1.1 何谓智慧农业
对比传统农业，智慧农业的蔬菜无需栽种于土壤，甚至无需自然光，但产量却可达到常规种植的3～5倍；农作物的灌溉和施肥无需人工劳作，而由水肥一体化灌溉系统精准完成，比大田漫灌节水70%～80%；种植空间不只限于平面，还可垂直立体，土地节约高达80%；可利用无人机打农药，大棚采摘有机器人。传统农业的耕地、收割、晒谷、加工已全程实现机械化。
智慧农业是利用物联网等信息技术改造传统农业的，主要数字化设计农业生产要素，智能化控制农业物联网的技术和产品，它主要是通过传感技术、智能技术还有网络技术，实现农业技术的全面感知、可靠传递、智能处理、自动控制。传感技术用来采集动植物的生长环境和生育信息；网络技术是通过移动互联技术来传输信息；智能技术用来分析动植物生长情况和环境条件；自动控制技术则可以根据动植物生长情况对环境进行相应的调节，使环境更加适合动植物生长。
水稻田用上大田智能灌溉、无人植保机喷施农药等技术，人们就再也不用顶着烈日踩着水车给田里灌水了，也不用冒着生命危险背着喷雾器去打农药了。粮食的质量与产量都有了很大的提升。雨水收集再利用系统实现了节水型循环农业种植。
除了种植业以外，养殖户也开始采用高科技饲养家禽。村里的鸡舍、猪舍也实现了现代化管理，养殖户通过智能系统可以实现自动喂食、喂水，自动清洗动物粪便，还可以通过物联网监测与控制舍内环境，为鸡与猪创造良好的生长环境，肉、蛋的品质自然也就提高了。
智慧农业是指将云计算、传感网等现代信息技术应用到农业的生产、管理、营销等各个环节，实现农业智能化决策、社会化服务、精准化种植、可视化管理、互联网化营销等全程智能管理的高级农业阶段。智慧农业是一种集物联网、移动互联网和云计算等技术为一体的新型农业业态，它不仅能够有效改善农业生态环境、提升农业生产经营效率，还能彻底转变农业生产者、消费者的观念。
智慧农业主要依靠“5S”技术、物联网技术、云计算技术、大数据技术及其他电子和信息技术，并与农业生产全过程结合，是一种新的发展体系和发展模式。
何谓5S技术
“5S”技术含义如下。
1. 遥感技术（Remote Sensing，RS）
遥感是农业技术体系中重要的工具。遥感技术利用高分辨率（米级分辨率）传感器，全面监测不同作物的生长期并根据光谱信息、空间定性、定位分析农作物的生长情况，为定位处的农作物提供大量的田间时空变化信息。
2. 地理信息系统（Geographic Information System，GIS）
①农田数据库管理。GIS主要用于建立农田土地管理、土壤数据、自然条件、生产条件、作物苗情、病虫草害发展趋势、作物产量等内容的空间信息数据库并进行空间信息的地理统计处理、图形转换与表达等。
②绘制作物产量分布图。
③农业专题地图分析。GIS提供的覆合叠加功能将不同农业专题数据组合在一起，形成新的数据集。例如，GIS将土壤类型、地形、农作物覆盖数据采用覆合叠加，建立三者在空间上的联系，种植户可以很容易地分析出土壤类型、地形、作物覆盖之间的关系。
3. 全球定位系统（Global Positioning System，GPS）
GPS是一种高精度、全天候、全球性的无线电导航、定位、定时系统。
（1）系统组成
GPS由包括24颗地球卫星组成的空间部分、地面监控部分以及用户接收机三个主要部分组成。
（2）两大系统
目前，已建成投入运行的全球卫星定位系统有美国国防部建设的GPS系统和俄罗斯建设的GLONASS（Global Nvigation Satellite System）。
（3）GPS在农业中的作用
①精确定位。农业机械化系统根据GPS的导航可将作物需要的肥料送到准确位置，也可以将农药喷洒到准确位置。
②田间作业自动导航。
③测量地形起伏状况。GPS系统能精确定位和高度测量地形。
4. 数字摄影测量系统（Digital Photogrammetry System，DPS）
DPS是具有数字化测绘功能的软、硬件摄影测量系统。数字摄影测量是基于计算机技术、数字影像处理、影像匹配、模式识别等多学科的技术理论与方法，提取所摄对象并以数字方式表达的几何与物理信息的摄影测量学的分支学科。
5. 专家系统（Expert System，ES）
ES是具有与人类专家系统同等能力解决问题的智能程序系统。具体地讲，专家系统是指在特定的领域内，根据某一专家或专家群体提供的知识、经验及方法进行推理和判断，模拟人类专家做决定的过程，以此来解决那些需要人类专家决定的复杂问题，提出专家水平的解决方法或决策方案。
智慧农业体系运用“5S”技术快速分析土壤，监测作物长势，分析当时的气候、土壤情况等，进而作出正确的决策，将农业生产活动、生产管理相结合，创造新型农业生产方式和经营模式。
1.1.1 智慧农业的狭义与广义之划分
1.1.1.1 狭义的智慧农业
狭义的智慧农业就是充分应用现代信息技术成果，集成应用计算机与网络技术、物联网技术、音视频技术、无线通信技术及专家智慧与知识，实现农业可视化远程诊断、远程控制、灾变预警等智能管理的农业生产新模式。
智慧农业是农业生产的高级阶段，它集互联网、云计算和物联网技术为一体，依托部署在农业生产场地的各种传感节点（环境温湿度、土壤水分、二氧化碳、图像等）和无线通信网络实现农业生产环境的智能感知、智能预警、智能分析，为农业生产提供精准化种植、可视化管理、智能化决策，如图1-1所示。
图1-1 狭义的智慧农业
1.1.1.2 广义的智慧农业
广义的智慧农业是指将云计算、传感网、3S等多种信息技术在农业中综合、全面的应用。广义的智慧农业实现了更完备的信息化基础支撑、更透彻的农业信息感知、更集中的数据资源、更广泛的互联互通、更深入的智能控制、更贴心的公众服务。
广义范畴上，智慧农业还包含农业电子商务、食品溯源防伪、农业休闲旅游、农业信息服务等方面，如图1-2所示。它是将云计算、传感网等现代信息技术应用到农业生产、管理、营销等各个环节，实现农业智能化决策、社会化服务、精准化种植、可视化管理、互联网化营销等全程智能管理的高级农业阶段，还是一种集物联网、移动互联网和云计算等技术为一体的新型农业业态，它不仅能有效改善农业生态环境，提升农业生产经营效率，还能彻底转变农业生产者、消费者的观念。
图1-2 广义的智慧农业
1.1.2 智慧农业的特征
1.1.2.1 智慧农业的基本特征
现代农业相对于传统农业，是一个新的发展阶段和渐变过程。智慧农业既是现代农业的重要内容和标志，也是对现代农业的继承和发展。智慧农业的基本特征是高效、集约，核心是信息、知识和技术在农业各个环节的广泛应用。
1.1.2.2 智慧农业的产业特征
智慧农业是一个产业，它是现代信息化技术与人类经验、智慧的结合及其应用所产生的新的农业形态。在智慧农业环境下，现代信息技术得到充分应用，可最大限度地把人的智慧转变为先进的生产力。智慧农业将知识要素融入其中，实现资本要素和劳动要素的投入效应最大化，使得信息、知识成为驱动经济增长的主导因素，使农业增长方式从依赖自然资源向依赖信息资源和知识资源转变。因此，智慧农业也是低碳经济时代农业发展形态的必然选择，符合人类可持续发展的愿望。
1.1.3 现代的智慧农业
智慧农业被列入政府主导推动的新兴产业，它与现代农业同步发展，使现代农业的内涵更加丰富，时代性更加鲜明，先进性更加突出，这必将极大地提升农业现代化的发展步伐。