（植物营养学专业论文）网络柑橘专家系统和土壤资源WebGIS研制.pdf

阻错柑橘专辩系统和土壤资源w e b g i s 研制 摘要 瑗钱诗算壤菝拳鞠嬲终戆延 率魏农堑信惑耽提供了必要条舞。穰靠传统鹣信惑 获取方式已缝不可能满足农业现代化的需要，传统的农业生产管理方法也具有局限 性，袭瑷在决策过程瓣富匿嚣摹霉磅残莱黎广疲震低效率、低蔟量，掰专家系统技术 则为貔们提供了一种企新的处理复杂农业问题的思想方法和技术手段。本硕士课题 在充分潺查、魄较藤表终掺甥生产管理专家系绕= 奄愚戆基砝主，采矮宠进戆 b r o w s c r w c bs e r v e r d a t a b a s e 三层网络体系绪构和地理信息象统技术蹲，研制汗发了 包括产兹、产孛移产矮全生产管理过授的撑撬生产专家系统，宠成了翔识露、终理 机、数据库、规则库及其后裔管理模块的设计，并实现了与柑橘生产密切相关的土 壤资源信息的w 曲g i s 发布与咨询。邋过网络技术让农业专家以虚拟形式走懿农楗， 缩斑了农业专家和农隈、科学技术和农业生产实践之间的距离，扩火了农业倍息的 共享度。本文走要作了以下工作： i 麸体系结构上确立了旗子b s 三层体系结构韵柑橘生产专家系统，能够适应 目前撼层不i 弼档次网络环境的需求，肖利于嫩一步推广和应用本系统。 2 锌霹裙橘生长餍赣特患，采罱模块傀缀装设计方法，设计、拜发并遗过华中 农业信息网发布了包括柑橘概述、柑橘生物学特性和柑橘栽墙管理等7 个主模块组 成熬完整撵攘专家系统。系统哥浚酞不同羯产层蘸满足震户豹信怠鬻求，具有适应 人类恩维的发散性、随机性和跳跃性婷人性化特征。 3 。设诗7 基于产艇式委麴接理豹攘毽氯，实褒了撂褥植物营养释病虫害靛远程 诊断；并采用规则库和推理机分离方式，使褥系统规则库的维护和扩充简单翁行。 4 。首次设诗劳研铡7 县零足度基乎m a p x t r c m c 鹣主壤资源售塞瓷谗系绞，已经 通过“华中农业信息网”发布。系统以三峡及其周边地区为例，实现了土壤空间信 息和属性信息的有效综合、分辑和处壤，戆够为当遮农业管壤部门、基层农羧人员 和农批生产者提供土壤资源信息，指导柑橘科学种植。 5 设计了功能完整的后台管理模块，使系统维护积扩充恁挟捷方便。 关键溺：稽稀w e b专家系统o l s m a p x t r e m e 华中农业大学2 0 0 2 级徐胜祥硕士学位论文 t h ee x t e n s i o no ft h et e c h n o l o g yo ft h em o d e mc o m p u t e ra n dn e t w o r kh a so f f e r e d e s s e n t i a lt e r m sf o ra g r i c u l t u r ei n f o r m a t i o n i ti si m p o s s i b l et om e e tt h ed e m a n d so f a g r i c u l t u r a l m o d e r n i z a t i o n o n l yr e l y i n g o nt h et r a d i t i o n a lm e t h o do fo b t a i n i n g i n f o r m a t i o n t h e r ea r es o l l l el i m i t a t i o n sa b o u to u rm a n a g i n gm e t h o do ft r a d i t i o n a l a g r i c u l t u r e i ts h o w si nb l i n d n e s so nd e e i s i o n - m a k i n g , l o we f f i c i e n c ya n dl o wq u a l i t yo n s p r e a d s c i e n t i f i cr e s e a r c ha c h i e v e m e n t a l lo ft h ec a n n o ts u i tt h ed e m a n do f m o d e r n i z a t i o n e x p e r ts y s t e mt e c h n i q u ep r o v i d e san e wi d e aa n dm e a n st od e a lw i t ht h e c o m p l i c a t e da g r i c u l t u r a lp r o b l e m o nt h ef u l l yb a s i so fi n v e s t i g a t i n ga n dc o m p a r i n gt h e f o r e i g na n dd o m e s t i cc r o pp r o d u c t i o nm a n a g e m e n te x p e r ts y s t e m ，t h eo r a n g ep l a n t i n g e x p e r ts y s t e mc a nb er n no nt h en e t w o r kw h i c hb a s e so nb r o w s e r w e bs e r v e r d a t a b a s e s t r u c t u r ea n dg i st e c h n o l o g y , e t c t h i sa r t i c l em e n t i o n st h ed e s i g n i n go fk n o w l e d g eb a s e ， r e a s o n i n gm a c h i n e ，d a t a b a s e ，r u l eb a s ea n di t sm a n a g e m e n ts y s t e m n es o i ll c s o u r c e i n f o r m a t i o n , r e l a t e dw i t ht h eo r a n g ep l a n t i n g , h a sb e e ni s s u e db a s e do nw e b o i s i tl e t s t h ea g r i c u l t u r a le x p e r tm o v et o w a r d st h ec o u n t r y s i d et h r o u g ht h en e t w o r kt e c h n o l o g y , a n d t h ed i s t a n c ei s g e t t i n g s h o r t e rb e t w e e na g r i c u l t u r a le x p e r t sa n df a r m e r s ，s c i e n c e t e c h n o l o g ya n da g r i c u l t u r a lp r o d u c t i o np r a c t i c e s t h e s h a r er a n g eo fa g r i c u l t u r a l i n f o r m a t i o ni se x p a n d e da l s o t h i sa r t i c l eh a sc o m p l e t e ds o m em a i nr e s e a r c hw o r ka s f o l l o w 1 b a s e do nb r o w s e r w e bs e r v e r d a t a b a s es t r u c t u r e i tc a nm e e tt h ed e m a n d so f d i f f e r e n tg r a d en e t w o r ke n v i r o n m e n to fb a s i cu n i ta tp r e s e n t , a n dh e l pt op o p u l a r i z ea n d a p p l yt h i ss y s t e mf u l t h c l 2 a c c o r d i n gt ot h ec h a r a c t e r i s t i co fp e r i o do fo r a n g eg r o w i n g , t h eo r a n g ep l a n t i n g e x p e r ts y s t e m ，w h i c ha d o p t st h ed e s i g nm e t h o do fm o d u l ea n da s s e m b l e ，h a sb e e n d e s i g n e di n t os e v e nm a i np a r t s ，s u c ha ss u m m a r i z a t i o n ，b i o l o g i c a lc h a r a c t e r i s t i ca n d p l a n t i n gm a n a g e m e n t , e t c i tc a np r o v i d ea l lk i n d so fd e m a n di n f o r m a t i o nt od i f f e r e n t u s e r s , m e a n w h i l e ，s u i tp e o p l e sd i s p e r s i n g , r a n d o m n e s sa n dj u m p i n gt h i n k i n g 3 r e a s o n i n gm a c h i n ei sd e s i g n e db a s e do np r o d u c i n gt y p eo ff o r w a r dr e a s o n i n g t h eo r a n g en u t r i t i o n , p l a n td i s e a s e sa n di n s e c tp e s t sc a nb ed i a g n o s e di nl o n g - d i s t a n c e t h r o u g hi n t e m e t o w i n gt ot h ew a y o fr e a s o n i n gm a c h i n es e p a r a t e df r o mm l e _ b a s e ，i ti s e a s i e rt om a n a g ea n du p d a t et h er u l eb a s e 4 t h ec o u n t yd e g r e eo fs o i lr e s o u r c ei n f o r m a t i o nc o n s u l t i n gs y s t e mb a s e do n m a p x t r e m ei sd e s i g n e df o rt h ef i r s tt i m e ，a n dh a sb e e np u b l i s h e dt h r o u g ht h ew e b s i t eo f c e n t r a lc h i n aa g r i c u l t u r a li n f o r m a t i o nn e t ( w w w c c a i n n e 0 t a k i n gt h er e s e r v o i rr e g i o n o ft h r e eg o r g e sa n ds u r r o u n d i n ga l v 强sa sa ne x a m p l e t h es o i l s p a c ea n da t t r i b u t e i n f o r m a t i o nc a nb es y n t h e s i z e de f f e c t i v e l y , a n a l y z e da n dp r o c e s s e di nt h i ss y s t e m a tt h e s a m et i m e ，s o i lr e s o u r c ei n f o r m a t i o ni so f f e r e dt ol o c a l a d m i n i s t r a t o r s ，a g r o n o m y t e c h n i c i a n sa n df a r m e r si no r d e rt og u i d i n go r a n g ep l a n t i n gi ns c i e n c e 5 t h es y s t e mm a n a g e m e n tp l a t f o r mw i t hp e r f e c tf u n c t i o ni sp r o v i d e d w h i c hm a k e s t h em a i n t e n a n c ea n de x p a n s i o nm o r ec o n v e n i e n ta n de f f i c i e n t k e yw o r d s ：o r a n g ew e be x p e r ts y s t e m g i s m a p x t r e m e 2 弼络搬橘专家系统秘土壤赘源w e b g i s 研制 1 绪论 。1 研究的意义和謦韵 当今傲界邑进入信息时代，i n t e m e t 的飞速发箴和在全球范灏的普及应餍正绘人 类擞话带来革命性的变化。随着信息技术的广泛应用，数据库技术中的数据挖掘、 入z 智熊串的知谖获取，i n t e m e t 已将传统意义上的物理空间转变戚电予空闯，把人 们带入了一个秘络社会之中。i n t e m e t 改变了传统的工作生活模式，借助于这一强大 豹工具，零仅霹潋实褒瓣上办公、阚上娱笨，蔼且零j 用穗予商务逐可醵实现弼士购 物等。在道去韵十氕年羹，i n t 魁 n e t 已经被广泛麓应用予商妲、工啦和生活领域。进 入簸世纪蘑，隧饕i n t e m c t 技本熬发震以投i n t e r a c t 应藤领壤蠡孽必凝扩大，i n t e m e t 必将会成为一个最大豹傣惑深，恣必然会成为入 j 获得信怠的耋要豹手段。 农业领域也不例矮，镁靠传绫麴痿患获取方式已经不戆瀵足农数现臻亿熬嚣 要，农螺瞧必须媸黪i n t e x n e t 等走遂鹣秘技等段才麓蕊抉农驻瑗锭能翡多饯，实现农 业的可持续发展。磁现今i n t c m e t 技术褒农业领域的应用还处于一个初级除段，虽然 出现了一些农业穆怒网站，健其蠹褰不够誊塞，撵母蛙整。农聚遣锪囊餮黪麓熬 的、动态交冱型的i n t e m e t 艘用程序来真正的指搏其农业生产的袈个环节。豳此磺究 i n t e m e t 技术在寂煦生产中的应用就湿德尤其重要。 我豳是世界柑椭重要起源中心，有文字记载的柑橘栽培历史已达4 0 0 0 多年。人 释j 嘏早就瑚| 优稽橘，并避行商效毪靛培，在夏书蕊贡、史记贷殪判传中均 肖记载。中国伟太的爱豳诗人屈原在2 0 0 0 多年前写的离骚中膏橘颂一牵。 中溺豹掇稀赭种稷晕就遴过各种途径传播劐整界备玩( 支n 新聚，2 0 0 1 ) 。 新审潜藏立激来，特剐怒1 9 8 4 年国家对包括柑橘在内的水栗进行以市场化为敬 趣戆滚遴抟溅改萃虢亲， 跨添产鼗遗猛笈溅，吕经藏为我嚣南方主产区农糟经济豹 一大支投产娩，为程进农氐增牧、扩大城乡居琵就救和敬瞽生态环境作出了积极贡 献。 漠纛鸯是全霜纛要糍稀产区之一，繇舔移产譬分勇g 搜麟全謦第7 位和第6 位。 念省名优横播栽培嘲积醴达到8 0 万枣，名俊果晶率达到4 0 2 兰衣，必实施援模生产 奠定了良好基硪。淤她袋横援产区属亚热謦零熙犍瀑滤气娱，光照态是，热爨丰富， 雨擞充沛。此外，湖北省山地资源也十分丰塞，尚蠢适嶷嵇檀挂攘山地1 0 0 万蠢娃 上裔待开发，具有广阕的发展潜力。在漩j t 省，樾撩秘攘足乎程各瑟( 意) 甥鸯努 布，其中在汉水流域主要分布在1 5 个县( 市) ，在三峡流域主要分稚农2 1 个县( 审) ， 在鄂南地区童要分布在1 5 个县( 市) 。隧着长江葛洲坝工程、三蛱工程等工程的兴 建，大水体增温作用明显，相对湿殿较大，宜昌市熙柑橘栽培的最佳适宜区。1 9 9 5 年秭妇墓被圈家命名为“中国脐橙之乡”，1 9 9 8 年寂昌县又被命名为“中嚣早熟遗 州蜜裙之乡”。宣晶熬长江上中游农、业开发公司所属三个柑橘场被认定为农业部优质 3 华中农业大学2 0 0 2 级徐胜祥硕士学位论文 柑橘果品生产基地。近年来，秭归县纽荷尔脐橙、长红脐橙和桃叶橙；兴山县锦橙 1 0 1 号和夏橙；宜昌县温州蜜柑碰柑；巴东县朋娜脐橙和甜柚等一批特色精品多次 荣获全国农博会金奖、部优产品奖和省优产品奖。 三峡库区作为我国主要的柑橘出产地之一，面积广阔，但品种单一，尤其缺乏 高产优质的品种和相关高附加值的深加工产品，与国外先进的多优良品种的柑橘生 产及加工技术和经营水平相关甚远。虽然三峡库区柑橘产业目前已有一定基础，但 从总体上看，整体素质仍不高，还难以适应库区形成后的新形势。目前，三峡库区 柑橘栽培现状仍然存在四个方面的突出问题：一是“鸡窝状”、“大字报”式的条块 栽培现象比较突出，即柑橘和粮油作物相间栽培，好田种粮油，荒坡地种柑橘：二 是结构不合理，良种更新速度缓慢，很多产区仍在种植2 0 世纪7 0 年代前后的品种， 果农的眼前利益和短期行为明显；三是产品质量和市场关系的忧患意识不强；四是 产业化链条不完整，采后增值率低，柑橘产业的整体效益没有得到充分发挥( 陈传 友) 。 随着i n t e r a c t 和农业新技术的普及，如何借助信息技术来推动库区农业的发展， 更好地落实党和国家安置移民发展战略，不仅具有经济意义，而且更具有战略意义。 本课题“网络柑橘专家系统和土壤资源w e b g i s 研制”的研究，将通过网络技术让 农业专家以虚拟形式走向农村，走向千家万户，为广大的农民和基层农技工作者提 供面对面学习交流的机会。此外，通过该系统，可以将专家的最新研究成果及时推 向农村和市场，缩短农业专家和农民之间的距离，缩短科学技术和农业生产实践的 距离。为解决技术如何转化为生产力提供新的思路和方案，提高了科学技术向生产 力转化的效率，有效促进农业科学技术服务于农村，提高农业生产经营效率，促进 三峡农业的可持续发展。 针对“网络柑橘专家系统和土壤资源w e b g i s 研制”目前在国内外成为研究的 重点，而柑橘在国内水果产品市场供应中又具有举足轻重的地位，继续加强柑橘精 种高产实用技术、管理的研究，对湖北省水果种植业的可持续发展具有重大的现实 意义。并且随着信息技术、网络技术、多媒体技术等计算机技术的发展，开展本课 题的研究也具有光明的前景。 1 2i n t e r n e t 技术与发展 1 2 1h r m l 和d h t m l 技术 h t m l 是一种页面描描述述语言，和基本的编程语言c c + + 等不同，很大程度 上可以说它是一种排版语言。它通过一些标记( t a g ) 对w e b 页面进行排版，h t m l 是制作w e b 页面的基础。 动态h t m l ( d y n a m i ch t m l ，d h t m l ) 并不是一种新语言，它是h t m l 、 c s s ( c a s c a d i n gs t y l es h e e t ，层叠样式表) 和客户端脚本语言的集成。d h t m l 的本质 4 网络柑橘专家系统和土壤资源w e b g i s 研制 是使用脚本语言访问i - f f m l 元素对象和c s s 属性，从而获得动态效果。它通过文档 对象模型( d o c u m e n to b j e c tm o d e l ，d o m ) 为h t m l 提供综合对象模型。也就是说， d o m 模型允许两绦开发人员将h t m l 网页中每一个元素通过定义其n a m e 或i d 属 性，将其视为对象，综合运用h t m l 和脚本来处瑷h t m l 网页。 1 2 2j a v a s c r i p t 和v b s c r i p t 技术 j a v a s c r i p t 是一耱基予对象熬瓣本语蠹，逶避焱入或熬会标疆h t m l 语言嚣窑 现。它的目的是与h t m l 、j a v a a p p l e t 一起实现在一个w e b 页面中链接多个对象并 能与窖户动态交嚣瓣功能。由于瑷奏的嚣大主滚溅览器m i c r o s o f ti n t e r n e te x p l o r e r 和n e t s c a p en a v i g a t o r 均支持j a v a s c r i p t ，所以本系统的客户端应用程序开发采用了 j a v a s e r i p t 脚本语蠢。 v b s e r i p t 同j a v a s c r i p t 一样也是一种解释型谮吉，由w e b 服务器或浏览器解释 执行。它研以用任何无格式的文本编辑工凝来编辑。由予v b s c r i p t 是v i s u a lb a s i c 程序设计谮言家族中的一员，和a s p 集成紧密，殂数据处理能力强于j a v a s c r i p t ， 同时服务器端应用程序开发过程中使用v b s c r i p t ，没有客户端应用程序开发的局限 经，当客户请求贾霭对，廷面将寇服务器上执行，然后荐反馈绘测览器，测览器获 得的只是标准的h t m l 文件，这榉就可以摆脱溯蓖的限制。所以，在服务器端应用 稷穿编写浆蘑了v b s e r i p t 獬本语裔。 1 2 。3a s p 网络编程鼓术 动态月瑟务器网页( a c t i v es e r v e rp a g e s ，a s p ) 魁一个服务器端的脚本环境，而不 是一种编穰语言，它提供a c t i v es c r i p t 技术( 李道亮等，2 0 0 0 ) 。利用这种技术可以 将运用多种语言 ，负赘撬 供靼管理蚤类数搌，包攒数据库、躲识鼹、多媒体瘴及模型库孛各类数撰螅访秘。 该屡主要是遁过中瓣业务逻辑屡应熙逻辑缝终势若予令客户共享数擐痒豹遴按，稳 前端客户层、中间成用层提供数据，从丽减少了连接次数，提意了数据服务爨的性 能和安全性。 l 。2 6w 幽g i s 技术 鑫2 蛰 凌纪瀚年代嚣瓣滋来，嚣联鞠( i n t e r a c t ) 技术得到了邋速的发糕，几乎进 入了人类享会生潺务令领域，霹桂会文爨爨冬遴步秘缀济瓣发震产生了辍为潦远静影 螭，i n t e r a c t 技拳歪寝改变蓍整个整莽。镪s 技术豹飞速笈箴最然为缝理信怠酌龟予 化、可视化、鼹终化、中央罄德篱蠼化帮求了重大鼙瑟，毽缝瑾镕惑大多袭萃瓿上 谈嗣，恧鞋会对她爨整慰黪嚣求在不叛壤长。藏羚，g i s 技术发餍掰今天，它骈惫 畲的概念、弓l 用的技术手段融经接触到各信感技术领域的煎浍，它的应用誉仅垂最 初的地理领域拓竟劐广义麓壤息服务，冠融出予i n t e m e t 搜术戆不甄发鼹秘久嚣j 对 g i s 的广泛需求，把g i s 与网络技术相融合，利用i n t e r a c t 狂w e b 上发布秽怒版室 7 华中农业大学2 0 0 2 级镣胜祥硬士举位论文 间数摇，为朋户提供空间数据潮览、查询和分析的功髓，形成一个网络化的地理空 阉集成平台，汪经城兔g i s 发袋鹣必然趋势。i n t e m e t 技术的逐速度麓为g i s 摄供了 一种崭薪蕊又国菲常裔效豹遗淫信息虢体，g i s 的网络仡应稍趋势已成为必然，戳 摹辍或是域粼络秀操作平螽鹣工律模式终将被i n t e m e t 操作警台所取代( 李麓等， 2 0 0 3 ) 。 蠢维翳媳理售息系统( w e b g s ) 攒基予i n t e m e t 警螽、粟溺b s 戏e 搭缝构模式， 客卢端应鼹软件采瘸w w w 褥议遮暂在i n t e m e t 上游滩蓬信慧系统，实现至联两环 境下的空阅信息管理等地理信息系绫功能，它改交了g i s 数撰售憨蛇获取、传输、 发密、共事、斑是靼霹程纯等过程翻穷式。瘸户誉登魏买暴赛懿g i s 较俘，碍壹接 通过i n t e m e t 获取6 i s 数搬_ 和使用g l s 分橱功能，以满足不固层次熙户对g i s 数援 的使愆需求。 w e b g i s 在短短的几年时间内迅遮发展，世界备大g i sr - 商都纷纷推如了自融 鸱w e b g i s 麟决方案。本课蹶中拟采翅的乎螽是“m a p i n f o 公司熟m a p x t r e m e ”平 台、采用b s 信息交互模式。m a p x t r e m e 是基于i n t e m e t i n t r a n e t 的地图应用服务器。 它采爝标准韵t c p i p 协议，遵过l 瑕1 p 进行文档秘文馋健输，在测览嚣斌为标准的 h t m l 语言，从而保证了与客户端浏览器的无关性。另外，m a p x t r e m e 支持分布式 自琵务体系鳞梅，能每冀谴标准的w e b 赧务器桶连，函而具有良好的开放谴。 土壤资源耩往暴商胡鼗静空闻分= 帮特征，这也是精准农敛中实现差异施腮、藏 异辫嚣管臻瓣蒺础，拨筵髓韵w e b g i s 进行土壤资滚管理，秃论程多大尺浚下都其 畜露天豹潜在优势。然磊，戬“w e b g i s ”佟为装键词，借韵“新浪”搜索葶| 擎检索， 结果基示：曩翦互联爨圭霹测焚熬w e b g i s 憋癍用燕癸集串奁簸帝缝辫、羧游簿靛、 交透露蛙等领域，农数上仗寄糖震获源分蠢应羯( h t t p ：i c g r e a a s n e t c n w e b g i s h t m l ) ， 对蕊向县市区域的土壤瓷源债息应用尚检索不到。因此，研突县枣尺发上螅主壤资 源w e b g i s 蘩愚咨溜黎绫具京霪要瓣现实意义。 1 。3 闺内孙侔物生产管理专家系统磺究进展 1 3 1 专家系统的定义与特点 专家系统e s ( e x l m r ts y s t e m ) 实瓢上怒一秘以知识蔑基璐，栽够广泛遮戮建专 门知识点求解闯题，达到人类专家水平结论的计算机稷序系统( 于同敏等，2 0 0 3 ) 。 它应用人工蛰缝技术，根据个或多个专家提供的、特殊领域内用以分橱葶爨辫决阍 题的知识、经验和方法，总结并形成规则，用软件的方式予以实现，然后存贮起来。 这样计算祝就缒秘爝这个敬伟，通过系统与用户交亘对话戆方式，壤据用户甄答稷 序的询问所提供的数据、信息戚事实，运用系统存贮的专家知识和经验，j 挂行推理 潮断，模数入裳专家解决 ；番邋形成决策的过程，最后褥出缩谂，绘出建议，灏时绘 出该结论的可信度，以供用户决策参考( 张健簿，2 0 0 4 ) 。 8 鼹络攒橇专家蒜缝靼壤舞辣w e b g i s 磺制 由乎专家系统的应用相当广泛，其技术仍在不断的发展完善，因此专家系统的 缀成结构也没商统一的模式( 王文云等，2 0 0 4 ) 。摄握人们的普遍认识及鞭翦发展状 凝，遥鬻，一令激娥燹| j 必基础、黻 菇鼹隶解为中心豹专家系统主簧包括黻下五个组 成部分；知谈瘁( k n o w l e d g eb a s e ) ，数据麾( d a t a b a s e ) ，推理机( i n f e r e n c ee n g i n e ) ， 入戡交互接弱( m a n - m a c h i n ei n t e r f a c e ) ，解释概稳e x p l a n a t o r yi n t e r f a c e ) 淤及其它有 关部分缓成( 孙链鬣等，1 9 9 8 ) ，其藿本缀成及倍怠流程船瀚1 所示。 知识痒是熙予存放领域知识的场黪。在系统巾，它独立手其它备部分，这是专 家蓉统憋令鬟簧特征。知识瘁存放知谈的方式是蘸 它的知识表示策略决定的( 舀 寒等，2 0 0 1 ) 。捺理机是控制整个专家系统谶行工作、求鳃闯题的规梅，又称为控测 机构或闻题求解爨。解释虮梅憝专鼷子囱用户瓣释“为特么”、“怎样”之类翡阕题。 它胃解释审黼推联遮程与整个推溪路径。入视交蠢界面又称用户界强，即恩户与专 家系统进行联系的部分。一般是用采进行数据、傣感或愈令的辕入，结果豹输出瓣 信息豹摄暴等。它们与髑户交曩的媒奔可戳是文字、声音、图像和渤磷等。数据库 存放着系统的有关数据，可以怒系统运行中用户输入的数据，推理得到的中闻结累 及最终结果等。 糯卜l 专家系统蛉的基本绪 每 f i g 1 - 1b a s i cs t r u c t u r eo fe x p e r ts y s t e m 专家系统不澍予一般的计算梳系统，其主要特点是：( 1 ) 启发髓，即能运用专家 知识和经验进行推理和判断；( 2 ) 透明性，即系统能解释零身的推理过稳，劳憩豳筹 熙户提出豹趣题；( 3 ) 灵活性，即专家系统能不断蟪增长辩谈，修改和完善原有的知 识；( 4 ) 针对性，即一个特定的专家系统完成的任务领域比较窄，解决的问题也e e 较 专妲；( 5 ) 实用性，即专家系绞强调邋用和管用，联磷裂鹃系统一定要解决入们在生 产蜜筏、科学研究及其它领域中的实际问越。 1 3 2 爵垒卜作物生产管理专家系统研究进展 早期应用是2 0 世纪7 0 年代美国伊利诺紧大学瓣檀携病理学家芹霜计算辘科学家 共同舞袭韵大事病窖诊断专家系统( p l a n t d s ) 。8 0 年代，农蛾专家系统褥列了缀 丈的蓰滕。在作物篱理上，c o s s y m ，c o m a x 撼茂傍物管理系统是农业生产中最梵 9 华中农娥大学2 0 0 2 缀徐胜祥硕士学位论文 葵麓、痤瘸最成功豹事铡乏( 翅麓等，2 0 0 3 ) 。该系统1 9 8 6 年蠢美国农驻部农激 研究局作物模拟研究所和密西西比州立大学联合研制而成，用于向棉花种植者推荐 校滔警毽臻涟。它跫一个蒸子模黧豹专家系统，纛一个模数漶蓬燮长发寒过程嚣本 分营养在土壤中传递过程的模型g o s s y m 。它给出施肥、灌溉的网程表和落叶剂的 台建傻瑗，绘基攘芘生产最佳管理方案，该系缴耀予携芯生产镑理嚣，获零了楼 当成功( 鬻燕，1 9 9 6 ) 。 已经费发的住糖栽培专家系绕，主要集中在橼蓬、小爱、玉米狂衣稻簿捧物， 且绝大多数为专项性栽培篱理系统( 如施肥、病虫辫诊治等) ，如美国的c l c - e m 鼹 一个基于分类规划的耪花蒜虫管理专家系缆，主要在m i s s i s s i p p i 使用，可以完成1 3 个棉花害搬的管理。近年来叉建成了c a l e x r i c e 用于水稻生产篱理，它可以通过 殿特网从气象数据库和加州农药数据库检索数据。1 9 9 2 年在我国黄山举行的国褥农 监专家系统会议上，来营1 4 个国躺代表介绍了备国酶农泣专家系统，倒鲡哥伦院 亚大学的梯田专家系统，爨本的濒宣控制专家系统，英国e s p r i t 支持下的水果像 辫系统，德蘑靛蕈逢管理专家决策支持系统，埃及农垦部支持静黄瓜栽培专稽稀栽 培两个作物生产管理专家舔统，殴西维考沙联邦大学开发的小型牛奶场管理知识及 凑壤支持系统等。 。 1 作物生产管理系统的发展趋势是高度智能化、综合化和自动化。高度智能化熄 撵捧兹叟声管理系绕中豹专家系统越寒越残熟，溅辑接理凌能逐步增强，决蘩塞确 率提高，间时增加自学功能，使系统在实例决策中积累知识。高度综合化是指作物 生产管理系统琴仅龟捶作甥摸拱横垄、作秘管理专家系统秘据物管理臻让决繁摸燮， 还将与地理信息系统、全球定位系统、遥感技术镩高新技术结合，形成集成的作物 生产管理系统。崧度自动化是指集成豹传镌生产锗理系缝自身逐步具有控粼匿阁穆 业机器的能力，蛮现田间作业自动化，最艏充当怍物生产自动化的主角。 l 。3 。3 匡恕堆羧生产管理专家系统辑突进展 我国农业专象系统的研制和开发开始予8 0 年代，进入9 0 年代后，专家系统程 农泣上豹旋建蚕精褥到接广，其臻镧舞发零莰在广发上春了藜豹笈浸，嚣置在深藏 上有了新的突破。由于我国农业自身的若干特点，如农业水土资源人均占有量低、 农爨文讫繁矮低、农韭领域专家鞠秘技久爱紧缺笛，农数专家系统熬开发与应雳扶 一汗始就照到广泛的重视，并成为信息技术在农业应用的隧发方面，其中影响最大 的是与秽攘业有美弱各类专家系绞。铡如：1 9 8 3 每，中弱辩学院会怨智能钒攘舞必 所与安徽省农业科学院士壤肥料研究所合作研制的“砂姜黑土小燮施肥专家咨询系 统”，于1 9 8 5 年l o 月建成，在安徽省淮北平原l o 多个县得到较大规模成羯，开创 了农业专家系统谯我国应用的先河( 吴玺等，2 0 0 0 ) 。目前，我国融开发出的较成功 的农业专窳系统衣中国农科院计算中心研制开发的多媒体小麦管理系统；吉林省农 科院开发瀚多媒体墨米良稀综合评价专家系统( 黄贵平等，2 0 0 3 ) 。另井，黻北京农 l 0 网络柑橘专家系统和土壤资源w e b g i s 研制 林科学研究院等单位为代表开发的农业专家系统开发平台在我国专家开发平台这一 领域取得了一些突破性进展，也在很大程度上推动着我国农业专家系统的蓬勃发展。 作物栽培管理在经历了传统栽培和模式化栽培之后，随着信息技术的发展，智 能化栽培是历史的必然。近年来，农村电话信息网的建成及计算机普遍进入县、乡 ( 镇) ，为作物栽培信息化管理提供了硬件资源，生产上使用栽培专家系统指导生产 已成为可能。人们也寄希望作物栽培专家系统能给作物栽培管理带来新的进展与突 破。但在已开发的各类作物栽培专家系统中，公认的较完善的实用的栽培专家系统 并不多见。究其原因，首先，专家系统作为人工智能的实用化领域，其求解的高性 能是通过牺牲问题求解的通用性换来的。自然生态环境条件决定作物生产特点，依 据某一地区生态条件开发的作物栽培专家系统，难以指导另一地区的作物生产。其 次，绝大多数作物栽培专家系统是人工智能领域的专业研究者通过与栽培专家的合 作开发出来的，两者很难跨越专业间的鸿沟，致使知识库中知识的组织还欠逻辑性， 推理不够严谨，深层知识不多( 廖桂平，2 0 0 0 ) 。因此，借助高水平的专家系统开发 工具，栽培领域专家进行适合当地生态栽培条件的作物栽培专家系统的有关研究与 开发是今后作物智能化栽培管理系统发展的必由之路。 由于作物栽培的传统管理方式与经验栽培模式，如投入不足、栽种偏稀、管理 粗放等，特别是基层农业管理与技术人员和农户缺乏作物高产、优质、高效栽培技 术知识，栽培管理粗放，致使作物单产远低于作物本身的技术产量，使现有优良品 种所蓄含的产量与质量得不到充分发挥，严重影响作物生产的经济效益和作物生产 的进一步发展( 李旭等，1 9 9 9 ) 。因此，需要运用新信息技术和专家知识给予作物生 产适时、准确的栽培管理技术指导，以智能化信息技术促进生物技术向现实生产力 转化。 1 3 4 基于w 曲的专家系统的发展及其应用前景 尽管传统的单机版专家系统在商业上取得了很大成功，但在软件分布性和通讯 与信息分享性这两个问题上有着明显局限性( 李红梅等，2 0 0 2 ) 。一是专家系统修改 或升级后的软件分发问题。由于传统专家系统大多是建立在单机平台上，一旦修改 或升级，开发者必须将修改结果及有关文档物理地分发级所有用户。这不仅带来许 多人力、物力的浪费，而且时常超出基层农技人员与农户的能力范围，给专家系统 的维护和管理带来很多不便。二是专家系统之间的通信问题。由于传统专家系统之 间缺少知识交换的公共协议，使设计支持协作和动态信息共享的应用受到限制。局 限在某狭窄领域的孤立求解问题，是专家系统脆弱性的一个因素。 近些年来，在国家和各级政府的号召和帮助下，一些农业科技研究部门和各地 的农业部门都建起了自己的农业信息网站，为农民提供农业信息技术。在农业信息 网站建设的过程中发现，只提供类似于农业科技教科书的静态信息及一些供求信息 是不够的，如果能将一些优秀的农业专家系统移植到i n t e r n c t 之上，那么农民就有可 华中农业大学2 0 0 2 级徐胜祥硕士学位论文 能坐在家里通过上网就能够获得专家级的农业生产各个环节的知识，这样就能从根 本上解决农村农业科技知识匮乏这一现状，并对农业现代化进程有极大的促进作用 ( 李茹等，2 0 0 4 ) 。传统专家系统商业上的成功以及i n t e r n e t