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第一章 绪言 1

第一节 信息技术与农业智慧化 1

一、智慧农业提出的背景 1

二、智慧农业的内涵 2

三、智慧农业的特征 4

四、智慧农业发展的基础与挑战 8

第二节 智慧农业建设与土肥智慧发展 12

一、土肥工作是现代农业发展的基础工作 12

二、智慧农业是土肥智慧发展的基础 13

三、智慧土肥是智慧农业的有机组成部分 13

四、智慧土肥是土肥信息化的高级阶段 14

第三节 土肥智慧化发展的基础 14

一、网络基础 15

二、数据基础 16

三、业务系统基础 17

四、新技术应用示范基础 19

第四节 土肥智慧化发展的愿景 21

第二章 土肥业务智慧化需求分析 23

第一节 土肥业务概述 23

一、土肥工作对象与内容 23

二、土肥基本业务框架 24

第二节 土肥智慧业务需求分析 27

一、作物生长及需肥水规律智慧管理 27

二、耕地质量及肥力智慧管理 29

三、作物、肥、水关系动态控制与管理 31

四、土肥投入品智能监管 32

五、智慧土肥决策 33

六、土肥信息智慧服务 34

第三节 土肥智慧技术需求分析 35

一、土肥业务的技术过程分析 35

二、土肥智慧支撑技术需求分析 37

第三章 智慧土肥关键技术 45

第一节 关键技术体系框架 45

第二节 物联网 46

一、物联网的提出 46

二、物联网的内涵 47

三、物联网的技术架构 48

四、物联网的关键技术 48

五、物联网在土肥中的应用 49

第三节 土肥信息采集技术 51

一、土肥信息传感器技术 51

二、土肥图像信息采集技术 66

三、遥感技术 67

四、土肥个体信息识别技术 70

五、卫星导航信息采集技术 73

六、地理信息系统技术 76

第四节 土肥信息传输技术 77

一、无线传感网络技术 77

二、移动通信技术 82

三、信息传输技术在土肥领域的应用 83

第五节 土肥信息处理技术 84

一、大数据技术 84

二、云计算技术 87

三、计算机视觉信息处理技术 93

第六节 自动控制技术 94

第七节 智慧支撑技术 96

一、预测预警技术 96

二、模型技术 97

三、专家系统技术 98

四、知识推理技术 99

五、本体及其应用 101

第四章 智慧土肥总体框架 103

第一节 建设原则 103

第二节 智慧土肥应用总体框架 103

一、智慧土肥层次框架 104

二、智慧土肥多级应用框架 105

第三节 感知终端架构设计 106

一、传感设备布点基本方法 106

二、信息采集节点设计 107

第四节 传输网络架构设计 109

一、智慧土肥传输网络基本框架 109

二、无线传感网络架构设计 111

第五节 智慧土肥应用支撑平台设计 113

一、智慧土肥应用支撑平台定位与框架 113

二、传感设备接入管理系统 115

三、传感设备编码赋码系统 118

四、传感设备基础信息管理系统 119

五、智慧土肥信息交换管理系统 120

六、智慧土肥信息整合系统 122

七、智慧土肥信息位置服务系统 123

八、认证授权管理系统 125

九、云存储系统基本功能 128

第五章 智慧土肥核心应用系统需求与设计 132

第一节 作物生长及需肥水规律智慧管理系统 132

一、概述 132

二、业务需求 132

三、系统结构及功能 134

第二节 耕地质量及肥力智慧管理系统 137

一、概述 137

二、业务需求 138

三、系统构成及功能 141

第三节 作物、肥、水关系动态控制与管理系统 142

一、概述 142

二、智能灌溉子系统 143

三、智慧施肥子系统 148

第四节 农业投入品（肥料）智能监管系统 154

一、概述 154

二、总体框架 155

三、系统与功能设计 157

第五节 智慧设施农业系统 161

一、概述 161

二、业务需求 162

三、系统架构 164

四、功能设计 164

第六节 智能决策系统 166

一、概述 166

二、业务需求 167

三、主要模型 168

四、处理过程与系统结构 174

第六章 智慧土肥建设方法 176

第一节 智慧土肥建设的总体思路 176

第二节 智慧土肥建设的组织架构 178

第三节 智慧土肥推动策略 180

第四节 智慧土肥投入模式 184

第五节 智慧土肥标准规范建设 187

一、智慧土肥标准规范体系框架 187

二、智慧土肥标准建设策略 189

第六节 智慧土肥系统建设与整合策略 191

一、当前智慧土肥系统建设模式 191

二、智慧土肥系统整合策略 195

第七节 智慧土肥应用实施策略 201

一、区域试验策略 201

二、因地制宜策略 203

三、地域推进策略 204

四、阶段性推进策略 206

第七章 智慧土肥的萌芽 207

第一节 土肥智慧技术研究情况 207

一、土肥信息采集技术研究情况 207

二、作物监测技术研究情况 208

三、传感网络技术研究及应用 210

四、预测模型与预测方法研究情况 211

五、精准与变量技术研究情况 212

第二节 智慧土肥系统研究与建设情况 214

一、土肥信息自动监测系统建设情况 214

二、作物生长及需肥智能监测系统建设情况 215

三、自动控制系统建设情况 216

四、智能施肥系统建设情况 217

五、设施农业智慧化应用系统建设情况 217

六、决策与智慧支持系统建设情况 219

第三节 区域智慧土肥实践进展情况 219

一、省级实践案例 220

二、市级实践案例 224

三、区县级实践案例 226

第四节 基于云服务的智慧土肥系统构建与应用探索 231

一、概述 231

二、土壤养分采集布点策略分析 231

三、智慧施肥推荐系统 240

第八章 土肥智慧发展展望 251

第一节 智慧土肥技术发展的趋势 251

第二节 当前智慧土肥建设中急需解决的问题 254

第三节 智慧土肥发展近期面临的主要任务 257

参考文献 263