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计算机技术在植物保护中的应用研究进展
摘要 文中就数据库技术、海量存储技术、多媒体技术、信息及信息网络技术等计算
机新技术在植物保护领域的应用和进展进行了阐述。
关键词 计算机技术 植物保护 应用研究
1计算机技术在植物保护中的初步应用
世界上第一台计算机(ENIAC)1946年诞生后，通过短短的五十多年，其应用已从单纯的数
值计算扩展到社会生活的各个领域。在植保研究中，计算机最初的应用是数值计算和数理统
计。60年代最初研制出的数理统计软件主要用BASIC语言编制，其数据包含在处理程序之
中。70年代，出现了程序和数据分离的统计软件，如NCSS,SAS,SPSS,BMDP等。
国外从60年代起开始研究系统理论在害虫治理中的应用间题，Odum在系统理论的基础上创立了系统生态学(System ecology) , Watt, moms首先应用系统分析方法(System analysis)研究昆虫种群问题闭。Huffaker在1972-1978年主持的有害生物协调管理计划，特别强调应用系统处理方法(勿stem approach )，并在《有害生物防治新技术》一书中，总结了应用系统处理方法，研究各种害虫及病害的成果[3:。Clark等闭1967提出种群系统(Life system)的概念，在美国、加拿大、荷兰等国家，应用系统方法和电子计算机技术成功地研制了非洲棉铃虫、果树红叶蜡和其它一些害虫的最优控制模型，取得了巨大的经济效益和生态效益。美国1972-1973年的害虫综合治理计划，成功地引进了系统科学和模型方法，作为研究昆虫种群及其管理的基础，在害虫的预测、管理及控制的效果评枯等方面都取得了显著进展[}'} 0 80年代开始，我国学者也注意到这一研究领域的重要性，在昆虫种群增长模型、生命表、种群分布型、捕食者与猎物关系等领域作了大量有益的工作，并在果树、小麦、水稻、草场等作物的害虫综合防治中应用系统方法和计算机技术，取得了可喜的成绩。
2计算机新技术在植保中的应用
2.1数据库技术数据库(Database)技术的发展，为信息的存储、分类、查询、传递等提供了保
证。1993年，美国农业部全国农业图书馆建成了世界上最完整的农业数据库，存储了300万篇农业文献，该数据库由130多个国家的资料构成，包括农业各学科领域中的书籍、杂志、专题、著作、论文、专利、计算机软件、声像制品、技术报告等。国际植物检疫数据库(Smith, I, M) ,VIDEdB的植物病毒分类鉴定数据库(GibbsA , et al)等一批最新的大容量的数据库管理软件在1996年12月的国际植保生物学信息技术会议上作了系统展示。
在国内，中国学术期刊电子杂志社于1998年推出了由90多张光盘组成的《中国学术期刊(光盘版)专题文献数据库》，农业方面5张光盘收录的1996年以来的16 603篇文献中，植保方面有3 393篇，刊物种类达293种。真菌标本管理系统[u(昆虫标本数据库管理系统，常见杨树天牛分类管理系统(CPLTMS) }"7等一批数据库管理软件相继研制问世并投人使用，这些软件除具备可录人、修改、查询、统计、打印等一系列基本功能外，有些还具备了辅助鉴定和辅助决策的功能。
2.2多媒体技术多媒体(Multimedia)技术指人和计算机通过图形、图像、动画、声音、文字等
多种媒介以多种方式进行信息交换的技术，它具有集成性、控制性、交互性的特点。多媒体的主要技术有超文本(Hypertext )技术，光盘(CD-ROM)技术，数据压缩解压(Data compress&de-compression)技术，触摸屏(Touch screen)技术等。
在国外，多媒体技术应用到植物保护中的研究已经取得了显著成果，内容涉及植保的各个
方面。1996年12月在英国Canterbury市Kent大学举行的国际植保生物学信息技术大会上，
scott博士在题为《支持植物病理学的信息技术正迈着快得令人难以置信的变化步伐》的报告中，用笔记本电脑演示了许多已经商品化或即将商品化的植保软件，说明在植物病理学领域利用信息技术研究已经提到议事日程。通过数据库、分类学信息系统、地理信息系统、多媒体的技术来管理和揭示有关植物病理学和植物保护的大量文献资料和研究数据说明，植物保护的决策问题已经扩展到了地理学的宏观尺度和分子生物学的微观尺度，应当通过植病流行学模拟和预测模型、植病诊断辅助系统、植病管理专家系统和风险分析等技术加以解决;植物病理学和植物保护工作者的教育、培训及公众宣传问题，也可以通过新型通讯媒体和网络、远程教学、国际交互网(Internet)、企业内部网(Internet) , WWW、电子出版物等技术获得先进的解决方案。大会有33个专题讲座、计算机系统演示和操作练习。对部分相关的论文题目择录如下:
作物保护多媒体信息大全(Sweetmore A , et al );一个用于微生物特征化的自动鉴定工具(Mc-
Cardell A . J . And Rohrbeck J . C . );用于鳞翅目种类鉴定的颜色分析(Chesmore E . d . ) ;辅助真菌诊断的图像获取、分析、存档技术(Lane C. R.);计算机化的图文鉴定系统BIKEY:作为DIALD-BIS生物学百科全书光盘的一部分(hobanov A . et al );诊断和管理病虫害的多媒体工具(NortonG.);用信号处理技术和专家系统实现对昆虫声音的自动分析(Chesmore E . D . et aI) 。
我国多媒体技术在植保领域的研究也取得了丰硕的成果〔(s- (al。中国农业大学IPMLST实验室研制的《北京蔬菜生产管理与植保辅助决策系统BJCABBAGIS》和《植检害虫图文信息与鉴定辅导系统卿llVFORMIS》软件综合采用了管理信息系统、地理信息系统、多媒体、超媒体和人工智能等技术而受到好评。农业部植物检疫实验所从80年代初开始，进行有害生物的检疫重要性评价、研究，建立了与检疫有关的有害生物数据库系统，包括信息标准化技术的研究和代码体系的建立，在此基础上进行了有害生物风险分析(PRA)研究，研制出适合中国国情的PRA分析模型和定量分析方法，参与了PRA国际技术标准的制定。该所还完成了利用计算机视觉技术对矮腥黑穗病(TCK)冬抱子进行自动识别课题的研究〔19]。西北高原生物研究所利用计算机声音分析软件对蝗虫的鸣声进行分析作为高原蝗虫分类的依据。
多媒体技术与通信(Communication)技术相结合，与数据库管理技术相结合，与人工智能、农业专家系统、知识库、推理机结合，可以开发出更好的智能决策支持系统。目前水稻主要病虫害、小麦主要病虫害、柑桔病毒病等的专家系统已经应用到农业生产中，并产生了巨大的经济效益。
2.3信息与信息网络技术美国总统克林顿首先提出了以信息高速公路(Infobahn)为标志的
NI1计划，各国也纷纷推出了自己的计划，并为此投人或计划投人大量的人力和资金。美国的校园网已将各所大学和研究机构进行联网，全美初步实现了资料共享和全美范围内的计算机辅助教学。美国的第一大公用数据网INTERNET如今已成为全球的计算机互联网，共有100多个国家，500()万以上的用户与之相连。依靠信息网络技术，农业信息资源共享、跨国界的病虫远程观测及信息数据的实时反馈、病虫害的预警和远程控制与防治已取得了可观的经济效益。
在国内，一系列“金字工程”的实施，促使计算机网络得到巨大发展。目前，已经投人使用的中国公用数据通讯网有中国公用分组交换数据网(CHINADDN )，中国公用数字数据网(CHI-NADDN)，综合业务数据网(PSTN)，金桥网。利用以上通讯网络开展的信息网络有中国公用计算机互联网(CHINANET)，中国教育科研计算机网(CERNET)，中国科技网(CSTNET)，中国经济信息网(CEINE'I')，其他ISP公司(INTERNET代理商)。
植保领域的信息网络化已得到初步发展。为加快病虫信息的传递，实现系统内信息共享，
提高病虫预测预报的准确性和时效性，全国农业技术推广服务中心将计算机网络技术与测报
专业技术有机地结合，开发了“全国病虫测报信息计算机网络传输与管理系统(PEST7VET)。目前已与全国大部分省植保站和部分区域站开通，大大提高了病虫信息的传递速度和信息的利用率，初步实现了测报系统内的远程观测、远程信息反馈、遥距控制、虫灾预警及信息资源的共享。
3我国植保信息技术发展前景
我国植保信息技术(Infom}ation Technology)中，微机平台上的管理信息系统、地理信息系统、多媒体、超媒体和专家系统已接近国际先进水平。以网络为中心的计算机技术及植保数据库的容量、质量和应用水平，较国际组织和某些发达国家还存在一定差距。所以在我国信息科学技术迅速发展中，信息高速公路基础设施建设应不断完善，并将发展信息产业作为战略性计划加以实施。我国植保工作者正面临信息时代的挑战和机遇。
各位大神麻烦帮忙看看这个是什么植物，各种识花软件都识别不出来，问人家小卖部老板，说是什么光棍啥的？
园艺智能化应用系统将园艺植物在产前、产中、产后的各个阶段所涉及的各类种质资源对环境因素需求的信息进行采集和综合，利用实时传递影响园艺植物生长与生产的环境因素，在线指导园艺植物的生长和生产，对生产过程中产生的各种缺素症状或生长问题进行定性诊断和定量决策，为园艺植物的高产和高品质生产提供科学决策。主要包括通过各种理化仪器设备的开发应用，研究出适宜特定园艺植物资源表型数据的科学、快速、准确的信息采集技术;借助物联网等技术结合本地气候特点，建立特色园艺植物生长发育的环境调控软硬件技术集成，实现园艺植物生长环境的人工智能调控;通过将特色园艺植物果实成熟度数字化、信息化，开发人工智能机器人的果实采收的软硬件，实现园艺产品的智能机器人采收;通过将特色园艺植物病虫草害发生与防治特征与无人机信息采集技术相结合，实现园艺植物病虫草害无人机防控。一、基于计算机视觉的园艺植物资源识别采集模块设计
地球上的园艺种类繁多，各种不同的园艺植物资源之间都存在各自的生长习性，这些特性可以用于自然环境或人工模拟环境条件下的园艺植物的生长规律的研究，进而对园艺植物资源挖掘和利用的研究、以及园艺植物对自然环境的适应等领域起到了很大的帮助，能够节约人力物力，提高工作效率，但是同一种植物因为其生长环境、周期以及基因突变等影响，致使园艺植物在形态上各不相同，差异极大，所以就算对专业人士来说，植物识别也不容易完成。随着生命科学和现代信息技术的不断发展，园艺植物分类学也得到了快速发展，基于图像分析的植物分类识别是当下园艺植物种质资源研究的热点问题，因此图像分类问题也是计算机视觉等领域的重要研究方向之一。目前识别算法的发展已经相对较为成熟，在叶、花、果实等传统的植物识别技术已经得到许多研究，然而基于多器官的现实世界识别方法的认识还不是很多，因为其在近几年才得以进行，起步较晚，如芍药和牡丹，它们之间由于种类间差异较小，难以分辨不同种类的植物，其分类相对困难。对植物的识别来说，造成一定干扰的是处于现实世界中的植物所处的较为复杂的环境，这些复杂的环境会降低植物特征提取的准确度，比如杂草、石子、泥土和建筑物等。因此，对现实世界中的植物识别，如何获取植物图像显著性特征以及获取种类之间差异更大的性状以实现网络特征增强是研究的重中之重。Champ等改进了GoogLeNet模型的卷积神经网络（CNN）方法，应用各种衰减因子来修正CNN给出的概率分布，实现了基于植物真实性状的园艺植物种类识别[3]。该方法通过提取卷积神经网络的最后一层代表性特点来进行分类，但是仅凭一层特点的识别能力和代表性比较差，不能有效鉴别出性状类似或同一种群的园艺植物[3]。Lee等利用CNN模型结合物种和组织特征进行植物分类，对基于验证集和测试集的结果进行分析，提出了高层融合体系结构[4]。Mc Cool等提出了一种针对特定领域的混合神经网络模型对植物图像进行自动分类[5]。通过微调一个专门用于植物分类任务的已知模型，可以学习特定领域的模型。MixDCNN模型是通过首先对一个模型的子集数据进行微调来学习的，可以使用不同的器官类型进行分类，利用混合DCNNs框架对KDCNN模型进行联合优化[5]。Xiao等为了研究真实世界中的物种识别问题，提出了一种新的深度学习框架和有效的数据扩充方法。首先根据视觉注意来裁剪图像，称之为新的数据增强方法注意裁剪（AC），然后通过训练深度卷积神经网络从大量数据中预测物种。通过对数据扩充方法AC的性能进行了评估，结果表明AC具有优越的性能[6]。综上所述，以实际应用为背景对园艺植物图像特征分类器这一经典算法为出发点，设计以计算机视觉为基础的园艺植物识别模块（图1）。
二、构建园艺植物智能平台，实现园艺植物生长发育的调控
为构建更完善的园艺植物智能平台，更科学的在线指导园艺植物生产，提高植物产量，一套完备的能满足不同需求层次的智能平台系统的需求迫在眉睫。
1. 框架模型的建立：由于园艺植物生长发育过程中，不同植物所需的外界环境条件各有差异，栽培技术也有所不同，因此就需构建一个较为全面的数据知识库框架，能够综合不同园艺植物生长过程中的各项指标，汇总整理高产量园艺植物的基础数据。不同园艺植物生长发育全过程中的水分、温度、光照等环境因素指标以及养分供给状况、栽培管理技术差异等数据进行记录、收集、汇总，构建动态图，通过对优质园艺植物的生长数据进行分析，研究不同因素之间的连锁反应和综合效应，建立园艺植物生长发育特性、以及温度、光照、水分、肥等环境因素和栽培管理技术关系的数据库框架。种植技术员可根据不同栽培地区的实际情况对框架模型参数进行调整，以适用于自己掌握的园艺植物栽培技术知识模块;使用者也可推送不同的数据信息给数据管理者，扩大数据库数据量，参与数据库的更新与完善。数据库管理者也可对不同的数据模型库进行查询、及时修改和动态调用[7]。
2. 系统结构的构建：智能化平台的功能包括通用平台、智能系统和实用信息系统3个层次[4]。通用平台由知识储备量庞大的数据库信息组成，涵盖广泛，便于不同知识层次的使用者更快更广地查询到所需内容;智能系统需要收集汇总不同环境和地区园艺植物生长差异数据，及时更新平台的数据，为使用者提供一个数据更全面、更具体、内容更丰富的参考平台，为种植技术员提供一个积极的二次开发的环境和工具，满足不同生态背景下不同生产管理者的需要。
3. 可视输入平台的构建：设置一个便于简易操作的包含数值上下限的参数录入方式，同时设置数据自查系统，对操作者上传的不合理的参数及时提醒更正，保证数据输入的及时性、准确度和合理性。对不能给出准确参数的用户，根据其提供的园艺植物品种和种植环境条件，调动数据库存储的内容，智能辨别并输入，增加平台的使用率。可视输入平台不仅要做到便于使用者对编辑数据，还应该确保数据准确度[8]。
专业介绍植物保护专业的本科毕业生就业去向
这是朱顶红的叶子。石蒜科属多年生草本植物，冬季地上部分会枯萎，下面的鳞茎来年会再发芽的。
鳞茎近球形，直径5-7.5厘米，并有匍匐枝。
朱顶红的鳞茎
叶6-8枚，花后抽出，鲜绿色，带形，长约30厘米，基部宽约2.5厘米。
朱顶红叶片
花茎中空，稍扁，高约40厘米，宽约2厘米，具有白粉；花2-4朵；佛焰苞状总苞片披针形，长约3.5厘米；花梗纤细，长约3.5厘米。
朱顶红花茎
花被管绿色，圆筒状，长约2厘米，花被裂片长圆形，顶端尖，长约12厘米，宽约5厘米，洋红色，略带绿色，喉部有小鳞片。
雄蕊6，长约8厘米，花丝红色，花药线状长圆形，长约6毫米，宽约3毫米；子房长约1.5厘米，花柱长约10厘米，柱头3裂。花期夏季。
朱顶红原生品种和园艺栽培品种常见的有1000多种。
1.国内动植物检疫部门、海关进出口检验检疫局、环保部门。2.地方基层农业局、植保站、农技推广中心等。3.农药化工企业。大部分选择就业的植物保护毕业生都流向了农药化工企业。主要从事销售、农药产品的研发、登记、生产、管理等工作。这几年随着国家建立现代化农业政策的确立及对农业投入力度的不断加大，农资行情不断看涨，与植保息息相关的农药行业增长势头也是越来越猛。4.进入大中专院校从事教学、管理工作。
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