中國農(nóng)業(yè)監(jiān)測預(yù)警的研究進(jìn)展與展望

許世衛(wèi)

（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息研究所/農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)信息服務(wù)技術(shù)重點實驗室/中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院智能化農(nóng)業(yè)預(yù)警技術(shù)與系統(tǒng)重點開放實驗室/北京市農(nóng)業(yè)監(jiān)測預(yù)警工程技術(shù)研究中心，北京100081）

0 引言

農(nóng)業(yè)監(jiān)測預(yù)警是基于信息流特征，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及其農(nóng)產(chǎn)品市場全產(chǎn)業(yè)鏈過程中的環(huán)境因素、生物本體等進(jìn)行信息特征提取、數(shù)據(jù)變化觀測、信息流向追蹤，并對未來進(jìn)行態(tài)勢分析、提前發(fā)布預(yù)告、采取應(yīng)對措施、防范和化解農(nóng)業(yè)風(fēng)險的過程[1-2]。農(nóng)業(yè)監(jiān)測預(yù)警融合了農(nóng)學(xué)、信息學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)和管理學(xué)等學(xué)科基礎(chǔ)理論，能夠明確農(nóng)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈信息流的變化特征，揭示信息流間的內(nèi)在聯(lián)系與調(diào)控機(jī)制，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理提供科學(xué)依據(jù)。

作為當(dāng)今農(nóng)業(yè)科技前沿研究領(lǐng)域和重大研究課題之一，監(jiān)測預(yù)警理論與技術(shù)的應(yīng)用有利于三農(nóng)工作中實際問題的解決。隨著農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的發(fā)展及在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用地不斷深化，農(nóng)業(yè)監(jiān)測預(yù)警的地位和作用凸顯，對調(diào)控農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平、提高農(nóng)產(chǎn)品數(shù)量及品質(zhì)、提升應(yīng)對風(fēng)險與突發(fā)事件能力，以及保障國家食物安全、提高農(nóng)產(chǎn)品國際競爭力、加強農(nóng)業(yè)管理等都將起到重大支撐作用。

1 農(nóng)業(yè)監(jiān)測預(yù)警研究發(fā)展歷程

農(nóng)業(yè)系統(tǒng)是一個包含自然、社會、經(jīng)濟(jì)以及人類活動的復(fù)雜系統(tǒng)，衍生的信息數(shù)量和類型繁多，其數(shù)據(jù)可以分為農(nóng)業(yè)資源環(huán)境類、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)類、農(nóng)產(chǎn)品消費類、農(nóng)產(chǎn)品市場類和農(nóng)業(yè)經(jīng)營管理類信息[1,3]。信息的采集、處理、分析及信息管理服務(wù)是農(nóng)業(yè)監(jiān)測預(yù)警的基本內(nèi)涵，也是在任何發(fā)展時期都需要解決的核心問題，是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)信息化的基礎(chǔ)[2,4]。隨著中國農(nóng)業(yè)發(fā)展信息化水平的提升，農(nóng)業(yè)監(jiān)測預(yù)警的內(nèi)涵特征也發(fā)生著顯著變化。幾十年來，國內(nèi)農(nóng)業(yè)監(jiān)測預(yù)警主要經(jīng)歷了以傳統(tǒng)計數(shù)與統(tǒng)計為基礎(chǔ)的起步階段、以計算機(jī)輔助為特征的成長階段、以信息感知與智能分析為特征的成熟階段等3個階段。

1.1 以傳統(tǒng)計數(shù)與統(tǒng)計為基礎(chǔ)的起步階段

新中國成立后至20世紀(jì)80年代初為農(nóng)業(yè)監(jiān)測預(yù)警工作的起步階段。這個時期計算機(jī)等現(xiàn)代信息技術(shù)尚未引入國內(nèi)農(nóng)業(yè)信息研究領(lǐng)域，農(nóng)業(yè)信息采集及分析、管理均主要依靠人工完成。信息收集主要是典型實地調(diào)查和訪談，報表記錄，逐級報送上級管理部門；信息類型主要是數(shù)值型和文本型，信息的處理以基本數(shù)理統(tǒng)計為主，信息分析以專家經(jīng)驗判斷為準(zhǔn)[5]。如對作物產(chǎn)量和長勢的監(jiān)測，由于信息采集、分析技術(shù)落后，從信息獲取到信息處理都存在著數(shù)據(jù)時效差、尺度小、費用大、準(zhǔn)確性較差的問題，使得對農(nóng)業(yè)信息的把握存在較大不確定性[6]，從學(xué)科建設(shè)角度看，農(nóng)業(yè)監(jiān)測預(yù)警在這個階段尚不成熟。

盡管這個階段并沒有形成真正意義上的監(jiān)測預(yù)警理論與機(jī)制，然而一些科研工作的開展如新中國成立后科研工作者對蝗蟲、水稻螟蟲、小麥條紋病等的發(fā)生規(guī)律和防治技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)研究，利用病蟲指標(biāo)預(yù)測法、數(shù)理統(tǒng)計預(yù)測法和綜合分析預(yù)測法等，提出了綜合防治策略，基本控制了這些農(nóng)作物病蟲害的危害[7]；建國后的30余年里，國內(nèi)的土壤科學(xué)工作者進(jìn)行了大量的土壤調(diào)查和綜合考察，開展了2次土壤普查工作，為當(dāng)時的土地開發(fā)利用、綜合治理和農(nóng)業(yè)綜合區(qū)劃提供了重要的科學(xué)依據(jù)[8]。這些工作的開展為農(nóng)業(yè)監(jiān)測預(yù)警理論研究的發(fā)展打下了基礎(chǔ)。

1.2 以計算機(jī)輔助為特征的成長階段

20世紀(jì)80年代中后期至20世紀(jì)末，計算機(jī)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用以及現(xiàn)代農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的飛速發(fā)展[3-4,8-9]，助力農(nóng)業(yè)監(jiān)測預(yù)警研究進(jìn)入了信息化分析的快速發(fā)展階段。創(chuàng)建了一系列數(shù)據(jù)采集和處理的關(guān)鍵技術(shù)，逐漸建立預(yù)警與信息發(fā)布機(jī)制，借助先進(jìn)信息技術(shù)手段快捷的獲取信息，實現(xiàn)了由專家經(jīng)驗判斷向簡單模型分析與計算機(jī)模擬分析相結(jié)合的分析方法的轉(zhuǎn)變[5,7]。

這一時期信息獲取技術(shù)已開始運用遙感技術(shù)、全球定位技術(shù)并進(jìn)行大量農(nóng)業(yè)信息的調(diào)查研究與監(jiān)測，逐步開展農(nóng)業(yè)精細(xì)、精準(zhǔn)化管理[3,8,10-12]；信息類型主要是數(shù)值型、圖像型和文本型信息；信息處理技術(shù)主要是借助計算機(jī)軟硬件的信息處理系統(tǒng)，如隨著計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，專家系統(tǒng)已比較多地應(yīng)用于作物生長管理、病蟲預(yù)測預(yù)報等工作中[4,7,10-12]。農(nóng)業(yè)信息的發(fā)布主要是基于報紙、電視、廣播等媒介。

計算機(jī)的采用，使得監(jiān)測預(yù)警的一些技術(shù)用于糧食生產(chǎn)、食物安全等成為可能。中國的發(fā)展始終面臨著糧食安全、重大病蟲害疫情和自然災(zāi)害、人地矛盾、生產(chǎn)力低下等嚴(yán)峻的問題，亟待全面把控農(nóng)業(yè)生產(chǎn)態(tài)勢，早發(fā)現(xiàn)早規(guī)避風(fēng)險。這一階段，國內(nèi)開展了由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院主持的國家自然科學(xué)基金重大項目“中國中長期食物發(fā)展戰(zhàn)略研究”，對食物供需進(jìn)行分析預(yù)警[14]。同時在這一時期監(jiān)測預(yù)警的技術(shù)研究在農(nóng)業(yè)資源管理與規(guī)劃、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)決策分析、重大病蟲害疫情和自然災(zāi)害、食品安全等領(lǐng)域都已有較快的發(fā)展[4,7-8,10,14-15]。

國家有關(guān)部門開始重視農(nóng)業(yè)監(jiān)測研究與技術(shù)應(yīng)用工作。20世紀(jì)90年代，農(nóng)業(yè)部2次立項支持主要病蟲長期運動規(guī)律及預(yù)測的研究。90年代后期以來，全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心每年年底都組織專家對翌年重大病蟲長期發(fā)生趨勢進(jìn)行會商，形成全國農(nóng)作物災(zāi)害性病蟲發(fā)生趨勢（長期、超長期預(yù)測材料），提供給每年的全國農(nóng)業(yè)工作會議參閱[7]。20世紀(jì)90年代以來，農(nóng)業(yè)部、國家糧食局、商務(wù)部等都開展了糧食流通和糧食儲備、農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)流通與消費的信息分析工作[1]。這些活動的開展均推動了農(nóng)業(yè)監(jiān)測預(yù)警理論與預(yù)測分析技術(shù)的發(fā)展。

1.3 以信息感知與智能分析為特征的壯大階段

21世紀(jì)開始至今，農(nóng)業(yè)監(jiān)測預(yù)警學(xué)科領(lǐng)域逐步壯大與完善，互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)為農(nóng)業(yè)監(jiān)測預(yù)警研究提供了有效的分析與管理工具，農(nóng)業(yè)監(jiān)測預(yù)警向著系統(tǒng)化、集成化、智能化方向發(fā)展。農(nóng)業(yè)信息數(shù)據(jù)的獲取已經(jīng)實現(xiàn)了即時感知和廣泛性采集，形成了動態(tài)和靜態(tài)結(jié)合的大數(shù)據(jù)集合；數(shù)據(jù)分析實現(xiàn)了定性定量相結(jié)合；監(jiān)測對象更加全面和細(xì)化，預(yù)警和服務(wù)系統(tǒng)不斷完善，信息發(fā)布方式多元化。農(nóng)業(yè)監(jiān)測預(yù)警已經(jīng)步入大數(shù)據(jù)時代，農(nóng)業(yè)監(jiān)測預(yù)警工作的思維方式和工作范式發(fā)生了根本性變化。依托大數(shù)據(jù)構(gòu)建的系統(tǒng)集成和預(yù)警模型，通過對海量數(shù)據(jù)的智能分析和深度挖掘，發(fā)現(xiàn)和準(zhǔn)確模擬信息流走向，實現(xiàn)各類相關(guān)信息的相互印證，不斷提高監(jiān)測預(yù)警結(jié)果的準(zhǔn)確性，促使農(nóng)業(yè)監(jiān)測預(yù)警理論和技術(shù)體系日趨壯大與完善。

國家部署了一批重大研究項目，全面推動農(nóng)業(yè)監(jiān)測預(yù)警理論發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新。在“農(nóng)產(chǎn)品數(shù)量安全智能分析與預(yù)警關(guān)鍵技術(shù)及支撐平臺研究”、“基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的農(nóng)業(yè)智能信息系統(tǒng)與服務(wù)平臺”、“主要糧油作物質(zhì)量安全全程跟蹤與溯源研究”等項目的支持下，全國各大農(nóng)業(yè)高校和科研院所積極進(jìn)行農(nóng)業(yè)監(jiān)測預(yù)警領(lǐng)域的理論探索，突破了一系列重大難題，創(chuàng)新了理論和關(guān)鍵技術(shù)，推動了成果應(yīng)用。

從研究力量部署上，農(nóng)業(yè)部先后建立了“農(nóng)業(yè)部智能化農(nóng)業(yè)預(yù)警技術(shù)重點開放實驗室”、“農(nóng)業(yè)部信息采集技術(shù)重點實驗室”、“農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)信息服務(wù)技術(shù)重點實驗室”、“農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)信息技術(shù)重點實驗室”等機(jī)構(gòu)，大力開展專門化研究，對促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展和農(nóng)產(chǎn)品市場穩(wěn)定發(fā)揮了重要作用，農(nóng)業(yè)部于2011年成立了首批以上海交通大學(xué)、中國農(nóng)科院信息所、中國人民大學(xué)、農(nóng)業(yè)部農(nóng)村經(jīng)濟(jì)研究中心等10家單位的10位專家組成的農(nóng)業(yè)部市場預(yù)警專家委員會，進(jìn)一步為農(nóng)產(chǎn)品市場調(diào)控政策的制定提供重要智庫支撐。2015年初，農(nóng)業(yè)部啟動了覆蓋17個?。▍^(qū)、市）的小麥、稻米等8個品種的全產(chǎn)業(yè)鏈信息分析預(yù)警團(tuán)隊試點工作。組建了一支由首席分析師、會商分析師、省級分析師和產(chǎn)業(yè)信息員共計1000余人的預(yù)警團(tuán)隊[16]。

從學(xué)會層面，中國農(nóng)學(xué)會科技情報分會于2008年在南寧召開了“全國農(nóng)業(yè)信息分析學(xué)術(shù)研討會”，2009年在鄭州召開了“全國農(nóng)業(yè)信息分析理論與方法學(xué)術(shù)研討會”，2010年在上海召開了“全國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與信息智能分析預(yù)警學(xué)術(shù)研討會”、在石家莊召開了“全國農(nóng)業(yè)信息智能服務(wù)技術(shù)高層論壇”，2012年在福州召開了“全國農(nóng)業(yè)信息監(jiān)測預(yù)警方法與技術(shù)學(xué)術(shù)研討會”，2014年在南京召開了“2014農(nóng)業(yè)信息科技前沿技術(shù)與應(yīng)用學(xué)術(shù)年會暨農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)與智慧農(nóng)業(yè)研討會”，2017年在揚州召開了“全國農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)與監(jiān)測預(yù)警學(xué)術(shù)研討會”等系列學(xué)術(shù)會議，協(xié)同開展全國性的農(nóng)業(yè)信息分析預(yù)警研究工作。

由于智能分析方法的建立，監(jiān)測預(yù)警技術(shù)支撐的應(yīng)用工作不斷加強。2001年，農(nóng)業(yè)部建立了農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全例行監(jiān)測制度，進(jìn)行了農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險監(jiān)測信息分析。2002年，農(nóng)業(yè)部開始對農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行定時市場形勢分析，按照月度、季度、年度定期提出分析報告，2010年開展了18個農(nóng)產(chǎn)品品種的單品種分析，為促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展和農(nóng)產(chǎn)品市場穩(wěn)定發(fā)揮了重要作用。基于農(nóng)業(yè)監(jiān)測預(yù)警的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、分析模型創(chuàng)立和專業(yè)分析隊伍的建立，2014年中國首次召開了中國農(nóng)業(yè)展望大會，大會展望報告成為國內(nèi)農(nóng)產(chǎn)品市場權(quán)威信息發(fā)布的重要渠道之一。農(nóng)業(yè)部進(jìn)一步提出，到2025年全面建成全球農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)調(diào)查分析系統(tǒng)，進(jìn)一步增強在國際市場的話語權(quán)、定價權(quán)和影響力[16]。

2 農(nóng)業(yè)監(jiān)測預(yù)警的重要成果與應(yīng)用

經(jīng)過多年的累積和發(fā)展，在一系列國家科研項目及國際合作項目的支撐，以及多個科研單位監(jiān)測預(yù)警團(tuán)隊地不懈努力下，中國農(nóng)業(yè)監(jiān)測預(yù)警工作取得顯著進(jìn)展。創(chuàng)建了農(nóng)業(yè)監(jiān)測預(yù)警分析理論，突破了信息分類的關(guān)鍵技術(shù)和系統(tǒng)研發(fā)中的系列問題；在農(nóng)業(yè)重大病蟲害疫情防治和自然災(zāi)害預(yù)警、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程精準(zhǔn)管理、農(nóng)產(chǎn)品市場信息采集技術(shù)方面取得重大突破，并獲得多項國家級和省部級獎項；研建了中國農(nóng)產(chǎn)品監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)、農(nóng)情監(jiān)測系統(tǒng)、在線會商系統(tǒng)平臺等；創(chuàng)辦了中國農(nóng)業(yè)展望大會等。

2.1 構(gòu)建了農(nóng)業(yè)監(jiān)測預(yù)警理論基礎(chǔ)，突破了信息分類關(guān)鍵技術(shù)和系統(tǒng)研發(fā)難題

在理論方法研究方面取得以下顯著進(jìn)展：針對農(nóng)業(yè)監(jiān)測預(yù)警數(shù)據(jù)語義不清的現(xiàn)狀，提出了農(nóng)產(chǎn)品信息監(jiān)測全息化理論；針對農(nóng)業(yè)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)化特點，研究提出了模塊化系統(tǒng)方法論；針對當(dāng)前農(nóng)業(yè)監(jiān)測預(yù)警精準(zhǔn)度不高的問題，研究了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和市場劇烈波動影響機(jī)理，分析了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、市場等信息波動規(guī)律及其影響因子的相關(guān)關(guān)系，提出了監(jiān)測預(yù)警指標(biāo)的評估體系，建立了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、市場、消費等監(jiān)測預(yù)警指標(biāo)體系，構(gòu)建了基于多源信息融合技術(shù)的農(nóng)業(yè)監(jiān)測預(yù)警的基本理論框架和方法；針對農(nóng)產(chǎn)品展望支撐技術(shù)缺乏，利用現(xiàn)代信息技術(shù)并融合經(jīng)濟(jì)學(xué)原理與生物學(xué)機(jī)理，開展涵蓋氣象因子、投入品和管理因子的監(jiān)測預(yù)警模型與系統(tǒng)研究[1]。

在關(guān)鍵技術(shù)和系統(tǒng)研究方面，開展了農(nóng)業(yè)預(yù)警知識庫劃分標(biāo)準(zhǔn)和類型設(shè)計研究，構(gòu)建了農(nóng)業(yè)預(yù)警知識庫群；建立了研究區(qū)農(nóng)業(yè)預(yù)警的空間數(shù)據(jù)庫與屬性數(shù)據(jù)庫以及綜合集成的案例庫；針對大數(shù)據(jù)獲取及科學(xué)處理的問題，圍繞大數(shù)據(jù)中的疏密度數(shù)據(jù)聚合化、智能分析、高價值數(shù)據(jù)快速應(yīng)用等難題，探索建立統(tǒng)一管理、全面覆蓋、全方位服務(wù)的農(nóng)業(yè)信息分析巨系統(tǒng)和服務(wù)平臺；開展了模型及數(shù)據(jù)同步技術(shù)研究、協(xié)調(diào)及配置智能經(jīng)濟(jì)服務(wù)技術(shù)研究等，實現(xiàn)了各應(yīng)用系統(tǒng)、各預(yù)警分析模型的統(tǒng)一管理和調(diào)度[5]。

以此為基礎(chǔ)，構(gòu)建了農(nóng)業(yè)監(jiān)測預(yù)警的關(guān)鍵理論與技術(shù)體系，極大地促進(jìn)了農(nóng)業(yè)信息分析學(xué)學(xué)科的形成，出版了《農(nóng)業(yè)信息分析學(xué)》、《農(nóng)產(chǎn)品數(shù)量安全智能分析與預(yù)警的關(guān)鍵技術(shù)及平臺研究》等標(biāo)志性專著。

2.2 近10年來在農(nóng)業(yè)發(fā)展中取得多項成果

農(nóng)業(yè)監(jiān)測預(yù)警研究內(nèi)涵豐富，近年來，農(nóng)業(yè)監(jiān)測預(yù)警研究成為發(fā)展迅速的綜合交叉性學(xué)科領(lǐng)域之一。圍繞農(nóng)業(yè)發(fā)展中的一系列重大問題和需求，如農(nóng)業(yè)自然災(zāi)害、作物病蟲害、自然資源監(jiān)測和農(nóng)產(chǎn)品市場監(jiān)測等，經(jīng)過多年聯(lián)合攻關(guān)，已經(jīng)取得不少研究成果[17-20]。

2.2.1 農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警方面 甘肅省氣象局主持完成的“中國西北干旱氣象災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警及減災(zāi)技術(shù)”項目，豐富和發(fā)展了西北干旱預(yù)測物理指標(biāo)和干旱監(jiān)測指標(biāo)體系，研制了監(jiān)測農(nóng)田蒸散的大型稱重式蒸滲計，有效提高了干旱監(jiān)測、預(yù)測的準(zhǔn)確度，成果獲得2013年度國家科技進(jìn)步二等獎。中國農(nóng)科院農(nóng)業(yè)資源區(qū)劃所主持完成的“農(nóng)業(yè)旱澇災(zāi)害遙感監(jiān)測系統(tǒng)”，突破了旱澇災(zāi)害信息快速獲取、災(zāi)情動態(tài)解析和災(zāi)損定量評估3個技術(shù)瓶頸，創(chuàng)建了國內(nèi)首個精度高、尺度大和周期短的國家農(nóng)業(yè)旱澇災(zāi)害遙感監(jiān)測系統(tǒng)，成果獲得2014年度國家科技進(jìn)步二等獎。

2.2.2 農(nóng)業(yè)病蟲害監(jiān)測預(yù)警方面 中國農(nóng)科院植保所主持完成的“棉鈴蟲區(qū)域性遷飛規(guī)律和監(jiān)測預(yù)警技術(shù)的研究與應(yīng)用”項目，建立了覆蓋中國棉鈴蟲發(fā)生區(qū)的國家棉鈴蟲區(qū)域性災(zāi)變預(yù)警技術(shù)體系，成果獲得2007年度國家科技進(jìn)步二等獎。中國農(nóng)科院植保所主持完成的“主要農(nóng)業(yè)入侵生物的預(yù)警與監(jiān)控技術(shù)”，創(chuàng)新了入侵生物定量風(fēng)險分析技術(shù)，提高了對入侵生物野外跟蹤監(jiān)控能力，成果獲得2013年度國家科技進(jìn)步二等獎。江蘇省農(nóng)科院植保所主持完成的“長江中下游稻飛虱爆發(fā)機(jī)制及可持續(xù)防控技術(shù)”項目，探明了長江中下游褐飛虱后期突發(fā)、灰飛虱區(qū)域性暴發(fā)關(guān)鍵機(jī)制，創(chuàng)新了監(jiān)測防控技術(shù)，成果獲得2015年度國家科技進(jìn)步二等獎。

2.2.3 森林資源監(jiān)測預(yù)警方面 中國林科院資源信息所主持完成的“森林資源綜合監(jiān)測技術(shù)體系”項目，首次構(gòu)建了森林資源綜合監(jiān)測指標(biāo)與技術(shù)體系，突破了森林資源信息一體化采集、綜合分析處理、集成管理服務(wù)等關(guān)鍵技術(shù)，自主研發(fā)了森林資源綜合監(jiān)測系列軟件，實現(xiàn)了森林、濕地、森林災(zāi)害、林業(yè)生態(tài)工程的綜合監(jiān)測、高效管理和集成服務(wù)，成果獲得2013年度國家科技進(jìn)步二等獎。

2.2.4 農(nóng)產(chǎn)品市場信息采集技術(shù)方面 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息研究所主持完成的“農(nóng)產(chǎn)品市場信息采集關(guān)鍵技術(shù)及設(shè)備研發(fā)”項目，圍繞農(nóng)產(chǎn)品市場信息的采集，開展了關(guān)鍵技術(shù)研究與設(shè)備研制，解決了該農(nóng)產(chǎn)品市場領(lǐng)域信息感知、傳輸、處理環(huán)節(jié)的科學(xué)問題，為實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品市場的信息采集和分析預(yù)警提供了有效手段。成果獲2014—2015年度農(nóng)業(yè)部中華農(nóng)業(yè)科技獎一等獎。

2.2.5 農(nóng)作物生產(chǎn)過程精準(zhǔn)化管理方面 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)主持完成的“基于模型的作物生長預(yù)測與精確管理技術(shù)”項目，創(chuàng)建了具有動態(tài)預(yù)測功能的作物生長模型及具有精確涉及功能的作物管理知識模型，成果獲得2008年度國家科技進(jìn)步二等獎。上海交通大學(xué)機(jī)械與動力工程學(xué)院主持完成的“土壤作物信息采集與肥水精量實施關(guān)鍵技術(shù)及裝備”項目，圍繞精準(zhǔn)施肥目標(biāo)，在土壤作物信息獲取、施肥處方生成、變量施肥耕作等方面攻破了系列核心技術(shù)，成果獲得2011年度國家科技進(jìn)步二等獎。浙江大學(xué)主持完成的“植物-環(huán)境信息快速感知和物聯(lián)網(wǎng)實時監(jiān)控技術(shù)及裝備”項目，攻克了農(nóng)田信息快速感知、穩(wěn)定傳輸和精準(zhǔn)管控3個技術(shù)難題，成果獲得2015年度國家科技進(jìn)步二等獎。

2.3 對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)管理的應(yīng)急調(diào)度、防控系統(tǒng)及信息權(quán)威發(fā)布等發(fā)揮了技術(shù)支撐

監(jiān)測預(yù)警能夠?qū)崟r掌握農(nóng)業(yè)信息，對未來發(fā)生的事情進(jìn)行不間斷的預(yù)判預(yù)警，不僅為解決農(nóng)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈的重大科學(xué)問題提供支撐，同時也是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)管理最高端、最基本的工具。隨著在食品安全、市場流通、農(nóng)產(chǎn)品消費、旱澇等災(zāi)害、病蟲害防控等生產(chǎn)和管理工作中建立監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，形成了一批數(shù)據(jù)與深度分析報告、展望報告等，為農(nóng)業(yè)管理者在宏觀把控農(nóng)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈態(tài)勢、制定應(yīng)急預(yù)案及實施政策模擬等提供了最有利保障。

農(nóng)業(yè)監(jiān)測預(yù)警助力政府應(yīng)急防控。20世紀(jì)90年代以來，通過國家“金農(nóng)”工程、國家科技支撐計劃、農(nóng)業(yè)部市場預(yù)警專項等一系列重大工程和科研項目的協(xié)作研究與示范，國內(nèi)成功研發(fā)了一系列農(nóng)業(yè)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，建立了主要涉及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、食品安全、市場流通、農(nóng)產(chǎn)品消費、疫病監(jiān)控、病蟲害防控等在生產(chǎn)和管理工作中應(yīng)用的預(yù)測預(yù)警系統(tǒng)，并在生產(chǎn)實踐中得到廣泛普及[1]。

近十幾年來，農(nóng)業(yè)部、科研單位和企業(yè)等堅持開展農(nóng)產(chǎn)品監(jiān)測預(yù)警工作，建立了數(shù)個農(nóng)產(chǎn)品數(shù)量、價格、質(zhì)量追溯等監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)。如中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息研究所建立了“中國農(nóng)產(chǎn)品監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)”，實現(xiàn)了分時間、分區(qū)域的農(nóng)產(chǎn)品動態(tài)監(jiān)測預(yù)警，并為農(nóng)業(yè)決策部門及相關(guān)預(yù)警分析人員提供了自助協(xié)同工作環(huán)境，能夠及時發(fā)布會商后形成的預(yù)警報告、展望報告、聚焦報告和調(diào)研報告。通過對農(nóng)產(chǎn)品分品種的常規(guī)分析監(jiān)測和應(yīng)急追綜監(jiān)測，以日報、周報、專報、?？刃问?，將農(nóng)產(chǎn)品市場監(jiān)測數(shù)據(jù)及形成的深度報告上報決策部門。2010年以來，農(nóng)產(chǎn)品的分品種監(jiān)測由常規(guī)監(jiān)測延伸到熱點監(jiān)測，對于一些已經(jīng)發(fā)生或潛在發(fā)生的事件能夠及時監(jiān)測預(yù)警，為相關(guān)部門及時、有效地進(jìn)行宏觀調(diào)控提供了決策參考，提升了對突發(fā)事件的應(yīng)急能力。

監(jiān)測預(yù)警技術(shù)支撐《中國農(nóng)業(yè)展望報告》發(fā)布。農(nóng)業(yè)展望是農(nóng)業(yè)監(jiān)測預(yù)警的重要出口之一，是組織強化農(nóng)業(yè)信息監(jiān)測預(yù)警體系、完善信息發(fā)布制度、開展農(nóng)產(chǎn)品市場調(diào)控的重要工具，美國、澳大利亞等國家的農(nóng)業(yè)展望和監(jiān)測預(yù)警體系相對比較健全。目前在國內(nèi)已經(jīng)逐步建立起具有開創(chuàng)性和先導(dǎo)性的中國農(nóng)業(yè)展望大會制度。2014—2017年連續(xù)召開的4屆中國農(nóng)業(yè)展望大會，受到了國內(nèi)外廣泛關(guān)注。大會主要發(fā)布了未來10年中國農(nóng)業(yè)展望、進(jìn)行宏觀經(jīng)濟(jì)與農(nóng)業(yè)熱點專題研討交流農(nóng)業(yè)監(jiān)測預(yù)警、農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)等理論與方法的最新成果，標(biāo)志著中國特色農(nóng)產(chǎn)品監(jiān)測預(yù)警體系建設(shè)取得重要成效。

3 未來展望

當(dāng)前國內(nèi)農(nóng)業(yè)的發(fā)展正處于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向“優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效、生態(tài)、安全”的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型期，這必然是一個漫長和艱難的過程，要推動其發(fā)展必須依靠技術(shù)創(chuàng)新和組織創(chuàng)新的雙輪驅(qū)動。2015年以來，中國農(nóng)業(yè)科技進(jìn)步貢獻(xiàn)率達(dá)到56%[21]，仍低于大多數(shù)發(fā)達(dá)國家（75%以上），同時中國也進(jìn)入了高成本、高風(fēng)險、資源環(huán)境約束趨緊的發(fā)展新階段，迫切需要不斷提升信息引領(lǐng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的能力，建立健全、高效的農(nóng)業(yè)信息監(jiān)測預(yù)警機(jī)制，把監(jiān)測預(yù)警體系建設(shè)作為重要基礎(chǔ)建設(shè)，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和管理效率。

3.1 農(nóng)業(yè)監(jiān)測預(yù)警將與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)管理唇齒相依

中國提出的國家發(fā)展新常態(tài)下戰(zhàn)略需求，亟待監(jiān)測預(yù)警完善體系支撐?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)各產(chǎn)業(yè)間的銜接擾動、國內(nèi)外市場間的傳導(dǎo)聯(lián)動以及線上線下的協(xié)同互通變得越來越強烈，對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)管理和調(diào)控提出了巨大的挑戰(zhàn)。農(nóng)業(yè)監(jiān)測預(yù)警通過對農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈、價值鏈和供應(yīng)鏈的鏈?zhǔn)奖O(jiān)測，以及對信息流、物質(zhì)流和資金流等的流式預(yù)警，可以實現(xiàn)對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)全生命周期的實時化、精準(zhǔn)化和智能化管理調(diào)控。未來伴隨信息化和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，融合了大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算和人工智能的農(nóng)業(yè)監(jiān)測預(yù)警，有望成為兩者在農(nóng)業(yè)各產(chǎn)業(yè)交融發(fā)展中的管理利器，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級提供必不可少的保障和服務(wù)。

3.2 大數(shù)據(jù)應(yīng)用將貫穿農(nóng)業(yè)監(jiān)測預(yù)警過程始終

據(jù)估算，目前每畝農(nóng)田每年產(chǎn)生的數(shù)據(jù)約為15 G（環(huán)境與土壤類傳感器監(jiān)測每10 min采集1次數(shù)據(jù)+市場監(jiān)測數(shù)據(jù)+統(tǒng)計監(jiān)測數(shù)據(jù)+農(nóng)情視頻監(jiān)測數(shù)據(jù)），農(nóng)業(yè)每年還開展大量的統(tǒng)計調(diào)查，產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)。在來源廣泛、類型豐富和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大數(shù)據(jù)推動下，農(nóng)業(yè)監(jiān)測預(yù)警的監(jiān)測信息將從樣本向總體延伸，分析對象和研究內(nèi)容將變得更加細(xì)化，監(jiān)測過程將從農(nóng)業(yè)單一環(huán)節(jié)向全產(chǎn)業(yè)鏈、全過程、全生命周期擴(kuò)展，預(yù)警周期也將由中長期向短期擴(kuò)展，預(yù)警區(qū)域?qū)娜珖?、省域向市域、縣域、鎮(zhèn)域，甚至是田塊級別覆蓋。與此同時也帶來了諸多挑戰(zhàn)，如何充分利用大數(shù)據(jù)，化繁為簡、去偽存真，亟需建立以需求為導(dǎo)向的實時化信息采集技術(shù)，形成標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的農(nóng)業(yè)基準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫，構(gòu)建多市場、多場景智能模型分析系統(tǒng)，形成可視化的預(yù)警服務(wù)表達(dá)和應(yīng)用，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)全生命周期精準(zhǔn)管理提供支撐。

3.3 實時感知與個性服務(wù)成為研究與應(yīng)用重點

通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)改造農(nóng)業(yè)，提升各環(huán)節(jié)智能化程度，有助于實現(xiàn)“環(huán)境可測、生產(chǎn)可控、質(zhì)量可溯”的實時感知。未來將以提高國內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)測能力、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和流通智慧化水平、保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全為目標(biāo)，大力發(fā)展農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，完善農(nóng)產(chǎn)品全產(chǎn)業(yè)鏈監(jiān)測體系建設(shè)為重點，推動傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)管理方式變革，減少生產(chǎn)管理中的傳統(tǒng)路徑依賴，建立市場導(dǎo)向的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)管理制度；探索建立涉農(nóng)信息共享機(jī)制，形成全行業(yè)、可比較的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫；完善工作機(jī)制、模型和方法，繼續(xù)開展中國農(nóng)業(yè)展望活動，發(fā)布權(quán)威農(nóng)業(yè)市場信息。最終以向 2億多農(nóng)戶和成千上萬其他農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體提供全流程、多層次、低成本、個性化的信息服務(wù)為目標(biāo)，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)信息服務(wù)“進(jìn)村入戶”。

3.4 以問題導(dǎo)向的數(shù)據(jù)智能處理將取得突破

數(shù)據(jù)的處理和分析是監(jiān)測預(yù)警的核心能力，當(dāng)前數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用的速度已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于數(shù)據(jù)產(chǎn)生的速度。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程繁雜、生產(chǎn)主體復(fù)雜、需求千變?nèi)f化，針對農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理分析模型缺乏，未來要以問題解決為導(dǎo)向，加強適用農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)分析挖掘技術(shù)的研究。圍繞農(nóng)產(chǎn)品消費和糧食產(chǎn)量分析等重點工作，緊抓前沿信息技術(shù)和“數(shù)據(jù)”這一核心，構(gòu)建大型智能化機(jī)理預(yù)測模型系統(tǒng)；圍繞農(nóng)業(yè)全要素等數(shù)據(jù)資源，建立農(nóng)業(yè)協(xié)同推理和智能決策模型，是未來解決大數(shù)據(jù)條件下分析預(yù)警的關(guān)鍵。未來將在數(shù)據(jù)處理方法、數(shù)據(jù)算法和基于云計算的“跨域關(guān)聯(lián)”等方面尋求新的突破，通過數(shù)據(jù)處理、挖掘、分析，變“大”為“小”，宏觀與微觀相結(jié)合，抽取出農(nóng)業(yè)監(jiān)測預(yù)警的最關(guān)鍵的數(shù)據(jù)指標(biāo)，歸納提煉農(nóng)業(yè)信息流變化特征、內(nèi)在機(jī)制、演變規(guī)律與影響路徑等，凝練農(nóng)業(yè)監(jiān)測預(yù)警的核心方向，推動農(nóng)業(yè)監(jiān)測預(yù)警向更快、更準(zhǔn)、更高的方向發(fā)展。

3.5 國內(nèi)外技術(shù)融合將產(chǎn)生深刻變革

農(nóng)業(yè)監(jiān)測預(yù)警是信息技術(shù)服務(wù)農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要體現(xiàn)，是跨學(xué)科跨領(lǐng)域的系統(tǒng)工程。未來需要加強人才培養(yǎng)與合作交流、數(shù)據(jù)共享機(jī)制等多方面的建設(shè)，聯(lián)合國內(nèi)外農(nóng)業(yè)、經(jīng)濟(jì)、信息等有關(guān)領(lǐng)域?qū)＜?，提煉農(nóng)業(yè)監(jiān)測預(yù)警領(lǐng)域核心問題，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)監(jiān)測預(yù)警工作的大合作與技術(shù)融合，為農(nóng)業(yè)監(jiān)測預(yù)警的重大理論問題的突破和關(guān)鍵技術(shù)體系的創(chuàng)新提供有利支撐。完善的中國特色的農(nóng)業(yè)監(jiān)測預(yù)警體系，必將成為推進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，實現(xiàn)國內(nèi)農(nóng)業(yè)“優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效、生態(tài)、安全”目標(biāo)的強力保障。

[1]許世衛(wèi).農(nóng)業(yè)信息分析學(xué)[M].北京:高等教育出版社,2013:4-40.

[2]許世衛(wèi).創(chuàng)新農(nóng)業(yè)監(jiān)測預(yù)警技術(shù)服務(wù)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)[J].農(nóng)產(chǎn)品市場周刊,2014,48:22-25

[3]曹衛(wèi)星.農(nóng)業(yè)信息學(xué)[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2004:1-13.

[4]石元春.中國農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展戰(zhàn)略[J].科技導(dǎo)報,2003,21(8):3-6.

[5]中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會.農(nóng)業(yè)科學(xué)學(xué)科發(fā)展報告:基礎(chǔ)農(nóng)學(xué)(2014—2015)[M].北京:中國科學(xué)技術(shù)出版社,2016:156-172.

[6]陳沈斌.小麥、玉米和水稻遙感估產(chǎn)技術(shù)試驗研究文集[M].北京:中國科學(xué)技術(shù)出版社,1993.

[7]劉萬才,姜玉英,張躍進(jìn),等.中國農(nóng)業(yè)有害生物監(jiān)測預(yù)警30年發(fā)展成就[J].中國植保導(dǎo)刊,2010,9:35-39.

[8]信乃詮.半個世紀(jì)的中國農(nóng)業(yè)科技事業(yè)[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2000.

[9]孫九林.農(nóng)業(yè)信息工程的理論、方法和應(yīng)用[J].中國工程科學(xué),2000,2(3):87-91.

[10]王人潮,史舟.農(nóng)業(yè)信息科學(xué)與農(nóng)業(yè)信息技術(shù)[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2003.

[11]汪懋華.汪懋華文集[M].北京:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社,2012:127-311.

[12]趙春江.精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)研究與實踐[M].北京:科學(xué)出版社,2009:1-27.

[13]趙春江,楊剛.農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)現(xiàn)狀與未來[J].農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息,1992(2):1-7.

[14]盧良恕,劉志澄.中國中長期食物發(fā)展戰(zhàn)略[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,1993.

[15]張強,高歌.中國近50年旱澇災(zāi)害時空變化及監(jiān)測預(yù)警服務(wù)[J].科技導(dǎo)報,2004,7:21-24.

[16]李道亮.中國農(nóng)村信息化發(fā)展報告[M].北京:電子工業(yè)出版社,2017:368-380.

[17]唐華俊.耕耘六十載，收獲一甲子[M].北京:中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社,2017.

[18]農(nóng)業(yè)部科技教育司,中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息研究所.2000—2010年國家獎勵農(nóng)業(yè)科技成果匯編[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2013.

[19]袁惠民,許世衛(wèi).2011—2015年國家獎勵農(nóng)業(yè)科技成果匯編[M].北京:知識產(chǎn)權(quán)出版社,2016.

[20]袁雪.2008—2015年中國農(nóng)業(yè)科技獎勵獲獎成果信息分析[M].北京:中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社,2016.

[21]中華人民共和國農(nóng)業(yè)部.2016中國農(nóng)業(yè)發(fā)展報告[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2016:5.