病蟲害專家系統(tǒng)研究進展

劉孝永　王未名　封文杰等

摘 要：病蟲害專家系統(tǒng)能夠?qū)Σ∠x害實現(xiàn)實時遠程診斷、專家決策以及預(yù)測預(yù)報。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，我國病蟲害專家系統(tǒng)發(fā)展很快，自動診斷技術(shù)也在不斷發(fā)展，但病蟲害數(shù)據(jù)共享和數(shù)字化預(yù)警系統(tǒng)等的建設(shè)有待加強，需要政府的進一步支持。

關(guān)鍵詞：病蟲害；專家系統(tǒng)；自動診斷；預(yù)警系統(tǒng)

中圖分類號：S431文獻標(biāo)識號：A文章編號：1001-4942（2013）09-0138-06

病蟲害專家系統(tǒng)，即植物保護專家系統(tǒng)，是根據(jù)農(nóng)作物病蟲害的發(fā)病特征和發(fā)生規(guī)律，為用戶提供有關(guān)作物病蟲害的遠程診斷、專家決策以及預(yù)測預(yù)報的一種農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)。

病蟲害專家系統(tǒng)包含數(shù)據(jù)量巨大的病蟲害數(shù)據(jù)庫，加上聲圖文并茂的界面，可以使農(nóng)民對各種作物、蔬菜和果樹的所有可能發(fā)生的病蟲害系統(tǒng)深入了解，對其產(chǎn)生全面認識。而系統(tǒng)中的圖像診斷系統(tǒng)能夠整合大量高層次病蟲害研究專家多年從事病蟲害研究和實踐積累的經(jīng)驗和知識，幫助農(nóng)民對發(fā)生的病蟲害進行實時診斷，及時采取防治措施。在遭遇比較復(fù)雜的病蟲害時，可以通過遠程專家群與專家進行實時溝通診斷，及時有效地防治病蟲害，防止在防治過程中走彎路，減少損失。

病蟲害專家系統(tǒng)還可根據(jù)輸入的原始資料自動選擇模擬和計算方法，快速得出預(yù)測預(yù)報模型，進行相關(guān)的病蟲害預(yù)警，讓農(nóng)民對可能發(fā)生的病蟲害進行預(yù)防。通過病蟲害專家系統(tǒng)，農(nóng)戶在進行農(nóng)作物種植的過程中，足不出戶就可以得到農(nóng)業(yè)專家們的指導(dǎo)。

1 國外病蟲害專家系統(tǒng)的研究進展

國際上農(nóng)業(yè)病蟲害專家系統(tǒng)的研究是在20世紀(jì)70年代末期開始的，以美國最早。世界上第一個病蟲害專家系統(tǒng)就是由美國伊利諾斯大學(xué)（Illinois University）的植物病理學(xué)家和計算機專家共同開發(fā)的大豆病害診斷專家系統(tǒng)（PLANT/ES）。到了80年代中期， 隨著專家系統(tǒng)技術(shù)的成熟完善， 病蟲害專家系統(tǒng)在國際上得到了迅速發(fā)展。1982年伊利諾斯大學(xué)開發(fā)出玉米螟蟲蟲害預(yù)測專家系統(tǒng)（PLANT/cd），1985年日本千葉大學(xué)開發(fā)了番茄病害診斷系統(tǒng)（MICCS）[2]。90年代以來，病蟲害系統(tǒng)研究進入智能化農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)階段，各種智能技術(shù)的集成，提高了專家系統(tǒng)決策的精確性、智能性和實用性。美國、德國、法國、澳大利亞和日本等國的發(fā)展處于領(lǐng)先地位。1993年Williams等研制出棉花害蟲管理專家系統(tǒng)（rbWHIMS），Trvis等研制出用于蘋果病害綜合管理的PSAOC， 1993年Gonzalez -Andujar等開發(fā)的蚜蟲識別專家系統(tǒng)CAES，及Vencill等于1995年報道的馬鈴薯害蟲專家系統(tǒng)PIES，都取得了極大的成功。德國在1998年研制的病蟲害預(yù)測預(yù)報計算機決策系統(tǒng)在德國北部被廣泛應(yīng)用于農(nóng)民的生產(chǎn)實踐，用來預(yù)測小麥等作物病害[4，5]。劉萬才等[6]認為，到2010年美國農(nóng)作物病蟲害數(shù)字化監(jiān)測預(yù)警網(wǎng)絡(luò)體系已比較健全，從聯(lián)邦政府到州政府均建有功能齊全的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。主要包括病蟲害診斷預(yù)警與綜合治理網(wǎng)絡(luò)、遠程互動視頻系統(tǒng)和信息制作與發(fā)布系統(tǒng)，功能涵蓋了病蟲害發(fā)生信息交流、分析處理、監(jiān)測預(yù)警和情報發(fā)布等方面。同時美國以政府為主體構(gòu)建了龐大、完善、規(guī)范的農(nóng)村信息服務(wù)體系，如美國國家農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)庫（AGRICOLA）、國家海洋與大氣管理局?jǐn)?shù)據(jù)庫（NOAA）、地質(zhì)調(diào)查局?jǐn)?shù)據(jù)庫（USGS）等規(guī)?；⒂绊懘蟮纳孓r(nóng)信息數(shù)據(jù)中心（庫），對農(nóng)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生了很好的推動作用。德國政府注重模擬模型技術(shù)、計算機決策系統(tǒng)技術(shù)、精確農(nóng)業(yè)技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)和集成，并形成了自身優(yōu)勢。其計算機輔助決策系統(tǒng)為農(nóng)民提供咨詢服務(wù)，如小麥品種選擇模型（GENIS）可從提供小麥抗病蟲害的能力等方面的評估情況，幫助農(nóng)民選擇適宜種植的小麥品種；麥類病害流行預(yù)測和損失預(yù)測模擬模型，能對單一病害和多種病害綜合發(fā)生做出預(yù)測。

2 國內(nèi)病蟲害專家系統(tǒng)的研究進展

我國從20世紀(jì)80年代開始研究病蟲害專家系統(tǒng)，并取得一定的成果。我國第一個病蟲害診斷方面的專家系統(tǒng)是1981年曾士邁等組建的條繡病春季流行模擬模型（TXLX）。南京農(nóng)業(yè)大學(xué)和安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院開發(fā)出了水稻病蟲害專家系統(tǒng)。90年代，我國專家系統(tǒng)的研究也取得了較快發(fā)展，如中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護研究所研制的粘蟲異地測報專家系統(tǒng)、胡全勝等的稻縱卷葉螟管理專家系統(tǒng)，1993年采用C語言編制，運用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)技術(shù)研制的作物病蟲害診斷專家系統(tǒng)PIDS。到2004年為止，出現(xiàn)了許多專業(yè)病蟲害專家系統(tǒng)，如梨病蟲害診斷及防治專家系統(tǒng)，亞熱帶果樹病蟲害動態(tài)咨詢網(wǎng)站的構(gòu)建等[5]。

最近幾年，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)技術(shù)與計算機技術(shù)的結(jié)合更加深入，特別是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、人機交互技術(shù)和人工智能系統(tǒng)等的不斷發(fā)展，越來越多的病蟲害專家系統(tǒng)特別是病蟲害診斷防治系統(tǒng)已經(jīng)開發(fā)出來。

2.1 病蟲害專家系統(tǒng)最新研究進展

王久興等[7]選用Microsoft Visual Basic 6.0（VB 6.0）作為開發(fā)工具開發(fā)了蔬菜病蟲害輔助診斷系統(tǒng)（Vegetable Pathology System，VPS）。該系統(tǒng)將圖像處理技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)結(jié)合在一起，實現(xiàn)了以圖像處理技術(shù)為基礎(chǔ)的輔助診斷功能。數(shù)據(jù)庫本身通過Access軟件實現(xiàn)，并使用多表設(shè)計結(jié)構(gòu)將不同類型的數(shù)據(jù)放置在不同表中，以方便數(shù)據(jù)庫編程和知識庫的分類管理，簡化數(shù)據(jù)調(diào)用過程。這一系統(tǒng)可對蔬菜生產(chǎn)過程中的病蟲害識別與防治起到輔助作用。蘇利等[8]運用SQL SERVER 2000開發(fā)工具和JAVA語言，收集整理鄭州市近年來農(nóng)作物有關(guān)病蟲害資料，建立數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了查詢、應(yīng)用和管理的自動化。趙于東等[9]采用B/S結(jié)構(gòu)，針對內(nèi)蒙古地區(qū)主要農(nóng)作物病蟲害診斷查詢?nèi)蝿?wù)，設(shè)計并實現(xiàn)一個基于Web的農(nóng)作物病蟲害診斷查詢知識庫，可實現(xiàn)任意種農(nóng)作物和任意多種農(nóng)作物的病蟲害信息添加，并可生成農(nóng)作物病蟲害診斷防治專家系統(tǒng)，可實現(xiàn)文字圖片視頻文件等多種媒體方式的人機交互，可通過網(wǎng)站運行，也可單機運行。在系統(tǒng)功能用戶界面、安全性能和可靠性能等方面，應(yīng)用系統(tǒng)均表現(xiàn)出良好性能。劉宇等[10]將傳統(tǒng)昆蟲分類方法與Web技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)編程相結(jié)合，設(shè)計了基于Web的蔬菜害蟲遠程診斷系統(tǒng)。系統(tǒng)的構(gòu)建采用基于Web的B/S（瀏覽器/服務(wù)器）三層結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)布局模式，包括害蟲遠程診斷數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、Web服務(wù)器和遠程客戶終端。三層之間的信息交流與傳遞相對簡單，客戶端可通過Web服務(wù)器訪問遠程診斷數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，獲取害蟲遠程診斷信息。同時可以通過植保專家異地診斷的方式幫助解答用戶提出的非常規(guī)性問題，以擴展遠程診斷對象范圍、增強系統(tǒng)實用性。邵剛等[11]以軟件工程原理和專家系統(tǒng)技術(shù)為基礎(chǔ)，采用LUBAN模型和JSP編程語言，通過構(gòu)建農(nóng)業(yè)病蟲害輔助診治推理機，研制了北京地區(qū)蔬菜病蟲害遠程診治專家系統(tǒng)VPRDES。該系統(tǒng)針對北京地區(qū)140余種蔬菜常見病蟲害進行遠程輔助診治和信息查詢、管理，對實時推廣北京地區(qū)主要蔬菜病蟲害的無公害治理技術(shù)、促進農(nóng)戶合理用藥、提高蔬菜產(chǎn)品的安全性等具有重要作用。彭瑩瓊等[12]開發(fā)出基于B/S模式的水稻病蟲害診斷專家系統(tǒng)， 系統(tǒng)以Microsoft Visual Studio.NET 2005作為開發(fā)平臺， 采用ASP.NET編程技術(shù)，后臺數(shù)據(jù)庫為Microsoft SQL Server 2000。該系統(tǒng)具有開放式的結(jié)構(gòu)，便于用戶通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)遠程異地診斷，并可通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)專家直接參與診斷過程。系統(tǒng)升級與維護也較為方便。而姜中強[13]在深入該系統(tǒng)后，以Hibemate和Struts等主流的網(wǎng)絡(luò)開發(fā)技術(shù)為基礎(chǔ)，采用基于jess的系統(tǒng)推理機制對該系統(tǒng)進行了完善。于艷等[14]開發(fā)了一個用于診斷水稻病蟲害的專家系統(tǒng)。系統(tǒng)采用了正反向混合推理機制，并采用模塊結(jié)構(gòu)將知識庫中的知識組織起來，便于用戶使用和對系統(tǒng)的維護。其軟件設(shè)計基于Windows 2000或更高版本的操作系統(tǒng)。采用Visual Studio 6.0版本作為開發(fā)工具。其中，采用VB 6.0作為專家系統(tǒng)的開發(fā)工具，Microsoft SQL Server 6.0作為相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫開發(fā)工具。在數(shù)據(jù)庫的操作中，采用Microsoft Transact-SQL的結(jié)構(gòu)化查詢語言。武向良等[15]開發(fā)了基于Web的內(nèi)蒙古地區(qū)主要農(nóng)作物病蟲害診斷查詢系統(tǒng)，用戶在B/S體系結(jié)構(gòu)下訪問系統(tǒng)，利用Activex技術(shù)轉(zhuǎn)化為在用戶訪問頁面。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是采用大型數(shù)據(jù)庫sqlserver 2000，由windows 2000+iis 5.0作為網(wǎng)絡(luò)平臺。黃沖等[16]基于Windows平臺，采用Delphi開發(fā)了設(shè)施作物病蟲害信息檢索與輔助診斷系統(tǒng)（IRADS-PCP）。該系統(tǒng)提供了一個開放的樹形結(jié)構(gòu)知識庫，用于管理設(shè)施作物病蟲害信息，實現(xiàn)對這些信息不同方式的檢索查詢和管理功能；通過集成病蟲害檢索表管理工具，可實現(xiàn)對設(shè)施作物病蟲害的輔助診斷功能。張衛(wèi)等[17]采用XMPP及其擴展協(xié)議Jingle，研發(fā)農(nóng)業(yè)遠程監(jiān)測和咨詢診斷于一體的綜合平臺，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境因子遠程監(jiān)測、生產(chǎn)現(xiàn)場遠程視頻監(jiān)視和遠程雙向視頻咨詢診斷功能。該系統(tǒng)平臺客戶端開發(fā)采用delphi語言，服務(wù)器端采用Java語言，數(shù)據(jù)庫采用MySql，環(huán)境因子采集端的集中器采用arm平臺開發(fā)。吳文斗等[18]以農(nóng)業(yè)專家咨詢系統(tǒng)為例，提出了一種基于XML和知識庫的農(nóng)業(yè)智能專家咨詢系統(tǒng)模型，并對系統(tǒng)進行了功能模塊的劃分和詳細分析。該系統(tǒng)充分結(jié)合農(nóng)業(yè)科類知識庫和FAQ庫，可采用多種形式進行咨詢。李崢嶸[19]提出一種結(jié)合面向?qū)ο蠛蚗ML技術(shù)的小麥病蟲害知識表示方法，構(gòu)建了小麥病蟲害XML知識庫，使知識庫具有高度可擴展性并且不依賴于軟硬件平臺；探討了網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)單機版專家系統(tǒng)的優(yōu)勢，提出了一個基于J2EE/XML的網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng)模型，并使用Java語言開發(fā)了診斷算法測試軟件和B/S模式的小麥病害診斷原型系統(tǒng)。系統(tǒng)主要包括小麥病害診斷、圖像查詢、XML知識庫管理與維護等功能。

隨著智能手機的爆炸式發(fā)展，專家系統(tǒng)的實際應(yīng)用將變得更加方便快捷，基于Android系統(tǒng)的病蟲害專家系統(tǒng)也得以開發(fā)，極具發(fā)展?jié)摿?。王安煒[20]設(shè)計開發(fā)了基于Android的水稻病蟲害專家系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括利用SQLite數(shù)據(jù)模型建立的“水稻病蟲害基本信息數(shù)據(jù)庫”和“水稻診斷規(guī)則庫”，采用混合推理機制建立的。本系統(tǒng)采用Eclipse開發(fā)軟件結(jié)合軟件工程、關(guān)系數(shù)據(jù)庫和專家系統(tǒng)，實現(xiàn)了水稻病蟲害專家診斷模塊、農(nóng)資查詢、數(shù)據(jù)同步功能。通過開放性的Android技術(shù)和專業(yè)性的病蟲害專家系統(tǒng)的大膽融合，在專業(yè)的農(nóng)業(yè)信息化領(lǐng)域做出了進一步探索。牛孝國等[21]設(shè)計了基于3G網(wǎng)絡(luò)的可視化病蟲害系統(tǒng)，用戶可通過手機終端訪問系統(tǒng)，傳送病蟲害特征信息，在線獲取病蟲害防治解決方案。整個系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)，Web服務(wù)器采用微軟的IIS，系統(tǒng)終端用戶可通過任何Web瀏覽器訪問本系統(tǒng)，而咨詢服務(wù)用戶則用手機信息發(fā)送或定制的手段實現(xiàn)相應(yīng)的咨詢。系統(tǒng)中知識庫的管理、存儲和維護采用Microsoft SQL Server 2000數(shù)據(jù)庫來實現(xiàn)，利用ASP技術(shù)完成系統(tǒng)前后臺界面的開發(fā)，實現(xiàn)對知識庫的訪問。邱榮洲等[22]研發(fā)了基于3G通信的移動農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)開發(fā)平臺DepAes，該平臺是在新型的信息技術(shù)與通信環(huán)境下，以產(chǎn)生式規(guī)則為推理機原理，將推理樹結(jié)構(gòu)分枝結(jié)點的搜索過程與計算機數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中樹的遞歸算法相結(jié)合，為用戶提供一個自主構(gòu)建專家系統(tǒng)的軟件工具。該平臺具有界面友好、操作簡單、開放共享等特點。用戶可通過平臺自助編寫“知識庫”與 “規(guī)則庫”，生成發(fā)布支持Windows OS、MAC OS、Windows Mobile、Goolge Android等多種操作系統(tǒng)的農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)。

總的來說，最近幾年，病蟲害專家系統(tǒng)計算機技術(shù)方面的發(fā)展有以下特點：第一、采用的編程工具比較多，但Visual Basic和Java兩種可視化編程語言逐漸成為主流。應(yīng)用較多的編輯平臺有Eclipse、Microsoft visual studio、delphi等。第二、數(shù)據(jù)庫的管理中，大型關(guān)系數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)主要是MS SQL Server和MySQL兩種，小型的基本采用Access。而擴展標(biāo)記語言XML能夠使數(shù)據(jù)庫具有強有力的存儲和分析能力，且易于在應(yīng)用程序中讀寫數(shù)據(jù)，已經(jīng)成為共用性很強的語言，在數(shù)據(jù)存儲等方面開始廣泛應(yīng)用。第三、采用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模式多為B/S（Browser/Server）結(jié)構(gòu)，即瀏覽器/服務(wù)器模式。第四、適用的操作系統(tǒng)由單一的Windows系統(tǒng)向多媒體系統(tǒng)發(fā)展，由單一適用于電腦操作系統(tǒng)向手機操作系統(tǒng)發(fā)展。第五、用于病蟲害自動診斷的人工智能技術(shù)仍需進一步完善。

2.2 病蟲害自動診斷技術(shù)研究進展

劉鶴等[23]針對農(nóng)業(yè)專家在對病蟲害診斷時的思維過程和CBR基本原理的一致性，構(gòu)建了CBR的蔬菜病蟲害診治專家系統(tǒng)。該系統(tǒng)將CBR的研究方法應(yīng)用于蔬菜病蟲害防治工作中，可使廣大菜農(nóng)獨立完成病蟲害防治工作。同時利用CBR能夠?qū)ξ粗咐M行推理得出新結(jié)論的功能，輔助農(nóng)業(yè)專家對復(fù)雜問題進行診斷和防治。古樂聲等[24]通過研究將CBR技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中，設(shè)計并實現(xiàn)了一個實用化的CBR小麥病蟲害專家系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的系統(tǒng)相比具有更強的解題能力、較高的求解效率和正確率，對于降低成本、增加產(chǎn)量、提高效益有很大幫助。刁智華[25]提出了適合大田小麥的一種基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的復(fù)雜背景下的小麥葉部病害分割算法，在圖像特征提取過程中從小麥葉部病害彩色圖像中分別定義了14個顏色特征、20個紋理特征、12個形狀特征，并成功運用主成分分析方法將原始樣本中的46個特征優(yōu)化為7個特征，將其作為后期基于支持向量機和決策樹相結(jié)合的多類分類器的輸入，進而設(shè)計并開發(fā)了小麥葉部病害智能識別系統(tǒng)。賴軍臣[26]研究實現(xiàn)了基于領(lǐng)域的對噪聲不敏高斯模型的Markov隨機場分割模型（G-MRF）和區(qū)域增長分割算法（SRG），分割玉米葉斑病害，并與有代表性的作物病害分割算法相比較，優(yōu)選了區(qū)域增長分割算法為玉米病害的自動化識別服務(wù)。對預(yù)處理后的病害圖像提取病斑的顏色、紋理、幾何形狀三方面14個特征值，優(yōu)化和選擇了似圓度、偏心率和矩形度3個最具有代表性的特征參數(shù)。利用模糊模式識別對玉米葉斑病害圖像進行分類，并建立了病害診斷模型。利用VC 6.0作為開發(fā)工具，編寫了玉米病斑智能識別系統(tǒng)，實現(xiàn)了對玉米常見葉斑類病害圖像的處理與識別。陳月華[27] 收集了大量的自然光條件下小麥蚜蟲的圖像，采用模式分類技術(shù)，以紋理特征作為圖像的分類基礎(chǔ)，運用支持向量機的分類算法，選擇SVM與區(qū)域生長相結(jié)合算法進行圖像分割。以小麥蚜蟲為例，研究了動態(tài)情況下的害蟲檢測方法，設(shè)計和開發(fā)了基于機器視覺的害蟲檢測系統(tǒng)。李崢嶸[19]提出基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的小麥病害的知識獲取與推理方法。對小麥病害特征參數(shù)進行編碼，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)確定病害癥狀與病害類型之間的因果關(guān)系，從而實現(xiàn)小麥病害的智能診斷，平均診斷正確率為80%。王越[28]研究并建立了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的玉米病蟲害診斷模型，并通過無噪聲樣本和只含關(guān)鍵病癥的有噪聲樣本對網(wǎng)絡(luò)進行交替訓(xùn)練，提高了網(wǎng)絡(luò)診斷的正確率，改善了網(wǎng)絡(luò)的診斷性能，增強了網(wǎng)絡(luò)泛化能力。王坤等[29]研究認為可通過成像光譜技術(shù)來研究農(nóng)作物原始圖譜、圖譜導(dǎo)數(shù)、植被指數(shù)等與病蟲害的關(guān)系，建立模型來監(jiān)測病蟲害情況。該技術(shù)成為研究農(nóng)作物病蟲害情況的先進手段之一，但是這方面的研究面臨很多難點，目前的研究還只限于有限的作物及其病蟲害種類。

目前人工智能技術(shù)己經(jīng)廣泛地運用在病蟲害診斷領(lǐng)域，但在實際應(yīng)用中還不太廣泛，主要存在以下問題：第一、農(nóng)作物病蟲害表現(xiàn)癥狀受環(huán)境影響大，有時出現(xiàn)不同病蟲害同時發(fā)生的情況，提供的信息具有隨機性、模糊性等不確定性等特點，導(dǎo)致采集的數(shù)據(jù)不夠規(guī)范，影響診斷結(jié)果。第二、大部分智能診斷軟件系統(tǒng)普適性不強。有的只能對部分病蟲害有較好的診斷正確率，有的只能分析發(fā)生在病株某一單一部位的病蟲害，對病蟲害的判斷手段尚不夠豐富。第三、如成像光譜技術(shù)等有發(fā)展?jié)摿Φ脑\斷技術(shù)應(yīng)用成本太高。

2.3 病蟲害數(shù)字化監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的建設(shè)情況

2009年，全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心初步構(gòu)建了農(nóng)作物（水稻）重大病蟲害數(shù)字化監(jiān)測預(yù)警平臺。2010年，繼續(xù)拓展數(shù)字化監(jiān)測預(yù)警覆蓋領(lǐng)域，開發(fā)建設(shè)了小麥重大病蟲害數(shù)字化監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)， 啟動了新一期的農(nóng)作物重大病蟲害信息化監(jiān)測預(yù)警建設(shè)項目，并于2011 年1月正式啟用。該系統(tǒng)的應(yīng)用推廣，全面提高了小麥重大病蟲害信息管理水平，加速了農(nóng)作物病蟲害監(jiān)測預(yù)警信息化進程， 并為后續(xù)數(shù)字化領(lǐng)域拓展和功能深化提供參考[30]?！笆晃濉逼陂g，在農(nóng)業(yè)部和省政府的支持下，投資建設(shè)了11個國家級區(qū)域站、44個省級區(qū)域站和重大病蟲疫情監(jiān)測點。這些測報站點的投入，使農(nóng)作物重大病蟲監(jiān)測預(yù)警能力和防控水平發(fā)揮了重要作用。

羅菊花等[31] 以建立農(nóng)作物病蟲害預(yù)警系統(tǒng)為目標(biāo)，使用國產(chǎn)SuperMap IS .NET的GIS軟件作為開發(fā)平臺，以C++語言作為編程語言。該系統(tǒng)充分使用了GIS強大的空間分析功能和RS的快速、實時、大面積獲取病蟲害信息的功能，實現(xiàn)了GIS與RS在系統(tǒng)中的集成。系統(tǒng)最終將抽象的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成清晰簡明的電子地圖，直觀明了地顯示了病蟲害的發(fā)生程度和空間分布規(guī)律。系統(tǒng)使用甘肅省慶陽地區(qū)西峰區(qū)小麥條銹病相關(guān)數(shù)據(jù)展示其實現(xiàn)過程，獲得了與實際報道相吻合的預(yù)警結(jié)果。

數(shù)字化監(jiān)測預(yù)警必將發(fā)揮其對農(nóng)作物重大病蟲害進行預(yù)測的能力，對預(yù)防病蟲害和減少病蟲害造成的損失起重要作用。鑒于我國農(nóng)作物病蟲害數(shù)字化監(jiān)測預(yù)警起步晚、基礎(chǔ)弱等現(xiàn)狀，在政府部門的領(lǐng)導(dǎo)和監(jiān)督下，盡快建成一個標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、功能完善、服務(wù)全國的病蟲監(jiān)測預(yù)警平臺，對病蟲害專家系統(tǒng)的完善有重要意義。

3 結(jié)語

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)要求發(fā)展基于3S技術(shù)、決策支持技術(shù)和智能裝備技術(shù)一體的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，病蟲害專家系統(tǒng)是與農(nóng)民結(jié)合頗為緊密的實用農(nóng)業(yè)信息技術(shù)，其發(fā)展更需信息和技術(shù)并重。信息方面，要進一步加強病蟲害數(shù)據(jù)庫建設(shè)，更大程度地實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。在數(shù)據(jù)獲取和采集上繼續(xù)增加投入，同時對采集的數(shù)據(jù)進行深入整理加工，通過數(shù)據(jù)挖掘和規(guī)則推理，提煉出更多有用信息。技術(shù)方面，研發(fā)針對農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的專業(yè)計算機開發(fā)技術(shù)及工具，使之與農(nóng)業(yè)發(fā)展實際情況相適應(yīng)。研發(fā)的專家系統(tǒng)要方便進行二次開發(fā)，以便使用者可以根據(jù)當(dāng)?shù)貙嶋H情況創(chuàng)建知識庫和模型庫，取得更好地使用效果。病蟲害數(shù)據(jù)采集專業(yè)技術(shù)和專業(yè)設(shè)備的研究也要跟上研究需要。進一步完善神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、模糊數(shù)學(xué)等理論模型，開發(fā)出進行病蟲害診斷正確率更高、適應(yīng)范圍更廣泛的自動診斷技術(shù)。另外，要使開發(fā)出來的系統(tǒng)受農(nóng)民歡迎，病蟲害專家系統(tǒng)的界面就必須要讓使用者查詢方便，界面語言力求做到通俗易懂。

更重要的一點，病蟲害專家系統(tǒng)的建設(shè)特別是病蟲害數(shù)據(jù)共享、數(shù)字化監(jiān)測預(yù)警等的建設(shè)需要政府部門強有力的支持。只有在政府的領(lǐng)導(dǎo)和監(jiān)督下，盡快形成政府主導(dǎo)和市場引導(dǎo)的農(nóng)業(yè)信息投入機制，重視農(nóng)業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)人才的培養(yǎng)，提高農(nóng)業(yè)科技工作者開發(fā)農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫的能力，同時根據(jù)當(dāng)?shù)剞r(nóng)村科技工作的實際情況和特點制定行之有效的培訓(xùn)方法，定期對廣大農(nóng)民和基層農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣人員進行培訓(xùn)，才能使我國病蟲害專家系統(tǒng)等農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)取得更快發(fā)展，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)做出更大貢獻。

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