農業的市場競爭力,發展農村經濟,建設現代農業,增加農民收入,加速農村現代化進程,促進農業生產過程實現自動化和高效益化;通過計算機對來自于農業生產系統中的信息進行及時采集和處理,根據處理結果迅速地去控制系統中的某些設備、裝置或環境,從而實現農業生產過程中的自動檢測、記錄、統計、監視、報警和自動啟停等,實現農業自動化生產和對自然環境的實時監測[4,23]。傳統的農業生產方式得以改造,農業生產效率將大幅度提高,生產成本下降;加快新品種選育,提高病蟲害預測、預報和防止水平,減少損失,增加產出,獲得更大的效益,這將提高人類對自然的認知能力,最大限度地控制和利用水、土、氣等自然資源,減少農業生產的不穩定性[29]。科學指導農業生產管理,增加農副產品產量,提高農產品質量,降低農業生產成本,提高經濟效益;實現科學化管理,提高對農業和農村經濟發展的政策決策水平,最大限度避免自然災害對農業造成的損失。
6結束語
推動農牧業信息化有利于實現農牧業生產的全面自動化及數字化;有利于降低農業生產的成本,提高農業生產的效率;有利于農牧業生產的集中管理,有利于降低傳統農業靠天吃飯的不穩定性;有利于減少農產品市場波動,提高農業市場流通效率,從而增加農業生產的經濟效益。
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【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:
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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．
隨著經濟的繁榮、廣大群眾生活水平的大幅度提高,面對現實,積極響應黨關于建設新農村的號召,發展全國文化信息資源共享工程、農村基層服務點,逐步開展農村數字化信息服務,讓信息資源在新農村建設中發揮重要作用。鄉、鎮農業資料室工作是公共圖書館工作的重要組成部分,更是在圖書館業務指導下的農業資料進行管理利用體系化建設的重要環節,也是黨和國家在建設新農村工作中對我們公共圖書館工作提出的新的要求,而鄉、鎮農業資料室又有著與鄉黨政機關、中小學圖書室不同的特點,把鄉鎮農業資料室建設好,對普及鄉鎮文化,提高農業科技水平有著重大意義,而鄉鎮農業資料室面臨如資金嚴重缺乏,資料少,信息不快,不易被農民朋友認識等現狀。造成這些現狀主要原因有:(1)資料室的房屋建筑破舊,沒有專門的讀書學習環境和學習氛圍。(2)資料室仍然以印刷型文本形式收藏為主,造成慢、散、不全現象,而有的鄉、鎮資料室還徒具形式,有名無實,甚至有些地方根本就無資料室。(3)數字化信息資料的出現解決了上述問題,同時又出現諸如聲像、音響、多媒體等新載體的分類、管理等問題。(4)農業資料室目前仍處在或基本處在原始的文本檢索狀態,對普及農業科技知識和農業科研都產生了諸多不利影響。(5)聲像、音響、多媒體等信息資料的出現,對建設新農村有著獨特的意義。因此,鄉鎮農業資料室的建設發展就面臨著多方面的挑戰和機遇,特別是在網絡條件下,數字化農業信息的大量涌現,給信息資源的收集、整理、檢索和利用提出了新的要求,農業資料室建設面臨的現實問題,而這一問題的解決對我們建設新農村有著重要的現實意義。
2鄉鎮農業資料室建設的意義
隨著網絡技術的發展,出現了大量的網絡信息,他們多以數據庫超文本、多媒體的形式存在,電子型、數字型信息資源逐步占據網絡時代的主導地位。隨著網絡信息數量的不斷擴充,對信息資源進行有效地組織與控制的要求日益迫切,將現代化技術手段應用于資料室,不僅是將手工操作轉換為計算機操作,更主要的是它將服務推向了一個新的階段。載體的多樣性,數字化影像資料的大量利用,解決了長期以來依靠手工檢索資料的難題,因而大大提高了資料的利用率,尤其是滿足農村讀者可在不出家門的情況下就能搜索到所需的文獻信息。
3鄉、鎮農業資料室特點
3.1農業資料載體特點
農業資料一般包括農、林、牧、副、漁等幾大學科。特別是各種動植物標本,由于專業種類繁多,農業文獻資料類型多樣化,資料室收藏不但有印刷型的紙質文獻,還有非印刷品的實物標本資料,以及磁、光、電介質的資料如VCD、LCD和磁盤、光盤等。這些豐富的文獻資料構成了農業資料室的專業文獻收藏。利用現代計算機技術和網絡通迅技術將這些豐富的文獻資源進行綜合數字化處理,不但使廣大農村讀者更有效利用這些文獻,還能取得更大的社會效益和經濟效益。將文獻資料進行數字化處理可以徹底解決特殊文獻難以實現的查檢和存取難題,實現按需閱覽和隨機存取,同時還可提供多用戶使用,不再受藏書量、時間、地點等諸多因素的影響。所以農業資料室網絡化、數字化是社會發展的需要,是具有新的活力的。
3.2鄉、鎮農業資料室的特點
鄉、鎮農業資料室的服務對象不同于公共圖書館較集中于城區,而是主要面向廣大農村,而農村讀者居住較散,交通不便。許多村社距鄉、鎮較遠,且農村讀者白天還要忙農活,他們主要是夜間學習。農業資料室還有一個特殊的收藏特點,即實物標本的收藏。這些標本不能像書刊一樣借給讀者,其定期展示的受益面也是有限的,所以網絡化、數字化的農業資料室更方便讀者學習。
4鄉、鎮農業資料室的困境
4.1資料室工作人員網絡信息服務意識不強,計算機操作技術欠缺
首先,由于受傳統文獻服務方式的影響,資料室工作人員目前仍然偏重于手工檢索和局限于資料室收藏的印刷型文獻的查找,對于網絡信息的利用缺乏足夠的認識。其次,計算機知識不夠深入和全面,不能熟練地運用計算機技術來進行網絡信息的檢索和利用,仍用傳統的方式進行分類、加工、著錄。
4.2資料室文獻收藏形式單一,現代化設備不夠完善
目前,鄉、鎮農業資料室仍然以印刷文獻形式收藏為主,絕大多數沒有自動化系統。
5農業資料室管理的組織設計
負責制定農業資料室建設的發展、目標、方案、制度和運行機制,協調各方面的關系,為其爭取更廣泛和更有力的政策支持和經費支持,促進農業資源共享,有計劃地協調和控制管理職能,宏觀調控農業信息資源的建設。調控資源建設。根據各農業資料室所處的地理位置、特長、特點等因素,對信息建設進行合理的調配,解除資料室的后顧之憂,避免資源的重復浪費,切合實際和充分利用現有資源,并發展具有自己優勢的信息資源。
6對農業資料室建設發展的設想
6.1進行資料室網絡信息組織設計
以現有資源為基礎,以網絡技術為依托,構筑一套農業網絡信息技術系統模型。首先,建成單位農業信息網絡數字資源庫,向全鄉、鎮廣大讀者提供農業資料查詢、信息資源開發,大眾目錄服務,開展網上讀書、光盤數據庫查詢和提供文摘、索引、全文數據庫及多媒體信息服務等。
6.2抓緊進行資料室資源庫建設
抓緊進行資料室資源建設是實現農業網絡信息組織優質服務的首要任務,資源建設要把重點放在建立本鄉、鎮農業文獻資源庫上,以形成具有本地特色的文獻資源庫。
6.3注重文獻資源的開發利用
將社會上大量分散的農業信息資源,經采集、分類、整理、加工、建庫,形成大型的農業數字資源庫,向大眾提供服務。充分利用農業資源,為建設新農村服好務。
6.4進行網上農業信息資源建設
隨著因特網的廣泛應用,給傳統資料收藏帶來了強烈的沖擊和難得的機遇。網絡信息資源的建立提供了一個比傳統資源大得多的空間,拓展了資源利用和服務的渠道。進行網上農業信息資源建設,可以使大部分讀者不用走進資料室,就可通過網絡得到大量寶貴的農業資源服務。
一、農業遠程教育發展模式選擇
中國幅員遼闊,農村人口眾多,發展農業遠程教育極有意義。遠程教育的最大優勢在于能使任何地方的農民學員方便快捷地獲取最好的教育資源,極大地提高農村勞動力的科技文化素質,為推動各地農業農村經濟做出積極貢獻。中國農業遠程教育有著廣闊的發展前景,盡管中國農村基礎薄弱,大多數基層農廣校缺乏廣播、電視等遠程教育資源,在地方電臺、電視臺也沒有教學節目播出時段,但從長遠看,這都不會影響遠程教育優勢和效益的發揮[1]。發展農業遠程教育,存在一個發展模式選擇的問題。考慮到中國東西部地區、城鄉之間經濟發展的不平衡,以及廣大農村信息基礎設施建設和農戶家庭條件現狀和發展趨勢,中國農業遠程教育應該采用數字技術與非數字技術恰當結合、優勢互補、共同發展的道路,綜合利用VCD光盤、有線電視、衛星網、互聯網等手段,采取以下兩種不同的教育發送和傳輸的模式[2]:
1.主流模式
衛星傳輸數字化教育發送技術,適用于中國廣大農村、特別是中西部農村。采用主流模式的地區可以采取的擴展數字化教育應用的技術方案為:CD-ROM光盤刻錄和發送方案;各類局域網應用方案;基于有線電視網的多媒體數據廣播系統方案和電話撥號接入或其他公眾電信網回傳方案。
2.替代模式
計算機寬帶網的地面接入技術,適用于東部沿海經濟發達地區農村。
二、農業遠程衛星教育系統建設
隨著現代信息技術的發展,互聯網和衛星網作為一種新的技術手段開始在遠程教育領域廣泛應用,但很多農村家庭由于家庭貧困買不起電腦,另外,受農村人口教育水平限制,很多人也不懂電腦和網絡方面的知識。中國廣大農村地理條件復雜,通信網絡線路建設難度較大,架設網絡線路成本相對較高,互聯網普及率和使用率非常低,短時期內,在中國農村推廣互聯網教學還很難實現。衛星教育網建設屬于公共財政支持范疇,由政府投資建設,具備提供話音、視頻、通信服務的綜合能力,性價比高、技術先進、性能可靠,是提供農村遠程教育簡單經濟、行之有效的手段。衛星遠程教育不受時空限制,能為農村學員提供與發達地區質量相同的遠程教育服務,能有效解決廣大農村教育發展不均衡、優秀教育資源稀缺的局面。目前,農廣校在以色列政府的援助支持下,已經建設了擁有1個中心主站和360個雙向遠端站點,以中央農廣校為演播和資源服務中心,各省、地、縣級農廣校以及鄉鎮教學班為衛星網絡遠端接收和教學服務點,能實現數據通信、遠程教育培訓和視頻廣播會議的遠程衛星教育系統。通過衛星教育系統,中央農廣校將農業教育培訓、實用技術等音視頻節目、多媒體課件、農業科技教育培訓等方面的教學內容實時發送到網絡各遠端接收站,面向全國開展實時交互式的農業現代遠程教育培訓和科技推廣,對各級農廣校農業教育和科技培訓工作進行遠程指導和管理,實現信息互動交流,共享教育培訓資源。農廣校衛星教育系統利用“SkyBlaster”衛星通信系統,采用“TrainNet遠程教學/培訓系統”作為遠程教育培訓平臺。衛星系統網絡結構是星型網,主站可聯接大量的VSAT遠端小站,支持所有基于IP的數字信息技術,可實現全國范圍的遠程實時教學、數據文件多點分發等業務。衛星網主站提供DVB-S標準的出向信道,信息速率從2Mbps到52.5Mbps,遠端小站的入向信道采用FTDMA接入機制,系統采用不對稱的數據流通信方式[3]。在衛星平臺上,運行應用軟件的各類功能服務器通過快速以太網聯接到衛星主站數字基帶設備,通過衛星發射到全國各地的衛星小站。基層教學點的學員通過遠端小站接收主站發送的教學內容,與主站老師進行雙向視頻、單向音頻的互動交流,獲取各類教學支持服務。
三、農業遠程教育公共服務平臺建設
近年來,農廣校綜合采用各類教學手段,整合應用各類教育資源,發揮獨特的媒體資源優勢,緊跟世界信息技術的發展,引進、吸收、應用各類遠程教育技術的最新成果,加快建設具有中國特色的農業遠程教育公共服務平臺。平臺以農廣校體系多種教育教學資源建設為核心內容,以媒體資源庫系統建設開發為硬件支撐,以數字化、網絡化傳播渠道為主要途徑,對涉農教育培訓工作進行高效管理,對涉農科教需求迅速反映,對基層辦學機構提供便捷服務。平臺運用現代信息技術,集信息采集、存儲、編輯加工、傳輸多種功能于一體,具有運行機制公益性、媒體應用大眾性、教學內容多樣性和服務對象定向性的特點[4]。
中央農廣校作為國家級的現代農業遠程教育教學中樞和媒體制作傳播中心,具有廣播電視和網絡教育節目的制作、播出和傳送等多種功能,將具備自辦1套廣播和電視節目的能力,可以錄制各種文藝節目、語言節目,對錄制的文藝節目和語言節目素材可進行編輯、復制、加工、審聽,可對外交換錄制好的素材和成品節目。每年能制作電臺節目、區域節目、少數民族節目和綜合類等農業專題廣播節目1500集,電視節目1270小時,網絡教學節目2000小時,發送音頻資料100萬張,節目原始磁帶數字化存儲1910小時。農廣校將逐步實現媒體資源制作、存儲、管理、應用的數字化和網絡化,建成農業媒體資源數字化采集、加工、整理、存儲和傳播利用的數據中心、工作平臺和傳播共享網絡,并具備以下功能:
1.資源數字化加工存儲整合電視、廣播、網絡、報刊雜志、教材、光盤等多種媒體資源,統一集中存儲管理數據,建立數字化媒體資源庫,實現數字化存儲。
2.資源規范化管理建立完善的數字化資源管理系統,對資源庫中的各類資源進行科學的編目、查詢和調用,實現規范化管理,提升媒體資源的利用能力。
