基于知识模型的便携式精确农作系统研究

论文摘要

精确农作是近年来国内外农业科学研究的热点,对于数字农业和现代农业的发展具有重要的科学价值和实践意义。本研究以精确农作技术思想为指导,以作物管理知识模型为基础,结合计算机技术、空间信息技术和数据通讯技术,构建和实现了基于知识模型的便携式精确农作系统,包括单机版（KMPSPF）和Web Services版(KMPSPFWS)。系统可以为农业生产者、推广人员和科技人员提供智能化和便携式的信息服务,实现了区域尺度和田块尺度上精确管理方案的制定,从而为精确农作管理提供了新的服务载体,也为便携式信息农业系统的研制提供了新的方法。本研究在已有作物管理知识模型的基础上,运用系统分析原理和软件开发技术,构建了作物管理知识模型类库;并结合PDA技术、嵌入式GIS技术、GPS技术,研制了基于知识模型的便携式精确农作系统单机版（KMPSPF）,系统不但实现了基于知识模型的精确设计功能,还具有定位导航、农田信息采集等功能;最后结合Web Services技术,构建了基于知识模型的便携式精确农作系统Web Services版(KMPSPFWS),将作物管理知识模型的决策功能与Web服务功能进行了有机耦合,同时在单机版系统功能的基础上,增加了实时数据采集、信息传递等功能。KMPSPF和KMPSPFWS中,采用紧密集成方式对作物管理知识模型和嵌入式GIS进行有效耦合,实现了属性数据和空间数据的直接传递与调用,模型和GIS具有共同的界面。嵌入式GIS开发采用了嵌入式地理信息系统开发平台eHotGIS,该平台的数据结构为嵌入式设备量身定做,结构紧凑、精炼,非常适合在资源紧缺的PDA设备上使用。GPS通讯和数据处理采用OpenNETCF的Smart Device Framework来实现,通过调用GPS相关类的接口函数实现了与GPS模块的通讯和空间数据的提取,从而提高了开发效率。Web Services是在VisualStudio.NET平台下,使用C#语言构建和实现的。在江苏省吴江市的应用结果表明,系统的设计思想和结构框架符合精确农作系统的发展要求,实现了农业生产的精确化和信息化管理。系统操作简单,结果显示直观,可帮助用户随时随地按照不同生态区的气候、土壤等条件或田间每一操作单元的基础信息制定适宜的栽培管理方案,最大限度地优化使用各项农业投入,从而获得最高产量和最大效益。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1 研究背景及研究意义
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究意义
• 2 相关技术应用概述
• 2.1 作物管理知识模型概述
• 2.2 PDA技术应用概述
• 2.3 GIS技术应用概述
• 2.4 GPS技术应用概述
• 2.5 Web Services技术应用概述
• 3 相关研究进展概述
• 3.1 国外研究进展
• 3.2 国内研究进展
• 4 研究目标与内容
• 4.1 研究目标
• 4.2 研究内容
• 参考文献
• 第二章 研究思路与方法
• 1 研究思路与技术路线
• 1.1 研究思路
• 1.2 技术路线
• 2 作物管理知识模型
• 2.1 模型基本结构与功能
• 2.2 模型的技术原理
• 2.2.1 管理方案设计
• 2.2.2 指标动态设计
• 2.2.3 实时管理调控
• 2.3 基础数据
• 2.3.1 气象数据
• 2.3.2 土壤数据
• 2.3.3 品种数据
• 2.3.4 管理数据
• 3 基于知识模型系统的UML设计
• 3.1 UML基本理论及方法
• 3.2 用例图设计
• 3.3 类图设计
• 3.4 顺序图设计
• 3.5 状态图设计
• 4 知识模型与 GIS集成模式
• 参考文献
• 第三章 系统开发的关键技术
• 1 Windows Mobile平台应用与开发
• 1.1 Windows Mobile平台简介
• 1.2 .NET Compact Framework开发概述
• 2 SQL Server CE 开发
• 2.1 SQL server CE 概述
• 2.2 SQL Server CE 本地数据访问
• 2.3 SQL Server CE 远程数据访问
• 3 嵌入式 GIS 开发
• 3.1 嵌入式 GIS 概述
• 3.2 eHotGIS简介
• 3.3 eHotGIS开发环境
• 3.4 通用 GIS功能实现
• 4 GPS应用开发
• 4.1 GPS工作原理与定位方式
• 4.1.1 GPS工作原理
• 4.1.2 GPS定位方式
• 4.2 GPS通讯与数据处理设计
• 4.3 GPS面积测量方法
• 5 Web Services开发
• 5.1 Web Services体系结构
• 5.2 基于 Web Services的应用解决方案
• 5.3 Web Services开发平台
• 参考文献
• 第四章 基于知识模型的便携式精确农作系统研制
• 1 KMPSPF的研制
• 1.1 系统的组织结构与内容
• 1.2 系统的主要功能与技术原理
• 1.2.1 地图操作
• 1.2.2 方案设计
• 1.2.3 信息管理
• 1.2.4 帮助
• 1.3 系统开发与运行环境
• 1.3.1 系统开发环境
• 1.3.2 系统运行环境
• 1.4 系统实现
• 1.4.1 作物管理知识模型类库实现
• 1.4.2 用户界面
• 1.4.3 数据库及信息管理
• 1.4.4 地图操作与专题图制作
• 1.4.5 GPS定位与测量
• 1.4.6 精确管理方案生成
• 1.4.7 智能学习
• ws 的研制'>2 KMPSPF^ws的研制
• 2.1 系统的组织结构与功能
• 2.1.1 系统的组织结构
• 2.1.2 系统的主要内容
• 2.1.3 系统的基本功能
• 2.2 系统开发环境与工具
• 2.2.1 系统开发环境
• 2.2.2 系统开发工具
• 2.3 系统程序设计
• 2.3.1 基于 Web Services的集成架构设计
• 2.3.2 服务提供者的设计
• 2.3.3 服务请求者的设计
• 2.4 系统实现
• 2.4.1 Web Services的实现
• 2.4.2 客户端调用 Web Services的实现
• 2.4.3 精确管理方案生成
• 2.4.4 消息发送和接收的实现
• 2.4.5 基础数据管理的实现
• 参考文献
• 第五章 系统测试与应用
• 1 系统测试技术
• 1.1 系统测试概述
• 1.2 系统测试的基本内容
• 1.3 系统测试的方法
• ws 的测试'>2 KMPSPF和KMPSPF^ws的测试
• 2.1 概述
• 2.2 系统测试用例设计
• 3 系统应用实例分析
• 3.1 系统应用概况
• 3.2 前期资料收集
• 3.3 系统实例应用与分析
• 3.3.1 精确农作管理实例分析
• 3.3.2 消息互动实例分析
• 参考文献
• 第六章 讨论与结论
• 1 讨论
• 1.1 便携式精确农作系统的内涵与特征
• 1.2 系统的设计与开发技术
• 1.3 今后工作的设想
• 2 结论
• 参考文献
• 附录
• 在学期间发表的论文
• 登记的国家计算机软件著作权
• 致谢