农业信息学复习题.doc

1. 农业信息学的内涵。P5 农业信息学研究农业生产中信息获取、处理、管理和利用的关键技术及相应的应用平台和系统，从而对农业系统过程的信息流实现全面的数字化表达和整合，农业信息学体系有理论基础、关键技术、应用系统三方面组成。农业信息学的理论基础是建立科学的基础，至少包括农业信息的结构、性质、分类及表达农业信息的传输机制与信息流的形成机理，农业信息的管理与调控技术等。广泛涉及信息科学、计算机科学、地球科学、系统科学、管理科学、生态学、土壤学、农业学等多个科学领域，其主要学术思想是将信息系统原理与信息管理技术等创造性地应用于农业生产系统的研究和管理。农业信息学的技术体系包括农业信息获取、信息处理、信息模拟、信息控制四个主要方面，主要表现为卫星遥感、地理信息系统和全球定位系统为核心的现代空间信息技术，以及包括以数据仓库、模拟模型、人工智能、多媒体和网络技术等为代表的现代信息管理技术。农业信息学的应用系统以农业信息学的关键技术为基础，以农业产业的应用领域为服务对象，以农业信息流为主线，定量描述整个农业生产系统的过程及其与环境资源与社会经济的关系，实现农业生产系统分析、设计管理、决策调控的信息化和智能化，并广泛应用于优化资源配置、动态监测农情、预测作物产量、设计生产方案、实施精确管理等多个农业产业领域。2. 遥感的技术系统。（包括各组成部分的分类等）P141遥感技术系统主要有摇感平台、传感器及遥感信息的接收和处理等三部分组成。（1）、遥感平台：搭载传感器的工具，按高度可分为地面平台、航空平台、航空航宇平台等。、地面平台：地面上装载传感器的固定或可移动的装置，包括汽车、轮船和高塔等。在近地平台上进行的遥感称为地面遥感。他主要用来配合航空遥感和航天遥感使用，起着标准和辅助作用。、航空平台：主要包括飞机和气球，在航空平台上进行的遥感称为航空遥感。、航天平台：主要包括探测火箭、宇宙飞船等，在航天平台上进行的遥感称为航天遥感。固体扫描仪（2）、传感器：记录地物反射或发射电磁波能量的装置，是遥感技术系统的核心部分。TV摄像机 像面扫描方式光机扫描仪微波辐射计 扫描方式 图像方式 物面扫描方式 黑白天然、红外、彩色红外、其他非扫描方式照相机 被动方式 微波辐射计地磁测量仪重力测量仪、傅里叶光谱仪、其他非图像方式非扫描方式 合成孔径雷达真实孔径雷达微波散射计物面扫描方式像面扫描方式被动型相挖阵雷达主动方式传感器图像方式扫描方式微波散射计微波高度计激光光谱仪激光高度计激光水深计激光测距仪非图像方式（3）、遥感信息的传输和处理：、遥感信息的传输 1、直接回收：非实时传输方式，是航空遥感所常用的。向地面传输方式 2、视频传输：按对所接收数据是否立即送回地面接收站，又可分实时传输和非实时传输。、遥感信息的处理：地面接收站收到的遥感信息受到多种因素的影响，如传感器的性能、地球曲率、大气的不均匀性等，使地物的几何特性与光谱特性可能发生一些变化。因此，必须通过适当的处理和校正，才能提供使用。3. 什么是大气窗口，大气窗口的分布范围？P198大气窗口：大气对电磁波衰减较小，透射率较高的波段。分布范围：1) 可摄影窗口：波长范围为0.31.3um，通过这个窗口的电磁波信息皆属地面目标的反射光谱，可以用摄影的方法来获取和记录地物的电磁波信息。 全部可见光（0.380.76um）部分之外光（0.30.38um） 部分近红外波段（0.761.3um） 2) 短波红外窗口：波长范围为1.52.4um 仍属地面目标反射光谱但不能用胶片摄影，只可用扫描仪和光谱仪来测量记录。这个窗口的两端主要受大气中的水汽和CO2的吸收作用所控制。3) 中红外窗口：2.46.0um 电磁信息可以是地面目标的反射光谱，也可以是地面目标的发射光谱，只能用扫描仪和光谱仪。又分两个窗口3.44.2um 透射率约90%4.3um处 CO2有一个强吸收带4.65.0um 透射率为50%60%4) 热红外窗口：814um 地物本身的热辐射，有O3、H2O、CO2三种气体的共同影响，只致使透射率较低，约为60%70%。主要用扫描仪和热辐射计5) 微波窗口：8mm1m，电磁波已不受大气干扰，透射率可达100%4. 农业专家系统的基本结构与特点。P45 结构：1.知识库 2.数据库（综合数据库） 3.推理机 4.知识获取 5.解释机构 6.人机界面特点：1.权威性，集多学科权威专家的知识于一体 2.启发性，能够运用专家的知识和经验进行推理、判断和决策3.灵活性，农业庄家系统能不断的增长知识，修改原有知识，不断更新。 4.透明性：能够解释本身的推理过程和回答用户提出的问题，一边让用户能够了解推理过程，提高对农业专家系统的信赖感。 5.丰富性：重组的知识、数据和模型供系统使用。 6.实用性：操作简单，界面友好，易于农业生产用户使用。5. 农业专家系统的研制步骤。P46开发过程(1) 知识获取：抽取知识 知识传唤 知识输入 知识整理 知识检测(2) 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(3) 知识库、模型库的构建：数据库框架数据库的建立 知识库框架知识库的建立 模型库框架模型库建立(4) 系统调试与修改数据和知识的可靠性测试计算机过准确性的调试推理及如果可靠性的调试和修正 菜单和工具按钮的调试和修正 运行结果的调试与修正 系统的验证和修改6. 知识表示（表达）的基本内涵，表示方法有哪些，描述其中的语义网络表示法的基本内容。P58知识表示是数据结构和解释过程的结合体现，知识表示方法研究各种数据结构的设计，以把一个问题领域的各种知识通过这些数据结合到计算机系统的程序设计中来，这些数据结构的设计一般是针对一个具体问题领域，在假设所要表示的知识已经知道的前提下进行的。表示方法：1.逻辑表示法2.产生式规则表示法3.特性表表示法4.过程表示法5.框架表示法6.语义网络表示法7.案例表示法8.面向对象表示法内容：语义网络表示法是一种表达能力强而灵活的知识表示法。语义网络是基于网络结构表示人类知识构造的一种形式，它能用单一的机制表达事实性的知识和有关事实性知识之间的复杂联系这两种内容一个语义网络是一个带表示的有向图，其中，有向图带点表示各种事物的概念、属性、动作、状态等，有向弧表示它所连接的节点间的某种语义联系，一个节点还可以是语义子网络，从而形成一个多层次嵌套结构的语义网络。RABBA一个最简单的语义网络如下：一个三元组：（节点1，弧，节点2），它可以用一个有向图表示，如图，成为一个基本万元，其中A，B分别表示两个节点，RAB的方向是有意义的，由节点间的予以关系确定。7. 农业模拟模型的概念与类型、特征。P76农业模拟模型：着重利用系统分析方法和计算机模拟技术，对农业系统中的生物与非生物过程及其环境和技术的动态关系进行定来那个描述和预测。（不同功能特征与建模目的和方法）类型：1.经验模型和激励模型 2.描述性模型和解释性模型 3.统计模型和过程模型 4.应用模型和研究模型不同的学科领域进行分类：作物生长模型 土壤水肥模型动物生长模型 种植制度模型农业气象模型 农业生产力模型、耕地质量模型、病虫预测模型(一) 过程模拟的特征1.系统性 2.动态性 3.激励性 4.预测性5.通用性 6.边用心 7.灵活性 8.研究性(二) 与动态分析的比较模拟模型研究的主要对象是生物与非生物系统的过程及过程间的互相关系，是规律上解释性及连续的时空变化特征。(三) 与统计模型的比较农业模拟模型完全可以揭示生物生长和生产过程及其动态关系，帮助人们更好理解生物生长与生产的机制和结果，较强的动态性、灵活性，可应用于不同地点生产系统。8. 试述农业模拟模型的研制步骤。P93(1) 模型选择和系统定义：明确定义和综合分析是建立以个概念模型直至量化模型的关键。(2) 资料获取与算法构建：1、工作积累或文献资料（其中文献资料用于模型构建）3、补充实验或支持研究，围绕某个方面获得全新资料（一部分用于模型构建，一部分用于模型参数的确定及系统测试）2、合作途径，可以从同行科学家哪里获取相关资料（用于模型参数的确定及系统的测试）资料获取来源(3) 模块设计与模型实现模块设计与编程需要注意几个问题： 将主程序和亚程序设置成合理的模块化结构 突出模块的可读性与解释性，以及可改性和灵活性 表现友好的人机界面和可操作性 将模块运行时间降到最少(4) 模型检验与改进模型的检验包括对模型的敏感性分析、校正、核实、测验。模型改进则是在检验模型的过程中，对模型进行必要的改进与完善9. 农业地理信息系统的研制过程。P240(1) 系统分析及可行性研究，明确系统建立的目标，要解决的主要问题及其必要性，确定系统建立的各项条件，分析系统建立的可行性。1.空间信息管理与制图2.空间指标量算3.空间分析和综合评价4.空间过程模拟 用户需求调查 系统目地和任务 数据源调查和评价 技术评价 系统的支持状况(2) 系统设计 系统功能设计：根据系统研制目标，确定熊必须具备的功能设计相应的组成结构及其功能模块，应用模型并说明他们在整个系统中的作用于相互关系 数据库设计：不同格式的数据，如矢量数据、栅格数据、属性数据等有不同的特点，应选择确定相应的数据采集和入库方式。 软硬件设计 系统界面设计 农业GIS可有三种主要用户界面样式（菜单式界面、命令式界面、表格是界面）(3) 系统实施：1、进行软硬件购置 2、搜集准备各类数据、进行数据的输入，建立系统数据库 3、采用相关计算机语言，将相关的应用模型变换成程序设计语言编写的程序 4、进行系统个部分的组装，以统一的界面实现各部分的有机链接(4) 系统测试及评价：在各项测试的基础上进行系统的评价一方面根据系统的各种职能指标、技术指标和经济指标对系统的效率性进行评价；其次，根据系统在运行时的稳定性，数据安全等评价系统的可靠性；第三，评价系统软硬件、系统功能进一步升级和扩展的可能性，系统是否为数据量的增加或功能的增加等留有接口和余地最后，对系统的经济效益和社会效益进行评估和分析。10. 农业地理信息系统的应用领域。P255(1) 农业资料与环境管理自愿清查是地理信息系统最基本的职能，这是系统的主要任务是将各种来源的数据汇集在一起，并通过系统的统计和覆盖分析功能，按多种边界和属性条件，提供区域多种渐渐组合形式的资源统计和进行原始数据的快速再现。(2) 农业规划及区划地理信息系统的数据库管理有利于将这些数据信息并到同一系统中，利用相关应用模型进行多目标的开发和规划，包括不同用地类型的适宜性评价、优化配置等。(3) 农业灾害监测利用GIS强大北京数据库的支持及分析应用模型，借助遥感信息的利用，可有效地用于森林火灾的预测预报，洪水灾情检测和洪水淹没损失的估算，为救灾抢险和防洪决策提供及时准确的信息。(4) 农业环境保护环境监测、生态环境质量评价与环境影响评价，环境预测规划与生态管理以及面源污染检测等。11. 知识模型的主要特点？P268(1) 知识模型模拟的是农业专家出来里问题的思维和推理方式，而不是作物本身，这一点与专家系统相同。(2) 知识模型用数学算法和量化模型代替了专家系统中的知识规则，解决了知识库庞大而分散的问题(3) 知识模型中的动态模型描述了作物生育和栽培管理与环境的关系，原则上能用于不用的环境和生产系统(4) 知识模型的驱动变量为环境条件，使用时用户只需提供当地环境条件数据，便可实现知识体系的更新。12. 基于知识模型和生长模型的作物管理决策支持系统的特点、结构和实现原理。P270(1) 特点：1.预测性 2.决策性 3.准确性 4.实时性用户解释机制推理机人机接口知识库生长模型库知识模型库数据库(2) 结构：(3) 实现原理产量，品质目标知识模型实际资料气象预测生成栽培方案生长模拟模型达到量产目标?YN品种量产结构播期苗木期播种量生育指标肥料运筹水分管理效益分析 栽培方案设计NY合理 实时管理调控NN偏离曲线？结果输出明显偏离曲线？专家曲线方案执行Y模型预测苗情资料修正13. 精确农业的概念与特征。P316一种基于空间信息管理和编译分析的现代农业管理策略和农业操作技术体系，它根据土壤肥力和作物生长状况的空间差异调节对作物的投入，在对耕地和作物长势进行定量的实时诊断，充分了解大田生产力的空间变异的基础上，以平衡地理，提高产量为目标实施定位、定量的精确田间管理，实现高效利用各类农业资源和改善环境这一可持续发展目标。特征：1.地域性 2.综合性 3.系统性 4.渐进性14. 精确农业技术实施过程？P3261. 产量数据采集2. 土壤数据采集3. 作物营养监测方法4. 土壤水分监测5. 苗情、病虫草害数据采集6. 其他数据采集7. 高光谱遥感(1) 数据采集(2) 数据差异分析(3) 处方生成：GIS与模拟技术紧密结合在一起，才能制定出切实可行的决策方案。(4) 控制实施：1.智能农业机械是精确农业中进行控制