农业机械化工程数字样机教学资源开发
1将现有教学资源进行数字样机建模。数字样机改造是把现行教学中使用的载体进行数字化改造，形成数字化模型资源。现有教学资源包括两大类：（1）教研室和实验室原有成熟的实物教具、机构模型、零部件结构挂图等；（2）在课程设计和毕业设计中师生创作的机械机构作品，包括展示型作品、师生交流作品集、教师对学生进行评价的作品等。可以筛选一批典型资源设立学生设计研究计划项目，让学生参与教学资源建设，并兼顾提升学生从事科研工作的能力，提前熟悉一些主流设计软件的使用方法和操作技能。
2将科研产品数字样机进行教学型转化。让学生对专业方向有更好的把握和定位。如今农业机械产品开发已经采用了数字样机开发技术，许多产品生产之前需要借助产品数字样机进行功能和行为的仿真模拟，在产品开发过程中更是借助数字化手段对研究对象反复仿真分析和评价。开发完成的产品本身就是很好的教学资源。通过多媒体技术把典型科研产品设计和仿真过程进行录制、编辑等，形成用于课程教学的素材。这要求任课教师在参与科研工作的同时捕捉可用于教学的信息，及时收集科研工作中的教学素材，这也有助于科研工作本身的总结和提高。
3将调研产品数据作为数字样机资源补充。调研数据主要包括旧式农具、农民自制农具和新型农机产品等。这些农具或农机产品是目前教材中没有的产品类型，但它们对了解农业机械发展历史和目前农村使用农机的现状有着不可替代的作用。
数字样机教学资源应用
1农业机械学省级精品课教学应用。农业机械学是我校农业机械化及其自动化专业必修的一门理论和实践紧密结合的课程，2003年已经建设成为省级精品课。我们建立的各种数字样机教学资源在农业机械学省级精品课建设过程中得到了很好的应用。在理论课和实验课教学课件中采用的数字样机模型包括耕整地机械、播种机械、中耕管理机械、收获机械、植保机械等。
Digital prototyping for teaching resources of agricultural mechanization engineering
Yang Xin, Li Jianping, Feng Xiaojing, Liu Junfeng
Agricultural university of Hebei, Baoding, 071001, China
Abstract: The technology connotation and the development principle of the digital prototype instructional resource were put forward through digital prototyping method. The digital prototype models of the typical components, mechanisms and machines were founded with the digital prototyping for the agricultural mechanization engineering instructional resource, and the various forms of simulation teaching based on these digital prototype models were carried out such as mechanical structure learning, the mechanism motion analysis, and the working principle demo.
Key words: agricultural mechanization engineering; talent cultivating; teaching resources; digital prototyping
我校省级重点学科农业机械化工程，多年来一直坚持“非实习不能得真谛，非实验不能探精微”的教学理念，取得了很好的教学成果[1-3]。但在知识经济和科学技术飞速发展的今天，农业生产作业方式正向保护性耕作、精准作业、设施栽培等现代化作业方式转变，农机装备也随之向高效、精细、节能和可持续的方向发展。未来若干年，是传统的农业机械化工程逐步向现代农业机械化工程提升的关键时期，农业机械化工程学科不仅要发展外延，更要着重向内涵拓展，培养高质量人才，出高水平成果[4]。考虑新形势下农业机械化工程教学的服务面向，以提高教学水平为主，不增加教育成本，开发高质量的农业机械化工程数字样机教学资源，构建农业机械化工程实验实习教学网络平台，已成为农业机械化工程教育信息化和现代化的迫切需要。
1 数字样机教学资源技术内涵与开发原则
1.1 数字样机教学资源技术内涵
数字样机开发(Digital Prototyping)是把一个创意变成一个可以向客户推销的数字化产品原型的全过程，是科学研究中新产品设计开发的一种现代化技术手段。利用数字样机开发技术可使得概念设计、工程设计、制造、销售和市场部门在产品制造之前虚拟地体验完整的产品[5]。工业造型师、设计工程师和制造工程师使用数字样机技术在整个产品开发过程中对产品进行设计、优化、验证和可视化。市场人员可以使用数字样机技术在产品制造之前创建产品的真实感，渲染和在实景环境中的动画模拟。目前，数字样机技术在机械、电子、航空、汽车、动力工程等诸多领域得到了广泛的应用。
数字样机教学资源是指利用数字样机开发技术对教学资源进行处理，可以在多媒体计算机及网络环境下运行的多媒体数字化教学材料。按处理的对象划分，数字样机教学资源可分为典型零部件、典型机构和典型样机等；按信息的呈现方式划分，数字样机教学资源可分为数字化图像、投影、视频以及网上教学资源等。与传统的教学资源相比，数字样机教学资源有开发技术数字化、处理方式多媒体化、信息传输网络化等特点。数字样机教学资源是一种动态的教学素材库，基于数字样机教学资源可以在不同教学单元间和教学平台上共享数字样机模型数据。
1.2 数字样机教学资源开发原则
开发数字样机教学资源应遵循教学性、科学性、开放性、通用性、层次性的原则。
(1)教学性原则：数字样机开发技术本属于科学研究中新产品设计开发手段，将其用于教学资源的设计开发中，与科研产品开发有着本质的区别。科研产品开发的目的是得到市场需求的新型产品，满足人们对产品的功能需求，而数字样机教学资源应能满足教与学的需求。
(2)科学性原则：数字样机教学资源应能正确反映科学知识原理和现代科学技术，所构建的样机模型应该尽量按实际设备进行1:1建模，按实际工作原理进行运动、动力仿真参数设置。
(3)开放性原则：数字样机教学资源应确保在任何时候、任何地方、任何师生都可以将自己的数字样机作品纳入其中，可以通过网络论坛设置不同身份的会员机制，给每一位使用者(教师、学生等)提供提交建议、上传作品的许可认证接口，尤其是对学生提交的课程设计、毕业设计成果进行审核认定，及时充实和更新教学资源库。
(4)通用性原则：在相应的技术标准规范下，数字样机教学资源应能适用于不同的教学情境和多种形式的学习，适用于针对不同专业而设置的同门类学科通论类课程，最大限度地共享资源。
(5)层次性原则：数字样机教学资源应实行模块化管理，使学习者通过对不同层次资源的使用和重组，方便进行课程或知识体系的筛选，最大限度地发挥资源的个性化定制潜能。
2 农业机械化工程数字样机教学资源开发
2.1 将现有教学资源进行数字样机建模
将现有的教学资源进行数字样机改造是把现行教学中使用的载体进行数字化改造，形成数字化模型资源。现有教学资源包括两大类：一是教研室和实验室原有成熟的实物教具、机构模型、零部件结构挂图等。二是在课程设计和毕业设计中师生创作的机械机构作品，包括展示型作品、师生交流作品集、教师对学生进行评价的作品等。将这些教学资源进行数字化样机设计，建立虚拟教学模型，主要是三维立体模型的制作和开发。图1所示是根据几种典型农机部件实物教具建立的数字样机模型。
(a)典型零件模型
(b)典型部件模型
图1 实物教具数字样机模型
可以筛选一批典型资源设立学生设计研究计划项目，让学生参与教学资源建设，并借助设计过程提高学生对现代数字化设计软件的应用能力，将学生技能教育融于教学中，并兼顾提升学生从事科研工作的能力，提前熟悉一些主流设计软件的使用方法和操作技能。
2.2 将科研产品数字样机进行教学型转化
在农业机械化工程诸多核心课程教学中，除了加强理论课程的基础知识外，更要体现学科前沿知识，在实践环节中融入最新科研成果，将学科前沿知识带给学生，让学生对专业方向有更好的把握和定位。如今农业机械产品开发已经采用了数字样机开发技术，许多产品生产之前需要借助产品数字样机进行功能和行为的仿真模拟，在产品开发过程中更是借助数字化手段对研究对象反复仿真分析和评价[6-9]。开发完成的产品本身就是很好的教学资源，尤其是一些新机构、新部件的结构原理、动态特性等。图2所示是在科研项目中开发的新型机械装备和核心部件运动仿真分析模型。
(a)果园风送喷雾机 (b)零速投种运动仿真
图2 科研产品数字样机模型
通过多媒体技术把典型科研产品设计和仿真过程进行录制、编辑等，形成用于课程教学的素材。这要求任课教师在参与科研工作的同时捕捉可用于教学的信息，及时收集科研工作中的教学素材，这也有助于科研工作本身的总结和提高。
2.3 将调研产品数据作为数字样机资源补充
调研数据主要包括旧式农具、农民自制农具和新型农机产品等。这些农具或农机产品是目前教材中没有的产品类型，但它们对了解农业机械发展历史和目前农村使用农机的现状有着不可替代的作用。通过学生假期社会实践活动，可以搜集到大量旧式农具、农民自制农具和新型农机产品的数据信息。筛选出比较有代表性的机具产品进行数字样机建模，如图3(a)所示是我国北方农村现存不多的小麦播种开沟农具，这种农具曾在我国小麦播种区域有着广泛的应用，改革开放后逐渐淡出历史舞台。图3(b)所示是目前北方农村玉米播种区域广泛使用的一种勺轮式玉米精量免耕播种施肥联合作业机，适用于对包衣后的优质玉米种子进行精量播种。
(a)播种开沟旧式农具 (b)玉米精量免耕播种机
图3 调研产品数字样机模型
3 数字样机教学资源应用
3.1 农业机械学省级精品课教学应用
农业机械学是我校农业机械化及其自动化专业必修的一门理论和实践紧密结合的课程，2003年已经建设成为省级精品课。我们建立的各种数字样机教学资源在农业机械学省级精品课建设过程中得到了很好的应用。在理论课和实验课教学课件中采用的数字样机模型包括耕整地机械、播种机械、中耕管理机械、收获机械、植保机械等。各种模型素材在各个理论教学单元中以图片、动画等形式体现，其中动画素材与理论教学课件素材占总量的50%以上。尤其是对于结构认知课，学生通过逼真的数字样机模型分解视图和生动的三维动画模拟演示，很快理解了在理论课程中所讲的基础知识。
3.2 “农业机械化工程实验实习教学网”应用
“农业机械化工程实验实习教学网”是河北省重点学科农业机械化工程的重点建设内容之一。该教学网于2009年5月开通试运行，其内容以农业机械化及其自动化本科专业课和业务素质课的实验和实习教学为主体内容，以省级精品课农业机械学的实验和实习教学为核心，兼顾农学、园艺、畜牧、植保等非机化专业的农机化概论、草业机械化、植保机械等选修课程实验教学。学生实名注册为会员后可选择相应内容学习、下载资料、参与师生互动交流等，实现网络教学。图4所示是农业机械化工程实验实习教学网首页，通过链接数字样机教学资源，能够让学生在任何地方学习农业机械基础知识和了解学科发展动态，起到事半功倍的效果。
图4 数字样机教学资源网络教学应用
4 结束语
为适应农业机械化工程学科向内涵拓展，培养高质量人才的时代要求，利用数字样机开发技术建立了大量数字样机模型作为农业机械化工程学科的教学资源。通过将现有教学资源进行数字样机建模、将科研产品数字样机进行教学型转化和将调研产品作为数字样机资源补充的途径，完成了一套比较完善的典型零部件、典型机构和典型样机的数字化模型。并把这些模型应用到了农业机械学等课程教学和“农业机械化实验实习教学网”建设中，开展多种形式的仿真教学和网络教学，为加快农业机械化工程教学由传统模式向现代模式的转变提供了实践性参考。
参考文献
[1] 冯晓静,刘俊峰,杨欣.农业机械学课程教学改革思路[J].中国农机化,2004,3:67-68.
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[4] 中国农业工程学会.农业工程学科发展报告(2010-2011)[M].北京:中国科学技术出版社,2011.
[5] 吴菌.数字样机真的是老生常谈吗?[J].中国制造业信息化,2007,7:60-62.
[6] Yang Xin, Feng Xiaojing, Liu Junfeng.Virtual Assembly Associative Design and Finite Element Analysis for Digging Spade of Potato Harvester [C]. Proceedings of 2007 International Conference on Agricultural Engineering, 2007: 426-431
一、引言
2016年7月，由中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《国家信息化发展战略纲要》，进一步明确了建立支持农村和中西部地区宽带网络发展长效机制的原则，而早在2011年10月党的十七届六中全会审议通过了《中共中央关于深化文化体制改革、推动社会主义文化大发展大繁荣若干重大问题的决定》着力推动文化产业向支柱性产业发展。我们可以看到，在未来相当长的一段时间内，如何适应网络环境的发展，致力于发展农村文化产业是一个重要的课题。
为探索在数字化平台下培养农村用户的数字化阅读习惯的策略，我们结合贵州数字农家书屋的建设实践，采用电话采访、现场访问、调查问卷等方式，对文化产业发展背景下贵州农村用户数字化阅读培养策略进行了研究。
二、传统阅读与数字化阅读及其与人文素养的关系
（一）两种阅读方式的比较
1、传统阅读的特点
传统阅读就是以印刷形式为载体的阅读方式。世界上，每年出版370万种图书，100多万篇会议文献，13万种期刊，100万件以上的技术标准、专利文献、产品资料，而这些90%以上采用纸质印刷形式。阅读纸质文献具有独特的优势，无需专用设备、保存成本低、具有权威性以及有利于知识产权保护等，这种方式的存在是尤其必然性的。另外，纸质的传统阅读方式能够让读者深入其中，仔细研读、品味，从而获取所需要的内容。传统阅读具有的特殊优势，使得这一优势是数字化阅读所不具有也无法取代的[1]。
2、数字化阅读的特点
移动互联网时代，平板电脑、智能手机等移动终端迅速普及，为阅读方式的变革奠定了基础。数字阅读由于其新兴、时尚、便捷，具有与生俱来的优势特征。
章海涛、董亚峰在《以数字化阅读的三大优势推动全民阅读》[2]中指出数字化阅读具有以下几种优势：（1）数字化阅读内容更加丰富，形式更加多样；（2）数字化阅读可以实现随时随地阅读；（3）数字化阅读是多媒体展示和多手段交互；（4）网络出版物不易发生损毁、丢失，内容更新及时；（5）携带方便、便于查找，能有效的解决查找难的问题。
3、两种阅读方式的比较
（1）传统阅读更具阅读的深度优势
传统阅读主要以纸质类型载体的文献为主，历史悠久、信息来源固定，分类和整序之后更加适合休闲阅读和深度阅读。
（2）数字化阅读更加具有广度优势
传统阅读因其采用纸质载体，因此占用空间大，信息存储量较小，且检索速度慢，整理和存储比较麻烦，给阅读带来多方面限制，由此导致了阅读面相对狭窄。而数字化阅读借助于信息载体，有利于推广阅读，不限于时空限制，检索非常方便，这就极大地提高了获取文献的效率[3]。
（二）两种阅读方式与人文素养的关系
阅读是培养人文素养的一条重要的途径。无论是传统阅读还是数字化阅读方式都有利于加快培育文化阵地，提升人文素养。农家书屋作为顺民意、惠民生的实事工程，有助于提高农民的思想认识、创新服务理念、培养人才队伍，努力构建健康、文明、和谐的农村人文环境[4]。因此，在当下我们国家大力发展文化产业的背景之下，通过对农村用户阅读情况，特别是数字化阅读情况进行研究，有利于提升农村用户的人文素养，更能使广大农村成为我国文化产业发展重要的组成部分。
三、贵州农村数字化阅读环境的调研
贵州农村数字化阅读研究的项目在调查阶段研究采取电话采访和实地调研的方式，对贵阳花溪所属七个行政村的数字农家书屋和贵州六盘水和黔东南地区的25个行政村的数字农家书屋进行实地调研，对贵州农村地区现有的数字化阅读环境有了一定的了解，主要包括如下方面：
（一）贵州数字农家书屋阅读环境
调查表明，贵州数字农家书屋多数设置于农村文化活动中心和村委办公司。图1给出了调查结果中数字农家书屋的设置点分布方式。数字农家书屋装配一万测电子图书的电脑，一台打印机，既可以网上阅读和数字化阅读，也可以实现纸质方式的阅读。
1、设备情况。电脑和打印机配置比达到81.4%。
2、专一性。电脑为数字农家书屋配置比率达76.8%，其余情况用作日常办公和远程教育。
3、网络情况。数字农家书屋上网率达62.3%
4、上网经费来源。村委自筹经费的占72.4%，少数由文化局，乡政府承担。
5、数字农家书屋管理人员
（1）管理人数为1至2人的占93.8%，其中62.2%的管理人经过专门。
（2）管理人员文化程度分布，如图2所示。
（二）贵州数字农家书屋阅读使用情况
调查表明，虽然数字农家书屋平台已经存在，但是农村用户实际的使用状况并不乐观。主要体现在以下几个方面：
1、使用条件
能够自由使用数字农家书屋的居民不到受访总数的74%，其他都受到各种条件限制。
2、使用频率
3、数字农家书屋平台
其中，了解在线和离线阅读方式的村民占到受访总数的51.2%；了解本地有1万册图书的村民占到受访总数的20.1%；知道数字农家书屋网站的村民占到受访总数的18.5%；数字农家书屋有自己的管理措施的占到受访总数的87.7%；数字农家书屋有专人上门安装软件以及其他维护服务的占到受访总数的47.8%。
4、数字农家书屋利用不足的原因
（三）数字农家书屋的利用培训状况
调查研究表明，真正到数字农家书屋阅读的村民非常少，16%村民受到针对性培训，行政村表示支付培训费用的占40%，村民们对于养殖、机械、法律方面的阅读阅读资源需求较高，呈上升趋势。
四、贵州农村用户数字化阅读培养策略
前述项目进行的调研结果表明，现有贵州农村地区数字化阅读环境为基础，基于目前农村用户数字化阅读的行为习惯以及遇到的问题，我们总结出如下针对贵州农村用户数字化阅读培养的策略：
（一）数字农家书屋平台认知度
首先，要加大针对农村用户的数字化阅读培养，首先需要强化农村用户对于数字农家书屋平台的认知度，因此需要在贵州农村中加强宣传。现阶段，广大农村村民对数字化农家书屋的认识度较低，且在自身宣传上做得不够。各个乡镇采用了张贴海报、支部大会等方式宣传，效果并不理想。根本原因在于：乡镇领导对农家数字书屋的认识不够，不够重视，宣传方法单一，力度不够。也因此导致了农家数字书屋监督和管理缺乏，运营无秩序。
其次，在农村地区，由于农村受众受自身文化水平不高、地理环境不够畅通、信息系统滞后等因素的影响，仅仅依赖大众传播媒介（如报纸）来传播数字农家书屋的相关信息，效果并不能达到预期要求。因此，增加农村间的人际传播是增强宣传力度的重要补充方式。在农村中，村干部、种养大户、农村企业带头人等农村能人在农村扮演着领袖的重要角色，他们在农村文化传播中起着至关重要的作用。所以意见领袖在农家书屋建设中，引导及服务显得尤为重要。[5]另外乡镇领导需对农村能人进行必要的培训和讲解，帮助他们发挥带头人的作用，发挥他们在农村社会中的行为示范和信息引导的作用。
（二）数字化阅读内容的建设
要培养农村用户的数字化阅读习惯，有针对性的迎合农村用户的阅读需求，大力加强数字农家书屋的内容建设是很重要的手段。
一方面，应该选取合适的图书期刊上传至数字农家书屋中。由于广大农村村民个体的异质性，所以他们的阅读心理也会呈现多样的特征，但是无可置疑广大受众对于数字农家书屋还是充满着“价值与期望”和“使用与满足”的期盼心理。
数字农家书屋的受众通常会根据自己的需求和爱好对阅读内容进行选择性解读，从而获取知识和愉悦。根据当前数字农家受众“农”、“实”、“闲”等多样性特点，建设多样化数字阅读内容平台，满足需求。
另一方面，应该对数字农家书屋进行及时更新，并且这些更新以后上架的书籍应该真正满足农民读者的阅读需求。数字农家书屋的图书出版传播中存在着问题，出版者并不能完全了解到农村读者的阅读需求。他们对乡村文化缺少理性的认识，带着明显的城市出版的“刻板成见”，来做“三农”读物选题的出版。[7]要消除这些片面的成见，改进农家书屋图书建设的适用性以及多样性，首先，出版社应拓宽“三农”读物的内涵，不能通过“农”来解读。其实，只要适合农民阅读需求、适合农村发展方向的读物，都有利于推动先进文化的传播，无论读物内容是否含有“农”字样，都应该适当划定“三农”图书的范畴。另外，文化的传播必须适应农村农民的喜好，选择农民看得懂的书，能够浅显易懂的提高农村人口文化素养的书目。了解农民的阅读特点和风格，选择农民喜欢的语言形式。第三，需结合当地的风土人情，尽可能的配置一些农民喜爱的音像制品，在图文声像具备的情况下，帮助农村受众提高文化素养。从而大大提高数字农家书屋的影响力。
（三）农村用户计算机应用技能的培训
数字化阅读的技术基础是计算机以及各种智能终端、现代计算机通信网络，因此要从基础上奠定农村用户数字化阅读的能力，就应该提高农民读者操作计算机和各种智能终端的技能，了解计算机网络的基础知识。贵州省地处山区，经济发展水平相对落后，广大农民读者对计算机的操作能力大大限制了数字农家书屋的使用频率。对于乡镇来说，政府应当宣传讲解计算机方面的相关知识，并引导广大农民群众去学习操作计算机，使广大农民读者能够使用计算机去阅读电子书籍，使数字农家书屋平台的利用能够真正的推广开来，才有可能在此基础上逐步提升农村用户数字化阅读的水平。
总的看来，文化产业大发展是促进贵州农村用户数字化阅读水平提升的机遇，我们要以此为契机，培养贵州农村用户数字化阅读能力。同时要根据贵州农村的实际情况，应该大力加强广大农村用户操作计算机等智能阅读设备能力的培养，使他们能够并且愿意使用数字农家书屋阅读电子书籍。
我们相信，建构有效的数字化阅读培养策略，能够在新的网络信息环境下，对于提升我省农村用户的文化素养，保障我省文化产业的可持续发展奠定坚实的基础。
五、总结
随着我国经济的迅速发展，农村的生活水平得到很大的提高，计算机、智能手机等终端设备逐渐得到普及。在此条件背景下，转变农村弱势人口阅读方式，培养数字化阅读成为时展的趋势。国家倡导加强农村文化建设，提高农村人口的文化素质，研究农村用户数字化阅读方式的培养具有重要的意义。（作者单位：贵州财经大学）
参考文献：
[1] 赵宣.数字化阅读与传统阅读比较研究[J].新世纪图书馆.2012（2）.
[2] 章海涛、董亚峰.以数字化阅读的三大优势推动全民阅读[J].科技创新导报，2013（14）：225-227.
[3] 郑君平.传统阅读与数字化阅读渐变中的图书馆服务[J].福建图书馆理论与实践，2009.
[4] 杨鑫，候炳.阅读教学中如何培养学生的素养[J].教育理论与实践，2008：48-49.
英文摘要………………………………………………………………………………Ⅱ
1“数字农业”的内涵…………………………………………………………1
2国外“数字农业”关键技术发展与应用……………………………………………1
2.1美国………………………………………………………………………………………1
2.2英国………………………………………………………………………………………2
2.3德国………………………………………………………………………………………2
3我国发展“数字农业”的紧迫性…………………………………………………2
4“数字农业”的发展趋势………………………………………………………………3
4.1农业生产全流程智能化将逐步成为现…………………………………………………3
4.2农产品流通电商化发展将更加迅猛……………………………………………………3
4.3农业多元化公共服务将更加完善………………………………………………………4
5 “数字农业”的实践策略……………………………………………………………4
5.1实现农业农村业务数字化和可视化……………………………………………………4
5.2推动数字农业技术创新…………………………………………………………………5
5.3提高农业农村经营管理数字化水平…………………………………………………5
结语…………………………………………………………………………………………6
致谢………………………………………………………………………………………7
参考文献……………………………………………………………………………………8
摘 要
数字农业是将信息作为农业生产要素，用现代信息技术对农业对象、环境和全过程进行可视化表达、数字化设计、信息化管理的现代农业。数字农业使信息技术与农业各个环节实现有效融合，对改造传统农业、转变农业生产方式具有重要意义。本文总结了国外“数字农业”关键技术发展与应用,结合我国发展数字农业的紧迫性与当前数字农业的发展趋势,对我国“数字农业”的发展提出了几条实践策略。
关键词：数字农业；农业信息化；发展策略
Abstract
Content:Digital agriculture is a kind of modern agriculture that takes information as agricultural production elements, uses modern information technology to express agricultural objects, environment and the whole process visually, digital design and information management. Digital agriculture makes the information technology and all aspects of agriculture achieve effective integration, which is of great significance to the transformation of traditional agriculture and the transformation of agricultural production mode. This paper summarizes the development and application of the key technologies of "digital agriculture" in foreign countries. Combined with the urgency of developing digital agriculture in China and the current development trend of digital agriculture, several practical strategies are put forward for the development of "digital agriculture" in China.
Key words:Digital agriculture; agricultural informatization; development strategy
浅析“数字农业”发展趋势与策略
1“数字农业”的内涵
“数字农业”是农业数字经济的重要实践。当前，学术界和工业界尚未能够对数字农业形成统一的定义。通用名称包括信息农业，精确农业，“ Internet + 农业”等等。本文中提到的数字农业基于农业信息化，在农业链的所有环节中都强调了下一代信息技术的重要作用，代表了农业产业的新视野。现代农业与信息化的紧密结合使可以充分利用数字技术。数字技术在促进农业发展方面发挥着重要作用，并且不断的提高现代农业产业的数字化水平，支持农村战略的实施。
2国外“数字农业”关键技术发展与应用
2.1美国
美国完善的农业产业基础和数字技术体系促进农业发展。美国数字农业发展建立在农业生产高度专业化、规模化、企业化的基础上，已经建成了完善的现代农业技术应用与管理系统。自20世纪90年代起，美国已开始应用数字农业技术，包括应用遥感技术对作物生长过程进行检测和预报、在大型农机上安装GPS设备、应用GIS处理和分析农业数据等，对大田作物进行生产前、中、后期的全面监测与管理。在21世纪初已经实现“3S”技术、智能机械系统和计算机网络系统在大农场中的综合应用，智能机械已经进入商品化阶段。如JohnDeere公司的“绿色之星”精准农业系统，基于物联网技术与“3S”技术搭建的新型精准农业管理系统，用以进行精细农作、农机管理、农艺管理和计划管理，可绘制农场产量的“数字地图”，在机械化生产大农场中的市场占有率达到了65％以上。在大数据、物联网等数字技术飞速发展的助推下，美国数字农业技术已与农业生产的产前、产中、产后形成紧密衔接，应用范畴覆盖从作物生长的微观监测到宏观农业经济分析。此外，美国也已形成完善的技术服务组织网络，美国服务类企业与公益性服务机构可为经营主体提供较为完善的技术服务，例如美国农业技术服务组织（FSA）为农民提供丰富的信息。
2.2英国
英国信息化技术应用助推精准农业。信息化技术推动英国农业向数字化、智能化、精准化的方向发展。英国农村地区信息化基础设施完备，互联网、4G信号已实现基本覆盖。在此基础上，精准农业技术得以实现在农业的全方位应用，如借助遥感技术进行作物生产监测与产量预报、农业资源调查、农业生态环境评价和灾害监测等；英国Massey Ferguson公司研发的“农田之星”信息管理系统，借助传感识别技术和GPS技术能够更为精准地进行种植和养殖作业、数据记录分析和制定解决方案；智能机械已基本装备卫星定位系统、电脑控制和软件应用系统，能够根据不同位置、不同质量的地块情形实现自动化、精准化、变量化作业，同时可以采集作物信息用以制作电子地图和调整生产策略。2013年英国启动《农业技术战略》，提出了应用大数据、物联网技术和智能技术进一步发展精准农业，从而提升农业生产效率，如借助GateKeeper专家系统提供辅助决策和农场管理、LELY挤奶机器人等智能化设备在养殖场中的应用、自动感知技术在施肥施药机械上的应用、二维码技术在农产品产销环节的广泛应用等。
2.3德国
德国关键技术与设备的积极研发与推广。在欧盟农业共同政策对数字农业的支持下，德国积极发展高水平数字农业，在农业生产高度机械化的基础上，建立完善的计算机支持和辅助决策系统，提供数字农业综合解决方案。德国投入大量资金与人力支持数字农业核心技术与智能设备研发，并由大型企业牵头，如德国拜耳公司投资2 亿欧元支持数字农业布局，已在60多个国家提供数字化解决方案，并旗下Xarvio品牌推广数字农业，通过XarvioScouring识别系统高效识别和分析作物生长和病虫害信息，帮助农民优化田块单独管理和农田统筹优化。拥有百年历史的德国农业机械制造商CLAAS集团结合第四代移动通信技术和传感器技术，实现收割过程的全面自动化。
3我国发展“数字农业”的紧迫性
今年虽然受到疫情影响，但我国大部分农产品仍然是一个“大年”，怎样解决需求下降、部分市场关闭、物流受阻等难题，把农货顺利卖出去，让农民实现丰产又丰收？加速数字农业发展是不二法门。
农业长期保持着传统形态，技术进步一直较慢，特别是进入信息化时代后，农业技术滞后带来的产业发展差距愈发显著。随着数字经济的兴起，越来越多的领域引入互联网、大数据、人工智能等技术，实现了智能化、数字化重塑，生产率大幅度提高。2019 年，我国服务业、工业数字经济渗透率分别为 37.8%、19.5%，但农业只有 8.2%，数字化改造的空间很大，需尽快赶上信息社会的发展步伐。
农业数字化转型是农业现代化的必然选择，也是破解目前农业难题的一剂良方，瞄准这个主攻方向，无疑将为农业高质量发展提供新动能，给予农民更多获得感。对广大农民来讲，农产品销售难的问题最头疼，常常遭遇“多收了三五斗”的尴尬。可以说，农业数字化水平滞后，农产品质量不稳定、难以标准化、产销信息不对称等是导致农产品销售难的主因。显然，加快技术与传统农业的融合，打造数字农业，对产业链进行全方位的数字化改造，使得传统农业脱胎换骨，插上科技的翅膀腾飞，已成为农业发展新趋势。
4“数字农业”的发展趋势
4.1农业生产全流程智能化将逐步成为现实
物联网技术在现代农业生产设施和设备领域中的应用极大地提高了现代农业生产设施和设备的数字和智能水平，实现了整个农业生产过程的数字化控制，实现了农业智能化生产和管理。它可以解决由托管服务流程引起的一系列问题。在种植业中，重点是如何精确控制生产环节，例如育苗，播种，施肥，灌溉和病虫害防治。当前，荷兰，日本，以色列和其他国家正在使用大数据，人工智能和信息技术来促进数字化，精确化和智能化作物种植的发展。
4.2农产品流通电商化发展将更加迅猛
电子商务的飞速发展为农产品流通提供了新的平台和基础。例如，美国著名的新鲜食品电子商务公司LocalHarvest是一个平台，该平台整合了有机农业的上下游，并连接了中小型农场和消费者。LocalHarvest平台基于从相关农场收集的基本信息来支持地图搜索系统，使消费者能够搜索本地社区周围的农场并购买难以保存的新鲜农产品，例如蔬菜和禽蛋。农产品在快速物流系统下，可以快速送到消费者家中，从而大大提高农产品物流的效率和质量。
值得欣喜的是，近年来，全国各地与各大电商平台纷纷投入大量资源，重构产业链，培植人才，发力促进农产品上行。以河北省为例，近年来积极引入农业电商龙头企业，与阿里巴巴、京东、拼多多等电商平台开展合作，持续在直播助农、农产品品牌孵化、新农商人才培养等领域，合力打造河北数字农业“新基建”。可以看到，利用大数据和分布式人工智能技术匹配优化资源，将需求传导给供给端，有效缓解了供需信息不对称造成的产销脱节。在互联网科技力量的加持下，传统农业的“痛点”也得到有效解决，进一步打开了农产品从田间到餐桌的通路。
随着电商农产品销量的快速增长，广大农民亦受益匪浅，农业生产模式发生重大变化，以需求引导生产、订单式农业逐渐成为主流，精准种植、数字营销提升了农民收入水平，促进更多农民融入数字农业的场景里。以往很多滞销农产品位于贫困地区，数字农业重塑产业链，帮助贫困户掌握技术、融入市场，实现了造血扶贫。实践证明，此种创新扶贫模式具有很强的活力。比如，拼多多的“农地云拼”模式得到国务院扶贫办的肯定，荣获了今年的“全国脱贫攻坚组织创新奖”。截至 2019 年底，拼多多平台直连的农业生产者超过 1200 万人，累计带贫人数超百万。
4.3农业多元化公共服务将更加完善
通过将移动互联网和大数据等顶尖技术运用在农业公共服务，农业服务也更加便利和灵活。这也是数字农业发展的重要趋势。一些国家为了促进数字农业的发展，在农业信息化和农业公共服务方面做出了很多努力。
5 “数字农业”的实践策略
5.1实现农业农村业务数字化和可视化
加快建立涵盖农业资源，农村产业，生产管理，产品质量，农业机械设备和农村治理的数据库。利用地理空间信息技术和遥感技术整合空间数据，获取耕地资源，渔业水资源，粮食生产功能区，现代化农业园区，特色农产品优势区，特色鲜明的农业村庄，生产经营实体，村庄分布等数据。地图存储在数据库中，使农业和农村资源数据立体化。通过集成的农业调度系统，现场定点监控系统，集成的遥感信息，无人机观测和地面传感器网络，可以建立农作物的空间分布。通过农作物的空间分布，重大自然灾害和其他动态空间图，形成了一个一体化的全域地理信息图，为农业生产和管理的科学指导奠定了坚实的数据基础。
5.2推动数字农业技术创新
创新，始终是乡村振兴的内生动力。要实现乡村振兴，离不开“数字农业”助力。手机变成新农具、直播成了新农活、数据成为新农资，随着农业新业态新模式竞相涌现，数字经济发展红利惠及三农必将更加给力，而农业信息技术已然成为数字农业发展的关键支持。未来依靠农业科学院和大学等农业科学研究和技术开发机构来充分发挥农业科技企业作为创新主题的作用，促进数字农业领域的“产学研”合作，并着重于先进技术和核心技术。为了提高对关键技术的了解和研发，精确操作和智能决策的数字化管理，智能设备的变量修改和应用，农产品的灵活处理，区块链等技术，3S 加速，智能识别，模型仿真，智能控制和其他软件和硬件产品数字农业的综合应用，了解数字农业技术标准和规范体系的建立，数字农业技术创新以及应用服务系统的持续改进。
5.3 提高农业农村经营管理数字化水平
当前，就中国电子政务项目的发展而言，农业部门中的电子政务服务水平不能完全满足领导决策应用程序和公共商务应用程序的功能要求。农业信息服务的总体水平有待进一步提高。同时，这意味着中国农业信息服务具有巨大的发展和利用空间。因此，有必要进一步扩大移动互联网技术，云计算，大数据等先进技术在农业信息服务领域的应用，并通过建立灵活，便捷，高效，透明的农业生产经营管理体系，为农民提供更多便捷和信息服务。在信息公开，政府公共关系，信息服务，办公室工作等方面，充分利用农民信箱和便携式农业和农村地区的服务功能，提高了园艺，畜牧，水产品，田间管理和智能化管理水平。着眼于整个农业产业链的要求，以提高劳动生产率，研究和推广适用于不同地形和环境的农业机械，并进一步促进农业“机器换人”。
结 语
数字农业的发展实现了对农业生产的自动，精确控制，智能和科学管理，提高了农业的可控性，降低了生产成本，并减少了环境污染，使农业向精准，环保和可持续的方向发展。此外，农村电子商务的发展可以有效克服农业产业化经营的不利因素，可以简化交易联系，提高交易效率，降低成本，消除农民对库存余额的担忧，并缩短生产周期。努力为农民提供更多的商机。由于时间和空间的限制，内容的选择空间也越来越广，这对于提高农业生产经营管理人员的科学文化素养具有重要意义。
致 谢
在这篇论文的撰写过程中，我遇到了很多的困难和障碍，但都在老师、领导、同事、同学和朋友的帮助下顺利解决了。尤其要强烈感谢周波老师在千里之外给我们线上授课进行指导和帮助，不厌其烦地为我们解答疑问、传授知识，让我非常感动，在此向帮助和指导过我的各位老师表示最衷心的感谢!
同时也要感谢这篇论文所涉及到的各位学者，本文引用了数位学者的研究文献，如果没有各位学者的研究成果的帮助和启发，我将很难完成本篇论文的写作。
同时也要感谢我的领导、同事、同学和朋友，在我写论文的过程中给予我很多素材，还在论文的撰写和排版过程中提供给我很大的帮助。由于我的学术水平有限，所写论文难免有不足之处，恳请各位老师和学友不吝批评与指教。
参考文献
[1] 周清波 , 吴文斌 , 宋茜 . 数字农业研究现状和发展趋势分析 [J].中国农业信息 ,2019,30(01), 第 5-13 页 .
1 农业科研档案的重要作用
1.1 农业科研档案的继承作用
科研工作是一种创造性劳动，需要借助前人的成果和研究方法，这在很大程度上需要借助大量的科研档案。在前人的研究基础上创新，可避免重复性试验。重复研究，会在一定程度上浪费物力、人力、资金和时间，借助于科研档案能够系统、客观、完整和连续地反映出科研项目的研究进展，由此避免研究工作的重复。建立集中统一管理下的分散式系统是农业科研档案较理想的管理模式。通过自动化、实时化、网络化档案管理，能使集中管理和利用有机结合，同时更有利于保护农业科研的知识产权，推进科研成果的交流、转化和应用，创造更大的经济效益和社会效益。
1.2 农业科研档案的参考作用
一项科学研究有时候需要借鉴前人研究的经验与方法，而档案管理更重要的价值在于提供开发利用。将两者加以结合，可以更好的为科研工作提供辅助参考作用。农业科研档案管理信息化建设，使有关部门在农业决策时更具连续性、科学性。广大民众，也可以通过信息档案指导自己的实践活动，保证农业的科学发展，对推动农业科技进步和现代农业的建设具有重要意义。
1.3 农业科研档案的凭证作用
农业科研档案是农业科研工作者在科研、生产、应用推广等工作中产生的，它具有一定的专业性和保密性。当农业科研知识权属发生纠纷时，鉴定过程较为复杂，给知识产权保护带来很大难度。农业科研档案便成为保障产权保护有利的凭证，这也是档案生命力和价值的另一种彰显。
1.4提高工作效率
首先，将传统的手工及集中建档变为微机建档和经常性建档，可使档案管理人员从繁琐的手工劳动中解脱出来，以便更有效地从事档案的收集、编研和建档工作；其次在档案采用上更方便快捷。档案资料的电子化更便于科技人员根据档案管理权限自行查询，实现多次利用，提高农业科研的效率。
2 如何做好农业科研档案的实体管理
2.1 农业科研档案工作的库房和设施要求
档案的实体大多是由纸质、照片和光盘等磁性载体组成。为了增加保存时长，档案库房应做好温湿度控制和调节，并有防盗、防火、防腐、防光、防有害生物和防污染等安全措施。照片和底片应放入专门的相片档案册，存放在背光暗处，避免阳光直射。光盘等磁性载体需要放入防磁柜中保存。
2.2 农业科研档案管理工作的建章立制
档案的管理工作包括收集、整理、保管、鉴定、统计、利用六个环节。按照不同环节，分别制定管理制度。建立健全档案归档制度、档案保管制度、档案鉴定销毁制度、档案统计制度、档案利用制度、档案保密制度以及档案安全防护制度、档案员岗位责任制、档案库房管理制度等。
2.3 要把农业科研档案管理工作纳入绩效考评
要把农业科研档案工作列入本单位的发展计划，应把科研档案工作与计划管理、课题管理、成果管理紧密结合。每年从本单位科研经费总额中划拨出一定数额作为科研档案工作经费。把农业科研档案工作与科研考评、绩效挂钩。
2.4 分设专职档案员和兼职档案员
专职档案员负责制定实施细则和管理制度；及时提出对科研档案的管理要求；指导和监督单位的兼职档案员做好科研档案形成文件的归档立卷工作；负责本单位科研档案的接收、整理、保管、组织鉴定、统计、开发利用等项业务工作；按有关规定做好科研档案移交工作等。《科学技术研究档案管理暂行规定》要求实行由科研课题（项目）负责人主持立卷归档的责任制，由科研人员负责文件材料的形成、积累、立卷、归档工作。在各科研部门、课题组设立兼职档案员，协助课题负责人完成档案的立卷归档工作。
3 新形势下建设数字信息化农业科研档案的措施
随着信息化水平的不断进步，农业科研资源的不断积累，新形势下农业科研院所对于档案工作质量与效率的要求日益提高。农业科研档案数字信息化的出现，一方面可以增加实体档案的保管时长，对于原始载体的档案起到保护作用。另一方面从空间和时间的角度为科研人员的借阅提供了方便。通过网络信息平台进行管理有利于避免查阅、归还过程的错漏，而且在查阅过程中后台管理也可提供时时统计，一定程度上为档案员的工作提供便捷。科研档案信息化是顺应时代潮流的必然趋势。
3.1 农业科研档案的数字化建设措施
3.1.1 建立各环节的规章制度，使数字信息化档案的管理有章可循 科研院所在建立数字信息化建设时要结合本单位的实际工作情况，制定一套完善的制度体系和技术规范。
3.1.2 配备基础设施 农业科研档案的数字信息化建设需要配备硬件设施和软件设施。计算机、扫描仪、刻录机、空调、加湿器、防磁柜、档案管理软件、缩微复印技术、OCR软件等。
3.1.3 选择管理系统 完成实体档案的数字化转化，根据本单位的实际情况选择或研发一款管理软件对农业科研档案进行现代化保存、管理与统计、利用。
3.1.4 搭建两个平台 数字信息化档案具有开放性服务的特点，可修改，易复制，能删除给档案信息安全带来了挑战。原始档案需要妥善保存，所以在建立数字信息网络化平台的同时，需要一个脱机保存平台。使农业科研档案可恢复，真实性、完整性不受到威胁。
3.1.5 建设两个数据库 分别建立档案目录数据库与档案全文数据库。根据查阅权限来设置可查阅内容。即可以达到农业科研档案的知识共享又可以保护农业科研档案中知识产权不受到侵犯。
3.2 农业科研档案的数字信息化建设方案
完整的档案数字化建设流程包括案卷交接、档案整理、目录著录、档案扫描、图像处理、OCR文字识别、数字校对、数字质检、数据挂接、整理还原、案卷入库等环节。
中职农村医学专业是教育部在《中等职业学校专业目录（2010年修订）》中新增设的专业，同期卫生部也明确规定该专业毕业生可参加执业助理医师资格考试，取得资格后，必须到村卫生室和边远贫困地区乡镇卫生院执业。因此，中职农村医学专业毕业生的特定工作岗位为农村基层的乡村医生。然而，自2010年教育部增设中职农村医学专业以来，多数中职学校教学一直沿用三年制专科和本科教学的模式和课程体系，即学科型教学模式与课程体系。[1]对基层医疗卫生人员的培养缺乏针对性，充分暴露了课程体系模式老化、课程设置缺乏新意、课程内容偏离岗位、教材建设明显滞后等弊端。[2]一方面过于偏重理论知识，通常以逻辑讲述为主要形式的教学模式不适应于技能型、服务型医疗卫生人员的培养。另一方面较高的门槛和学习难度导致中职学生更难掌握相关技能，也易造成学习兴趣的缺失。当前已进入数字化时代，中职农村医学专业与之相匹配的高质量数字化教学资源有限，中职教师在数字化环境下难以驾驭课堂教学，教学效率低下。
目前，我国医学院校绝大多数的研究是将视线集中在三年制专科及以上的学科教学改革上。而针对更加贴近基层、有更强实用性要求的农村医学专业，中职教学改革却缺乏有深度的探索。尤其是基于乡村医生特定岗位职能的行为导向课程体系改革的研究，是当前基层医疗卫生人员教育体系改革中的空白，需要中职医学教育工作者进行更深入、及时的探索和研究。于是，在学校领导及各级部门支持和帮助下，我们成立了“中职农村医学专业课程体系改革――基于乡村医生特定岗位职能的相关研究探索”的教育教学研究课题组。本课题由校企合作共同建设研究，参研人员由长期在教学一线进行课堂教学的教师和乡卫生院及村医务室的乡村医生组成。近些年教师们最焦虑的是当前“90后”的中职学生缺乏学习兴趣，其中重要原因是数字化时代没有与之相匹配的学生喜欢看的专业教材。教材是实现教与学的载体，是学生成才成功的路线图，在教育教学、人才培养中处于举足轻重的地位。教材建设是课程改革的重要组成部分，对教学质量的提高起着重要作用。[3]
因此，一年多来，我们首先进行了数字化环境下中职农村医学专业教材建设的研究与实践，共开发编写了《正常人体结构》和《遗传病与优生》两本校本教材，并于2014年9月投入使用，取得了初步成效。本文以农村医学专业医学基础课程《正常人体结构》校本教材的开发编写为例，阐述数字化环境下中职农村医学专业教材建设的研究与实践。
一、研究措施和方法
1.成立校企合作的校本教材建设指导委员会
教材建设指导委员会主要由学校教育教学相关领导、行业（医院）专家、教研部主任、教研室主任等组成。由于本专业毕业生就业岗位为农村乡卫生院和村卫生室的基层医生，行业专家除了邀请省、市级医院有高超医疗水平和一定教学经验的医疗专家外，还邀请了来自农村基层医疗一线的乡卫生院和村卫生室医生，这样的专家团队既可保证教材内容的科学性和前沿性，更能体现针对职业岗位的适用性和必需性。该委员会主要承担教材建设的组织、领导和决策之责，具体督导并组织实施教材建设的开发编写工作。
2.成立校企合作的校本教材开发团队
本开发团队主要担任正常人体结构课程的教材开发编写工作，参与人员除本教研室全体教学人员外，还邀请了教材建设指导委员会的行业（医院）专家。在教材的开发编写过程中，由于企业人员的全程参与，从而能切实做到根据农村医生岗位工作任务，确定岗位职业能力，导出教学内容，并以此为切入点提炼教学大纲，指导教师针对农村医生岗位职业能力确定医学基础课程的知识需求等，设计相关调查问卷进行调查分析，从而更加准确地编写课程标准及教学内容，真正意义上进行了校企合作，实现课程内容与职业标准的对接，教学过程与生产过程的对接。
3.培训教材开发人员的信息素养
当前，多媒体和网络技术飞速发展，全球已经进入数字化时代。“90后”和“00后”的中职学生成长在数字化时代，可谓“数字化原居民”。数字化网络信息就像空气一样充满了校园里的每一个角落，中职学生每天从网络获取信息资源的速度和数量，远远超过了我们这些经历了数字化技术从无到有的“数字移民”。如果我们这些被称之为“数字移民”的中职教师没有较强的信息意识和信息能力，所开发编写的教材仍然沿用传统经典教材的思路和模式，那就是用前数字化时代的过时模式，来强制教育一种熟练掌握全新数字化模式的新生代，其教学效果是不言而喻的。一本教材在保证其知识的完整性、科学性和先进性的基础上，一定要具有时代特色，并具有创新性、适用性、启发性和灵活性，否则是没有生机和活力的，对学生是缺乏吸引力的，不但浪费人力物力，还会被喜追求时尚、喜颠覆传统的中职学生所摒弃，直接导致学生产生厌学情绪。因此，中职教师要及时充电补习信息化技术知识，以提高信息素养。这样教师的教育教学理念、基本素质、思维方式等才能与时代同行，教师才能编写出符合数字化时代要求的教材。
4.主要研究方法
本次研究主要采用调查问卷法、分析法、现场访谈法、专家座谈法、头脑风暴法等方法进行广泛调研。
以2010年9月江西卫生职业教育教学指导委员会组织编写的农村医学专业《解剖学及组织胚胎学》教学大纲为蓝本，基于乡村医生特定岗位对《正常人体结构》中的各知识点需求，设计“《正常人体结构》教学内容和要求”的调查问卷。对临床乡村医生，我校后续其他医学基础课程、临床专业课程教师，和农村医学专业进入临床实习的学生进行问卷调查研究。向乡村医生、教师和实习学生发放调查问卷各60份，请乡村医生按照他们所在科室的实际工作岗位所需知识技能，后续基础和专业课教师按照他们所授课程的知识技能，临床实习同学按照他们实习中所见的常见病、多发病所需的诊疗知识技能，分别对照正常人体结构知识点的需求，如实填写《正常人体结构》的教学内容提纲和要求。最后，对《正常人体结构》调查问卷中的知识点需求程度进行统计分析。同时，对当前中职学生认知能力及学生喜爱的教材编写体例形式也进行了问卷调查，尽可能使我们的教材符合学习心理认知能力及适应学生的情趣需求，而不是让我们的学生来适应我们的教材。此外，我们还深入到农村基层卫生院，通过工作过程分析法、现场访谈法、专家座谈法、头脑风暴法等进行广泛调研，进一步掌握农村医生岗位工作过程所需的基本理论知识和基本技能，再进一步分析这门医学基础课程的基本理论和基本技能的实际需求，以便更好地开展中职农村医学专业基于乡村医生岗位的行为导向教材建设工作，最终实现课程与岗位的对接，教材与技能的对接。
二、结果及分析
1.分析调研结果、编写教学大纲和教学标准
从卫生部国家医学考试中心职业资格考试大纲中获悉，《正常人体结构》不是执业助理医师考试内容，因此，我校把本次调研结果以及本教材开发团队全体教师多年的教学经验和临床一线专家的临床经验，作为本次编写教学大纲和教学标准的主要依据。
新教学大纲中要求“掌握”部分的教学内容主要由三方面综合考虑生成：一是调研问卷教学要求中“掌握、熟悉”两项，选择人数之和超过总调查人数1/3以上的内容；二是某一课程教师回答教学要求中“掌握”人数超过一半的教学内容；三是本课程教师多年的教学经验和临床一线专家的临床经验“了解”部分的教学要求认定，主要是认为掌握和熟悉的总人数占调查总人数1/3以下的教学内容；其余部分为熟悉内容。而对极少数调查者认为要熟悉的“人体重要器官、系统的发生”的大部分内容，本大纲已删除，少部分内容已放置“人体胚胎学概要”中，因而新教学大纲中教学内容比原大纲精减了一章。新教学大纲中的“了解、熟悉、掌握”三部分的比例分别为：13%、31.1%、55.9%，符合教学要求。新旧大纲教学要求中的“了解、熟悉、掌握”三部分教学内容的不相同比率达34.72%，此数据说明基于乡村医生特定岗位职能的课程内容设置，实现了专业课程内容与农村医生岗位需要的对接，教材也实现了与生活、岗位、学生的贴近。
教学标准中的教学目标设置，根据特定的学生对象和学制，制定特定的知识、能力和态度情感目标；教学任务分解、教学重点难点分析及其解决方法上，体现基本理论知识、基本思维方法和基本实践技能，具有思想性、科学性、先进性、启发性和适应性。其教学效果要达到融传授知识、培养能力和提高素质于一体，并重视培养学生的创新、获取信息和终身学习的能力。
2.教材编写适合职业教育活动新形式
教材主要是基于农村医生特定工作岗位的各项调查研究编写的，即以新编写的教学大纲和教学标准为指导，融合国家执业助理医师的标准，依据当前中职生的心智水平、学习习惯和学习能力进行教学内容的组织和格式体例的编排。教材内容和体例上体现了“教学做”一体化的教学模式，且能适合项目教学法、问题导向教学法、案例教学法、模拟教学法和角色扮演法等职业教育活动新形式，符合当前中职学生的学习需求。
3.教材编写适应数字化时代需求
主要创新特点：①教材内容：在保证《正常人体结构》学科知识的完整性、科学性和先进性基础上，以新的教学大纲为依据，基于岗位职能，体现教材内容的适用性，使内容贴近岗位；另一颠覆传统的尝试是对部分内容进行重新整合，如，把传统教材中最后一章“人体胚胎发生发育概要”提前至第2章，从人体的起源开始，激起学生学习正常人体结构的兴趣。②学习目标：在表达上打破传统惯例，直接以考点提示形式提出，并在正文中加粗倾斜标注，更能让学生重点关注，同时可增强学生学习的直观性、趣味性和时尚性。③体例编排：符合当前数字化时代中职生的生理心理需求，在保证教材整体性和科学性的基础上，不走传统套路，增加或突出了病例、拓展链接，执业考试考点、知识要点等板块，以提高学生学习兴趣。④内容表述：教材内容表述上大胆使用多媒体，以适应数字化时代需求，从而适应学生学习。例如，把传统教材中大幅枯燥乏味的文字，编排成比较表格、流程图、关系结构图等。如，对心脏外形的描述，先归纳为“一尖一底二面三缘三沟”，再把其重点内容列成表格比较；对椎骨的一般形态描述，先归纳为“一体一弓七个突起”，然后对它们的主要特点用表格比较；主动脉分部及主要分支，用流程图形式表示。这种图文并茂、通俗易懂的方式，更符合初中毕业生的心智水平，使学生爱读想读。
4.教材使用已初显成效
创新型《正常人体结构》校本教材，已由江西科技出版社出版发行，我校2014级农村医学专业学生已投入使用，这种基于农村医生岗位工作能力及数字化环境下的创新型教材深受学生和教师的喜爱。学生尤其喜欢对教材中简明扼要、清楚易记、重点突出的多媒体化表述的内容，利用手机进行拍摄，随身携带，利用碎片化时间和他们喜爱的方式进行学习，以享受学习过程。2013级农村医学专业（75人）用传统教材进行授课，其期中考试平均成绩为67.50±0.23分，而2014级农村医学专业（72人）使用的是该创新校本教材，期中考试平均成绩为80.00±0.26，比较差异有显著意义（P
教育部职业教育与成人教育司司长葛道凯在谈他的四个职业教育梦想之“让学生享受学习过程”时说过：“职校的教学过程、课程设置、教材必须要改变，要让这些学生的学习习惯和他们所能适应的学习方法与职校的教材和教学方法相匹配。首先从教材建设做起，教材要图文并茂，通俗易懂……”因此，我们课题组审时度势，在基于农村医生岗位职业能力基础上，建设了数字化环境下的《正常人体结构》校本教材。实践证明，学生使用创新型数字化环境下校本教材可以提高学习兴趣，从而进一步提升教学效果。
参考文献
1引言
2020年10月29日，《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》(以下简称“建议”)指出，“我国发展环境面临深刻复杂变化。当前和今后一个时期，我国发展仍然处于重要战略机遇期，但机遇和挑战都有新的发展变化”。同时，《建议》指出，“坚持把解决好‘三农’问题作为全党工作重中之重，走中国特色社会主义乡村振兴道路，全面实施乡村振兴战略”。促进农村发展，实施乡村振兴战略，亟须通过提升农村经济水平，增强农产品抵御风险能力，以形成稳定农村产业链。2020年的中央一号文件提出，要加强现代农业设施建设，加快现代信息技术在农业领域的应用。区块链自出现后广受人们关注，通俗地讲，它可以作为一个分布式的共享账本，还具有数据库的功能，自身带有一些很好的性质，比如，去中心化、不可篡改等。这些性质确保了区块链内容记载真实可信，使人们更加相信区块链上记载的数据。当区块链与农产品供应链相结合，有效改善了整条农产品供应链的信息不对称的问题，实现各节点的优化，有利于实现农产品的防伪溯源，分配利润公平，助力农村经济发展，实现“大数据农业”。本文立足于数字乡村背景下区块链与农产品供应链的整合这一主题，指出当前对农村经济的发展需求，以及区块链技术与农产品供应链的整合模式描述，指明这一模式对建设数字乡村的帮助。
2农产品供应链现状
国以民为本，民以食为天。粮食安全在当下被提到显著重要的地位，保障粮食供给，减少粮食浪费是我们当前迫切的任务。2021年中央一号文件指出，“农业供给侧结构性改革深入推进，粮食播种面积保持稳定，产量达到1.3万亿斤以上，生猪产业平稳发展，农产品质量和食品安全水平进一步提高，农民收入增长继续快于城镇居民，脱贫攻坚成果持续巩固。”由于耕地的原因，我国的粮食自给率只有91%，剩余不足的部分就要依靠进口来解决。受外部现实因素影响，粮食进口存在一定风险，所以，应将视角转到国内供给上来。目前国内农产品供给与需求之间存在不平衡不匹配的问题。就农产品需求角度讲，随着人们生活水平的提高，人们对生活质量也提出了较高的要求，他们更倾向于挑选绿色、安全、健康、多样的农产品。但就农产品供给角度讲，由于农产品产地仓储保鲜冷链物流设施建设不足等情况，农户为了农产品能够进行远距离运输以及具备更长的新鲜保质期，会采取农药或者其他添加剂对农产品进行二次加工，这些手段均大大提高了农产品自身风险因素。另外，传统的国内农产品供给模式很难适应多变的市场需求。由于农产品种植需要成长期以及种植方法差异化调整，市场上的农产品供给不能够及时满足市场需求变化。随着建设数字乡村之势，运用农产品供应链与区块链结合的方法解决农产品市场所存在的问题，实现农业大发展，促进乡村振兴。
3区块链与农产品供应链的结合
3.1双链整合模式描述。将区块链应用到农产品供应链上，能够使农产品来源可追溯，人们可以通过区块链技术查找购买的农产品从生产到流通到销售的全过程，保障农产品的质量安全。同时，区块链技术不仅只是提供全程可追溯的采购、生产、物流、销售数据，而且还可以把这些数据转化为被社会普遍认可的信用信息，这些信用信息可以为经营者提供必要的信用支持。由于区块链具有电子账本和信息共享的特点，它既可以监督交易的实施，又能够有效避免信息的不对称。只要加以运用，便能够在各个环节上减少浪费，降低成本，从农产品供应链的节点和路径选择上做到优化。3.2双链整合的应用设想。将供应链与区块链进行整合，设计出一个针对农产品的区块链应用软件，以提高信息流的传递速度，使农产品市场更透明即时，促进不同主体积极参与市场的良性竞争。此应用程序包括以下两个系统。3.2.1多点实时上传系统。根据区块链“共享账本”的特点，交易记账可多点上传，由不同主体共同完成。农产品供应链节点繁多，从生产至销售，链条长且分散，不易于统一沟通管理，因此农产品区块链平台将设计不同主体的上传界面，包括农户、专业合作社、批发市场、集贸市场、大型商超等，从而使获取的信息更有针对性与区分性，在同一个系统中，可以查询到产品在不同生产经营环节的流通轨迹。3.2.2即时信息共享系统。根据区块链“信息共享”的特点，区块链各个节点的信息完全一致，且系统内数据能够自动更新，能够即时反映出当下的农产品信息、相关企业信息、流通运输状态等。因此农产品区块链平台将设计使用者的功能界面，包括产品溯源、流通状态、供需信息共享、政策信息分布、资质认证等面向普通消费者，从而使区块链发挥最大效用，惠及更多群众。此外，供应端即生产者也可以通过信息的及时共享，获取市场运营反馈，调整生产策略，避免不必要的损失和浪费。跨部门、跨系统的协调运作，也使得传统农业发挥规模经济，提高合作效率，焕发新的生机。
4双链整合与数字乡村
中央经济工作会议提出，要大力发展数字经济，加大新型基础设施投资力度。数字经济在全面推进乡村振兴中大有可为。随着历史大变革，技术大发展与大融合，数字乡村的发展产生了新的重大机遇，催生新的农业产业形态与经济格局，助力实现振兴乡村。4.1数字乡村。数字乡村是一个新的概念，它是将网络以及新型数字技术应用到农村的经济发展当中，提高农民的现代信息知识水平，让科学技术以一种新的方式出现在农业生产当中，让科技更好地惠及各方。数字乡村是实现乡村振兴战略的一个重要抓手，也是建设数字中国的重要内容。《数字乡村发展战略纲要》指出，“当下数字农村发展主要形势是：立足新时代国情农情，要将数字乡村作为数字中国建设的重要方面，加快信息化发展，整体带动和提升农业农村现代化发展”。4.2双链整合对建设数字乡村的帮助。农产品供应链建设不够完善很大程度上影响我国农村的发展，农产品销售渠道较为单一，主要依靠实体市场。数字乡村的建设能够为农产品的销售提供网络虚拟市场，扩充农产品销售渠道。但单一互联网销售的背景下，会存在农产品以次充好等现象，降低消费者信心，让消费者不敢买，优质农产品卖不出去。区块链凭借其分布式存储、不可篡改和可追溯等特征，与大数据、物联网等相关技术结合，让农产品质量安全得到保证，能够实现农产品溯源有效；区块链所储存的大量数据，可以为农户或经销商进行分析决策提供基础，降低资源浪费，提高资源使用效率；根据区块链各个节点运行状况，合理分配各环节利益，剔除中间商的交易平台，直接面向销售者，让农户利益得到最大化的实现。通过双链整合这一模式，结合互联网、物联网以及大数据的优势，将消费者个性化需求直接反馈给生产主体，拉动内需，实现定制农业，解放农村数字化生产力，促进农业农村农民发展。4.3双链整合在建设数字乡村中所面临的挑战。区块链与供应链的整合，是信息化前沿领域的新应用，是可以让农业大发展迈向新台阶的重要一步，对于数字乡村也意义重大。经调查研究发现，区块链技术在数字农业领域已经出现一些落地应用，但农业区块链应用普及之路尚远。区块链技术和农业的融合发展仍面临一系列的挑战。农业数字化程度较低，区块链发展“土壤”不充分。数字化是区块链发展的前提，区块链提供了新的数据记录方式，但只有拥有数据才能让数据记录方式发挥作用。目前，农业数字化发展总体滞后，发展过程面临诸多问题和挑战。此外，区块链技术发展尚未成熟，许多技术层面的难题还尚未解决，相关投入成本较大，难以实现大规模应用。“区块链+数字农业”领域复合型人才缺失。当前农村很重要的一个现状就是人才外流，青壮劳动力以及高科技人才外出务工，农业的经营主体大部分是年龄偏大、知识水平有限的群体，他们对互联网技术的了解和应用尚处于较低水平，对区块链等新型数字技术更是了解有限。因此，要实现区块链在数字农业领域的发展，专业的人才储备是关键。区块链在农业领域的应用广度和深度虽有所欠缺，但区块链与农业结合的这一新领域正逐渐受到政府部门的重视。未来，随着农业数字化程度的加深，区块链技术的应用规模、应用场景等将逐步扩大，发展模式也将进一步改变。
5政策意义
2020年5月出台的《中共中央国务院关于新时代推进西部大开发形成新格局的指导意见》指出，要支持先进技术在传统产业的应用与融合，促进产业改造升级，建立完善现代化产业体系。大数据、区块链等新一代数字技术在农业方面加快开发，有助于促进和深化农产品价值链与供应链，提升农产品供应链价值，对于国家加快数字乡村建设，推动乡村振兴具有重大意义。5.1构建区块链农业应用平台。组织科技人才，搭建适宜的区块链平台，帮助农户、经销商以及消费者使用该区块链平台，发挥该平台最大的效益。农户方面，及时准确上传农产品信息，使得农产品能够直接追溯到源头，提高农产品安全性；经销商方面，正确上传农产品销售情况，以及销售价格，及时给农户以反馈，增强农产品供应链活力；消费者方面，可以根据该平台上传的信息，确定农产品质量以及价格等情况，使消费者更加放心，减少购买到以次充好的农产品的情况，有助于扩大内需。5.2应用推广。将储存的数据加以应用，给农户以反馈，引导农户及时调整农产品生产结构，调节供求不匹配，减少资源浪费；该平台不仅可以应用在农产品供应链上，而且还可以与物联网等技术相结合，应用在物流方面，减少物流等因素对农产品质量产生的影响，合理配置物流资源，优化各方利益；该平台与互联网直播带货相结合，凭借平台优势，减少消费者心中顾虑，同时扩大农产品销量，提高农产品知名度。区块链与农产品供应链的结合，将优化农产品供应链，并成为深化农业供给侧结构性改革，促进我国农业发展和推动乡村振兴战略的一个重要领域。实质是通过区块链技术构建自治溯源的封闭体系，实行“区块链+农业”的战略组合，打开“大数据农业”的新大门，对农产品供应链进行深度优化改造，促进农业向信息化、科技化转型，不仅优化农业供给侧，而且也提升了农业运营效率和质量，实现了质的飞跃。
参考文献
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[2]干梓悦,林欣瑶,周东.基于区块链的农产品溯源机制[J].农村经济与科技,2021,32(01):118-122.
[3]陈炳才.后疫情时代我国经济发展若干政策建议[D].开放导报,2020-12-08.
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[5]刘建平.后疫情时代提升农村贫困治理能力的路径探索[J].西部学刊,2020(11):13-16.
中图分类号： SL26 文献标识码：A 文章编号：1674-0432（2010）-12-0013-1
0 引言
农业、农村、农民问题关系党和国家事业发展全局，农业信息化是当今世界经济和社会发展的大趋势。智能化信息技术从70年代末开始应用于农业生产领域，发展速度很快。目前，农业信息技术在农业生产运用中还存在诸多问题，信息技术在农业生产中的应用，是农业信息化的主要标志和重要内容。
1 农业信息技术概述
农业信息技术是现代信息技术与农业生产相结合的一类技术的总称。它是高新技术应用于农业的一个重要发展方向，主要研究现代信息技术在农业领域的应用，包括感测与识别技术、信息传递技术、信息处理与再生技术、信息施用技术等，利用现代信息技术可以加速农业的发展和农业产业的升级，是现代信息科学迅猛发展和农业产业内部需求相结合的必然产物。
2 我国农业知识领域中信息技术的应用现状
我国的农业信息化水平与发达国家还存在很大差距。尽管我国农业信息技术的应用已初见成效，但整体水平不高，信息资源的数量与质量不能满足农业生产和科学管理的需要。从事农业生产的劳动者，大部分文化程度较低，信息意识不强，对农业科技的了解比较少。我国目前已有的信息设施，尚未在农业知识领域得到广泛的应用，根源在于，我国农技人员及广大农民不会使用计算机，信息意识差。广大农村的生产力水平落后，信息不灵，交通不便，农民缺乏有效的信息指导。信息时代的到来，给农业发展提供了大好的机遇，我们应该抓住这一机遇，真正做到使农业发展逐步转到依靠科技进步和劳动者的素质提高上来。
3 我国农业知识领域中信息技术应用存在的问题
首先，政府在农业信息技术及农业信息化建设上的主导作用发挥不够。主要表现在以下几个方面：一是职能不到位，政府在农业信息化发展战略和总体规划方面，没有充分发挥指导和协调的功能。二是职能错位，政府承担了许多本该由社会力量完成的工作。三是政府缺乏对信息化工作的监督和管理，工作机制不够健全。其次，农业信息采集的覆盖范围和时效性有待进一步加强，兼备农业科学技术和信息技术的复合型农业信息人才缺乏。农业信息服务面窄，实用性不强。为了解决我国在运用农业信息技术服务于农业生产遇到的实际问题，我们提出数字农业理论体系。
4 数字农业理论体系的研究
农业是国民经济的基础，信息技术、生物技术的突破及其在农业领域的广泛应用，大大加快了农业现代化进程，数字农业是21世纪提升农业产业水平的有效途径之一，数字农业将有力推动农业增长方式转变和农业增产与农村经济结构调整优化，加速农业现代化进程，数字农业是农业现代化发展的要求，同时，数字农业是环境健康的要求。美国、加拿大等国家的数字农业研究已初有成效，澳大利亚、英国、丹麦等国家都颁布了严格的环境法律。在我国，从事农业研究的人员首先开始了“数字农业”研究。农业信息化是现代农业的共同取向和世界农业发展的必然趋势，数字农业是农业信息化的核心和必由之路。数字农业具有几个显著特点：虚拟现实技术支持下的多维网络信息系统；多源、多比例尺、多分辨率以及数据集成的网络信息系统；面向全社会公众开放的网络信息系统；农业运行机制的全面数字化。
5 完善农业信息化的具体途径
建立涉农服务网站，充分考虑农民使用，充分考虑农业增效，充分考虑农村发展。完善农民信息素养建设，加强信息技术环境下的教育培训，促进信息技术环境下科技传播的带动，注重信息技术环境下科技推广政策的引导。推进农业信息化应从以下几个方面着手：农业信息网络建设；农业信息资源数据库建设；农业信息监测与速报系统建设；国际间农业信息机构的联系与合作机制建设；引导和支持非政府农业信息机构的发展；信息服务人员的素质提高。
6 结束语
“农业兴，基础牢；农村稳，天下安。”在世界农业发展史上，大致经历和发生了三次比较引人注目的农业技术革命。以拖拉机等农机具为标志的农业机械技术在农业生产上的广泛应用，以现代遗传学理论等为标志的生物和化学技术在农业生产中的应用。以生物技术和信息技术为核心的新技术革命，将影响到农业发展的各个层次和环节。农业技术革命已经悄然拉开了序幕。本文就农业知识领域中信息技术的应用前景展开了相关探讨，首先对农业信息技术的基本理论做了相关梳理，然后分析了农业信息技术在我国的应用现状，同时指出了我国农业知识领域中信息技术应用存在的问题，针对存在的问题，提出了构建数字农业理论体系的设想，并基于数字农业理论体系的基础上，提出了完善农业信息化的具体途径。通过这一系列的思考，获得了对我国农业信息技术应用前景的一个基本认识。希望能对日后的农业信息技术工作的开展，起到微薄的帮助。
参考文献
[1] 杜新民.信息技术在农业上的应用[J].农业网络信息, 2005,12：11．
[2] 周国民.我国农业信息技术的应用与发展[A].农业信息技术与信息管理[C].北京:中国农业出版社,2003．
0 引言
进入21世纪以来,虽然基于工业社会要求的农业机械化、化学化、水利化和电气化在世界许多国家还没有全面完成,但随着信息技术的迅猛发展,以数字化为核心、网络化为趋势的信息化产业逐渐深入到社会的各个领域。信息化技术同时不断深入到农牧业生产的各环节中,形成了以数字化为特征的“数字农业”,给农牧业这个传统领域注入了新的活力[1]。农牧业信息化对于农业经济深入增长具有深远的影响,并且可以促进传统农业向现代化农业的转变[2]。加强农牧业信息化建设是发展现代农业的重要内容。
农牧业信息化是现代农业的重要标志,在驾驭农村市场经济中处于前置性的基础地位,是提高农业的综合生产力和经营管理效率的有力手段[3],是农业实现现代化的必经途径。随着信息社会和知识经济时代的到来,农业信息技术将在农业和农村经济的发展中发挥越来越大的作用[4]。没有农牧业的信息化,就没有国民经济的信息化,也就没有整个社会的信息化。农牧业信息化应当成为中国这个农业大国一种必然和必须的发展趋势,深入研究农牧业信息化是一项亟待探讨而且具有重大意义的课题[5]。
1 农牧业信息化的概念
1. 1 信息化信息化概念包括信息和信息化两个最基本的概念。信息化是一个过程,与工业化和现代化一样,是一个动态变化的过程。在这个过程中包含3个层面和6大要素。所谓3个层面,一是信息技术的开发和应用过程,是信息化建设的基础;二是信息资源的开发和利用过程,是信息化建设的核心与关键;三是信息产品制造业不断发展的过程,是信息化建设的重要支撑。6大要素是指信息网络、信息资源、信息技术、信息产业、信息法规环境与信息人才。信息化就是在经济和社会活动中通过普遍采用信息技术和电子信息装备,更有效地开发和利用信息资源,推动经济发展和社会进步[6]。
1. 2 农业信息化
农业信息化有狭义和广义之分:狭义的农业信息化是指农业的数字化和网络化;广义的农业信息化是指农业全过程的信息化,在农业领域全面地发展和应用现代信息技术,使之渗透到农业生产、流通、消费以及农村社会、经济和技术等各个具体环节的全过程,从而极大地提高农业效率和农业生产力水平[7]。贾善刚指出:农村信息化的概念不仅包括计算机技术,还应包括微电子技术、通信技术、光电技术和遥感技术等多项信息技术在农业上普遍而系统的应用过程。
梅方权年认为,农村信息化是一个广义的概念,应是农业全过程的信息化,是用信息技术装备现代农业,依靠网络化和数字化支持农业经营管理,监测管理农业资源和环境,支持农业经济和农村社会信息化[8]。
农业信息化可以从4个方面来加以描述和概括:一是农业劳动者的高度智能化;二是农业基础设施装备信息化;三是农业技术操作自动自控化;四是农业经营管理信息网络化[5, 9]。农业信息化不仅包括计算机技术,还应包括微电子技术、通信技术、光电技术和遥感技术等多项技术在农业上普遍而系统应用的过程。
农业中所应用的信息技术包括计算机、信息存储和处理、通讯、网格、多媒体、人工智能以及“3s”技术(即地理信息系统gis、全球定位系统gps和遥感技术rs)等。在发达国家,信息技术在农业上的应用大致有以下方面:农业生产经营管理、农业信息获取及处理、农业专家系统、农业系统模拟、农业决策支持系统和农业计算机网络等[5, 10]。数字化作为农业信息化的核心内容,就是按人类需要的目标,对农业所涉及的对象和全过程进行数字化和可视化的表达、设计、控制和管理。在数字水平上,对农业生产、管理、经营、流通、服务以及农业资源环境等领域进行数字化设计、可视化表达和智能化控制,使农业按照人类的需求目标发展。数字农业主要包括农业要素(生物要素、环境要素、技术要素和社会经济要素)的数字信息化、农业过程的数字信息化(数字化实施和数字化设计)以及农业管理的数字信息化[1, 11]。农业信息化实质是充分利用信息技术的最新成果,全面实现农业生产、管理、农产品加工、营销以及农业科技信息和知识的获取、处理、传播与合理利用,加速传统农业的改造,大幅度地提高农业生产效率、管理和经营决策水平,促进农业持续、稳定、高效发展进程。农业信息技术就是实现农业各种信息采集、处理、传播和贮存等方面的技术。
根据信息技术在农业应用领域的不同,主要分为气象遥感技术、卫星定位技术、农业专家系统和农业自动化技术等[4]。数字农业的本质是把信息技术作为农业生产力重要要素,将工业可控生产和计算机辅助设计的思想引入农业,通过计算机、地学空间、网络通讯和电子工程技术与农业的融合,在数字水平上对农业生产、管理、经营、流通、服务以及农业资源环境等领域进行数字化设计、可视化表达和智能化控制,使农业按照人类的需求目标发展[1]。
笔者认为,农业信息化是指涉农领域(农、林、牧、副、渔)所有对象的数字信息化,具体体现在农业基础设施装备的数字信息化、农业生产过程的数字信息化、农业资源环境的数字信息化、农业生产管理的数字信息化、农业经营管理的数字信息化、农业市场流通的数字信息化、农业劳动者的高度智能化以及农民生活的数字信息化,应用计算机技术、微电子技术、人工智能技术、自动控制技术、“3s”技术、通信技术和网络技术等高新技术实现农业的数字信息化,并付诸实施于农田精耕细作、病虫害防治、林区规划管理、畜禽渔业的生产操作自动化和数字化管理以及农民生活消费的网络信息化等方面,集农业科学、计算机科学、地球科学、信息科学以及网络科学等高端科学于一体的综合性领域。
1. 3 畜牧业信息化
畜牧业信息就是对畜禽品种资源的遗传育种、饲养管理、饲料营养、疫病防制、器械设备、畜产品加工及其经济利用的有关理论和应用研究中表现出来的信息,主要包括各种畜禽遗传育种信息、饲料营养信息、畜禽经济信息、生产和经营管理信息、疾病防治信息以及专家人才信息等内容。根据畜牧业结构和研究内容,畜牧业信息可以划分为畜牧业自然资源信息、畜牧业生产信息、畜牧业科技信息、畜牧业经济信息、畜产品市场流通信息、畜产品加工信息、疫病防治信息、饲料营养信息、器械设备信息和单位属性信息等类别[12]。畜牧业信息化指的是在畜牧业领域充分利用信息技术的方法手段和最新成果的过程。具体来说,就是在畜牧业生产、流通、消费以及农村经济、社会和技术等各个环节全面运用现代信息技术与智能工具,实现畜牧业的科学化与智能化过程。畜牧业信息化不仅包括计算机技术,还包括微电子技术、通信技术、光电技术和遥感技术等多种技术在农业上普遍而系统的应用。
畜牧业信息化的内涵至少包括以下领域:一是畜牧业生产管理信息化,包括畜禽疫病防治、畜禽饲养管理等各个方面;二是畜牧业经营管理信息化,包括与畜牧业经营有关的经济形势、畜禽供求、国民收入、固定资产投资、物资购销和物价变动等;三是畜牧业科学技术信息化,是利用信息技术快捷与方便的特点,改变传统的畜牧业技术推广方法和手段,加快科技成果的传播和转化,提高畜牧业的科技含量和竞争力;四是畜牧业市场流通信息化,指畜牧业生产资料供求信息、动物产品流通(需求量)及收益成本等方面的信息化[13]。畜牧业信息化具有丰富的内涵,主要包括:畜牧业信息服务系统化和网络化;畜牧业生产设施装备信息化;畜牧业技术操作机械化和自动化;畜牧业管理决策信息化;畜牧业劳动者的信息化和知识化等[14]。
笔者认为,畜牧业信息化是指畜牧业饲养设施的操作自动化及数字信息化、畜牧业生产管理的数字信息化、畜牧业经营管理的数字信息化、畜牧业市场流通的数字信息化和畜牧业劳动者的高度智能化等,运用计算机技术、人工智能技术、自动控制技术、无线射频识别技术、“3s”技术、通信以及网络技术,实现精细饲喂、科学育种、饲养环境的监控、疫情监测、疾病防治以及产品溯源等。
2 农牧业信息化的发展状况
2. 1 国外发展状况世界农业信息化技术的发展大致经过3个阶段:第1阶段是20世纪五六十年代的广播、电话通讯信息化及科学计算阶段;第2个阶段是20世纪七八十年代的计算机数据处理和知识处理阶段;第3个阶段是20世纪90年代以来农业数据库开发、网络和多媒体技术应用、农业生产自动化控制等的新发展阶段。
农业自动化技术在美国、西欧和日本已广泛应用于工厂化养殖、工厂化蔬菜花卉生产、仓库管理、环境监测与控制以及农产品精深加工中,如配合饲料全部生产流程的自动控制、日光温室中温湿度控制、灌溉及采收自动化控制。通过研制和使用农业机器人,代替人从事一些繁重的农事操作,如苹果收获、挤奶、喷药、组织培养以及作物育种等方面。
美国自20世纪70年代以来将计算机应用逐步推广到农场范围。典型的农业信息化系统有: 1975年,美国内布拉斯加大学创建了agnet联机网络,现在已发展成为世界上最大的农业计算机网络系统;美国国家农业书馆和美国农业部共同开发的agricola;信息研究系统cris可提供美国农业所属各研究所、试验站和学府的研究摘要。
美国计算机在农牧业信息化中的应用已相当普遍。譬如:畜禽饲养的计算机化,有管理猪生产的计算机信息系统;管理农业机械化的计算机以及在在农副产品加工方面也有广泛的应用;其中,计算机在温室环境方面的应用最显其能。
早在20世纪80年代,日本农林水产省就“人工智能与农业”专门组织了一个调查委员会,列出了知识工程在农业中应用的一整套实施项目;日本已建立了一些农业生产自动化管理系统,如植物工厂的蔬菜生产管理系统(菠菜、番茄、黄瓜、茄子、西红柿和草莓等已进入批量生产)、陆田水田耕作、畜牧生产、家畜卫生系统、农业工程和机械管理系统等。
德国在农业科学研究中,已广泛使用电子、信息技术等监测和自动控制各种试验场所的温度、湿度、光照时间和强度、风向风速等各项要素,均自动监测和记录;德国还研究出许多用计算机编程控制的试验仪器和设备;在农业生产中,装有遥感地理定位系统的大型农业机械可以在室内计算机自动控制下完成各项农田作业[15-16]。
荷兰在畜禽养殖基础设施以及温室种植方面的信息化工作水平处于世界前列。荷兰的科研人员在十多年前应用数字化技术,在奶牛自动饲养管理系统porcod系统的基础上研发成功母猪自动饲养velos管理系统[17]。
目前,农业信息技术研究主要集中在以下各方面:农业信息网络技术、农业数据库系统、农业管理系统、农业专家系统、“3s”系统、农业自动化控制技术、多媒体技术、精准农业、生物信息技术以及数字化图书馆技术[15, 18]。
2. 2 国内发展状况
20世纪70年代中期,计算机应用技术开始进入我国农业领域,少数农业研究机构开展了计算机农业应用研究,从此农业信息化逐步在我国农业生产当中得以发展应用,具体发展阶段[19]如表1所示。
表1 我国农业信息化发展阶段
阶段时间主要内容起步阶段1981-1985年科学计算、科学规划模型和统计方法应用普及发展阶段1986-1995年数据处理(edp)、大型数据库的建立和mis系统开发提高阶段1996-2000年国家在“攻关”和“863”项目中都分别设置农业信息技术重大专题和课题快速发展阶段2000至今农业信息化技术全面向农业生产实际渗透
我国农业信息化进程起步较晚。20世纪80年代以来,将系统工程、数据库与信息管理系统、遥感、专家系统、决策支持系统和地理信息系统等技术应用于农业、资源、环境和灾害方面的研究,已取得一些重要成果,不少成果已得到应用,有些成果已达到国际先进水平。如中国农业科学院草原研究所应用现代遥感和地理信息技术建立了“中国北方草地、草畜平衡动态监测系统”[20]。
中国国家科技部从1990年开始连续支持“农业智能应用系统”的研究与应用,“数字农业”渐成气候,已研制出棉花、水稻、芒果等多种作物的生育全程调控和农事管理专家系统,以及鱼病防治和苹果生产管理专家系统。“十五”期间,国家科技部等部门继续加大对以“数字农业”为主要内容的农业信息技术研究,以“精准农业”、“虚拟农业”、“智能农业”和“网络农业”等内容为切入点,组织实施“数字农业科技行动”。通过该行动的实施,突破一批“数字农业”的关键技术,建立数字农业技术平台,开发国家农业信息资源数据库,研究开发一批实用性强的农业信息服务系统,初步构建我国“数字农业”的技术框架,从而加速了我国农业信息化进程[1]。
2003年,科技部“863计划”在生物与现代领域启动实施了“数字农业技术研究示范”重大专项。这些专项以突破一批关键技术、研制一批数字农业产品、开发数字农业技术平台、集成示范应用为目标,构建我国“数字农业”的科学技术体系及示范应用体系。在农田信息自动采集、农田植物生长模拟与数字化设计、稻麦品质遥感检测、数字化种植技术平台构建等方面取得了突破性进展[21]。“863计划”智能计算机主题连续支持“农业智能应用系统”的研究与应用,已研制出棉花、水稻、芒果等多种作物的生育全程调控和农事管理专家系统,以及鱼病防治、苹果生产管理专家系统[22]。由农软开发的农牧场管理系统、育种分析系统和目前尚待完善的实验室数据分析系统、专家系统、决策支持系统等已在部分科研管理部门和现代化农牧场推广使用[15]。现在,国内研制的多媒体小麦管理系统(wms)和棉花生产管理系统(cotmas)都可以应用于生产[23]。我国与世界各国一样,畜牧业信息建设与利用也是从单机到网络的一个发展过程。在单机应用方面,主要用于生产管理和决策应用[12]。我国畜牧业充分利用以计算机为核心的信息资源优势,走畜牧业现代化和信息化的道路[24]。
3 我国农牧业信息化发展面临的问题
目前,我国农业信息化存在的问题有:农民素质不高、信息化意识和利用信息的能力不强;农业产业化程度不高,难以形成正常的信息需求;网络成本较高,阻碍了信息化的普及;农业信息化基础工作水平低;信息技术实用性差,农业信息服务体系还没有完成,农业信息网络人才缺乏[25]。信息技术的进一步发展必须建立在网络化的基础上。我国的农牧业信息网络化的发展虽然对我国农牧业的发展起到了一定作用,但在建设过程中存在许多问题[12]。我国畜牧业信息化水平与发达国家相比还有很大差距,主要表现在:畜牧业基础设施薄弱,畜牧信息资源缺乏,尤其是能提供给用户的有效资源严重不足;畜牧信息技术成果应用程度低,严重阻碍了畜牧业现代化的发展,这也正是当前实施畜牧业信息化迫切需要解决的问题。目前,在畜牧业生产部门及基层畜牧场,由于受地域的限制和传统畜牧业的束缚,信息技术的普及远远不能同其他行业相比,从事畜牧行业的人员平均素质也远低于其他行业部门,尤其是基层的管理人员及边远的农牧场,其受教育程度普遍较低[26]。
笔者认为,我国农牧业信息化发展亟待解决的主要问题依然是农民科学素质的提高、信息化基础设施的建立与完善及完全解决“最后一公里”的难题。
4 我国农牧业信息化的发展方向
1)网络化。信息技术发展是以微电子技术为基础、计算机技术和网络技术相互融合的高新技术。
2)智能化。信息技术的智能化发展进步很快,在农业上的应用也将得到长足的进展。农业专家系统、农业管理信息系统和农业决策支持系统的开发与应用是其中最突出的表现。
3)数字化。数字化内涵包含两层意思:一是随着数字技术的发展,原来的模拟信号被转换成数字信号,实现了在计算机网络上的高保真和快速传播,可以制成数字视频和音频信号在网络上传递,实现远程教育等;二是表现在科学计算可视化和虚拟现实技术[25]上。
建立统一的技术标准和规范,突破一批数字农业关键技术,建立数字农业技术平台,开发国家农业信息资源数据库,建立数字农业应用服务系统,通过系统集成和应用示范,逐步建立我国数字农业的科学技术体系。在统一的技术标准下,对数字农业关键技术进行研究开发,通过系统集成构建数字农业技术平台,初步形成我国数字农业技术框架。在我国不同生态经济类型和不同农业生产管理类型地区,对数字农业技术进行集成应用示范,取得显著的社会经济效益,促进当地农业信息化的跨越发展,加速农业生产由传统、粗放、经验型向智能、精准和数字化方向的转变,提高农业生产力水平。通过该行动的实施,突破一批数字农业关键技术,建立数字农业技术平台,开发国家农业信息资源数据库,研究开发一批实用性强的农业信息服务系统,初步构建我国数字农业的技术框架,加速我国农业信息化进程,并逐步实现农业生产的精确化、远程化、自动化和虚拟化[1]。
我国的畜牧业发展已经进入到了新的发展阶段,建设集约化、专业化和优质高效的现代畜牧业已经成为必然[27]。在推进信息化的过程中,要通过计算机网络及通讯技术,把畜牧信息及时与准确地传达到用户手中,实现畜牧生产、管理和畜产品营销网络化,加速传统畜牧业的改造和升级,大幅度提高畜牧业生产效率、管理和经营决策水平[26];改变传统的畜牧业模式,使农民依靠信息引导进入市场、组织生产,走畜牧业现代化和信息化之路;加强对畜牧信息化工作的宣传,提高人们的信息意识和利用信息的能力积极促进畜牧业信息化的发展[24, 26]。当前,现代信息技术与农业融合所衍生的“精准农业\"、“虚拟农业\"、“智能农业\"和“网络农业\"等均是数字农业的不同侧面,成为农业信息化发展的方向[28]。
笔者认为,我国农牧业信息化应逐步实现农牧业生产的操作的全面自动化以及完全智能化,并最终进入网络化农牧业。
5 我国农牧业信息化的作用
农业信息化、智能化、精确化与数字化将是信息技术在农业中应用的结果,必将大大推动农业信息化,推动农业向高产、优质、高效及可持续方向发展。
作为21世纪农业的重要标志,发展数字农业及相关技术是我国发展现代农业必然选择的支撑技术,因此将数字农业确立为解决“三农”问题的平台,符合时展的需要。数字农业展现了美好的前景,它将极大解放农业生产力,改变农业作业方式,实现农业生产质的飞跃[1]。先进的信息收集、处理和传递技术将有效地克服农业生产的分散化和小型化的行业弱势。
强大的计算能力、智能化技术和软件技术,使农业生产中极其复杂和多变的生产要素定量化、规范化和集成化,改善了时空变化大和经验性强的弱点。将信息技术与航空航天遥感技术(rs)、农业地理信息系统技术(agis)以及全球定位系统(gps)等相结合,加强了对影响农业资源、生态环境、生产条件、气象、生物灾变和生产状况的宏观监测与预警预报,提高了农业生产的可控性、稳定性和精确性,并能对农业生产过程实行科学与有效的宏观管理[5]。信息自动化技术使现代的养殖业有了根本性的改变,是形成统一标准化饲养的一种优化养殖方式。它有利于优化畜牧业区域布局;有利于解决人畜混居、相互交叉感染问题;有利于减少与外界接触,减少传染病的预防发生;有利于改善农民的生活环境,保护人们的身体健康;有利于改善畜禽养殖环境和生产性能的发挥;有利于提高畜禽的品质;有利于先进技术和设备的推广和生产效率的提高;有利于畜禽生产的宏观管理和相互之间的协调,从而促进畜禽业迅速发展,提高养殖者的经济效益[29]。同时,利用计算机控制实现自动补料、补水和补光等作业,节约劳动力。另外,通过多媒体模拟,可以在最适宜时期扩大生产,在市场行情最佳时销售,从而获得最大利润[30]。
广泛应用现代信息技术,促进农业和农村经济结构调整,增强农业的市场竞争力,发展农村经济,建设现代农业,增加农民收入,加速农村现代化进程,促进农业生产过程实现自动化和高效益化;通过计算机对来自于农业生产系统中的信息进行及时采集和处理,根据处理结果迅速地去控制系统中的某些设备、装置或环境,从而实现农业生产过程中的自动检测、记录、统计、监视、报警和自动启停等,实现农业自动化生产和对自然环境的实时监测[4, 23]。传统的农业生产方式得以改造,农业生产效率将大幅度提高,生产成本下降;加快新品种选育,提高病虫害预测、预报和防止水平,减少损失,增加产出,获得更大的效益,这将提高人类对自然的认知能力,最大限度地控制和利用水、土、气等自然资源,减少农业生产的不稳定性[29]。科学指导农业生产管理,增加农副产品产量,提高农产品质量,降低农业生产成本,提高经济效益;实现科学化管理,提高对农业和农村经济发展的政策决策水平,最大限度避免自然灾害对农业造成的损失。
6 结束语
推动农牧业信息化有利于实现农牧业生产的全面自动化及数字化;有利于降低农业生产的成本,提高农业生产的效率;有利于农牧业生产的集中管理,有利于降低传统农业靠天吃饭的不稳定性;有利于减少农产品市场波动,提高农业市场流通效率,从而增加农业生产的经济效益。
参考文献:
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[28] 卢钰,赵庚星.“数字农业\"及其中国的发展策略[ j].
0引言
数字农业应用涉及大量的气象、环境、水文、地质、土壤等领域的时空数据。这些时空数据分散在异构系统中，有着不同的数据格式和规范，采用不同的概念和术语，基于不同的数学模型和分析推理方法。这些多领域时空信息对农业生产、决策均起着重要作用。但是以前由于缺乏高效、合理的技术手段，即使付出很高的代价，也很难将这些时空信息完整无损地共享和融合集成到数字农业应用中，在很大程度上制约了数字农业的应用发展。同时GIS等商业软件平台成本较高也不利于大规模应用推广。
为此，本文基于自主版权GIS、专家系统等系统软件，应用时空推理、本体论、语义Web、关系数据挖掘和专家系统等技术，建立一个数字农业时空信息智能管理平台，对多源、异构的数字农业时空数据和推理分析方法进行集中统一的规范化管理，便于在实际应用中进行融合、集成和共享。基于该平台快速建立起了数字化测土施肥系统、大豆种植标准化管理系统、无公害水果蔬菜栽培指导系统等一批智能应用系统。这些应用系统精确控制农田每一地块种子、化肥和农药的施用量，在提高作物产量的同时，能够实现精确控制农业生产过程，有效降低成本，充分保证农业资源科学地综合开发利用，减少和防止对环境和生态的污染破坏，保持农业生态环境的良性循环，是实现“绿色农业”的重要途径。
1主要关键技术研究现状
1．1数字农业
数字农业是在“数字地球”的基础上提出并发展的，是21世纪新型的农业模式和挑战性的国家目标，包括精准农业、虚拟农业等内容，其核心是精准农业。以3S技术应用为核心的数字农业空间信息管理平台开发研究是数字农业研究的突破口[1,2]。美国于20世纪80年代初提出数字农业的概念，它是针对农业生产稳定性差、技术措施差异程度大等情况，运用卫星全球定位系统控制位置，用计算机精确定量，把农业技术措施的差异从地块水平精确到平方厘米水平，从而极大地提高种子、化肥、农药等农业资源的利用率，提高农产量，减少环境污染。法国农业部植保总局建立了全国范围内的病虫测报计算机网络系统。日本农林水产省建立了水稻、大豆、大麦等多种作物品种、品系的数据库系统。新西兰农牧研究院利用信息技术向农场主提供土地肥力测定、动物接种免疫、草场建设、饲料质量分析等各种信息服务。同时，我国紧跟国际研究的前沿，开展了系统工程、数据库与信息管理系统、遥感、专家系统、决策支持系统、地理信息系统等技术在农业、资源、环境和灾害方面的应用研究。
1．2时空推理
近年来，时空推理（Spatio－temporalReasoning）已成为十分活跃的研究方向，在军事、航天、能源、交通、农业、环境等领域有着广泛的应用。近十年来我国国家基础地理信息中心、清华大学、信息大学、中国科学院、武汉测绘科技大学、武汉大学、吉林大学等单位在时态GIS、时空数据模型、时空拓扑、时空数据库等时空推理相关领域开展了大量研究工作。
1．3时空数据标准与共享
不同领域和应用环境对时空数据的理解存在很大差异，这造成了异构时空系统集成的困难，因此时空数据共享、互操作和标准化的研究具有重要意义。这方面研究最初从空间数据入手，近期开始向时间数据和时空结合数据发展。时空数据的共享有以下方式：
（1）空间数据交换
空间数据交换的基本思想是各系统使用自身的数据格式，通过标准格式进行数据交换。目前空间数据交换标准有：SDTS、DIGEST、RINEX等国际标准；以色列的IEF、英国的MOEPSTD、加拿大的SAIF、我国的CNSDTF等国家标准；AutoDesk的DXF、ESRI的E00、MapInfo的MIF等厂商标准。尽管各GIS软件厂商提供了公开的交换文件格式来进行空间数据的转换，但由于底层数据模型的不同，最终导致不同的GIS的空间数据不能无损的共享。虽然空间数据交换仍然在使用，但效果并不理想。空间数据互操作标准是当前国际公认的，比空间数据交换标准更有前途的数据标准。
（2）基于GML的空间数据互操作
开放式地理信息系统协会(OpenGISConsortium，OGC)提出了简单要素实现规范和地理标记语言(GeographyMarkupLanguage，GML)。OGC相继推出了一整套GIS互操作的抽象规范，包括地理几何要素、要素集、OGIS要素、要素之间的关系、空间参考系统、定位几何结构、存储函数和插值、覆盖类型及地球影像等17个抽象规范，2003年1月推出GML3.10版[3]。近年来，国内外众多学者基于GML在空间数据共享等方面开展了大量研究。2001年Rancourt等人[4]将GML与先前所定义的空间标准进行比较，认为GML能有效地满足空间数据交换标准。2002年，ZhangJianting等人[5]提出了一种基于GML的Internet地理信息搜索引擎。2003年，ZhangChuanrong等人[6]在网络环境下以GML作为异构空间数据库交换共享空间数据的格式，成功实现数据的互操作。2003年，崔希民等人[7]提出了GIS数据集成和互操作的系统架构，在数据层次上实现GIS数据的集成和互操作。2003年，张霞等人[8]提出一种基于GML构造WebGIS的框架结构,给出实现框架技术。其中采用GML作为空间数据集成格式。2004年，朱前飞等人[9]提出了一种新的基于GML的数据共享解决方案。2005年，陈传彬等人[10]提出了基于GML的多源异构空间数据集成框架。GML数据类型较完整，支持厂家较多，相关研究丰富，是目前最有前景的时空数据标准。本文选择GML作为农业时空数据标准。
1．4时空本体
1．4．1本体、语义Web和OWL
本体方法目前已经成为计算机科学中的一种重要方法，在语义Web、搜索引擎、知识处理平台、异构系统集成、电子商务、自然语言理解、知识工程等领域有着重要应用。尤其是目前随着对语义Web研究的深入，本体论方法受到了越来越多的关注，人们普遍认为它是建立语义Web的核心技术。OWL是当前最有发展前景的本体表示语言。2002年7月29日,W3C组织公布了本体描述语言(WebOntologyLanguage,OWL)的工作草案1.0版。目前工作草案的最新更新为2004年2月10日的版本[11]。
1．4．2时空本体
基于本体方法对时空建模的相关研究工作如下：
1998年，Roberto考虑了作为地理表示基础的某些本体问题，给出了关于一般空间表示理论的某些建议[12]。2000年ZhouQ.和FikesR.定义了一种考虑时间点和时段的时间本体[13]。2000年，Córcoles基于XML定义了一个类似SQL的时空查询语言，该语言包含八种空间算子和三种时态算子用于表达时空关系[14]。2003年，Grenon基于一阶谓词逻辑定义了时空本体，使用斯坦福大学的Protégé环境实现[15]。2003年，Bittner等人[16]提出了用于描述复杂时空过程和其中的持续实体的形式化本体。以上工作中Grenon的时空本体研究相对完整，相关研究成果已经在网上共享，本文在此基础上开展研究，建立农业时空本体。
2主要研究内容
（1）农业时空数据规范
现阶段我国还没有公认的农业时空数据标准出台。本文基于时空推理技术，研究通用性更强的时空数据表示模型，能表示气象、土壤、环境、水文、地质等各领域的农业时空数据。GML是目前公认的时空数据标准，利用上述模型扩充GML，兼容中国农业科学院的“农业资源空间信息元数据的分类及编码体系草案”等国内现有的地方性标准，构建针对数字农业中时空数据的DA－GML标准，作为数字农业基础时空数据的规范。现有的土壤、环境等基础空间数据库均支持到GML格式的转换。
（2）农业基础时空数据库
基于笔者自主开发的GIS平台建立农业基础时空数据库，该平台具有运行稳定、资源占用少、结构灵活、功能可裁减、成本较低、便于移植等特点。采用了时空推理技术，支持对空间和时空信息的表示和推理。通过DA－GML能够直接从现有系统中获取领域农业基础时空数据，主要包括土壤数据库、环境数据库、气象资料数据库、农业生产条件数据库、林业信息数据库、影像数据库等。
（3）农业时空分析方法库与农业时空知识库
时空推理是研究时间、空间及时空结合信息本质的技术，通过时空推理技术将现有面向农业领域的时空分析技术进行整合和规范化表示，形成农业时空分析方法库。对领域农业时空知识进行归纳、整理，同时通过数据挖掘方法从基础数据中提炼知识，建立农业时空知识库。
（4）农业时空本体库
在(2)、(3)中存储的数据、方法和知识需要一个有效的机制进行组织和管理。就目前技术而言，本体是表达一个领域内完整的体系（概念层次、概念之间的关联等）的最有效工具，所以本文选择建立农业时空本体库。具体包括本体获取、本体管理、本体服务与展示三个模块。使用Protégé做本体开发环境编辑。Protégé是斯坦福大学开发的基于Java的本体编辑与知识获取工具，带有OWL插件的Protégé可以支持OWL格式的本体编辑与输出。
以上三个库通过WebService方式提供基于Internet的服务，可以在线对库中信息进行维护和检索，并能无缝集成到应用系统中。
（5）系统体系结构
系统工作原理如图1所示。首先，外部系统的时空数据转换成GML格式（现在绝大多数系统支持该数据标准），进入农业基础时空数据库。通过本体获取与编辑模块将时空数据和时空知识整理，形成本体库。外部系统的请求通过WebSer－vices发给仲裁者，仲裁者区分各类情况调用三个库调用服务、提取数据和执行操作，结果返回给用户。
（6）基于平台开发农业生产智能应用系统
基于数字农业时空信息管理平台建立数字化测土施肥系统、作物种植标准化管理系统、无公害水果蔬菜栽培指导系统等一批农业生产智能应用系统，解决实际问题。
3相关系统对比分析
3．1数字农业空间信息管理平台
平台基于信息和知识支持的现代农业管理的集成技术，对农田信息进行动态采集、分析、处理和输出，从而根据农田区域差异、农事安排进行模拟分析、决策支持管理和指挥控制，并对农业生产过程的区域差异进行精确定位、动态控制等定量操作[17]。
3．2全国农业资源空间信息管理系统
全国农业资源空间信息管理系统(NASIS)实现对全国农业资源空间信息的查询分发，具有系统管理、动态数据字典、数据检索、查询、数据分发、制图、报表统计、数据分发等功能。该系统已经用于全国农作物遥感监测、农业资源调查、农业科研和农业政策信息支持服务等方面[18]。
3．3中国西部农业空间信息服务系统
计算机技术、互联网技术的迅速发展为建立基于Web的中国西部农业空间信息服务系统提供技术支撑。本文从西部农业空间信息服务系统的数据库构建开始，全面地介绍了系统的运行模式和数据库访问技术，详细论述了系统的总体结构、平台环境和开发实现等。
（1）基于平台提供的开发框架，能方便、高效地建立大量的数字农业智能应用系统，基层农业科技人员也能快速开发出技术含量高的应用系统，各应用系统能互通、共享，便于升级维护。
（2）由于大量的底层服务、数据、知识和方法由平台集中统一提供，简化了开发数字农业应用软件的工作，节约了成本。
4结束语
数字农业时空信息管理平台从系统目标、适用范围、采用技术、系统接口等方面不同于任何现有的基础农业空间数据管理平台，是一个概念全新的系统，定位于基础农业空间数据管理平台的上层，更便于开发数字农业应用。其中的本体库等机制为将来建立农业时空数据网格奠定了良好的基础。
参考文献：
［1］于淑惠.数字农业及其实现技术[J].农业图书情报学刊,2004,15(7):5－8.
[2]唐世浩,朱启疆,闫广建，等.关于数字农业的基本构想[J].农业现代化研究,2002,23(3):183－187.
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0引言
数字农业应用涉及大量的气象、环境、水文、地质、土壤等领域的时空数据。这些时空数据分散在异构系统中，有着不同的数据格式和规范，采用不同的概念和术语，基于不同的数学模型和分析推理方法。这些多领域时空信息对农业生产、决策均起着重要作用。但是以前由于缺乏高效、合理的技术手段，即使付出很高的代价，也很难将这些时空信息完整无损地共享和融合集成到数字农业应用中，在很大程度上制约了数字农业的应用发展。同时GIS等商业软件平台成本较高也不利于大规模应用推广。
为此，本文基于自主版权GIS、专家系统等系统软件，应用时空推理、本体论、语义Web、关系数据挖掘和专家系统等技术，建立一个数字农业时空信息智能管理平台，对多源、异构的数字农业时空数据和推理分析方法进行集中统一的规范化管理，便于在实际应用中进行融合、集成和共享。基于该平台快速建立起了数字化测土施肥系统、大豆种植标准化管理系统、无公害水果蔬菜栽培指导系统等一批智能应用系统。这些应用系统精确控制农田每一地块种子、化肥和农药的施用量，在提高作物产量的同时，能够实现精确控制农业生产过程，有效降低成本，充分保证农业资源科学地综合开发利用，减少和防止对环境和生态的污染破坏，保持农业生态环境的良性循环，是实现“绿色农业”的重要途径。
1主要关键技术研究现状
1．1数字农业
数字农业是在“数字地球”的基础上提出并发展的，是21世纪新型的农业模式和挑战性的国家目标，包括精准农业、虚拟农业等内容，其核心是精准农业。以3S技术应用为核心的数字农业空间信息管理平台开发研究是数字农业研究的突破口[1,2]。美国于20世纪80年代初提出数字农业的概念，它是针对农业生产稳定性差、技术措施差异程度大等情况，运用卫星全球定位系统控制位置，用计算机精确定量，把农业技术措施的差异从地块水平精确到平方厘米水平，从而极大地提高种子、化肥、农药等农业资源的利用率，提高农产量，减少环境污染。法国农业部植保总局建立了全国范围内的病虫测报计算机网络系统。日本农林水产省建立了水稻、大豆、大麦等多种作物品种、品系的数据库系统。新西兰农牧研究院利用信息技术向农场主提供土地肥力测定、动物接种免疫、草场建设、饲料质量分析等各种信息服务。同时，我国紧跟国际研究的前沿，开展了系统工程、数据库与信息管理系统、遥感、专家系统、决策支持系统、地理信息系统等技术在农业、资源、环境和灾害方面的应用研究。
1．2时空推理
近年来，时空推理（Spatio－temporalReasoning）已成为十分活跃的研究方向，在军事、航天、能源、交通、农业、环境等领域有着广泛的应用。近十年来我国国家基础地理信息中心、清华大学、信息大学、中国科学院、武汉测绘科技大学、武汉大学、吉林大学等单位在时态GIS、时空数据模型、时空拓扑、时空数据库等时空推理相关领域开展了大量研究工作。
1．3时空数据标准与共享
不同领域和应用环境对时空数据的理解存在很大差异，这造成了异构时空系统集成的困难，因此时空数据共享、互操作和标准化的研究具有重要意义。这方面研究最初从空间数据入手，近期开始向时间数据和时空结合数据发展。时空数据的共享有以下方式：
（1）空间数据交换
空间数据交换的基本思想是各系统使用自身的数据格式，通过标准格式进行数据交换。目前空间数据交换标准有：SDTS、DIGEST、RINEX等国际标准；以色列的IEF、英国的MOEPSTD、加拿大的SAIF、我国的CNSDTF等国家标准；AutoDesk的DXF、ESRI的E00、MapInfo的MIF等厂商标准。尽管各GIS软件厂商提供了公开的交换文件格式来进行空间数据的转换，但由于底层数据模型的不同，最终导致不同的GIS的空间数据不能无损的共享。虽然空间数据交换仍然在使用，但效果并不理想。空间数据互操作标准是当前国际公认的，比空间数据交换标准更有前途的数据标准。
（2）基于GML的空间数据互操作
开放式地理信息系统协会(OpenGISConsortium，OGC)提出了简单要素实现规范和地理标记语言(GeographyMarkupLanguage，GML)。OGC相继推出了一整套GIS互操作的抽象规范，包括地理几何要素、要素集、OGIS要素、要素之间的关系、空间参考系统、定位几何结构、存储函数和插值、覆盖类型及地球影像等17个抽象规范，2003年1月推出GML3.10版[3]。近年来，国内外众多学者基于GML在空间数据共享等方面开展了大量研究。2001年Rancourt等人[4]将GML与先前所定义的空间标准进行比较，认为GML能有效地满足空间数据交换标准。2002年，ZhangJianting等人[5]提出了一种基于GML的Internet地理信息搜索引擎。2003年，ZhangChuanrong等人[6]在网络环境下以GML作为异构空间数据库交换共享空间数据的格式，成功实现数据的互操作。2003年，崔希民等人[7]提出了GIS数据集成和互操作的系统架构，在数据层次上实现GIS数据的集成和互操作。2003年，张霞等人[8]提出一种基于GML构造WebGIS的框架结构,给出实现框架技术。其中采用GML作为空间数据集成格式。2004年，朱前飞等人[9]提出了一种新的基于GML的数据共享解决方案。2005年，陈传彬等人[10]提出了基于GML的多源异构空间数据集成框架。GML数据类型较完整，支持厂家较多，相关研究丰富，是目前最有前景的时空数据标准。本文选择GML作为农业时空数据标准。
1．4时空本体
1．4．1本体、语义Web和OWL
本体方法目前已经成为计算机科学中的一种重要方法，在语义Web、搜索引擎、知识处理平台、异构系统集成、电子商务、自然语言理解、知识工程等领域有着重要应用。尤其是目前随着对语义Web研究的深入，本体论方法受到了越来越多的关注，人们普遍认为它是建立语义Web的核心技术。OWL是当前最有发展前景的本体表示语言。2002年7月29日,W3C组织公布了本体描述语言(WebOntologyLanguage,OWL)的工作草案1.0版。目前工作草案的最新更新为2004年2月10日的版本[11]。
1．4．2时空本体
基于本体方法对时空建模的相关研究工作如下：
1998年，Roberto考虑了作为地理表示基础的某些本体问题，给出了关于一般空间表示理论的某些建议[12]。2000年ZhouQ.和FikesR.定义了一种考虑时间点和时段的时间本体[13]。2000年，Córcoles基于XML定义了一个类似SQL的时空查询语言，该语言包含八种空间算子和三种时态算子用于表达时空关系[14]。2003年，Grenon基于一阶谓词逻辑定义了时空本体，使用斯坦福大学的Protégé环境实现[15]。2003年，Bittner等人[16]提出了用于描述复杂时空过程和其中的持续实体的形式化本体。以上工作中Grenon的时空本体研究相对完整，相关研究成果已经在网上共享，本文在此基础上开展研究，建立农业时空本体。
2主要研究内容（1）农业时空数据规范
现阶段我国还没有公认的农业时空数据标准出台。本文基于时空推理技术，研究通用性更强的时空数据表示模型，能表示气象、土壤、环境、水文、地质等各领域的农业时空数据。GML是目前公认的时空数据标准，利用上述模型扩充GML，兼容中国农业科学院的“农业资源空间信息元数据的分类及编码体系草案”等国内现有的地方性标准，构建针对数字农业中时空数据的DA－GML标准，作为数字农业基础时空数据的规范。现有的土壤、环境等基础空间数据库均支持到GML格式的转换。
（2）农业基础时空数据库
基于笔者自主开发的GIS平台建立农业基础时空数据库，该平台具有运行稳定、资源占用少、结构灵活、功能可裁减、成本较低、便于移植等特点。采用了时空推理技术，支持对空间和时空信息的表示和推理。通过DA－GML能够直接从现有系统中获取领域农业基础时空数据，主要包括土壤数据库、环境数据库、气象资料数据库、农业生产条件数据库、林业信息数据库、影像数据库等。
（3）农业时空分析方法库与农业时空知识库
时空推理是研究时间、空间及时空结合信息本质的技术，通过时空推理技术将现有面向农业领域的时空分析技术进行整合和规范化表示，形成农业时空分析方法库。对领域农业时空知识进行归纳、整理，同时通过数据挖掘方法从基础数据中提炼知识，建立农业时空知识库。
（4）农业时空本体库
在(2)、(3)中存储的数据、方法和知识需要一个有效的机制进行组织和管理。就目前技术而言，本体是表达一个领域内完整的体系（概念层次、概念之间的关联等）的最有效工具，所以本文选择建立农业时空本体库。具体包括本体获取、本体管理、本体服务与展示三个模块。使用Protégé做本体开发环境编辑。Protégé是斯坦福大学开发的基于Java的本体编辑与知识获取工具，带有OWL插件的Protégé可以支持OWL格式的本体编辑与输出。
以上三个库通过WebService方式提供基于Internet的服务，可以在线对库中信息进行维护和检索，并能无缝集成到应用系统中。
（5）系统体系结构
系统工作原理如图1所示。首先，外部系统的时空数据转换成GML格式（现在绝大多数系统支持该数据标准），进入农业基础时空数据库。通过本体获取与编辑模块将时空数据和时空知识整理，形成本体库。外部系统的请求通过WebSer－vices发给仲裁者，仲裁者区分各类情况调用三个库调用服务、提取数据和执行操作，结果返回给用户。
（6）基于平台开发农业生产智能应用系统
基于数字农业时空信息管理平台建立数字化测土施肥系统、作物种植标准化管理系统、无公害水果蔬菜栽培指导系统等一批农业生产智能应用系统，解决实际问题。
3相关系统对比分析
3．1数字农业空间信息管理平台
平台基于信息和知识支持的现代农业管理的集成技术，对农田信息进行动态采集、分析、处理和输出，从而根据农田区域差异、农事安排进行模拟分析、决策支持管理和指挥控制，并对农业生产过程的区域差异进行精确定位、动态控制等定量操作[17]。
3．2全国农业资源空间信息管理系统
全国农业资源空间信息管理系统(NASIS)实现对全国农业资源空间信息的查询分发，具有系统管理、动态数据字典、数据检索、查询、数据分发、制图、报表统计、数据分发等功能。该系统已经用于全国农作物遥感监测、农业资源调查、农业科研和农业政策信息支持服务等方面[18]。
3．3中国西部农业空间信息服务系统
计算机技术、互联网技术的迅速发展为建立基于Web的中国西部农业空间信息服务系统提供技术支撑。本文从西部农业空间信息服务系统的数据库构建开始，全面地介绍了系统的运行模式和数据库访问技术，详细论述了系统的总体结构、平台环境和开发实现等。
（1）基于平台提供的开发框架，能方便、高效地建立大量的数字农业智能应用系统，基层农业科技人员也能快速开发出技术含量高的应用系统，各应用系统能互通、共享，便于升级维护。
（2）由于大量的底层服务、数据、知识和方法由平台集中统一提供，简化了开发数字农业应用软件的工作，节约了成本。
4结束语
数字农业时空信息管理平台从系统目标、适用范围、采用技术、系统接口等方面不同于任何现有的基础农业空间数据管理平台，是一个概念全新的系统，定位于基础农业空间数据管理平台的上层，更便于开发数字农业应用。其中的本体库等机制为将来建立农业时空数据网格奠定了良好的基础。
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