智能化農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的應(yīng)用探索

赫 磊，孫 瑜

（陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安710300）

智能化農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展的過程中，應(yīng)重點(diǎn)設(shè)計(jì)不同的平臺(tái)架構(gòu)，在先進(jìn)技術(shù)的支持下保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作的優(yōu)化性實(shí)施，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與發(fā)展水平，發(fā)揮智能化農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的作用價(jià)值，助推鄉(xiāng)村振興。

1 智能化農(nóng)業(yè)信息技術(shù)

1.1 農(nóng)業(yè)信息技術(shù)分析

目前，國際領(lǐng)域已經(jīng)將先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和農(nóng)業(yè)科學(xué)之間相互整合，將其稱作農(nóng)業(yè)信息技術(shù)，主要含義是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的過程中應(yīng)用各類高新技術(shù)，屬于交叉性的學(xué)科，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中合理應(yīng)用的現(xiàn)代化、先進(jìn)性的信息技術(shù)，包括先進(jìn)的遙感技術(shù)、GIS技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、GPS技術(shù)、多媒體技術(shù)等。這些技術(shù)根據(jù)智能化的特點(diǎn)可以分成基礎(chǔ)類型和智能化類型?；A(chǔ)類型的技術(shù)涉及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，可以在其中存儲(chǔ)與處理農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境數(shù)據(jù)信息、社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)信息、生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息、教育數(shù)據(jù)信息、產(chǎn)品和市場數(shù)據(jù)信息等，同時(shí)還會(huì)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、遙感技術(shù)、GIS技術(shù)、多媒體技術(shù)等相互結(jié)合，能夠動(dòng)態(tài)化提供各類數(shù)據(jù)信息，便于制定完善的決策方案，但是缺乏一定的智能化程度。而智能化的農(nóng)業(yè)信息技術(shù)則是目前較為先進(jìn)的農(nóng)業(yè)模擬類型、經(jīng)濟(jì)類型、專家系統(tǒng)與綜合類型的模型，以此為基礎(chǔ)形成管理決策支持的功能、信息技術(shù)應(yīng)用的功能，智能化制定工作目標(biāo)，動(dòng)態(tài)化地完善工作模式，定量性地進(jìn)行分析，增強(qiáng)決策的優(yōu)化性，確保智能化的發(fā)展水平[1]。

1.2 智能化農(nóng)業(yè)信息技術(shù)分析

從本質(zhì)層面而言，智能化農(nóng)業(yè)信息技術(shù)主要還是采用先進(jìn)的信息技術(shù)、人工智能化技術(shù)等，全面匯集分析相關(guān)的農(nóng)業(yè)專家知識(shí)內(nèi)容、經(jīng)驗(yàn)內(nèi)容、技術(shù)內(nèi)容等，在先進(jìn)技術(shù)的支持下創(chuàng)建智能化的農(nóng)業(yè)信息平臺(tái)、農(nóng)業(yè)信息系統(tǒng)。通常情況下，智能化農(nóng)業(yè)信息技術(shù)是由很多種技術(shù)相互融合所形成的，如計(jì)算機(jī)、農(nóng)業(yè)專家、智能化決策、3S技術(shù)以及多媒體技術(shù)、人機(jī)互動(dòng)技術(shù)、視覺技術(shù)等各類技術(shù)。不僅能夠?qū)⒕植啃?、分散性的農(nóng)業(yè)技術(shù)相互整合，還能在智能化處理的情況下直觀性地分析農(nóng)業(yè)問題，為農(nóng)民提供各類問題的解決方案和建議，提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的科學(xué)化水平；培養(yǎng)更多基層領(lǐng)域的技術(shù)人才，廣泛傳播先進(jìn)技術(shù)，增強(qiáng)農(nóng)民的綜合素養(yǎng)，推廣創(chuàng)新性的生產(chǎn)技術(shù)、生產(chǎn)模式、生產(chǎn)機(jī)制，促進(jìn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

1.2.1 專家系統(tǒng)技術(shù)

專家系統(tǒng)技術(shù)在應(yīng)用的過程中，將知識(shí)系統(tǒng)作為基礎(chǔ)部分，具有知識(shí)獲取功能、表示功能、組織管理功能、利用功能等。創(chuàng)建知識(shí)庫系統(tǒng)，不僅能夠增強(qiáng)農(nóng)業(yè)信息技術(shù)發(fā)展的智能化水平，還能預(yù)防出現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息分析問題或其他的問題。同時(shí)，專家系統(tǒng)技術(shù)在應(yīng)用的過程中，能夠準(zhǔn)確存儲(chǔ)各類問題求解環(huán)節(jié)中所需要應(yīng)用的知識(shí)內(nèi)容，將問題求解方面的初始數(shù)據(jù)信息、推理信息等存儲(chǔ)在其中，按照所輸入的數(shù)據(jù)內(nèi)容、現(xiàn)有的知識(shí)內(nèi)容、推理策略等有效應(yīng)對(duì)問題，增強(qiáng)整體系統(tǒng)的運(yùn)行水平[2]。

1.2.2 決策支持技術(shù)

智能化農(nóng)業(yè)信息技術(shù)應(yīng)用的過程中，整體系統(tǒng)的運(yùn)行具有決策功能，合理使用決策支持技術(shù)具有重要意義，能夠?yàn)檗r(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作提供準(zhǔn)確的決策依據(jù)。決策支持技術(shù)的應(yīng)用具有結(jié)構(gòu)化類型、非結(jié)構(gòu)化類型、半結(jié)構(gòu)化類型的決策功能。采用先進(jìn)技術(shù)創(chuàng)建決策支持系統(tǒng)，可以智能化地作出相應(yīng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)決策，為決策人員提供數(shù)據(jù)信息內(nèi)容、資料內(nèi)容，便于識(shí)別決策目標(biāo)問題，對(duì)決策模型等合理修改處理，優(yōu)化選擇各類決策措施，完善其中的人機(jī)交互功能，提升決策的準(zhǔn)確性、可靠性。決策支持技術(shù)在應(yīng)用的過程中，可以為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域、行業(yè)和問題等提供專門的決策支持，創(chuàng)建專業(yè)性與通用性的決策模式，對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)期間的問題準(zhǔn)確分析識(shí)別，合理描述問題，存儲(chǔ)相應(yīng)的知識(shí)，創(chuàng)建完善的問題求解模型如運(yùn)籌學(xué)、程序等各類模型，優(yōu)化選擇良好的決策方案。同時(shí)，在決策支持系統(tǒng)中還需合理設(shè)計(jì)知識(shí)系統(tǒng)部分、問題解決系統(tǒng)部分等，合理設(shè)計(jì)其中的智能人機(jī)接口、自然語言處理與問題處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)、模型庫子系統(tǒng)等，增強(qiáng)智能化系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展的水平。1.2.3 3S技術(shù)

3S技術(shù)是由RS技 術(shù)、GIS技術(shù)與GPS技術(shù)組合而成。1）RS技術(shù)是遙感技術(shù)，通過衛(wèi)星系統(tǒng)、雷達(dá)系統(tǒng)等各類航天觀測的技術(shù)在高空領(lǐng)域或是外層空間領(lǐng)域全面性接收地物電磁波的數(shù)據(jù)信息內(nèi)容，利用信息掃描、攝影、信息傳輸和處理分析的形式等，綜合性地觀測遠(yuǎn)距離地物與現(xiàn)象，屬于先進(jìn)的信息數(shù)據(jù)采集技術(shù)；將多種類型的傳感器設(shè)備和高分辨率、多譜段的技術(shù)相互整合，快速獲取相應(yīng)的信息內(nèi)容，能夠應(yīng)用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的植物資源調(diào)查工作、農(nóng)作物產(chǎn)量估測工作、農(nóng)業(yè)病蟲害預(yù)測工作領(lǐng)域。2）GIS技術(shù)是地理信息系統(tǒng)，屬于先進(jìn)的空間信息系統(tǒng)，組成部分主要就是計(jì)算機(jī)軟件、計(jì)算機(jī)硬件和數(shù)據(jù)庫部分等，可以全面采集分析地理空間的數(shù)據(jù)信息，有效進(jìn)行測量、存儲(chǔ)和管理，屬于先進(jìn)的地理信息管理、空間分析的技術(shù)；其中涉及分析軟件模塊、應(yīng)用模塊，能夠全面分析與統(tǒng)計(jì)各類數(shù)據(jù)信息，制作各種專題圖和地圖，便于綜合性、動(dòng)態(tài)化監(jiān)測農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境與地理特點(diǎn)，準(zhǔn)確識(shí)別與采集分析數(shù)據(jù)信息[3]。3）GPS即全球定位系統(tǒng)，是目前精確度很高、24小時(shí)應(yīng)用、全球使用的無線電導(dǎo)航基礎(chǔ)設(shè)施、定位基礎(chǔ)設(shè)施，組成部分涉及空間星座的設(shè)施、地面控制的設(shè)備、用戶設(shè)備設(shè)施；具有動(dòng)態(tài)性和靜態(tài)性的定位特點(diǎn)，可獲取各種類型的地理數(shù)據(jù)信息，加快農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中智能化信息系統(tǒng)的農(nóng)業(yè)定位效果、處理水平，準(zhǔn)確定位的同時(shí)有效完成控制測量、航空攝影測量等，增強(qiáng)空間定位數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確度。

1.2.4 多媒體技術(shù)

多媒體技術(shù)具有一定的交互性、集成性和非循環(huán)性的特點(diǎn)，并且具有數(shù)字化發(fā)展的特點(diǎn)。將其應(yīng)用在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中能夠增強(qiáng)信息化水平，直觀并且形象地進(jìn)行生產(chǎn)管理，增強(qiáng)和使用者之間的交互水平，有效應(yīng)對(duì)問題，非循環(huán)性地處理各類數(shù)據(jù)信息。

除了上述各類技術(shù)之外，還涉及計(jì)算機(jī)視覺、人機(jī)界面友好等技術(shù)，形成集成化的技術(shù)模式，應(yīng)用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的工作中，不僅可以提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)決策水平、農(nóng)業(yè)管理的智能化水平，還能保證技術(shù)的應(yīng)用有效性[4]。

2 智能化農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的應(yīng)用措施

2.1 開發(fā)智能決策系統(tǒng)

智能決策系統(tǒng)屬于智能化農(nóng)業(yè)信息技術(shù)領(lǐng)域中非常重要的部分，也是專家系統(tǒng)方面的重要應(yīng)用，開發(fā)智能決策系統(tǒng)的過程中應(yīng)重點(diǎn)設(shè)計(jì)知識(shí)庫模塊、推理機(jī)模塊與用戶界面模塊，完善不同模塊的功能與應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，為智能化農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展夯實(shí)基礎(chǔ)。

2.1.1 合理設(shè)計(jì)不同的模塊

設(shè)計(jì)模塊的環(huán)節(jié)中應(yīng)按照系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)與需求完善模塊的功能，包括以下幾點(diǎn)內(nèi)容：1）知識(shí)庫模塊的合理設(shè)計(jì)。對(duì)于知識(shí)庫模塊而言，應(yīng)確保能夠全面、快速地獲取各類知識(shí)，為農(nóng)業(yè)專家在計(jì)算機(jī)專家系統(tǒng)方面形成正確認(rèn)知、完善知識(shí)規(guī)則等提供幫助，通過多元化的溝通形式與學(xué)習(xí)形式等，創(chuàng)建完善的知識(shí)庫系統(tǒng)和模型庫系統(tǒng)。為增強(qiáng)系統(tǒng)的實(shí)用性，在工作中應(yīng)強(qiáng)化理論與實(shí)踐操作的結(jié)合力度，借鑒先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)、成功的做法，將專家知識(shí)和農(nóng)民生產(chǎn)總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)有機(jī)整合，在農(nóng)村基層領(lǐng)域中開展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，確保知識(shí)庫系統(tǒng)具備一定的實(shí)用性和應(yīng)用效果[5]。2）完善推理機(jī)的模塊。推理機(jī)模塊的設(shè)計(jì)和完善應(yīng)結(jié)合算法、決策策略等，實(shí)現(xiàn)知識(shí)庫方面的各類知識(shí)推理目的。應(yīng)用者在輸入問題之后就能夠獲得相應(yīng)的答案，按照知識(shí)庫問題、使用者的問題等，針對(duì)性設(shè)定適應(yīng)性的算法與決策模式，完善控制機(jī)制，篩選最佳的推理方式，健全決策模塊，為用戶提供準(zhǔn)確與全面性的推理結(jié)果。3）合理設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫模塊。數(shù)據(jù)庫又被稱作是綜合數(shù)據(jù)庫，可以將問題求解過程中的符號(hào)、事件相互整合，存儲(chǔ)問題初始數(shù)據(jù)信息、事件表的內(nèi)容、求解結(jié)果信息等，完善其中的知識(shí)類型與標(biāo)準(zhǔn)類型數(shù)據(jù)信息，增強(qiáng)庫中數(shù)據(jù)的可靠性。借助通用性和專用性的數(shù)據(jù)采集功能，整理智能化決策系統(tǒng)運(yùn)行過程中所需要的數(shù)據(jù)內(nèi)容，專家、技術(shù)人員探討分析之后有效處理和分析農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息、氣象數(shù)據(jù)信息、土壤數(shù)據(jù)信息、肥力數(shù)據(jù)信息等，增強(qiáng)智能化的水平和系統(tǒng)應(yīng)用效果。4）合理設(shè)計(jì)人機(jī)界面模塊。對(duì)于人機(jī)界面模塊而言，設(shè)計(jì)工作中應(yīng)按照智能化農(nóng)業(yè)決策系統(tǒng)的需求設(shè)置發(fā)展者、系統(tǒng)、使用者的不同接口形式，增強(qiáng)人機(jī)界面設(shè)計(jì)的合理性[6]。

2.1.2 科學(xué)設(shè)計(jì)決策機(jī)制

智能化農(nóng)業(yè)決策系統(tǒng)設(shè)計(jì)的工作中應(yīng)完善決策機(jī)制，保證系統(tǒng)的運(yùn)作、應(yīng)用符合標(biāo)準(zhǔn)要求。可從以下兩方面入手：1）創(chuàng)建完善的決策體系。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)按照情況完善決策體系，智能化地作出生產(chǎn)計(jì)劃決策，準(zhǔn)確搭配農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的品種，合理計(jì)算種植面積，設(shè)定相應(yīng)的效益目標(biāo)，并且創(chuàng)建出播種之前決策的系統(tǒng)，提出目標(biāo)產(chǎn)量決策、品種決策、播種時(shí)間決策、種植密度決策、施肥數(shù)量決策等。同時(shí)，還可以作出苗期、中期乃至后期的決策，提出收獲期和存儲(chǔ)的決策，便于農(nóng)民在生產(chǎn)的過程中按照智能化決策系統(tǒng)的內(nèi)容科學(xué)種植、生產(chǎn)，保證農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)效益水平。2）完善決策的工作功能，要求在實(shí)際決策的過程中健全、完善各項(xiàng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的決策工作體系，明確各個(gè)部門的工作標(biāo)準(zhǔn)，在智能化決策系統(tǒng)的支持下增強(qiáng)應(yīng)用效果[7]。

2.2 合理開發(fā)知識(shí)規(guī)則

智能化農(nóng)業(yè)信息技術(shù)應(yīng)用的過程中，要想保證系統(tǒng)平臺(tái)的良好應(yīng)用，就必須要重點(diǎn)開發(fā)知識(shí)規(guī)則，需要注重以下幾個(gè)方面：1）準(zhǔn)確執(zhí)行知識(shí)定義的工作。從廣義層面而言，知識(shí)屬于符號(hào)表達(dá)的信息，經(jīng)歷了削減環(huán)節(jié)、解釋環(huán)節(jié)、塑造環(huán)節(jié)、轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)形成相應(yīng)的信息。知識(shí)定義的環(huán)節(jié)應(yīng)按照農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需求、農(nóng)業(yè)發(fā)展的特點(diǎn)，完善其中的知識(shí)定義機(jī)制和模式，而不能簡單從書本或是報(bào)紙中尋找知識(shí)資源，需在專家、技術(shù)學(xué)者的支持下完善其中的元知識(shí)內(nèi)容，拓寬知識(shí)資源。2）創(chuàng)建知識(shí)獲取的模式。在系統(tǒng)開發(fā)的過程中將某些專業(yè)知識(shí)從知識(shí)定義環(huán)節(jié)中的知識(shí)元轉(zhuǎn)移到知識(shí)庫系統(tǒng)中，按照智能化農(nóng)業(yè)信息系統(tǒng)的應(yīng)用需求及時(shí)發(fā)現(xiàn)知識(shí)庫錯(cuò)誤的問題、不完善的問題，作出相應(yīng)的修改與補(bǔ)充，多元化地進(jìn)行描述，為智能化農(nóng)業(yè)決策提供一定的幫助，增強(qiáng)智能化決策的效果，推動(dòng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平與質(zhì)量的提升。3）完善知識(shí)表示的相關(guān)模式。明確按照知識(shí)庫系統(tǒng)的情況設(shè)定不確定性、非結(jié)構(gòu)性的模糊知識(shí)，在合理開發(fā)設(shè)計(jì)規(guī)則模塊的同時(shí)，完善知識(shí)的表示模式，主要涉及概念知識(shí)、事件知識(shí)、規(guī)則知識(shí)，用于增強(qiáng)智能化決策的知識(shí)表示效果[8]。

2.3 完善推理的工作機(jī)制

智能化農(nóng)業(yè)信息技術(shù)應(yīng)用的過程中，智能化決策系統(tǒng)中最為重要的就是推理機(jī)制。創(chuàng)建較為完善的推理系統(tǒng)模式，篩選最佳的控制策略、推理策略，可以增強(qiáng)智能化農(nóng)業(yè)決策的有效性。1）合理篩選控制策略。智能化的農(nóng)業(yè)決策系統(tǒng)中控制策略的選擇和應(yīng)用非常重要，相關(guān)部門應(yīng)重點(diǎn)選擇沖突控制的策略，完善推理決策模式。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的過程中，綜合研究分析不同地塊的有機(jī)質(zhì)指標(biāo)信息、全氮指標(biāo)信息、速效鉀指標(biāo)信息等，按照計(jì)算分析提前預(yù)測年均產(chǎn)量和目標(biāo)產(chǎn)量是否存在沖突，為農(nóng)民智能化地提出應(yīng)對(duì)沖突問題的決策建議，增強(qiáng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的智能化水平[9]。2）選擇最佳的推理措施，可以采用正向推理的方式，將數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)控制作為基礎(chǔ)，形成正向、反向的推理模式。在分析問題的過程中，全面整合現(xiàn)有數(shù)據(jù)信息內(nèi)容，按照正向規(guī)則的情況，如若規(guī)則具有實(shí)時(shí)匹配的特點(diǎn)，就可以設(shè)置在可用規(guī)則集之內(nèi)，和新的規(guī)則相互匹配，便于智能化解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)問題。同時(shí)，也可以設(shè)置反向推理的模式，設(shè)定農(nóng)業(yè)生產(chǎn)目標(biāo)，在知識(shí)庫系統(tǒng)之內(nèi)尋找可能會(huì)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的規(guī)則集。如若規(guī)則集可以滿足用戶需求或是能夠和用戶數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)相互匹配，就要將規(guī)則結(jié)論融入數(shù)據(jù)庫；如果不匹配則需要設(shè)定新的目標(biāo)，在反向推理的情況下找出應(yīng)對(duì)問題的方法。

3 結(jié)語

綜上所述，在我國農(nóng)業(yè)信息化技術(shù)快速發(fā)展的過程中，智能化技術(shù)的應(yīng)用非常重要。應(yīng)結(jié)合智能化農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的特點(diǎn)、平臺(tái)系統(tǒng)的發(fā)展需求等，合理構(gòu)建完善的信息系統(tǒng)與平臺(tái)模式，明確各項(xiàng)工作的內(nèi)容、標(biāo)準(zhǔn)，積極運(yùn)用各類先進(jìn)的技術(shù)和體系，完善智能化技術(shù)的應(yīng)用機(jī)制，保證系統(tǒng)的功能和系統(tǒng)的應(yīng)用水平，促使我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)又好又快地發(fā)展。