农业信息技术课程教学大纲 Agricultural Information Technology 课程编号：16231071613127 课程类别：专业课 适用专业：农学农村区域发展 先修课程：计算机应用基础、Visual FoxPro语言与程序设计 后续课程：无 总学分：2.5学分 其中实验学分：0.5学分 教学目的与要求：通过本课程的教学，使学生了解农业信息技术的基本内涵、主要研究内容 及发展趋势：了解农业数据库、农业模拟模型、虚拟农业及管理信息系统、决策支持系统、 专家系统、农业信息服务系统的概念、特征与功能及研制过程与方法：了解精确农业的概念 与特征、支持技术及实施过程，初步理解遥感、地理信息系统、全球定位系统农业应用的原 理和方法：理解农业信息技术是重要的专业选修课，是针对计算机基础、程序设计语言、软 件工程以及耕作、栽培、遗传有种等先修课程的一个综合与提升理解农业信息技术是一门 实践性很强的硬技术，通过实验教学，使学生掌握农业信息系统的程序设计、模型构建、开 发实现的基本方法和基本技能，培养学生发现问恩、分析问题和解决问题的能力。 教学内容与学时安排 学时分配 序号 章名 实 上 讨 习 其 小 授 验 论 题 它 计 1 农业信息学基础 2 2 2 农业数据库及管理信息系统 4 7 3 农业专家系统 4 4 农业模拟模型 7 5 虚拟植物与虚拟农业 3 6 农业遥感技术 3 7 农业地理信息系统 7 8 农业决策支持系统 8 9 农业信息服务系统 1 10 精确农业技术 2 11 农业信息学发展趋势和前景展望 1 第一章农业信息学基础 (2学时) 1、教学基本要求
1 农业信息技术课程教学大纲 Agricultural Information Technology 课程编号：1623107/1613127 课程类别：专业课 适用专业：农学/农村区域发展 先修课程：计算机应用基础、Visual FoxPro 语言与程序设计 后续课程：无 总 学 分：2.5 学分 其中实验学分：0.5 学分 教学目的与要求：通过本课程的教学，使学生了解农业信息技术的基本内涵、主要研究内容 及发展趋势；了解农业数据库、农业模拟模型、虚拟农业及管理信息系统、决策支持系统、 专家系统、农业信息服务系统的概念、特征与功能及研制过程与方法；了解精确农业的概念 与特征、支持技术及实施过程，初步理解遥感、地理信息系统、全球定位系统农业应用的原 理和方法；理解农业信息技术是重要的专业选修课，是针对计算机基础、程序设计语言、软 件工程以及耕作、栽培、遗传育种等先修课程的一个综合与提升；理解农业信息技术是一门 实践性很强的硬技术，通过实验教学，使学生掌握农业信息系统的程序设计、模型构建、开 发实现的基本方法和基本技能，培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。 教学内容与学时安排 序号 章 名 学时分配 讲 授 实 验 上 机 讨 论 习 题 其 它 小 计 1 农业信息学基础 2 2 2 农业数据库及管理信息系统 4 3 7 3 农业专家系统 4 4 4 农业模拟模型 4 3 7 5 虚拟植物与虚拟农业 3 3 6 农业遥感技术 3 3 7 农业地理信息系统 4 3 7 8 农业决策支持系统 4 4 8 9 农业信息服务系统 1 1 10 精确农业技术 2 2 11 农业信息学发展趋势和前景展望 1 3 4 第一章 农业信息学基础 （2 学时） 1、教学基本要求
(1)了解农业信息学的技术体系，农业信息学的作用： (2)理解农业信息学研究的关键技术： (3)掌握农业信息学的定义，农业信息学的基本特征。 2、教学基本内容 第一节农业信息学的形成 一、农业信息学的发展背暴 二、衣业信息学的形成过程 第二节农业信息学的定义、内涵与特征 一、农业信息学的定义 二、衣业信息学的内 三、农业信息学的基本特征 第三节农业信息学研究的关键技术 一、农业数据库技术 二、农业信息监测技术 三、衣业空间信息管理技术 四、农业系统模拟技术 五、农业人工智能技术 六、衣业管理决策技术 七、农业信息服务技术 第四节农业信息学的作用与应用 一、农业信息学的地位与作用 二、农业信息学的应用实践 第二章农业数据库及管理信息系统 (7学时) 1、教学基本要求 (1)了解管理信息系统可以实现的功能及其发展挡热 (2)理解农业数据库系统及管理信息系统习 F发的方 (3)掌握农业数据库的特征，农业数据库系统及管理信息系统开发的方法。 2、教学基本内容 第一节农业数据库的概念与特征 一、数据库的概念与结构 ◆数据库的概念：#数据库系统的三级模式：◆数据库的功能和特征：◆数据库管理系统： 数据库管理员。 2
2 （1）了解农业信息学的技术体系，农业信息学的作用； （2）理解农业信息学研究的关键技术； （3）掌握农业信息学的定义，农业信息学的基本特征。 2、教学基本内容 第一节 农业信息学的形成 一、农业信息学的发展背景 二、农业信息学的形成过程 第二节 农业信息学的定义、内涵与特征 一、农业信息学的定义 二、农业信息学的内涵 三、农业信息学的基本特征 第三节 农业信息学研究的关键技术 一、农业数据库技术 二、农业信息监测技术 三、农业空间信息管理技术 四、农业系统模拟技术 五、农业人工智能技术 六、农业管理决策技术 七、农业信息服务技术 第四节 农业信息学的作用与应用 一、农业信息学的地位与作用 二、农业信息学的应用实践 第二章 农业数据库及管理信息系统 （7 学时） 1、教学基本要求 （1）了解管理信息系统可以实现的功能及其发展趋势； （2）理解农业数据库系统及管理信息系统开发的方法； （3）掌握农业数据库的特征，农业数据库系统及管理信息系统开发的方法。 2、教学基本内容 第一节 农业数据库的概念与特征 一、数据库的概念与结构 *数据库的概念；#数据库系统的三级模式；*数据库的功能和特征；*数据库管理系统； 数据库管理员
二、农业数据库系统的特征 ◆农业数据库的分类：*建立农业数据库的要求：农业数据库技术发展趋势 第二节衣业管理信息系统的概念与特征 一、管理信息系统的概念与结构 ◆管理信息系统的概念及产生和发展：◆管理信息系统的特点：◆管理信息系统结构：管 理信息系统的开发过程。 二、农业管理信息系统的特征 第三节农业数据库系统及管理信息系统的研制与应用 一、农业数据库的研制 幸农业信息综合基础数据库的设计：#农业信息综合础数据库的数据内容、分类与编码： 农业信息综合基础数据库的建立：数据库的维护与更新：数据标准化与规范化。 二、衣业管理信息系统的研制 *农业管理信总系统的概念与类型：◆农业管理信总系统的组成及开发流程：#农业管理 信息系统的设计与实现。 三、衣业数据库及管理系统的应用 农业数据库的应用：农业管理信总系统的应用。 3、实验内容 实验一、GPS农业应用(3学时) 实验性质：验证性实验 实验内容：分组量测荷花池校区、文汇路校区面积及文汇路校区试验农田面积 实验目的与要求：初步了解GS工作原理：掌握GPS定位仪的使用方法，并进行实地测量 掌握应用经纬度与空间距离换算方法计算目标对象的面积。 注意要点：无 第三章农业专家系统 (4学时) 1、教学基本要求 (1)了解农业专家系统开发的应用及其发展趋势： (2)理解农业专家系统的功能： (3)掌握农业专家系统的概念、特征。 2、教学基本内容 第一节农业专家系统的概念、特征与功能 一、专家系统的概念 二、农业专家系统的特征 ◆农业专家系统的特征：◆农业专家系统的特点
3 二、农业数据库系统的特征 *农业数据库的分类；*建立农业数据库的要求；农业数据库技术发展趋势。 第二节 农业管理信息系统的概念与特征 一、管理信息系统的概念与结构 *管理信息系统的概念及产生和发展；*管理信息系统的特点；*管理信息系统结构；管 理信息系统的开发过程。 二、农业管理信息系统的特征 第三节 农业数据库系统及管理信息系统的研制与应用 一、农业数据库的研制 *农业信息综合基础数据库的设计；#农业信息综合基础数据库的数据内容、分类与编码； 农业信息综合基础数据库的建立；数据库的维护与更新；数据标准化与规范化。 二、农业管理信息系统的研制 *农业管理信息系统的概念与类型；*农业管理信息系统的组成及开发流程；#农业管理 信息系统的设计与实现。 三、农业数据库及管理系统的应用 农业数据库的应用；农业管理信息系统的应用。 3、实验内容 实验一、GPS 农业应用（3 学时） 实验性质：验证性实验 实验内容：分组量测荷花池校区、文汇路校区面积及文汇路校区试验农田面积。 实验目的与要求：初步了解 GPS 工作原理；掌握 GPS 定位仪的使用方法，并进行实地测量； 掌握应用经纬度与空间距离换算方法计算目标对象的面积。 注意要点：无 第三章 农业专家系统 （4 学时） 1、教学基本要求 （1）了解农业专家系统开发的应用及其发展趋势； （2）理解农业专家系统的功能； （3）掌握农业专家系统的概念、特征。 2、教学基本内容 第一节 农业专家系统的概念、特征与功能 一、专家系统的概念 二、农业专家系统的特征 *农业专家系统的特征；*农业专家系统的特点
三、衣业专家系统的结构与功能 结构：*功能。 第二节农业专家系统的研制与应用 一、开发过程 一、知识获取 概念：*知识获取的任务：知识获取的方式：基于模型的知识获取：知识的检验与求 精：机器学习。 二、 知识表达 逻辑表示法：产生式规则表示法：特性表表示法：过程表示法：框架表示法：语义网络 表示法：案例表示法：面向对象表示法。 四、知识库与模型库的构建 数据库框架：知识库框架：◆模型库框架：数据库的建立：知识库的建立：◆模型库的建 立 五、系统调试与修改 六、衣业专家系统开发平台 开发平台的结构与功能：平台的构件与使用方法。 七、农业专家系统的应用 农业去家系统的应用领域，专家系续与其他技术的集成 第四章农业模拟模型 (7学时) 1、教学基本要求 (1)了解农业模拟模型的基本算法，农业模拟模型的应用： (2)理解农业系统的等级性和水平，农业系统模拟的原理与技术等： (3)掌握农业模拟模型的概念、特征与功能，农业系统模拟的原理与方法 及其研制步骤。 2、教学基本内容 第一节农业模拟模型的概念、特征与功能 一、衣业模拟模型的概念、特征与功能 拟模型 概 幸模拟模型的类型 二、农业模拟模型的特征 *过程模型的特征：与动态分析的比较：与统计模型的比较。 三、衣业模拟模型的作用与功能 模拟模型的意义：模拟模型的功能。 第二节农业系统的等级性和水平 一、农业生产系统的等级性 二、农业生产系统的水平与过程 4
4 三、农业专家系统的结构与功能 结构；*功能。 第二节 农业专家系统的研制与应用 一、开发过程 二、知识获取 概念；*知识获取的任务；*知识获取的方式；*基于模型的知识获取；知识的检验与求 精；机器学习。 三、知识表达 逻辑表示法；产生式规则表示法；特性表表示法；过程表示法；框架表示法；语义网络 表示法；案例表示法；面向对象表示法。 四、知识库与模型库的构建 数据库框架；知识库框架；*模型库框架；数据库的建立；知识库的建立；*模型库的建 立。 五、系统调试与修改 六、农业专家系统开发平台 开发平台的结构与功能；平台的构件与使用方法。 七、农业专家系统的应用 *农业专家系统的应用领域；专家系统与其他技术的集成。 第四章 农业模拟模型 （7 学时） 1、教学基本要求 （1）了解农业模拟模型的基本算法，农业模拟模型的应用； （2）理解农业系统的等级性和水平，农业系统模拟的原理与技术等； （3）掌握农业模拟模型的概念、特征与功能，农业系统模拟的原理与方法 及其研制步骤。 2、教学基本内容 第一节 农业模拟模型的概念、特征与功能 一、农业模拟模型的概念、特征与功能 *模拟模型的概念；*模拟模型的类型。 二、农业模拟模型的特征 *过程模型的特征；与动态分析的比较；与统计模型的比较。 三、农业模拟模型的作用与功能 模拟模型的意义；模拟模型的功能。 第二节 农业系统的等级性和水平 一、农业生产系统的等级性 二、农业生产系统的水平与过程
*光温潜力：◆水分限制：*氮素调控：磷钾等养分的调控：病虫草害等生物灾害的影响。 第三节农业系统模拟的原理与技术 一、系统分析方法 二、机理性与经验性的关系 三、模拟研究的尺度 四、支持研穷 五、析因方法与系数化 六、遗传参数 七、模型开发环境与工具 八、构件化程序设计 九、农业生长系统的表示方法 ◆系统的界定：·模拟模型的结构成分：概念模式与图示：输入输出资料 第四节农业模拟模型的研制步骤 一、模型选择与系统定义 二、资料获取与算法构建 三、模块设计与模型实现 四、模型检验与改进 敏感性分析：校正：核实 第五节农业模拟模型基本算法构建 一、作物阶段发育的模拟 热效应：春化效应：光周期效应：生理发育时间与阶段预测 二、作物器官建成的模 顶端原基的分化：叶片的出现与叶面积：分菜动态与成穗：根系与茎秆的生长。 三、物质生产与积累的模拟 绿色叶面积指数：光能分布和截获：叶片和冠层光合作用：同化物积累与生物量 四、同化物分配与产品形成的模拟 同化物分配与产量形成：氮分配与品质形成 五、作物养分效应的模拟 土壤养分动态模拟：养分效应因子。 六、作物水分效应的模拟 土壤水分平衡的模拟：水分效应因子 第六节农业模拟模型的应用 一、农业模拟模型的应用领域 二、模拟模型与其他技术的耦合 与专家系统或知识模型的结合：与RS技术的结合：与GIS的结合：与GPS的结合： 与可视化技术及虚拟现实技术的结合：与组件技术的结合：与网络技术的结合。 3、实验内容 实验二、农业建模与VB实现(3学时) 5
5 *光温潜力；*水分限制；*氮素调控；磷钾等养分的调控；病虫草害等生物灾害的影响。 第三节 农业系统模拟的原理与技术 一、系统分析方法 二、机理性与经验性的关系 三、模拟研究的尺度 四、支持研究 五、析因方法与系数化 六、遗传参数 七、模型开发环境与工具 八、构件化程序设计 九、农业生长系统的表示方法 *系统的界定；*模拟模型的结构成分；概念模式与图示；输入输出资料。 第四节 农业模拟模型的研制步骤 一、模型选择与系统定义 二、资料获取与算法构建 三、模块设计与模型实现 四、模型检验与改进 敏感性分析；校正；核实。 第五节 农业模拟模型基本算法构建 一、作物阶段发育的模拟 热效应；春化效应；光周期效应；生理发育时间与阶段预测。 二、作物器官建成的模拟 顶端原基的分化；叶片的出现与叶面积；分蘖动态与成穗；根系与茎秆的生长。 三、物质生产与积累的模拟 绿色叶面积指数；光能分布和截获；叶片和冠层光合作用；同化物积累与生物量。 四、同化物分配与产品形成的模拟 同化物分配与产量形成；氮分配与品质形成。 五、作物养分效应的模拟 土壤养分动态模拟；养分效应因子。 六、作物水分效应的模拟 土壤水分平衡的模拟；水分效应因子。 第六节 农业模拟模型的应用 一、农业模拟模型的应用领域 二、模拟模型与其他技术的耦合 与专家系统或知识模型的结合；与 RS 技术的结合；与 GIS 的结合；与 GPS 的结合； 与可视化技术及虚拟现实技术的结合；与组件技术的结合；与网络技术的结合。 3、实验内容 实验二、农业建模与 VB 实现（3 学时）