山科大構(gòu)建“天空地”農(nóng)情監(jiān)測(cè)技術(shù)及預(yù)警系統(tǒng) 推動(dòng)數(shù)字農(nóng)業(yè)農(nóng)村建設(shè)

山科大構(gòu)建“天空地”農(nóng)情監(jiān)測(cè)技術(shù)及預(yù)警系統(tǒng)，推動(dòng)數(shù)字農(nóng)業(yè)農(nóng)村建設(shè)

科技加持，智慧農(nóng)業(yè)有了“新質(zhì)生產(chǎn)力”

到膠州洋河鎮(zhèn)冬小麥實(shí)驗(yàn)基地飛無(wú)人機(jī)，為施肥管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐；在西海岸泊里、寶山、王臺(tái)等10多個(gè)鎮(zhèn)街采樣，做冬小麥養(yǎng)分、水分等分析，用以優(yōu)化校驗(yàn)大數(shù)據(jù)模型……穿著水靴、戴著斗笠，在田間地頭忙碌，是山東科技大學(xué)測(cè)繪與空間信息學(xué)院學(xué)術(shù)副院長(zhǎng)李振海及其團(tuán)隊(duì)成員的常態(tài)。

這位有著遙感和農(nóng)學(xué)學(xué)科交叉背景的大學(xué)教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，利用遙感衛(wèi)星、無(wú)人機(jī)、手持終端等先進(jìn)設(shè)備采集農(nóng)田信息，依托自研大數(shù)據(jù)模型開展精準(zhǔn)分析，形成“天空地”農(nóng)情監(jiān)測(cè)技術(shù)及預(yù)警系統(tǒng)，從而實(shí)時(shí)掌握農(nóng)田“喜怒哀樂”，實(shí)現(xiàn)大范圍連續(xù)快速預(yù)報(bào)農(nóng)情?？萍技映郑屩腔坜r(nóng)業(yè)有了新質(zhì)生產(chǎn)力，在政府農(nóng)情調(diào)度與管理、農(nóng)戶農(nóng)田調(diào)優(yōu)栽培、企業(yè)分類收儲(chǔ)、農(nóng)險(xiǎn)承保查勘定損理賠等方面發(fā)揮了重要作用，相關(guān)成果已在山東、江蘇、河北、內(nèi)蒙古等省區(qū)市得到應(yīng)用。

團(tuán)隊(duì)開展花生表型無(wú)人機(jī)飛行試驗(yàn)。

10年試驗(yàn)構(gòu)建智能化農(nóng)情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

今年小麥生長(zhǎng)灌漿期，濱州鄒平市明集鎮(zhèn)農(nóng)民劉水波的手機(jī)上收到一條冬小麥管理服務(wù)信息，提醒他相關(guān)地塊需要盡早澆水、施肥。他承包了1400畝農(nóng)田，是當(dāng)?shù)孛逼鋵?shí)的種糧大戶?！胺旁谝郧?，這么多農(nóng)田管理起來(lái)耗時(shí)耗力，效果還不一定理想，現(xiàn)在只需要一部手機(jī)，就能精確地知道哪個(gè)地塊該澆水了、哪個(gè)地塊該施肥了，不僅方便及時(shí)，還省時(shí)省力，效果真不錯(cuò)?！眲⑺ㄉ钌罡惺艿搅丝萍及l(fā)展給農(nóng)業(yè)帶來(lái)的變化，這背后正是李振海團(tuán)隊(duì)構(gòu)建“天空地”農(nóng)情監(jiān)測(cè)技術(shù)及預(yù)警系統(tǒng)提供的技術(shù)支撐。

農(nóng)業(yè)農(nóng)村部等部門印發(fā)的《數(shù)字農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展規(guī)劃（2019－2025年）》明確提出，加快發(fā)展數(shù)字農(nóng)情，利用衛(wèi)星遙感、航空遙感、地面物聯(lián)網(wǎng)等手段，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)重要農(nóng)作物的種植類型、種植面積、土壤墑情、作物長(zhǎng)勢(shì)、災(zāi)情蟲情，及時(shí)發(fā)布預(yù)警信息，提升種植業(yè)生產(chǎn)管理信息化水平。實(shí)際生產(chǎn)中，政府決策及種糧大戶的持續(xù)增加也產(chǎn)生了大面積農(nóng)情觀測(cè)與監(jiān)測(cè)的強(qiáng)烈需求。“新一代信息技術(shù)創(chuàng)新空前活躍，不斷催生新技術(shù)、新產(chǎn)品、新模式，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確研判農(nóng)情關(guān)乎社會(huì)民生，推進(jìn)天空地遙感技術(shù)在農(nóng)情監(jiān)測(cè)及預(yù)警中的應(yīng)用，對(duì)于推動(dòng)數(shù)字農(nóng)業(yè)農(nóng)村建設(shè)意義重大?！崩钫窈＝榻B。

李振海在國(guó)家精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)示范基地開展定量遙感觀測(cè)。

“衛(wèi)星遙感、無(wú)人機(jī)遙感以及地面紅外、雷達(dá)等技術(shù)均已比較成熟，難點(diǎn)是將他們拍攝到的圖像資料轉(zhuǎn)化為人們看得懂的農(nóng)情信息，圖像資料與農(nóng)情信息之間的橋梁便是大數(shù)據(jù)模型?！崩钫窈８嬖V記者。不過(guò)，搭建能夠真實(shí)、準(zhǔn)確反映農(nóng)情信息的大數(shù)據(jù)模型并非易事。為此，他在北京昌平國(guó)家精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)示范基地連續(xù)做了10年遙感定位觀測(cè)試驗(yàn)，給算法模型持續(xù)“投喂”真實(shí)數(shù)據(jù)資料，不停修正算法、調(diào)整參數(shù)，提高智能化水平，逐步形成了“天空地”農(nóng)情監(jiān)測(cè)技術(shù)及預(yù)警系統(tǒng)。

期間，他和團(tuán)隊(duì)一起開展了作物氮素定量遙感與應(yīng)用探索性研究，率先建立了作物氮素光譜輻射傳輸模型，解決了氮素定量遙感機(jī)理性和普適性低難題，相關(guān)技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。同時(shí)，他們開展了農(nóng)業(yè)過(guò)程模型結(jié)合遙感數(shù)據(jù)同化的冬小麥生產(chǎn)力預(yù)測(cè)機(jī)理研究，較早提出了基于作物模型先驗(yàn)代價(jià)函數(shù)的地－空－星多尺度信息融合氮素測(cè)報(bào)模型，解決了遙感信息時(shí)空遷移性與時(shí)效性難題；提出了全生育期通用生物量遙感估算思路，創(chuàng)建了多源異類數(shù)據(jù)的產(chǎn)量品質(zhì)分層預(yù)測(cè)模型，豐富了農(nóng)業(yè)遙感監(jiān)測(cè)及預(yù)測(cè)理論和技術(shù)，形成了領(lǐng)先的作物產(chǎn)量品質(zhì)遙感預(yù)測(cè)方向。

智慧“把脈”農(nóng)情精準(zhǔn)指導(dǎo)耕種

“天空地”農(nóng)情監(jiān)測(cè)技術(shù)及預(yù)警系統(tǒng)主要包括遙感大數(shù)據(jù)智能處理、作物種植分布智能提取、作物苗情、墑情、災(zāi)情、病蟲情等監(jiān)測(cè)、糧食產(chǎn)量品質(zhì)預(yù)測(cè)等4項(xiàng)核心技術(shù)。“傳統(tǒng)的糧食種植面積是自下而上匯報(bào)統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的精確性有待考證。作物種植分布智能提取技術(shù)可以精準(zhǔn)提取作物種植面積，為政府決策提供數(shù)據(jù)支撐；作物苗情、墑情、災(zāi)情、病蟲情等監(jiān)測(cè)可以根據(jù)作物光譜信息的不同，判斷作物的苗情、墑情等，為作物施肥、澆水等提供精準(zhǔn)指導(dǎo)，提升效率、避免浪費(fèi)；產(chǎn)量預(yù)測(cè)技術(shù)則將作物生長(zhǎng)過(guò)程中的遙感光譜反射率信息和作物生長(zhǎng)模型相結(jié)合，在作物收獲前預(yù)測(cè)產(chǎn)量，這不僅可以提前掌握年度的糧食生產(chǎn)情況，還可以在收獲前對(duì)產(chǎn)量偏低的地塊進(jìn)行調(diào)優(yōu)管理，為糧食單產(chǎn)提升提供保障?！崩钫窈＝榻B。

“我們正在與青島市智慧鄉(xiāng)村發(fā)展服務(wù)中心開展合作，對(duì)冬小麥、玉米等作物的種植分布、播種期、苗情分級(jí)、生育期、產(chǎn)量等進(jìn)行應(yīng)用示范?！崩钫窈＝榻B，他作為山東省科技特派員，負(fù)責(zé)對(duì)接西海岸新區(qū)，也在進(jìn)行冬小麥生長(zhǎng)與糧食單產(chǎn)提升技術(shù)突破研究。自去年10月份以來(lái)，他已到西海岸新區(qū)泊里、寶山、王臺(tái)等地開展了近10次實(shí)地調(diào)查，有時(shí)一天能跑300多公里。

此外，團(tuán)隊(duì)在濱州鄒平市開展了智慧農(nóng)業(yè)應(yīng)用示范，在農(nóng)業(yè)信息化方面為種糧大戶提供技術(shù)支持。團(tuán)隊(duì)還與內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)技術(shù)公司開展遙感賦能精準(zhǔn)理賠方面的技術(shù)應(yīng)用，2020年到2023年在呼和浩特、通遼、烏海、包頭等地開展農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)理賠工作，精準(zhǔn)服務(wù)理賠勘察工作，并結(jié)合遙感信息形成詳細(xì)受災(zāi)統(tǒng)計(jì)，累計(jì)完成理賠報(bào)告70余份，遙感制圖1000余幅，覆蓋面積1000多萬(wàn)畝。2019年到2021年，團(tuán)隊(duì)服務(wù)對(duì)接農(nóng)業(yè)農(nóng)村部全國(guó)農(nóng)情調(diào)度工作，實(shí)現(xiàn)由“傳統(tǒng)單點(diǎn)統(tǒng)計(jì)上報(bào)”到“點(diǎn)＋遙感數(shù)據(jù)”相結(jié)合的區(qū)域農(nóng)情調(diào)度模式轉(zhuǎn)變，提供農(nóng)業(yè)農(nóng)村部?jī)?nèi)參報(bào)告68份，相關(guān)工作得到農(nóng)業(yè)農(nóng)村部種植業(yè)管理司高度認(rèn)可。

未來(lái)，李振海團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)開展糧食安全生產(chǎn)的關(guān)鍵問題研究，逐步建立起糧食產(chǎn)量品質(zhì)預(yù)測(cè)技術(shù)及系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)糧食高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的大面積監(jiān)測(cè)技術(shù)示范應(yīng)用，用新質(zhì)生產(chǎn)力助推智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展，助力鄉(xiāng)村振興。（青島日?qǐng)?bào)／觀海新聞?dòng)浾?王世鋒 通訊員 任波）