农业信息技术是农业科技创新的前沿领域和技术先导，利用信息技术改造传统农业既是世界农业的发展方向，也是各国的共同选择。农业信息技术是以农业科学为基础、以计算机技术为手段，实现农业生产的信息采集、数据处理分析与应用的集成性农业技术，是作物生产技术的提升，农业信息技术在促进未来农业生产和整个农业科技进步中发挥着全局性的推动作用。利用农业信息技术不仅可以向农业生产管理人员提供科学的管理决策，向农业生产者提供技术和市场咨询服务，而且可以实现单项技术的集成组装，促进技术升级，全面提升农业和农村总体科技水平。因此，农业信息技术为农业生产的管理与决策、农业科技的创新与传播提供了新的思路、手段和途径，已成为农业科技发展和现代化水平的重要标尺。
6.1农业信息化技术的产生与发展
进入21世纪以来，以基因工程为代表的现代生物技术引发了农业科技的革命，改变了农业生物原有的遗传特性，加速了农业生物的进化，推进了农业发展进程，并形成了新的生物产业浪潮。而以计算机、多媒体和通信技术为代表的信息技术也迅速渗透到了社会的各个角落，改变着人们的工作、生活和思维方式。当今社会是高度信息化的时代，近几十年来，信息技术以其广泛的影响力成为发展最为迅速的科技领域，对农业科技和生产方式也产生了巨大影响，信息技术在未来农业科技及产业发展中将会发挥更重要的作用，和生物技术一起将成为农业科技创新和发展的两大核心支撑技术。
6.1.1农业信息、农业信息化及其作用
（1）农业信息
农业信息是关于农业系统的消息、情况或知识，具有时效性、周期性和地域性的特点，主要可以分为：
1）环境信息。包括与农业系统相关的生物、气候、土壤、地形、农业能源等信息。
2）社会信息。包括农业政策、农业人口、劳力、科技、农资、农业基础设施等信息。
3）生产信息。包括农业生产结构、生长状况等信息。
4）市场信息。包括农业产品、农用物资、农用资金等流通信息。
（2）农业信息化
6农业信息技术的发展科普通鉴·农业科技农业信息化是指在农业各领域充分利用信息技术的方法和手段，以促进农业整体发展的过程，具体讲，就是在农产品生产、流通、消费和农村发展各环节全面应用现代信息技术，实现农产品生产和经营、农产品流通和消费、农业科技传播和服务、农业环境和农村发展等科学化和智能化的过程。
（3）农业信息化的作用
农业信息化将会推动传统农业系统发生重大变革，支撑传统农业向现代农业转化升级，主要表现在以下几个方面：
1）有利于农业科技创新与技术推广，提高农业生产水平，提升农村综合信息服务能力。
2）增强农业生产过程的科学化、智能化和自动化水平，增加产量、改善质量、降低成本、提高效益，推动传统农业向现代农业跨越发展。
3）实现对气象、环境的实时监测，避免或降低自然灾害对农业的损失。
4）指导农业经营管理，提高农业和农村发展的政策决策水平，提高市场竞争力，减少经营风险。
6.1.2农业信息技术
信息技术泛指获取、处理、存储、传递、使用信息的技术，农业信息技术是信息技术与农业科学相互交叉渗透而产生的新兴应用学科，通过自然、经济、社会等农业相关信息的采集、存储、处理、分析、传播和利用，从而对农业宏观战略决策、农业生产、经营等过程进行指导和管理，它是农业高新技术的一个重要发展方向，对传统农业信息服务和生产方式产生重大变革。
农业信息技术可实现农业生产过程的精准管理，其核心是通过计算机与“3S”（地理信息系统、遥感、全球定位系统）技术的集成，快速、准确地获取农业相关信息，并对这些信息进行编辑、分析和传播，从而实现农业装备信息化、生产过程自动化、经营管理网络化。主要包括以下几个方面：
（1）信息采集技术
信息采集技术是指突破人类器官的限制，对外界信息进行高精度准确获取，扩展了人类器官感知的范围、灵敏度和精确度，主要包括传感、测量、识别和遥感技术等，目前在农业中广泛应用的主要有遥感技术和全球定位系统。遥感即遥远地感知，是对目标进行远距离测量的信息获取技术，根据距离的远近，又可分为地面遥感和高空（航空）遥感，如利用遥感技术监测作物病虫害发生情况和产量。全球定位技术是利用卫星进行点位测量的技术，如利用定位技术可以知道信息采集点的精确位置、实现飞机精准喷洒农药等。
（2）信息传递技术
信息传递技术主要用于信息的迅速、准确和有效传递，也称通信技术，是传统信息传递功能的延伸；采集到的目标信息，必须快速有效地传递，才能够实现信息快速处理和反馈。信息传递技术包括光纤通信、卫星通信、移动通信、数字程控交换、信息高速公路等。
（3）信息处理技术
信息处理技术就是利用计算机对信息进行识别、转换、加工及存储的技术，比人脑具有更强的处理能力，如利用遥感监测到的作物颜色来估算产量就涉及信息的转化和加工。
（4）信息控制技术
信息控制技术是对传递来的目标信息进行处理后而做出的反馈控制技术，根据输入的指令实现对目标的干预。主要包括遥控技术、自动控制技术、机器人技术及人机接口技术等。
农业信息技术的四大内容必须相互融合才能形成一个完整的体系，从而去行使一定功能，其中信息传递和处理技术是农业信息技术的核心，信息采集和控制技术是与外部的接口，实现信息的输入和输出。
6.1.3主要的农业信息技术
（1）全球定位系统（GPS）
全球定位系统也称为卫星定位技术。美国耗资200亿美元，从20世纪70年代开始研制，于1994年建成。GPS系统能够实现精准到厘米，甚至毫米的静态定位，精准到米的动态定位。
美国研制GPS的本意是用于导航、收集情报等军事目的，但后来逐渐延伸到其他领域。如GPS系统应用于水利部门，可为抗洪救灾提供极大的方便和帮助。在美国，农业领域借助于GPS系统，可以实现农业生产过程精准管理和联合收割机的自动化作业。
（2）地理信息系统
地理信息系统（Geographic Information System，GIS）起源于20世纪60年代，是分析、处理海量地理数据的技术，具有地理信息采集、存储、传输、处理、查询、输出和应用（辅助管理和决策）的综合能力。
利用地理信息系统可以对农业地理空间相关信息进行模拟和管理，实现对农作物生长、土地森林资源、农业气象等情况进行立体和可视化描述，并对相关信息进行综合利用。目前，主要应用于：
1）农业资源管理。实现对土地、森林、草地等资源进行分布调查、分级、统计、制图等。
2）土地和地籍管理。可完成土地性质、轮廓、地籍权属关系等许多工作。
3）生态、环境管理与模拟。可进行区域生态规划、环境评价、可持续发展决策、环保设施管理等。
4）应急响应。如发生重大自然或人为灾害时，可安排人员撤离和救援路线。
5）农业基础设施管理。实现农业基础设施，如电信、电力、燃气、灌溉、道路等的管理、统计和汇总，提高农业生产效率。
（3）遥感
遥感技术（Remote Sensing，RS），即遥远的感知，是不直接接触目标物而获取其信息的一种技术，根据感受器与目标物的远近，又可以分为地面遥感和航空遥感。包括传感器技术，信息传输、分析处理、应用技术等。
遥感在农业中的应用主要包括：
1）提供资源与环境动态数据。
2）为重大资源环境突发事件提供及时准确的监测数据。
3）产量估测。包括作物产量、产草量、水面初级生产力等。
（4）农业数据库
数据是现实中的各种信息记录成可识别的文字、数字、图像等，是信息的载体和表现形式。数据库技术就是对数量庞大、结构复杂的数据进行处理的技术，是利用计算机对各种形式的数据收集、存储、分类、计算、加工、检索及传输的过程，以便把原始数据转变为对人们有价值的信息，从而指导行动和决策。
1）农业数据库就是收集农业信息，并加工集成的“数字仓库”，根据记录数据类型不同，可分为：
A.自然类数据库，包括气象数据库、土壤数据库、农业生产数据库、生物品种资源数据库等。
B.社会类数据库，包括技术数据库、农产品和农资市场信息数据库、农业统计数据库、政策法规数据库、农业机构数据库等。
2）农业数据库作为一种资源，具有以下特点：
A.要有一定规模。
B.数据要准确。
C.数据可重复利用。
D.要不断更新。
（5）农业专家系统
农业专家系统（Agricultural Intelligent System，AIS），也叫农业智能系统或电脑农业专家，是指基于农业专家知识、与人类专家具有同等推理决策和解决问题能力的智能系统。专家系统是专家技能和知识的集成与综合，把分散的单项农业技术综合起来，经过智能化、综合性的信息处理，可根据不同生产条件和目的，给出最佳的农业生产管理方案，从而为农业生产过程提供信息和决策服务。
按照在农业中的应用领域，农业专家系统可分为作物栽培专家系统、施肥专家系统、植保专家系统、设施农业专家系统、品种选育专家系统、灌溉专家系统、畜禽水产养殖专家系统等。按照系统运行环境，可分为桌面版农业专家系统、网络版农业专家系统、嵌入式版农业专家系统、多媒体版农业专家系统等。
农业专家系统的应用改变了农民生产活动的主观性和盲目性，缓解了基层农业技术推广人员的不足，对于提升农业生产科学化水平、提高农业效益、促进农业可持续发展具有重要意义。
（6）农业模拟模型与虚拟农业
模型（Model）是指以文字、图像、符号、实物和数学公式等形式来描述研究对象状态和运行过程的研究方法。按照描述方法不同，可以分为形象模型（如建筑模型、飞机模型等）和抽象模型（如图形模型、数学模型等）。模拟模型（Simulation Model）是指模仿客观事物动态变化过程的抽象模型。
计算机模拟模型是指利用计算机来模仿研究对象的发生和发展过程，为解释现象、揭示机制、发现规律、预测未来提供有效工具。作物模拟模型（Crop Simulation Model）是以作物为研究对象的计算机模拟模型，可分为：
1）作物生长模型，是基于作物生长过程参数的数值模拟模型，能预测生物量、作物产量、叶面积指数、水肥利用等。
2）虚拟植物模型，其基于植物形态结构的再现，在精准农业、遥感监测、虚拟教学等方面有较广泛的应用。
虚拟农业是利用计算机虚拟现实技术、仿真技术、多媒体技术建立数学模型，定量而系统地描述作物器官建成、生长和产量形成等过程，以及与环境的相互影响的数量关系，在此基础上，设计出虚拟作物，改变传统的农业科研方式。虚拟农业自身不能实现作物生产，其科研成果必须接受实践的检验。
（7）农业自动化
农业自动化技术就是通过计算机，对农业生产中的的各种信息进行及时采集和处理，依据信息处理结果，自动控制农业机械或装置，从而实现农业生产过程的全自动化。
农业自动化技术在农业中的应用非常广泛，如灌溉自动化控制、温室自动控制、室外气象自动监测、作物自动化管理和收获等。农业机器人可以代替人们从事繁重或特别的农事操作，如喷洒农药、收获等方面。
（8）互联网技术
互联网技术是计算机应用的核心，其主要目的是提供多样的信息服务。随着信息技术的发展，互联网已渗透到社会经济的各个领域，对农业和农村经济发展的影响越来越大。从大量的网络资源中有目的地获取有价值的信息，是农业信息网络技术的基本功能。农业网络信息主要有三类：
1）农业文献信息，包括农业图书、农业期刊等。
2）农业即时信息，如农产品信息等。
3）农业科研信息，如农业领域的新成果、新技术等。
基于计算机和网络技术，在农业领域发展出农业电子商务、农村电子政务、电子农务等。农业电子商务是指利用计算机技术、网络和通信技术进行农业商务活动的一种经济运行形式，包括依据市场信息进行农业生产、农产品网络销售与配送、电子支付等全程商业活动过程。农村电子政务是主管部门利用互联网技术建立农村管理和服务的电子政务网络平台，实现公务、政务、事务一体化管理与运行，扩大了办公范围，提高了办公效率。电子农务是针对互联网在农村普及的困难，充分利用互联网和移动通信手段，给农民提供及时权威的政策、科技、市场等信息，满足农民各类农务活动的信息需求。
6.1.4农业信息技术的发展历程
18世纪70年代，蒸汽机的发明把人类从农业社会带入工业社会，从那时开始至今的200多年时间内，人类共经历了3次产业革命，分别为蒸汽时代、电气时代和电子时代，每次产业革命都给人类社会带来巨大的变化。
