精准农业导论课程教学大纲 Introduction to Precision Agriculture 课程编号：1624107 课程类别：院级公选课 适用专业：农学（农业信息技术）农村区域发展 先修课程：无 后续课程：无 总学分：20学分 教学目的与要求：通过本课程的教学，使学生了解国内外现代农业和精准农业的背景、现状 与发展前景：了解精准农业基础理论和技术体系，以及相关设施：理解RS、G引S、GNSS、 网络、快速自动分析与监测等技术及其在精准农业中的应用：掌握一些精准农业的集成技术 和实践过程，以及我国第 个精准农业示范工程 北京小汤山国家精准农业基地的应用范 例 数学内容与学时安排 学时分配 序号 章名 讲实上讨习 小 授验 机论题 它 计 1 精准农业概述 4 4 2 农业信息化 4 4 3 遥感技术与精准农业 6 6 4 地理信息系统技术与精准农业 4 4 5 卫星定位技术与精准农业 2 2 6 网络技术与精准农业 2 2 7 快速自动分析监测技术与精准农业 2 2 8 作物生产管理决策系统 2 9 由精准种植到精准农业 2 10 我国精准农业实施战略与对策 4 4 第一章精准农业概述 (4学时) 1、教学基本要求 (1)了解现代农业与精准农业的国内外背景、现状与发展前景及其意义： (2)理解精准农业的基本概念、特点和功能： (3)掌握精准农业的支撑技术体系。 2、教学基本内容
精准农业导论课程教学大纲 Introduction to Precision Agriculture 课程编号：1624107 课程类别：院级公选课 适用专业：农学（农业信息技术）/农村区域发展 先修课程：无 后续课程：无 总 学 分：2.0 学分 教学目的与要求：通过本课程的教学，使学生了解国内外现代农业和精准农业的背景、现状 与发展前景；了解精准农业基础理论和技术体系，以及相关设施；理解 RS、GIS、GNSS、 网络、快速自动分析与监测等技术及其在精准农业中的应用；掌握一些精准农业的集成技术 和实践过程，以及我国第一个精准农业示范工程——北京小汤山国家精准农业基地的应用范 例。 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 精准农业概述 4 4 2 农业信息化 4 4 3 遥感技术与精准农业 6 6 4 地理信息系统技术与精准农业 4 4 5 卫星定位技术与精准农业 2 2 6 网络技术与精准农业 2 2 7 快速自动分析监测技术与精准农业 2 2 8 作物生产管理决策系统 2 2 9 由精准种植到精准农业 2 2 10 我国精准农业实施战略与对策 4 4 第一章 精准农业概述 （4 学时） 1、教学基本要求 （1）了解现代农业与精准农业的国内外背景、现状与发展前景及其意义； （2）理解精准农业的基本概念、特点和功能； （3）掌握精准农业的支撑技术体系。 2、教学基本内容
第一节现代农业与精准农业 一、现代农业 特点：意义：国内外现状。 二、精准农业 柱概念：特点：*功能：数字农业：精准农业技术的概念。 第二节精准农业的理论及技术体系 一、理论体系 精准农业的组成体系；*分类：#精准农业实施的原则。 二、技术体系 *精准农业技术体系的构成：精准变量：精准农业工程技术平台：*“3S”技术：传感器。 第三节精准农业的支撑技术 精准农业数据库系统：管理信总系统：电子商务市场。 第二章农业信息化 (4学时) 1、教学基本要求 (1)了解农业信息化的概况以及我国的信息化建设： (2)理解农业信息化的相关概念： (3)掌握农业信息化的重要研究领域。 2、教学基本内容 第一节农业信息化基本知识 一、衣业信息化基础 国内外农业信息化概况：我国的信息化建设基本知识、发展水平与现状以及挑战与趋势 二、主要研究领域 生物信息技术：区域精准农业：*我国的农业信息化重点。 第三章遥感技术与精准农业 (6学时) 1、教学基本要求 (1)了解遥感的发展历程和目前的应用热点以及农业遥感监测机理： (2)理解遥感的基本概念、遥感技术系统组成、遥感平台及传感器等基础 知识 (3)掌握农作物水分、养分、病虫害等遥感监测过程以及农作物长势与产 量估算方法
第一节 现代农业与精准农业 一、现代农业 *概念；特点；意义；国内外现状。 二、精准农业 *#概念；*特点；*功能；数字农业；*精准农业技术的概念。 第二节 精准农业的理论及技术体系 一、理论体系 *精准农业的组成体系；*分类；#精准农业实施的原则。 二、技术体系 *精准农业技术体系的构成；精准变量；精准农业工程技术平台；*“3S”技术；传感器。 第三节 精准农业的支撑技术 精准农业数据库系统；管理信息系统；电子商务市场。 第二章 农业信息化 （4 学时） 1、教学基本要求 （1）了解农业信息化的概况以及我国的信息化建设； （2）理解农业信息化的相关概念； （3）掌握农业信息化的重要研究领域。 2、教学基本内容 第一节 农业信息化基本知识 一、农业信息化基础 国内外农业信息化概况；我国的信息化建设基本知识、发展水平与现状以及挑战与趋势。 二、主要研究领域 生物信息技术；区域精准农业；*我国的农业信息化重点。 第三章 遥感技术与精准农业 （6 学时） 1、教学基本要求 （1）了解遥感的发展历程和目前的应用热点以及农业遥感监测机理； （2）理解遥感的基本概念、遥感技术系统组成、遥感平台及传感器等基础 知识； （3）掌握农作物水分、养分、病虫害等遥感监测过程以及农作物长势与产 量估算方法
2.教学基本内容 第一节遥感的基本概念 *遥感的概念：*遥感技术系统的组成：遥感的发展历程：*光谱特征：光谱分析：*遥感 软件：遥感的类型。 第二节农业遥感监测机理 农艺参量：*遥感变量：*光谱特征曲线。 第三节遥感监测 作物类型识别：农作物长势与产量的遥感估算。 第四章地理信息系统技术与精准农业 (4学时) 1、教学基本要求 (1)了解GIS的发展历程及农业中的应用： (2)理解GIS基本概念、特征、作用及空间统计分析方法： (3)掌握专业的GIS软件类型以及硬件设备。 2、教学基本内容 第一节GS技术概述 一、基础 GIS的基本概念：*系统构成：功能：发展历程：*硬件设备。 二、系统工具 ARC/TNFO、MAPINFO、MAPGIS 第二节GS技术在精准农业中的应用 *农田土地数据管理：农业专题制图：*数据采集。 第三节支持精准农业的地理信息系统建设 农业环境管理：*农业规划及区划：农情灾害监测。 第五章卫星定位技术与精准农业 (2学时) 1、教学基本要求 (1)了解国内外卫星定位技术的发展，全球导航卫星系统及其地位原理： (2)理解卫星定位技术基本概念、特点及作用：
2．教学基本内容 第一节 遥感的基本概念 *遥感的概念；*遥感技术系统的组成；遥感的发展历程；*光谱特征；光谱分析；*遥感 软件；遥感的类型。 第二节 农业遥感监测机理 农艺参量；*遥感变量；*光谱特征曲线。 第三节 遥感监测 作物类型识别；农作物长势与产量的遥感估算。 第四章 地理信息系统技术与精准农业 （4 学时） 1、教学基本要求 （1）了解 GIS 的发展历程及农业中的应用； （2）理解 GIS 基本概念、特征、作用及空间统计分析方法； （3）掌握专业的 GIS 软件类型以及硬件设备。 2、教学基本内容 第一节 GIS 技术概述 一、基础 *GIS 的基本概念；*系统构成；功能；发展历程；*硬件设备。 二、系统工具 ARC/INFO、MAPINFO、MAPGIS 第二节 GIS 技术在精准农业中的应用 *农田土地数据管理；农业专题制图；*数据采集。 第三节 支持精准农业的地理信息系统建设 农业环境管理；*农业规划及区划；农情灾害监测。 第五章 卫星定位技术与精准农业 （2 学时） 1、教学基本要求 （1）了解国内外卫星定位技术的发展，全球导航卫星系统及其地位原理； （2）理解卫星定位技术基本概念、特点及作用；
(3)掌握农用卫星定位系统。 2、教学基本内容 第一节全球定位系统及其定位原理 GPS种类；GPS的特点：GPS的发展：*GPS作用：GPS导航定位系统的组成。 第二节全球定位系统在精准农业中的应用 产量监测：绘制产量图：数据采集。 第六章网络技术与精准农业 (2学时) 1、教学基本要求 (1)了解计算机网络的基本知识与基本技术： (2)理解农业信息采集方法： (3)掌握农业信息网的应用。 2、教学基本内容 第一节计算机网络技术基础 一、基本知识 计算机网络的概念：*功能：网络协议：0S1:网络层次 二、 网络互联技术与实践：数据通信：网络操作系统：*Internet, 第二节农业信息采集与监控中的网络技术 一、数据采集 *土壤数据：作物水分、养分等数据：动物数据 二、网络监控 摄像镜头：传感器。 第三节农业信息网 一、衣业技术信息服务网络实例 衣业产品发布：表业科技信息服务 二、Internet上农业信息资源站点介绍 农业信息资源站点。 第七章快速自动分析监测技术与精准农业 (2学时) 1、教学基本要求
（3）掌握农用卫星定位系统。 2、教学基本内容 第一节 全球定位系统及其定位原理 *GPS 种类；GPS 的特点；GPS 的发展；*GPS 作用；GPS 导航定位系统的组成。 第二节 全球定位系统在精准农业中的应用 产量监测；绘制产量图；数据采集。 第六章 网络技术与精准农业 （2 学时） 1、教学基本要求 （1）了解计算机网络的基本知识与基本技术； （2）理解农业信息采集方法； （3）掌握农业信息网的应用。 2、教学基本内容 第一节 计算机网络技术基础 一、基本知识 *计算机网络的概念；*功能；网络协议；*OSI；网络层次。 二、技术 网络互联技术与实践；数据通信；网络操作系统；*Internet。 第二节 农业信息采集与监控中的网络技术 一、数据采集 *土壤数据；作物水分、养分等数据；动物数据。 二、网络监控 摄像镜头；传感器。 第三节 农业信息网 一、农业技术信息服务网络实例 农业产品发布；农业科技信息服务。 二、Internet 上农业信息资源站点介绍 农业信息资源站点。 第七章 快速自动分析监测技术与精准农业 （2 学时） 1、教学基本要求
(1)了解快速自动分析监测技术机理与过程： (2)理解土壤信息采集与制图： (3)掌握农作物长势监测与产量测定以及农作物病虫草害监测 2、教学基本内容 第一节土壤信息采集与制图 土壤含水量：土壤肥力：土壤有机质：土壤PH值：*基于TDR(Time-Domain Reflectometry,时域反射仪， 一种测璃法)技术的士壤水分测量仪器方法：*基于MR技术 的多光谱土壤有机质测试仪器方法。 第二节农作物长势监测与产量测定 LAL:*结构参数：产量因素。 第三节农作物病虫草害监测 近红外(NI)视觉技术、*图像模式识别、多光谱识别技术。 第八章作物生产管理决策系统 (2学时) 1、教学基本要求 (1)了解作物生产管理决策系统的概念、特征、功能以及存在的问题： (2)理解作物模拟系统(SS)和决策支持系统(DSS)基本概念及在精准 中的应用： (3)掌握专家系统(ES)的概念、分类、特征及组成。 2、教学基本内容 第一节作物生产管理决策的生成 *作物生产管理决策的概念：特征：功能：*存在问题。 第二节专家系统$S及其农业应用 一、基础知识 *专家系统的概念：分类：基本特征：组成部分。 二、开发 专家系统的原型：开发工其：开发环境。 三、实例 河北农业大学人工智能研究中心开发的AST:国家农业信息化工程技术研究中心开发 的PAID4.0农业专家系统开发平台。 第三节决策支持系统DSS及其农业应用 一、基本知识 *决策支特系统DSS的概念：*智能决策支持系统DSS
（1）了解快速自动分析监测技术机理与过程； （2）理解土壤信息采集与制图； （3）掌握农作物长势监测与产量测定以及农作物病虫草害监测。 2、教学基本内容 第一节 土壤信息采集与制图 土壤含水量；土壤肥力；土壤有机质；土壤 PH 值；*基于 TDR（Time-Domain Reflectometry，时域反射仪，一种测墒法）技术的土壤水分测量仪器方法；*基于 MR 技术 的多光谱土壤有机质测试仪器方法。 第二节 农作物长势监测与产量测定 *#LAI；*结构参数；产量因素。 第三节 农作物病虫草害监测 近红外(NIR)视觉技术、*图像模式识别、多光谱识别技术。 第八章 作物生产管理决策系统 （2 学时） 1、教学基本要求 （1）了解作物生产管理决策系统的概念、特征、功能以及存在的问题； （2）理解作物模拟系统（SS）和决策支持系统（DSS）基本概念及在精准 中的应用； （3）掌握专家系统（ES）的概念、分类、特征及组成。 2、教学基本内容 第一节 作物生产管理决策的生成 *作物生产管理决策的概念；特征；功能；*存在问题。 第二节 专家系统 SS 及其农业应用 一、基础知识 *专家系统的概念；分类；基本特征；*组成部分。 二、开发 专家系统的原型；开发工具；开发环境。 三、实例 河北农业大学人工智能研究中心开发的 AEST；*国家农业信息化工程技术研究中心开发 的 PAID4.0 农业专家系统开发平台。 第三节 决策支持系统 DSS 及其农业应用 一、基本知识 *决策支持系统 DSS 的概念；*智能决策支持系统 IDSS
二、小麦生长管理决策支持系统 数据库：专家系统与模型系统的连接。 第九章由精准种植到精准农业 (2学时) 1、教学基本要求 (1)了解精准种植发展到精准农业的概况： (2)了解精准设施园艺技术的基础知识： (3)了解精准养殖以及农产品的精准加工。 2、教学基本内容 第一节精准设施园艺技术 一、基础知识 背景：*概念 二、植物工厂硬件系统 控制系统：温度控制子系统：C02控制子系统， 三、植物工厂软件系统 控制参数显示：*控制参数修改：退出系统。 第二节精准养殖 牲畜自动识别系统：挤奶间的自动化管理。 第三节农产品的精准加工 #精准加工配合饲料的设计原则：贮存上的要求。 第十章我国精准农业实施战略与对策 (4学时) 1、教学基本要求 (1)了解我国实施精准农业研究体系； 成 (2) 解我国精准农业实施策略 2、教学基本内容 第一节注重理论与宏观研究 一、理论与技术基础研究体系的建立和完善 二、开展精准农业战略研究 第二节精准农业实施策略
二、小麦生长管理决策支持系统 数据库；专家系统与模型系统的连接。 第九章 由精准种植到精准农业 （2 学时） 1、教学基本要求 （1）了解精准种植发展到精准农业的概况； （2）了解精准设施园艺技术的基础知识； （3）了解精准养殖以及农产品的精准加工。 2、教学基本内容 第一节 精准设施园艺技术 一、基础知识 背景；*概念 二、植物工厂硬件系统 *控制系统；温度控制子系统；CO2 控制子系统。 三、植物工厂软件系统 *控制参数显示；*控制参数修改；退出系统。 第二节 精准养殖 牲畜自动识别系统；挤奶间的自动化管理。 第三节 农产品的精准加工 #精准加工配合饲料的设计原则；贮存上的要求。 第十章 我国精准农业实施战略与对策 （4 学时） 1、教学基本要求 （1）了解我国实施精准农业研究体系； （2）理解我国精准农业实施策略； （3）掌握开展重点领域的研究与实践。 2、教学基本内容 第一节 注重理论与宏观研究 一、理论与技术基础研究体系的建立和完善 二、开展精准农业战略研究 第二节 精准农业实施策略
~、按不同技术集成水平建立精准农业示范摸式 二、区域性分析 东部：中部：西北部。 第三节开展重点领域的研究与实践 技术集成系统的建立：重点研究精准灌溉、精准施肥系统。 教材 承继成主编。《精准农业技术与应用》，科学出版社，2004年。 主要参考书目： 1、刘金铜、谢高地等编著.《精准农业概论》，气象出版社，2002年。 2、邝朴生等编著。《精准农业基础》，中国农业大学出版社，1999年。 3、谢高地等著.《环境的空间连续变异与精准农业》，气象出版社，2005年。 编制人员：谭昌伟
一、按不同技术集成水平建立精准农业示范模式 二、区域性分析 东部；中部；西北部。 第三节 开展重点领域的研究与实践 技术集成系统的建立；重点研究精准灌溉、精准施肥系统。 教材： 承继成主编.《精准农业技术与应用》，科学出版社，2004 年。 主要参考书目： 1、刘金铜、谢高地等编著.《精准农业概论》，气象出版社，2002 年。 2、邝朴生等编著.《精准农业基础》，中国农业大学出版社，1999 年。 3、谢高地等著. 《环境的空间连续变异与精准农业》，气象出版社，2005 年。 编制人员：谭昌伟