數(shù)字賦能黑土地保護(hù)
——依安縣數(shù)字化保護(hù)黑土地的實(shí)踐探索

■ 遲德祥

為科學(xué)保護(hù)利用黑土資源，構(gòu)建黑龍江黑土糧倉(cāng)，結(jié)合依安數(shù)字鄉(xiāng)村試點(diǎn)地區(qū)，依安縣借助中國(guó)科學(xué)院的力量加強(qiáng)黑土地保護(hù)，建立全域智控平臺(tái)，在依安縣打造10 萬(wàn)畝核心示范區(qū)，積極構(gòu)建品質(zhì)創(chuàng)優(yōu)、增碳修復(fù)和精準(zhǔn)施策三大技術(shù)體系，集成保護(hù)性耕作、種養(yǎng)循環(huán)、土壤健康、智慧管控等多項(xiàng)核心技術(shù)，為黑土地保護(hù)植入數(shù)字能量。下面用依安縣實(shí)施的“五張圖”，來(lái)介紹數(shù)字化保護(hù)黑土地的應(yīng)用情況。

一、黑土地保護(hù)一張圖

主要內(nèi)容包括基于地圖的有機(jī)黑土地轉(zhuǎn)化、黑土地保護(hù)建設(shè)、黑土地保護(hù)試點(diǎn)、黑土地保護(hù)利用、有機(jī)農(nóng)業(yè)科技園區(qū)、秸稈全量還田基地等，實(shí)現(xiàn)黑土地保護(hù)利用的圖形化管理。

一是遙感測(cè)繪。4月初，依安縣同中科院地理所無(wú)人機(jī)遙感團(tuán)隊(duì)，利用多光譜多旋翼無(wú)人機(jī)和自主研發(fā)ZY200輕型復(fù)合翼無(wú)人機(jī)，完成了依安縣太東鄉(xiāng)10 萬(wàn)畝黑土地有機(jī)轉(zhuǎn)化示范區(qū)1：500 正射影航拍，用近地全光譜成像相機(jī)為核心黑土地?cái)?shù)據(jù)遙測(cè)系統(tǒng)、“高光譜+多光譜+紅外一體”模塊化組合、多平臺(tái)多型無(wú)人機(jī)任務(wù)規(guī)劃與區(qū)域組網(wǎng)管控等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)黑土地有機(jī)質(zhì)、水分、鹽堿化、沙漠化、作物氮磷鉀等肥力、作物病害、蟲(chóng)害等精確測(cè)定，為黑土示范區(qū)提供了厘米級(jí)的遙感本底數(shù)據(jù)。

二是整合數(shù)據(jù)資源。系統(tǒng)由“天-空-地-網(wǎng)”一體化監(jiān)測(cè)體系、黑土信息數(shù)據(jù)庫(kù)、黑土保護(hù)知識(shí)庫(kù)、人機(jī)互動(dòng)決策平臺(tái)組成，為依安縣創(chuàng)制“分區(qū)施策、依村定策、一地一策”黑土糧倉(cāng)全域定制系統(tǒng)解決方案。

二、指揮系統(tǒng)一張圖

基于地圖的指揮調(diào)度信息獲取管理系統(tǒng)、協(xié)同工作系統(tǒng)和指揮調(diào)度一張圖系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中各類(lèi)業(yè)務(wù)（包括待處理、處理中和已完結(jié)等業(yè)務(wù)）的調(diào)度、反饋和評(píng)價(jià)。

依安縣已建成農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)站，將整合農(nóng)口現(xiàn)有多單位平臺(tái)，統(tǒng)一調(diào)度與研發(fā)，近期整合設(shè)計(jì)的依安縣數(shù)字農(nóng)機(jī)監(jiān)管服務(wù)平臺(tái)，充分發(fā)揮中科院計(jì)算機(jī)所的作用，安裝自動(dòng)導(dǎo)航裝置40 套，安裝北斗監(jiān)管系統(tǒng)和傳感器374 臺(tái)（套），預(yù)計(jì)能安裝650臺(tái)（套），試驗(yàn)“鴻鵠T30”農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備2臺(tái)（套）。

農(nóng)機(jī)管理系統(tǒng)是農(nóng)機(jī)全程作業(yè)質(zhì)量監(jiān)測(cè)和指導(dǎo)管理的重點(diǎn)，包括手機(jī)端軟件和電腦端軟件。一是通過(guò)手機(jī)、電腦使管理者能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控農(nóng)機(jī)作業(yè)過(guò)程，統(tǒng)計(jì)作業(yè)面積，核實(shí)作業(yè)質(zhì)量，查看農(nóng)機(jī)作業(yè)過(guò)程中是否存在重復(fù)作業(yè)、作業(yè)范圍遺漏、作業(yè)質(zhì)量不達(dá)標(biāo)等情況，真正實(shí)現(xiàn)作業(yè)質(zhì)量的有效管理與全程可追溯。二是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)機(jī)的“耕、種、管、收”全部作業(yè)環(huán)節(jié)的全程監(jiān)管，通過(guò)作業(yè)監(jiān)測(cè)設(shè)備采集農(nóng)機(jī)作業(yè)過(guò)程中的速度、軌跡、面積、質(zhì)量、油耗等各項(xiàng)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)作業(yè)時(shí)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和跟蹤。三是系統(tǒng)通過(guò)智能農(nóng)機(jī)采集土壤的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，并記錄農(nóng)機(jī)作業(yè)、作物生長(zhǎng)，以及種子、農(nóng)藥、化肥等相關(guān)信息，建立每一塊“黑土地”的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，在傳統(tǒng)農(nóng)機(jī)調(diào)度經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)積累的基礎(chǔ)上，建立“黑土地保護(hù)性耕作模型”，通過(guò)對(duì)黑土地?cái)?shù)據(jù)演變以及作業(yè)產(chǎn)量之間的關(guān)聯(lián)分析，形成農(nóng)資、人力與智能裝備的統(tǒng)一資源管理與調(diào)度策略，為管理者提供基于黑土地的機(jī)械化保護(hù)性耕作體系作業(yè)指揮方案。

三、規(guī)模種植一張圖

基于地圖的立卡種植戶管理系統(tǒng)、基于地圖的單品連片種植區(qū)管理系統(tǒng)、規(guī)模種植一張圖研判分析系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)立卡戶種植區(qū)和2000 畝以上單品連片種植區(qū)地圖繪制、分顏色顯示和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析。

一是開(kāi)展精準(zhǔn)數(shù)據(jù)采集。利用遙感信息，開(kāi)展遙感監(jiān)測(cè)，對(duì)有機(jī)作物種植區(qū)實(shí)施效果跟蹤監(jiān)測(cè)，提高項(xiàng)目建設(shè)的質(zhì)量。二是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程智能控制。對(duì)推進(jìn)水肥一體化地塊，開(kāi)展遠(yuǎn)程智能控制，科學(xué)管理用水調(diào)度。開(kāi)展機(jī)器人除草示范，并實(shí)行遠(yuǎn)程指揮和調(diào)度。三是開(kāi)展模型精準(zhǔn)應(yīng)用。建立氣象災(zāi)害預(yù)測(cè)預(yù)警及災(zāi)害評(píng)估模型，為農(nóng)民提供及時(shí)精準(zhǔn)的氣象災(zāi)害預(yù)警服務(wù)，降低農(nóng)民的種植風(fēng)險(xiǎn)，為產(chǎn)量預(yù)估、價(jià)格預(yù)測(cè)提供數(shù)據(jù)支持。四是實(shí)現(xiàn)質(zhì)量管理溯源。從種植、加工、流通和消費(fèi)等環(huán)節(jié)入手，開(kāi)展農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量溯源管理，完善從“農(nóng)田”到“餐桌”全程監(jiān)管鏈條。使生產(chǎn)者、流通者、消費(fèi)者和監(jiān)管者都可以查詢到質(zhì)量追溯記錄，實(shí)現(xiàn)來(lái)源可溯、流向可追、質(zhì)量可控、責(zé)任可查。

四、數(shù)據(jù)共享平臺(tái)一張圖

一是大數(shù)據(jù)平臺(tái)核心數(shù)據(jù)庫(kù)集中存儲(chǔ)，各業(yè)務(wù)部門(mén)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)交換平臺(tái)清洗、效驗(yàn)和整合的數(shù)據(jù)，形成高度一致的具備社會(huì)管理標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)資源。二是建立跨業(yè)務(wù)、跨數(shù)據(jù)庫(kù)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口，滿足各部門(mén)的業(yè)務(wù)應(yīng)用需求，統(tǒng)一數(shù)據(jù)服務(wù)資源目錄和用戶驗(yàn)證服務(wù)，能更好地實(shí)現(xiàn)各業(yè)務(wù)部門(mén)訪問(wèn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)應(yīng)的權(quán)限數(shù)據(jù)資源。三是統(tǒng)一管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)日常維護(hù)工具和異地容災(zāi)備份恢復(fù)工具，保證基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)能夠提供穩(wěn)定、高效實(shí)施的數(shù)據(jù)服務(wù)。四是打破壁壘，整合和利用好農(nóng)機(jī)監(jiān)管服務(wù)平臺(tái)、農(nóng)經(jīng)三資管理平臺(tái)、農(nóng)產(chǎn)品追溯平臺(tái)、農(nóng)技服務(wù)平臺(tái)、農(nóng)藥獸藥監(jiān)管平臺(tái)、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、市場(chǎng)入戶信息平臺(tái)等資源，統(tǒng)一共享數(shù)字資源，達(dá)到可復(fù)制可推廣。

五、農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)一張圖

基于地圖的監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)一張圖研判分析系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)玉米、水稻、大豆和馬鈴薯等種植區(qū)作物長(zhǎng)勢(shì)分類(lèi)地圖繪制、分顏色顯示和分類(lèi)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析。

依安縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局在太東鄉(xiāng)黑土地有機(jī)轉(zhuǎn)化示范區(qū)進(jìn)行了物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的投入，其中包括ZC600 農(nóng)用全自動(dòng)生態(tài)定位觀測(cè)站2 套，ZC50 農(nóng)用全自動(dòng)定位觀測(cè)站12套，視頻監(jiān)控站8套。這款中科院低功耗物聯(lián)網(wǎng)感知設(shè)備，包含植被監(jiān)測(cè)（雙目植被相機(jī)）、氣象監(jiān)測(cè)、空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)、土壤監(jiān)測(cè)等物聯(lián)感知模塊；利用先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫、濕度、氣壓、光照、雨量、土壤溫度、土壤水分、空氣質(zhì)量（PM2.5、PM10）、植被可見(jiàn)光、植被近紅外圖像數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和無(wú)線傳輸，并借助人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算技術(shù)，在云平臺(tái)中實(shí)現(xiàn)作物蓋度、高度、物候、病蟲(chóng)害等的自動(dòng)識(shí)別，為數(shù)字賦能黑土地生態(tài)地理環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展、有機(jī)種植、農(nóng)業(yè)品牌宣傳、精準(zhǔn)農(nóng)作以及農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)等提供數(shù)據(jù)支持。