《精准农业》课程教学大纲

《精准农业》课程教学大纲课程编号：0804084课程总学时/学分：36/2（其中理论36学时，实验0学时）课程类别：专业任选课程一、教学目的和任务精准农业是农业工程类各专业和农类专业的专业基础课程，是当今世界农业发展的新潮流。通过本课程的学习，应使学生了解和掌握精准农业技术的有关基本理论、基础知识和它的发展趋势，为精准农业技术的研究和实施奠定一个良好基础。二、教学基本要求以信息技术、遥感技术、传感技术、变量作业技术等为基础，掌握精准农业的基本原理和基本知识，并具有从事精准农业研究和实施的初步能力。以3S技术为主线，了解和掌握精准农业研究的基本原理和实施方法，掌握GPS（全球定位系统）设备和GIS（地理信息系统）软件的应用方法，了解RS（遥感系统）技术的基本原理及应用方法，具有变量作业的初步规划能力，可利用GPS、GIS和传感器实施田间土壤属性信息与作物生物信息采集。对精准农业技术的发展趋势有一定了解。本课程是农业机械化及自动化专业、农业电气化与自动化专业、生物环境工程与能源工程专业、农业水利专业、生物系统工程专业或相近专业的专业基础课。学习这门课程的前提是必须学好相应的基础课，如《计算机基础》、《信息技术基础》、《工程测试技术》、《农学概论》、《农业机械学》等课程，本课程所讲述的内容是上述这些学科的综合运用。所以本课程是学生学习上述课程之后进行讲授。三、教学内容及学时分配第一章绪论（4学时）第一节精准农业基本概念第二节精准农业的技术思想第三节精准农业的技术支撑一、全球定位系统二、产量分布的图生成系统三、变量控制技术四、农业生物信息采集技术五、遥感技术六、作物生长模型七、决策支持系统（DSS）八、智能外精准农业的发展概况。第四节国内外精准农业的发展概况教学要求：掌握精准农业的基本概念和精准农业的技术支撑；了解国内外精准农业的发展概况。教学重点：精准农业的技术支撑。教学难点：农业生物信息采集技术。第二章全球定位系统GPS及其农业应用（6学时）第一节基础知识一、GPS的发展历史二、其它独立的全球定位系统简介三、GPS的特点第二节GPS导航定位系统的组成一、包括空间部分二、地面监控部分三、用户设备部分第三节差分GPS定位原理一、位置差分原理二、伪距差分原理三、载波相位差分原理第四节GPS接收机工作原理一、接收机工作原理二、GPS与其它设备的通信三、数据格式及坐标转换等内容教学要求：掌握GPS的特点和GPS接收机工作原理；了解GPS的组成和定位原理。教学重点：掌握GPS的特点和GPS接收机工作原理。教学难点：GPS接收机工作原理。第三章地理信息系统GIS及其农业应用（6学时）第一节地理信息系统（GIS）概述一、地理信息与地理信息系统二、地理信息系的特征三、地理信息系统的分类四、地理信息系统的组成第二节GIS数据库一、GIS属性数据结构二、GIS空间数据结构三、矢量数据结构四、栅格数据结构第三节GIS主要功能一、数据输入二、网络与文本编辑三、数据存贮与管理四、空间查询与空间分析五、数据的输出与表达第四节GIS软件平台一、软件运行环境与GIS技术特征二、ARC/info系统介绍三、其它GIS软件平台四、空间查询与空间分析第五节实例一、基于GIS的农用土地适宜性评价系统二、GIS预测土地盐碱化三、GIS在草原调查中的应用四、GIS的Web应用教学要求：掌握GIS的特征组成和功能；了解地理信息系统的软件平台和在农业上的应用。教学重点：GIS的特征组成和功能。教学难点GIS数据库。第四章遥感RS及其农业应用（6学时）第一节遥感的概念一、遥感系统的组成二、遥感信息的获取接收、处理和应用三、遥感技术的分类四、大气窗口五、透射特性与遥感信息的关系六、高光谱分辨率遥感技术的研究和发展。第二节航空遥感一、航摄飞机及高度二、航空相片的基本特征第三节航天遥感一、陆地卫星及其数据二、SPOT与卫星及其数据第四节遥感软件平台一、图像处理系统-ERDAS二、ERMapper介绍第五节新一代遥感技术――成像光谱遥感技术一、基本概念二、发展现状三、应用领域第六节遥感的农业应用一、土壤水分遥感二、农作物遥感动态监测与估产教学要求：掌握RS的概念、遥感信息的获取接收、处理和应用、航空和航天遥感；了解遥感RS在农业上的应用。教学重点：RS的概念、遥感信息的获取接收、处理和应用。教学难点遥感信息的获取接收、处理和应用。第五章作物生产管理决策支持系统（DSS）（4学时）第一节作物生产管理决策的生成第二节专家系统ES及其农业应用一、基本知识二、专家系统的开发三、实例第三节作物模拟系统SS一、概述二、农业专家系统与模拟模型三、棉花模拟模型第四节决策支持系统DSS及其农业应用一、基本知识二、智能决策支持系统IDSS三、小麦生产管理决策支持系统教学要求：掌握作物生产管理决策的生成和作物模拟系统SS；了解作物生产管理决策支持系统（DSS）、专家系统ES在农业上的应用。教学重点：作物生产管理决策的生成和作物模拟系统SS。教学难点：作物模拟系统SS。第六章农业生物信息采集技术（4学时）第一节农田自动气象站一、农田自动气象站实例二、智能式传感器三、集成温度传感器四、辐射信息系统第二节土壤监测一、土壤水分测定二、土壤水盐含量的电磁监测-TDR法三、地表状况监测第三节作物监测一、冬（裸）黑麦氮肥营养监测二、识别植物与土壤三、识别作物与杂草第四节动物监测一、体温监测二、鸡农质在线自动监测教学要求：掌握和了解农业生物信息的一些采集技术。教学重点：作物监测。教学难点：土壤监测。第七章智能化农业机械装备技术（4学时）第一节DGPS农机定位与导航一、不同农田作业要求的位置分辨力二、精准农业不同DGPS方案的比较第二节作物产量分布图的生成一、测产功能二、麦赛福公司的MF40型联合收割机第三节作物处方图的生成及智能型变量控制农业机械一、精准种植的农机体系二、精准变量施肥机三、精准变量喷药机械四、精准变量灌溉五、播种机第四节农机监控系统一、田野之星系统二、英国RDS公司精准农作应软件系统教学要求：掌握作物产量分布图的生成和作物处方图的生成及智能型变量控制农业机械；了解DGPS农机定位与导航和农机监控系统。教学重点：DGPS农机定位与导航。教学难点：作物产量分布图的生成。第八章农业信息技术与精准农业（2学时）第一节农业信息技术的概念第二节农业信息系统与信息网络一、主业信息网络的基本概念二、农业信息网络的建立三、网上农业科技信息资源建设四、Internet上农业信息资源站点介绍第三节精准农业网站教学要求：掌握农业信息技术和信息网络的有关知识；了解精准农业网站有关内容。教学重点：农业信息技术和信息网络的有关知识。教学难点：农业信息网络的建立。四、推荐教材及参考书目[1]承继承．《精准农业技术与应用》．科学出版社，2004[2]邝朴生等．《精准农业基础》．中国农业大学出版社，1999[3]陈述彭