農(nóng)作物氣象守護(hù)智能服務(wù)模式實(shí)施探索

黃海洪 譚宗琨 羅永明

摘 要 以需求為牽引，問(wèn)題為導(dǎo)向，分析了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)氣象服務(wù)的新需求，找出了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)氣象業(yè)務(wù)服務(wù)的弊端，提出了構(gòu)建農(nóng)作物氣象守護(hù)智能服務(wù)模式的設(shè)想。提出了新型服務(wù)模式的構(gòu)建原則、技術(shù)框架及目標(biāo)任務(wù)，對(duì)新模式實(shí)施的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析，該新型服務(wù)模式可望有效改進(jìn)傳統(tǒng)服務(wù)模式存在的問(wèn)題，為鄉(xiāng)村振興及精準(zhǔn)扶貧等國(guó)家戰(zhàn)略提供更優(yōu)質(zhì)的氣象服務(wù)。

關(guān)鍵詞 為農(nóng)服務(wù) ；氣象守護(hù) ；智能服務(wù)

中圖分類號(hào) S16 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A Doi：10.12008/j.issn.1009-2196.2019.01.018

Abstract New requirements of meteorological service for agricultural production were analyzed to find out the disadvantages of traditional meteorological service in agriculture， based on which a conception of establishment of a smart meteorological service model for crops was put forward. In this conception the principle of establishment of a new service model， technical framework and target task were put forward. The key technologies in the implementation of this new model were also analyzed. The new service model is expected to improve the traditional service model， providing a better meteorological service for rural revitalization and precision alleviation of poverty.

Keywords agriculture service ； meteorological care ； smart service

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展非常迅猛，如現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范園區(qū)建設(shè)如火如荼，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)集約化規(guī)模化已大勢(shì)所趨，設(shè)施農(nóng)業(yè)在迅速推廣?；诨ヂ?lián)網(wǎng)+技術(shù)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)在國(guó)內(nèi)發(fā)展很快，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)已成主流應(yīng)用技術(shù)，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展對(duì)氣象服務(wù)提出了更高的需求。另外，鄉(xiāng)村振興及精準(zhǔn)扶貧等工作對(duì)科技含量及精準(zhǔn)程度也提出了更高要求。雖然農(nóng)業(yè)氣象近年也取得了一些進(jìn)展[1-3]，但傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)氣象業(yè)務(wù)服務(wù)普遍存在粗放定性、普惠單一，缺乏直通式服務(wù)、自動(dòng)智能化程度低等問(wèn)題，這些問(wèn)題使得傳統(tǒng)的為農(nóng)服務(wù)與需求嚴(yán)重脫節(jié)，服務(wù)效率低下。根據(jù)需求牽引問(wèn)題導(dǎo)向的思路，本文提出構(gòu)建農(nóng)作物氣象守護(hù)智能服務(wù)模式的構(gòu)想。新型的服務(wù)模式將以自動(dòng)農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)為基礎(chǔ)，以基于互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)的業(yè)務(wù)平臺(tái)為依托，以智能化個(gè)性化服務(wù)為落腳點(diǎn)。該模式可望有效改進(jìn)傳統(tǒng)模式存在的一些突出問(wèn)題，為鄉(xiāng)村振興及精準(zhǔn)扶貧等國(guó)家戰(zhàn)略提供更優(yōu)質(zhì)的氣象服務(wù)。

1 傳統(tǒng)為農(nóng)氣象服務(wù)存在的主要問(wèn)題和發(fā)展趨勢(shì)

1.1 服務(wù)產(chǎn)品粗放定性，難以滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)精準(zhǔn)定量的需求

傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)產(chǎn)品以文本類為主，一般以旬報(bào)和月報(bào)的方式對(duì)外服務(wù)，這類產(chǎn)品以定性分析和建議為主，分辨率低，針對(duì)性差，服務(wù)效果較差?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)正逐步向精準(zhǔn)定量化發(fā)展，傳統(tǒng)的服務(wù)模式難以滿足服務(wù)的需求，必須以精準(zhǔn)定量的服務(wù)應(yīng)對(duì)需求。

1.2 服務(wù)形式單一間接，最后一公里問(wèn)題成為老大難問(wèn)題

傳統(tǒng)的服務(wù)模式是以文本紙質(zhì)的方式向政府或媒體提供服務(wù)，與用戶沒(méi)有直接的對(duì)接。這種服務(wù)方式存在諸多弊端，一是及時(shí)性差，二是針對(duì)性差，三是缺乏溝通反饋機(jī)制。直通式服務(wù)應(yīng)成為農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)的必由之路，只有直通式服務(wù)才能真正搭起氣象與農(nóng)業(yè)的橋梁。

1.3 服務(wù)產(chǎn)品大眾化、單一化、分眾化、個(gè)性化的服務(wù)嚴(yán)重缺失

傳統(tǒng)服務(wù)產(chǎn)品，往往就是一份紙質(zhì)材料管全省各類農(nóng)產(chǎn)品的氣象服務(wù)，嚴(yán)重的單一化使得用戶難以從中受到啟發(fā)，服務(wù)效果大打折扣。氣象部門沒(méi)有向廣大農(nóng)戶進(jìn)行需求調(diào)研，農(nóng)戶們有諸多建設(shè)性意見不知向誰(shuí)訴說(shuō)。分眾化個(gè)性化服務(wù)是農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)改革的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，沒(méi)有這方面的改進(jìn)，服務(wù)質(zhì)量的優(yōu)化無(wú)從談起。

1.4 服務(wù)形式陳舊繁瑣，自動(dòng)智能化服務(wù)應(yīng)成為服務(wù)的新趨勢(shì)

傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)氣象業(yè)務(wù)服務(wù)非常繁瑣，每份紙質(zhì)材料需要層層把關(guān)，層層上報(bào)。服務(wù)材料由政府部門層層轉(zhuǎn)發(fā)才到農(nóng)戶手中，過(guò)程漫長(zhǎng)，應(yīng)用繁瑣。服務(wù)形式的發(fā)展趨勢(shì)是自動(dòng)智能化，氣象部門應(yīng)該成為農(nóng)戶的“氣象保姆”，及時(shí)自動(dòng)智能提醒農(nóng)戶，什么時(shí)候他的農(nóng)田將受何種氣象災(zāi)害影響，該采取何種方式進(jìn)行防御。

1.5 傳統(tǒng)服務(wù)只是氣象信息服務(wù)，沒(méi)有與用戶需求深度融合

傳統(tǒng)的服務(wù)模式只是告知農(nóng)戶天氣實(shí)況、天氣預(yù)報(bào)，然后給出無(wú)關(guān)痛癢的幾點(diǎn)生產(chǎn)建議，沒(méi)有與農(nóng)戶深度融合。比如干旱對(duì)柑橘的定量影響如何，可否有不同生長(zhǎng)期的定量需水模型，可否與滴灌系統(tǒng)無(wú)縫隙銜接，氣象服務(wù)可否與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相銜接。

2 農(nóng)作物氣象守護(hù)智能服務(wù)模式的建設(shè)原則和目標(biāo)

2.1 建設(shè)原則

2.1.1 精準(zhǔn)定量化服務(wù)原則

改進(jìn)傳統(tǒng)的粗放定性服務(wù)，提高產(chǎn)品精準(zhǔn)定量化水平，使農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)產(chǎn)品逐步從定性向定量化轉(zhuǎn)變，產(chǎn)品形式從紙質(zhì)文本向圖形化過(guò)渡，讓氣象服務(wù)與精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)有機(jī)地銜接。

2.1.2 直通式服務(wù)原則

傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)氣象業(yè)務(wù)服務(wù)是一種間接式的服務(wù)，氣象部門只需把業(yè)務(wù)產(chǎn)品傳給政府部門和媒體，新型的直通式服務(wù)模式直接服務(wù)到田間地頭和農(nóng)戶，直通式服務(wù)是解決最后一公里問(wèn)題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

2.1.3 分眾個(gè)性化服務(wù)原則

傳統(tǒng)的服務(wù)單一平均，缺乏針對(duì)性和個(gè)性化，農(nóng)戶難以適從。新型模式根據(jù)不同區(qū)域、不同農(nóng)產(chǎn)品提供分眾個(gè)性化服務(wù)，使農(nóng)戶獲得有針對(duì)性的服務(wù)，為其防災(zāi)減災(zāi)提供精準(zhǔn)的科學(xué)依據(jù)。

2.1.4 自動(dòng)智能化原則

新型服務(wù)模式改變傳統(tǒng)繁瑣間接的服務(wù)手段，為用戶提供自動(dòng)智能的“保姆式”服務(wù)，如什么時(shí)候您的地塊干旱了，該采取什么防御措施等等。

2.2 建設(shè)目標(biāo)

以農(nóng)田小氣候自動(dòng)觀測(cè)網(wǎng)建設(shè)為基礎(chǔ)，構(gòu)建集監(jiān)控、瀏覽、產(chǎn)品制作等為一體的省市縣三級(jí)農(nóng)業(yè)氣象集約化業(yè)務(wù)平臺(tái)，以此為支撐建成精準(zhǔn)定量、智能、直通、氣象與農(nóng)業(yè)深度融合的智慧化農(nóng)業(yè)氣象新型服務(wù)模式。該服務(wù)模式的建成，可望使傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)弊端得到明顯改進(jìn)，為鄉(xiāng)村振興和精準(zhǔn)扶貧等國(guó)家戰(zhàn)略，提供更優(yōu)質(zhì)的氣象服務(wù)。

3 農(nóng)作物氣象守護(hù)智能服務(wù)模式的技術(shù)構(gòu)架

新型的服務(wù)模式由4大體系建設(shè)組成，即農(nóng)業(yè)氣象自動(dòng)觀測(cè)體系，省市縣三級(jí)農(nóng)業(yè)氣象集約化業(yè)務(wù)體系，用戶服務(wù)體系和管理體系（圖1）。自動(dòng)觀測(cè)體系相當(dāng)于提供原料[4-5]，業(yè)務(wù)體系好比加工廠，用戶服務(wù)體系就是為用戶提供實(shí)時(shí)及售后的服務(wù)，管理體系是標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化的保障。各體系既各自相對(duì)獨(dú)立，又環(huán)環(huán)相扣，有機(jī)銜接，4個(gè)體系的建設(shè)構(gòu)成了新型服務(wù)模式的核心內(nèi)容。

3.1 農(nóng)業(yè)氣象自動(dòng)觀測(cè)體系建設(shè)

廣西已建和在建農(nóng)氣自動(dòng)觀測(cè)站近90個(gè)（圖2），初步形成以甘蔗、桑蠶、香蕉、柑橘、荔枝、龍眼、芒果等區(qū)域優(yōu)勢(shì)作物觀測(cè)為主，兼顧地域特色作物（如柿子、李子），且空間布局相對(duì)合理的農(nóng)氣自動(dòng)觀測(cè)站網(wǎng)體系，為農(nóng)作物氣象指標(biāo)構(gòu)建等基礎(chǔ)研究，尤其是為氣象為農(nóng)智能直通式服務(wù)提供了詳細(xì)的原始數(shù)據(jù)和田間實(shí)景資料。

3.2 農(nóng)業(yè)氣象業(yè)務(wù)集約化平臺(tái)

農(nóng)業(yè)氣象業(yè)務(wù)集約化平臺(tái)（圖3）是業(yè)務(wù)服務(wù)的核心支撐，如果把服務(wù)體系比作商品店面，業(yè)務(wù)集約化系統(tǒng)則是產(chǎn)品加工廠，為店面提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)產(chǎn)品。該平臺(tái)集實(shí)時(shí)監(jiān)控、信息瀏覽、產(chǎn)品制作、系統(tǒng)管理等功能為一體，形成對(duì)新型服務(wù)模式的核心技術(shù)支撐。

3.2.1 實(shí)時(shí)監(jiān)控

該功能的主要特點(diǎn)是，主動(dòng)提示提醒用戶當(dāng)前是否有農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害發(fā)生，是否是特定農(nóng)作物的關(guān)鍵農(nóng)時(shí)，是否有災(zāi)害天氣的預(yù)警信號(hào)等等重要信息，另外還可提示是否該制作某類規(guī)定的產(chǎn)品，以引起業(yè)務(wù)人員的關(guān)注，進(jìn)而采取相應(yīng)的措施。該項(xiàng)功能具備很強(qiáng)的自動(dòng)性和主動(dòng)性，可讓業(yè)務(wù)人員在紛繁的信息源中，迅速提煉重要關(guān)鍵信息。

3.2.2 信息瀏覽

該功能的主要特點(diǎn)是高度集成與農(nóng)業(yè)氣象相關(guān)的信息，其功能相當(dāng)于字典，目的是讓業(yè)務(wù)人員主動(dòng)學(xué)習(xí)，了解和掌握農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)、農(nóng)氣服務(wù)、最新農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息、農(nóng)業(yè)背景信息等。該功能主要特色就是相對(duì)全面，幾乎涵蓋農(nóng)業(yè)氣象業(yè)務(wù)相關(guān)的大部分信息。另外，歷史的大樣本個(gè)例也收錄于此，便于應(yīng)用學(xué)習(xí)。

3.2.3 產(chǎn)品的制作

（1）規(guī)范農(nóng)業(yè)氣象業(yè)務(wù)產(chǎn)品的制作流程?；谵r(nóng)業(yè)氣象服務(wù)要求的變化，再造“農(nóng)業(yè)氣象業(yè)務(wù)產(chǎn)品制作業(yè)務(wù)流程”，詳盡明確各類產(chǎn)品的啟動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)、格式、制作模式、職責(zé)分工、編發(fā)時(shí)間、流程及發(fā)送形式和對(duì)象等，使各級(jí)業(yè)務(wù)人員更明晰各自的職責(zé)，使產(chǎn)品制作協(xié)作性更強(qiáng)，效率更高。

（2）產(chǎn)品制作規(guī)程。同層級(jí)的農(nóng)業(yè)氣象產(chǎn)品的擬稿、技術(shù)把關(guān)、審核、簽發(fā)等環(huán)節(jié)在同一平臺(tái)上完成，上下級(jí)聯(lián)動(dòng)制作產(chǎn)品，市縣級(jí)部分重要服務(wù)產(chǎn)品在參考上級(jí)指導(dǎo)產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，形成本級(jí)初擬服務(wù)產(chǎn)品，并逐級(jí)把關(guān)審核，形成本級(jí)最終產(chǎn)品。本產(chǎn)品制作界面上提供了上級(jí)同類參考產(chǎn)品、客觀定量產(chǎn)品等參考信息。

3.3 用戶服務(wù)體系建設(shè)——以荔浦砂糖桔服務(wù)為例

3.3.1 主要的服務(wù)形式

包括2大類，一是田間地頭固定的服務(wù)終端，包括LED屏，多媒體觸摸屏等；二是直接到客戶手機(jī)的服務(wù)，包括短信、微信和APP（圖4）。這2類服務(wù)方式一改傳統(tǒng)間接服務(wù)為主，為用戶提供直通式的服務(wù)。

3.3.2 一鍵式的服務(wù)

通過(guò)農(nóng)業(yè)氣象業(yè)務(wù)集約化系統(tǒng)，業(yè)務(wù)產(chǎn)品制作后，通過(guò)一鍵式操作產(chǎn)品可直達(dá)服務(wù)終端，免除繁瑣的業(yè)務(wù)操作，精準(zhǔn)快捷。

3.3.3 智能型服務(wù)

以手機(jī)APP業(yè)務(wù)為例，手機(jī)會(huì)自動(dòng)提示某柑橘地塊已出現(xiàn)中等旱情，并告知中等干旱對(duì)柑橘的影響情況，進(jìn)而有相應(yīng)防御的建議措施。如需找專家咨詢，可進(jìn)入專家咨詢界面，系統(tǒng)為用戶提供了農(nóng)業(yè)、氣象等類別的專家；如果有滴灌系統(tǒng)，還可根據(jù)預(yù)報(bào)及實(shí)況信息，提供滴灌定量化模型，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)啟動(dòng)滴灌系統(tǒng)，此外，還有關(guān)于農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)的建議。上述一條龍的功能為客戶提供了“保姆式”智能化的個(gè)性服務(wù)。

3.4 管理體系

農(nóng)作物氣象守護(hù)智能服務(wù)模式的主要業(yè)務(wù)技術(shù)構(gòu)架由上述3個(gè)體系構(gòu)成，主要回答了做什么和實(shí)施的技術(shù)路徑問(wèn)題。但誰(shuí)來(lái)做怎么做的問(wèn)題還需進(jìn)一步明確和規(guī)范，這部分工作理應(yīng)由農(nóng)業(yè)氣象智能直通式服務(wù)管理體系來(lái)完成，該體系涵蓋智能直通式服務(wù)相關(guān)的產(chǎn)品、產(chǎn)品制作、發(fā)布環(huán)節(jié)等內(nèi)容。對(duì)上述內(nèi)容進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化界定，如產(chǎn)品制作規(guī)范流程、各級(jí)農(nóng)業(yè)氣象業(yè)務(wù)人員的業(yè)務(wù)職責(zé)等等，以此管理體系統(tǒng)籌規(guī)范上述3個(gè)業(yè)務(wù)技術(shù)體系，為農(nóng)業(yè)氣象智能直通式服務(wù)的有效實(shí)施提供了制度保障。

4 農(nóng)作物氣象守護(hù)智能服務(wù)模式的關(guān)鍵技術(shù)

4.1 基于GPS的精準(zhǔn)靶向服務(wù)技術(shù)

傳統(tǒng)的服務(wù)模式單一大眾化，提供更精準(zhǔn)分眾化的服務(wù)首先要基于GPS確定農(nóng)戶地塊的精準(zhǔn)定位[6-7]，再結(jié)合用戶的手機(jī)信息，鎖定跟蹤的對(duì)象，既能根據(jù)固定定位為用戶的地塊提供標(biāo)準(zhǔn)化農(nóng)氣服務(wù)，又可對(duì)客戶動(dòng)態(tài)進(jìn)行跟蹤定位，及時(shí)準(zhǔn)確為客戶提供天氣預(yù)警服務(wù)。此項(xiàng)技術(shù)可大大改進(jìn)傳統(tǒng)的粗放無(wú)差別式的服務(wù)，使用戶得到靶向型的精準(zhǔn)服務(wù)。

4.2 基于智能網(wǎng)格預(yù)報(bào)的農(nóng)業(yè)氣象定量產(chǎn)品研發(fā)

目前，氣象部門的天氣預(yù)報(bào)技術(shù)發(fā)展較快，已從原來(lái)站點(diǎn)的天氣預(yù)報(bào)向高分辨的格點(diǎn)預(yù)報(bào)轉(zhuǎn)變[8]，空間分辨率達(dá)到5 km，這為農(nóng)業(yè)氣象的定量化服務(wù)提供了技術(shù)支撐。智能網(wǎng)格預(yù)報(bào)產(chǎn)品與農(nóng)作物氣象指標(biāo)體系相結(jié)合，形成農(nóng)業(yè)氣象預(yù)警，預(yù)評(píng)估定量產(chǎn)品，為農(nóng)戶提供更有針對(duì)性更定量化的服務(wù)。

4.3 氣象與農(nóng)業(yè)“物聯(lián)網(wǎng)”服務(wù)探索

以柑橘的智能化滴灌系統(tǒng)為例。首先根據(jù)多年的經(jīng)驗(yàn)積累，形成柑橘不同生長(zhǎng)期定量需水模型，二是把土壤濕度實(shí)況與降水預(yù)報(bào)量值進(jìn)行同量化處理，三是計(jì)算出需水模型的需水量與預(yù)報(bào)含水量之差，即為滴灌的建議量值。將此量值與滴灌速度結(jié)合得出滴灌時(shí)間，通過(guò)手機(jī)APP可智能啟動(dòng)滴灌系統(tǒng)，這是氣象與農(nóng)業(yè)精準(zhǔn)對(duì)接的一個(gè)范例，是氣象與農(nóng)業(yè)“物聯(lián)網(wǎng)”服務(wù)的有益探索[9-10]，具有推廣價(jià)值。

4.4 基于遙感技術(shù)的農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)技術(shù)

基于遙感技術(shù)對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行動(dòng)態(tài)長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)[11-12]，一是為農(nóng)戶提供更科學(xué)精準(zhǔn)的作物生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)信息，二是基于遙感對(duì)農(nóng)業(yè)災(zāi)害進(jìn)行定損評(píng)估，為保險(xiǎn)賠付提供科學(xué)依據(jù)。上述技術(shù)大大提升了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的科技含量，為新型服務(wù)模式提供更精準(zhǔn)更高科技的服務(wù)產(chǎn)品。

4.5 農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)產(chǎn)品的自動(dòng)監(jiān)控和產(chǎn)品智能糾錯(cuò)技術(shù)

隨著氣象為農(nóng)服務(wù)規(guī)模的拓展，對(duì)業(yè)務(wù)產(chǎn)品的質(zhì)量提出更高要求，但農(nóng)業(yè)氣象技術(shù)人員有限，如果這個(gè)矛盾解決不好，智能直通式服務(wù)體系的安全系數(shù)將受到很大影響，直接影響到服務(wù)的效益。所以信息質(zhì)量的監(jiān)控和糾錯(cuò)必須是以自動(dòng)智能化為主，人工糾錯(cuò)只能占到很小的一部分，該系統(tǒng)80%以上的服務(wù)產(chǎn)品都由系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)控糾錯(cuò)，糾錯(cuò)主要是采用歷史極值判斷和周邊格點(diǎn)場(chǎng)對(duì)比分析等方法，目前運(yùn)行狀況良好。

5 結(jié)語(yǔ)

鄉(xiāng)村振興和精準(zhǔn)扶貧等國(guó)家戰(zhàn)略正在如火如荼進(jìn)行，如何強(qiáng)化這些重大工程的科技支撐，使這些國(guó)家戰(zhàn)略能更高質(zhì)量地實(shí)施，是目前面臨的重大問(wèn)題。本研究正是從氣象科技服務(wù)角度進(jìn)行了探索，可為科技興農(nóng)工作提供有益的示范參考。

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