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第1章 绪论1

1.1 数字农业概述1

1.2 数字农业关键支撑技术及其发展2

1.2.1 农业信息实时采集技术和设备2

1.2.2 农业信息服务技术3

1.2.3 模拟模型技术4

1.2.4 精细农业技术5

1.2.5 专家系统技术6

1.2.6 智能化农业机械与装备技术7

1.2.7 农业智能控制系统与智能机器人7

1.2.8 农业生物信息学8

1.3 数字农业技术前沿和发展趋势8

参考文献10

第2章 遥感技术与农情监测11

2.1 遥感技术概述和农业遥感监测机理11

2.1.1 遥感技术概述11

2.1.2 农业遥感监测机理13

2.2 作物类型及播种面积的遥感监测28

2.2.1 作物类型遥感图像识别的原理29

2.2.2 遥感图像分类方法30

2.2.3 分类结果的精度评价33

2.2.4 基于遥感的作物种植面积监测举例——利用多时相Landsat近红外波段监测冬小麦和苜蓿种植面积34

2.3 农作物水分、养分、病虫害等的遥感监测37

2.3.1 作物水分的遥感监测37

2.3.2 作物养分的遥感监测40

2.3.3 农作物病虫害的遥感监测42

2.4 农作物长势与产量的遥感估算46

2.4.1 作物长势监测46

2.4.2 农作物遥感估产49

2.4.3 农作物品质的遥感监测52

2.5 土壤墒情与肥力的遥感监测54

2.5.1 土壤墒情的遥感监测54

2.5.2 土壤肥力的遥感监测56

参考文献58

第3章 卫星定位技术及其农业应用62

3.1 引言62

3.2 GPS定位原理及差分卫星定位技术63

3.2.1 GPS定位原理63

3.2.2 GPS定位中的误差分析65

3.2.3 GPS差分技术67

3.3 卫星定位数据的坐标系统及坐标转换70

3.3.1 常用坐标系统70

3.3.2 大地坐标系与空间直角坐标系的转换72

3.3.3 WGS1984坐标系与北京1954坐标系的转换73

3.3.4 大地坐标系与平面直角坐标系的转换73

3.4 卫星定位技术在农田测量中的应用76

3.4.1 GPS在农田电子地图测绘中的应用76

3.4.2 GPS在农田面积测量中的应用79

3.4.3 GPS在土壤采样中的应用83

3.4.4 GPS在农田三维地形测量中的应用83

3.4.5 基于VRS的GPS接收系统的研究开发87

参考文献95

第4章 地理信息系统与农田信息管理97

4.1 GIS技术概述97

4.1.1 地理信息系统概述97

4.1.2 空间数据管理与空间分析98

4.1.3 空间分析和空间决策支持109

4.2 GIS技术在农田信息管理中的应用111

4.2.1 概述111

4.2.2 基于GIS的农田信息管理112

4.3 GIS技术在农业生产管理决策中的应用121

4.3.1 概述121

4.3.2 GIS技术在农业生产管理决策中的应用实例122

4.4 基于WEBGIS的苹果树病害诊断与预测系统研究126

4.4.1 系统总体设计126

4.4.2 病害诊断专家系统127

4.4.3 系统的构建与运行132

4.5 GIS在土地复垦中的应用136

4.5.1 概述136

4.5.2 废弃矿区植被恢复空间数据模型的分析研究138

4.5.3 基于GIS的矿区植被恢复数据库的设计139

4.5.4 矿区复垦空间数据库的应用141

4.5.5 数据库操作与管理144

参考文献146

第5章 农田信息自动获取技术148

5.1 农田土壤信息的自动获取148

5.1.1 农田土壤信息概述148

5.1.2 农田土壤信息的快速测定149

5.1.3 基于光谱分析技术的土壤信息检测167

5.2 农作物长势信息的自动获取181

5.2.1 农作物长势监测概述181

5.2.2 基于光谱原理的作物长势信息获取182

5.2.3 基于多光谱图像的作物长势信息获取192

5.3 农田作物产量空间分布信息获取203

5.3.1 农田作物产量信息获取系统概述203

5.3.2 谷物测产传感器技术205

5.3.3 谷物智能测产系统207

5.4 农作物病虫草害监测212

5.4.1 概述212

5.4.2 基于光谱分析技术的农作物病虫草害监测212

5.4.3 基于数字图像处理的农作物病虫草害监测215

参考文献228

第6章 精细农业智能信息技术及其系统集成232

6.1 农田行走机械自动导航控制技术232

6.1.1 系统总体设计233

6.1.2 基于机器视觉的导航路径识别算法234

6.1.3 基于模糊滑模变结构的转向操纵控制241

6.1.4 基于遗传算法的自适应模糊导航决策控制245

6.2 基于处方图的变量施肥作业系统251

6.2.1 系统概述251

6.2.2 ISO 11783协议252

6.2.3 基于处方图的分布式变量施肥作业系统的构成255

6.2.4 电液比例阀控马达排肥驱动控制系统257

6.2.5 变量施肥作业软件关键算法的设计与实现259

6.3 基于光谱技术的实时变量施肥作业263

6.3.1 概述263

6.3.2 具有代表性的基于光谱技术的实时变量施肥机系统263

6.3.3 基于光谱技术的实时变量施肥技术研究268

6.3.4 实时变量施肥系统的NDVI测试仪开发271

6.4 激光控制平地技术278

6.4.1 激光控制平地技术的工作原理278

6.4.2 激光接收器的研究进展281

6.4.3 光电传感器的研究进展283

6.4.4 控制器的研究与改进设计286

6.4.5 激光控制平地系统的性能改进试验288

6.5 精细灌溉技术291

6.5.1 平移式变量喷灌机291

6.5.2 基于WSN的土壤墒情监测系统的设计开发293

6.6 精细园艺技术303

6.6.1 农业机器人的特点303

6.6.2 农业机器人的机器视觉304

6.6.3 农业机器人的末端执行器和机械臂306

6.6.4 苹果采摘机器人关键技术研究307

6.6.5 菠萝采摘机器人关键技术研究323

参考文献330

第7章 农业物联网技术332

7.1 农业物联网概念332

7.2 农业物联网基础技术334

7.3 农业物联网发展的国内外状况339

7.3.1 农业物联网应用发展现状339

7.3.2 农业物联网产业发展现状350

7.3.3 农业物联网应用相关标准的进展351

7.4 我国农业物联网发展与应用趋势352

7.5 我国农业物联网优先发展的技术与工程357

7.5.1 我国农业物联网优先发展的应用领域和关键技术357

7.5.2 农业物联网重大应用示范工程358

7.6 农业物联网（智慧农业）开发与实践360

7.6.1 准格尔智慧农业示范园区和网络平台建设方案360

7.6.2 精细设施农业管理体系建设方案362

7.6.3 大田精细农作管理体系建设方案366

7.6.4 精细健康养殖技术体系建设方案368

7.6.5 农产品安全可溯源技术体系建设方案371

7.6.6 智慧农业应用示范实例375

参考文献378

第8章 农业模型与可视化仿真379

8.1 现代作物生产系统的研究方法概况379

8.1.1 传统作物生产系统研究方法的局限性379

8.1.2 基于现代系统理论基础上的模型方法380

8.1.3 基于人工智能的作物生产系统研究方法384

8.2 作物生长模拟模型385

8.2.1 作物生长模拟模型的概念386

8.2.2 作物生长模拟模型的发展历程386

8.2.3 作物生长模拟模型的应用387

8.2.4 玉米生长模拟模型的建立388

8.3 作物管理知识模型390

8.3.1 作物管理知识模型的构建过程390

8.3.2 玉米管理知识模型391

8.3.3 基于管理知识模型的玉米栽培管理系统开发393

8.4 作物病虫草害模型397

8.4.1 作物病虫草害模型的定义与作用397

8.4.2 作物病虫草害模型的研究进展398

8.4.3 作物病虫草害模型的构建401

8.4.4 作物病虫草害预警系统的构建408

8.5 作物形态结构建模与可视化技术409

8.5.1 作物器官几何建模与交互设计409

8.5.2 作物植株形态结构建模420

8.5.3 作物群体的三维重建424

8.5.4 真实感显示技术425

8.6 作物三维模型冠层光分布计算及在冠层结构分析中的应用430

8.6.1 虚拟作物冠层光分布的计算方法430

8.6.2 嵌入式辐射度模型431

8.6.3 作物群体冠层光辐射计算实验432

8.6.4 基于可视化计算的作物株型分析437

参考文献439

第9章 农业生产管理专家系统445

9.1 农业生产管理专家系统概述445

9.2 农业数据库系统的建立与应用448

9.2.1 数据库系统的基本概念448

9.2.2 农业数据库系统的基本组成448

9.2.3 基于搜索引擎技术的农业数据库系统的建立450

9.2.4 农业数据库系统的应用452

9.3 农业生产管理专家系统中的知识表示与推理456

9.3.1 农业知识的分类456

9.3.2 农业知识的表示457

9.3.3 农业知识推理的一般过程462

9.3.4 农业知识的协同推理462

9.4 典型的农业生产管理专家系统463

9.4.1 系统功能设计463

9.4.2 栽培管理模型466

9.4.3 系统的设计与实现474

参考文献478

第10章 数字农业的推广479

10.1 数字林业479

10.1.1 数字林业概述479

10.1.2 数字林业建设的体系结构480

10.1.3 信息化技术在数字林业中的应用481

10.2 数字养殖496

10.2.1 家禽的数字养殖496

10.2.2 家畜的数字养殖499

10.2.3 昆虫类的数字养殖506

10.3 数字物流509

10.3.1 数字物流概述509

10.3.2 农产品的数字物流510

10.3.3 基于“3S”的农产品物流511

10.3.4 基于条形码和RFID的农产品追溯515

10.4 电子商务517

10.4.1 农产品电子商务技术的起源517

10.4.2 国外农业电子商务发展概况518

10.4.3 我国农业电子商务发展现状和存在问题520

参考文献522