农业信息化导论第1章

农业信息技术王玉洁北京农学院计算机与信息工程学院农业信息技术序言1、课程性质农业院校全日制硕士研究生的课程。2、课程主要内容信息和信息技术的相关知识、概念、技术；信息处理基础知识与技术；农业信息化领域的基础理论、农业信息系统知识；计算机与信息技术最新前沿知识与发展动态介绍等。背景:信息技术学科领域的分化计算机科学(ComputerScience–CS)计算机工程(ComputerEngineering–CE)信息系统(InformationSystem–IS)信息技术(InformationTechnology–IT)自动测控技术（ACT)人工智能（AI)地理信息系统、全球卫星定位系统、遥感系统技术（3S）3、学时与学分40学时，2学分4、学习方式与考核课程的讲授过程中有教师对信息技术、农业信息化知识的系统讲解，也有学生通过多种途径的自我学习及课堂讨论、课后作业，期末开卷考试。上课的情况及课堂讨论、课后作业作为平时成绩；平时成绩与考试共同构成课程的总成绩。平时成绩：50%；期末考试成绩：50%凡事都得趁早5、教学参考书王玉洁等.农业信息技术概论.北京：中国农业出版社，2009-02网上资源（北京农学院主页）：点“网络教学”→精品课程→微型计算机技术→点击打开→课件→点击打开→农业信息化导论课件文件夹→点击打开邮箱：[e-mail];[e-mail]第一章信息技术概述第二章计算机组成原理第三章多媒体技术及系统第四章农业信息系统第五章3S技术及其在农业中的应用第六章虚拟现实技术及在农业中的应用第一章信息技术概述第一节信息第二节信息技术第三节信息技术应用第四节信息系统第五节信息表达与编码第六节信息处理基础运算第一节信息随着计算机技术的迅猛发展，世界经济正在由工业化进入信息化时代，以计算机多媒体、光纤和卫星通讯等技术为主要特征的信息化浪潮正在席卷全球。信息是继物质和能源之后的第三资源，是支撑社会发展的三大支柱之一。在信息时代里，信息作为一种新颖的资源在社会生产的经济发展中起重要的作用。信息技术成为现代化建设的重要支撑，信息化水平将成为各国生产力发展水平的重要标志。现代信息技术也正在向农业领域渗透，将在农业现代化过程中起到重要的作用。农业经济的迅速发展，已不再是仅仅取决于传统农业资源投入的多少，而很大程度上取决于信息技术运用的程度和信息的获取及利用程度。信息化是当代农业现代化的标志和关键，它主导着未来一个时期农业现代化的方向，农业信息化是促进农业经济发展、增加农民收入的重要途径。1信息信息（Information）作为三大资源之一，可见它的重要性。在我们的生活和工作中信息也是无处不在的。自从有了人类，在人们的生活和生产活动中，就有了信息交流。信息交流的方式伴随着人类社会的发展而发展。如果没有信息的交换与处理，就不会有今天的人类文明。“信息”一词古已有之。在人类社会早期和在日常生活中，人们对信息的认识是比较宽泛和模糊的，多把信息看作消息的同义语。我国早在唐代诗人李中的诗句:“梦断美人沉信息，目穿长路倚楼台”中就出现了。这里，诗人是把“信息”作为“消息”的同义词来使用的。第1节信息技术请大家看下面的图片，可以看到什么？（秋天来了）（射箭标志）（一朵花）可见，信息就是指对人们有价值的数据、消息。作为一个科学概念以及科学研究对象，信息的出现只有半个多世纪的历史。1948年，以香农(Shannon)的《通信理论中的数学原理》为标志诞生了经典信息理论。60年来，在信息科学的形成过程中，人们对信息的具体含义、基本性质、信息的效用等问题进行了多方面的探讨。在自然科学领域，一方面，信息本身的研究已从香农信息理论中的概率信息逐步扩展到语法信息、语义信息和语用信息等领域。这些研究与信道理论的研究一起为现代信息处理技术和信息传输技术的进一步发展准备了理论条件；另一方面，从信息过程的研究出发，逐渐形成了一般控制理论和一般系统理论。以信息观点为核心，在20世纪70年代又先后诞生了耗散结构理论、超循环理论和混沌理论等众多新的理论。这些理论有着不同的学科背景，也正因为如此，才证明了信息和信息过程具有普遍的重要性。在社会科学领域，信息科学的研究也取得了极为丰硕的成果，在传统经济理论中，所谓资源是指那些能够创造物质财富的自然物，人们通过对信息效用性、稀缺性、成本、价值的研究，发现信息已经具有完备的经济属性，从而在理论上确立了信息作为经济资源的重要地位。信息论的奠基人之一香农提出：信息是熵的减少；熵，是指不确定的东西。就是说信息用来消除不确定的东西，指的是有新内容或新知识的消息。控制论的奠基人维纳则提出“信息就是信息，不是物质，也不是能量，它是区别与物质与能量的第三类物质”。由此可见，维纳提出由物资、能源、信息构成了人类社会的三大资源的观点。我国的权威性工具书《辞源》对信息定义为:“信息就是收信者事先所不知道的报导。”黄学忠在《经济信息与管理》中指出:“信息是客观世界各种事物变化和特征的反映。”认为信息是事物运动的状态和方式，也就是事物内部结构和外部联系的状态和方式。从广义来说，信息是利用数字、文字、符号、语言等介质来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征，以便向人们（或系统）提供关于现实世界新的事实知识，作为生产、管理、经营、分析和决策的依据。信息就是指以声音、语言、文字、图像、动画、气味等方式所表达的实际内容。信息是对客观世界中各种事物的变化和特征的反映；是客观事物之间相互作用和联系的表征；是客观事物经过感知或认识后的再现。狭义的“信息”是指信息接受主体所感觉到并能理解的东西。人类经济发展的三步曲资源经济：物质流物质流资本经济：资本流物质流知识经济：资本流信息流物质流信息传输的效益主要表现在接受信息输入前后状态的改变过程。信息传播与作用过程如图1-1所示。作用传播载体信息源接收图1-1信息传播与作用过程信息的传递过程是一个系统，它从信源开始，顺序经过信道到达信宿，形成一个完整的信息运行系统。研究信息资源的开发和利用，必须研究信息传输，所谓信息传输又称为信息传递，是信息从信息源发出，以物质和能量为媒介，超越空间和时间而传递给接收者的过程。一个完整的信息传输活动必须具备以下要素，即信息源、信息传播者、信道、信息媒介、信息接收者。感测技术包括传感技术和测量技术。人类用眼、耳、鼻、舌、身等感觉器官捕获信息。从信息的发出方看，事件、事物、现象等的内容、数量或特征等作为信息源，利用文字、符号、声音、图形、图像、动画、气味等形式作为载体，通过各种渠道以信号、消息、情报或报道等形式进行传播。从信息的接受方看，接收信息后，对于各种形式的信息形成印象，经过分析、判断与理解，把它变为人们自己的知识或引发相应的行动。这时，信息便发生了作用。电子计算机是信息处理机，它是人脑功能的延长，能帮助人更好地存储信息、检索信息、加工信息和再生信息。信息和能源一样，已经影响着人类的生存和发展。目前国与国之间的竞争不仅是综合国力的竞争，更是信息业发展、应用水平的竞争，是一个国家发展水平的重要标志。要在电子计算机上实现数字地球必须有诸多学科，特别是信息科学技术的支撑。这其中主要包括：信息高速公路和计算机宽带高速网络技术、高分辨率卫星影像、空间信息技术、大容量数据处理与存贮技术、科学计算以及可视化和虚拟现实技术。美国克林顿前总统在1993年2月就提出实施美国国家信息基础设施（NII），通俗形象地称为信息高速公路，它主要由计算机服务器、网络和计算机终端组成。美国为此计划投入4000亿美元，耗时20年。到2000年的目标是提高生产率20~40%，获取35000亿美元的效益。在Internet流量爆发性增长的驱动下，远程通信载体已经使用10G/S的网络，而每秒TB級的因特网正在研究中。InternetⅡ已在美国的研究机构和大学间进行试验运行。2、信息及其相关概念的关系（1）信息与数据、知识的关系关于数据、信息、知识的论述可用金字塔模型来解释，数据位于塔底，信息处于塔中，知识位于塔尖。这也是计算机领域常见的陈述。知识信息数据从信息科学的角度来看，数据是指计算机能够生成和处理的所有事实、数字、文字、符号等。数据是较为一般性的概念，而信息则是指那些有意义的数据。知识研究事物运动的状态及其变化方式的规律，只有通过对信息的加工，才能获得知识。知识是信息升华的成果，也是一种浓缩的系统化了的信息。因此，信息是知识的基础，而知识是信息的核心。我们可以通过对数据进行量的和质的方面的处理，提高信息的知识含量。（2）信息与物质、能量的关系信息不同于物质，它可以脱离物质独立存在，同时又不影响物质的存在与运动，它所表现的主要是物质运动的状态与方式，是物质之间的联系和相互作用。信息不同于能量，信息是物质运动的状态与方式，而能量是物质做功的本领，能量转换遵循守恒定律，而信息转换不存在守恒现象，能量不能共享而信息可以共享，能量为人类提供动力，信息为人类提供知识和智慧。物质、能量和信息的联系集中表现在三者都统一于物质，物质是第一性的，能量和信息皆源于物质，物质是信息的源泉；信息的获取和传递离不开能量，而能量的转换与驾驭又离不开信息；信息虽然不是物质与能量，但在一定条件下，信息又可转化为物质与能量。3、信息的基本特点（1）信息的客观性。信息的存在是客观的，它是以物质的客观存在为前提，并受客观实践所检验。任何信息都是与客观世界紧密相联系的，是对各种事件、事物、现象等的表述。（2）信息对载体的依附性。一首歌曲是一个信息，它需要存在于磁带、光盘等存储介质中；新闻要通过报纸、网络、电视等媒体传播。信息不能独立存在，要依附于不同的载体，而且同一信息可以依附于不同的载体。（3）信息的普遍性与无限性。信息是无所不在的，物质的普遍性以及物质运动的规律性决定了信息的普遍存在。信息与本原物质以及物质的运动形式一样，是无限的，取之不尽，用之不竭。信息的衍生性和多样性是信息的无限性的重要特征。信息的无限性也决定了人们对信息认识的不完全性。（4）信息的相对价值性。信息作为一种特殊的资源，具有相对价值性，它的价值取决于信息的接受者对信息的需求及其对信息的处理、认识、理解能力。信息的价值体现在诸如：精神领域的需求，知识的摄取等。信息对人类行为决策是十分重要的，人们通过接受各种信息增长知识、提高能力、开阔视野、作出决策并付诸行动，为生产及生活服务，可以促进物质、能量的生产和使用。（5）可传输性。信息可以在时间上从一点转移到另一点，由于信息对物质的依附性的相对性，人们可以选择适当的物质载体及其运动形式有目的地传递信息，并遵循可写性、可读性和经济的原则。同时，信息的传递是同物质和能量的传递联系在一起的。信息可以在信息发送者和接受者之间通过各种形式进行传输，既包括系统把有用信息送至终端设备（包括远程终端，和以一定形式提供给有关用户），也包括信息在系统内各子系统之间的传输和交换。（6）共享性。共享性是信息区别于物质和能量的主要特性。信息的共享性主要表现在同一内容的信息可以在同一时间由两个或两个以上的使用者使用。物质和能量的传递是遵守质量守恒和能量守恒，会因为接受者的增多而消耗。信息与实物不同，它可以传输给多个用户，为多个用户共享，而其本身并无损失。例如利用网络，人们可以共享农业科技信息等。（7）时效性和非时效性。信息具有一定的时间性和效用性。信息往往反映事物某一特定时刻的状态，随着时间的推移会发生变化。例如：天气预报、股市行情。一旦超过它的“生命周期”，信息就会失去效用，成为历史记录。信息的非时效性是指对某些特殊行业的特殊使用者而言，信息所提供的时间是无意义的。例如基础数学教材等。信息与人类社会生存和发展的关系十分密切。从人类的社会性角度看，信息是组织的保证，信息是管理的基础；从根本上讲，信息是人类社会生存的条件，是人类社会发展的