數(shù)字農(nóng)業(yè)的實(shí)踐應(yīng)用與價(jià)值思考
——對(duì)依安縣加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)信息化和數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)的調(diào)研

■ 遲德祥 徐麗華

為深入貫徹落實(shí)《數(shù)字鄉(xiāng)村發(fā)展戰(zhàn)略綱要》和省第十三次黨代會(huì)精神，科學(xué)保護(hù)利用黑土資源，夯實(shí)黑龍江黑土糧倉(cāng)，依安縣充分利用被列入國(guó)家數(shù)字鄉(xiāng)村試點(diǎn)地區(qū)的有利契機(jī)，加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)信息化和數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)。依安縣政府與中國(guó)科學(xué)院合作開(kāi)展了黑土地保護(hù)與利用專項(xiàng)合作，通過(guò)在齊齊哈爾示范區(qū)依安縣部署的基于全域定制的“黑土地智能化管控與決策支持系統(tǒng)”中“星、空、地、網(wǎng)全域監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”部分的推廣應(yīng)用，找到了黑土地保護(hù)研究的“門鑰匙”，有效保障了黑土地保護(hù)中人為原因、人員成本、不同學(xué)科的參與度、信息化合成等諸多要素高質(zhì)量運(yùn)行，在應(yīng)用實(shí)踐中提升了系統(tǒng)設(shè)備的可靠性、真實(shí)性、實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)了土地大數(shù)據(jù)的有效管控應(yīng)用，為黑龍江有機(jī)作物示范基地建設(shè)打造樣板。

依托參與中國(guó)科學(xué)院數(shù)字農(nóng)業(yè)與黑土地保護(hù)項(xiàng)目實(shí)踐，依安縣形成了全區(qū)域資源管理圖、全過(guò)程服務(wù)物聯(lián)網(wǎng)、全周期產(chǎn)業(yè)區(qū)塊鏈“一圖、一網(wǎng)、一鏈”數(shù)字農(nóng)業(yè)模式，模式新穎，依安縣各政府部門、數(shù)字技術(shù)企業(yè)、農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)主體合力創(chuàng)建的熱情也頗為高漲。

項(xiàng)目合作建立全域智控平臺(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，實(shí)現(xiàn)了黑土地保護(hù)一張圖、規(guī)模種植一張圖、農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)一張圖等數(shù)字化的關(guān)鍵應(yīng)用場(chǎng)景，發(fā)揮好農(nóng)業(yè)信息化支撐作用。

一、主要內(nèi)容

（一）“星、空、地、網(wǎng)全域監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”推廣應(yīng)用

星、空、地基多層次的農(nóng)情監(jiān)測(cè)體系，借助于空間信息和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)時(shí)獲取衛(wèi)星遙感、低空遙測(cè)、地面監(jiān)測(cè)等數(shù)據(jù)，全面提升了試驗(yàn)區(qū)星、空、地協(xié)同觀測(cè)水平與多源數(shù)據(jù)感知能力。在依安縣，對(duì)萬(wàn)畝攻關(guān)試驗(yàn)區(qū)、技術(shù)組裝集成進(jìn)行驗(yàn)證優(yōu)化。

星基監(jiān)測(cè)：以中、高分辨率資源衛(wèi)星和氣象衛(wèi)星為主，可處理常規(guī)的光學(xué)及雷達(dá)影像數(shù)據(jù)10余種，反演陸地表面植被、水體、大氣等特征參數(shù)20余種。利用遙感影像的光譜特征及紋理特征，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)等自動(dòng)分類算法，可實(shí)現(xiàn)耕地范圍、播種面積等信息的快速提取和統(tǒng)計(jì)分析。

空基監(jiān)測(cè)：空基支持無(wú)人機(jī)多機(jī)型任務(wù)的指揮與測(cè)控，可滿足作物長(zhǎng)勢(shì)、病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)需求。目前已在依安縣有機(jī)農(nóng)業(yè)科技園、依安縣太東鄉(xiāng)完成了五期無(wú)人機(jī)航拍作業(yè)，拍攝總面積近60萬(wàn)畝。

地基監(jiān)測(cè)：搭建了一套以多類別數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸、數(shù)字圖像自動(dòng)處理、存儲(chǔ)和分析為特色的智能化觀測(cè)系統(tǒng)，主要具備植被監(jiān)測(cè)、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)感知功能。同時(shí)，利用先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可實(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、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。

在依安縣建立地面觀測(cè)站22臺(tái)（套），組建成不同數(shù)字采集網(wǎng)，網(wǎng)也是地基監(jiān)測(cè)內(nèi)容。這套系統(tǒng)是中國(guó)科學(xué)院、北京航空航天大學(xué)、依安縣共同組織實(shí)施的，承擔(dān)的任務(wù)不同，依據(jù)應(yīng)用的領(lǐng)域分別叫“黑土地智能化管控與決策支持系統(tǒng)”“星空地全域監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”“星空地網(wǎng)信息采集系統(tǒng)”。

監(jiān)測(cè)作物類型9種，收集溫度、降水、風(fēng)速、PM2.5等數(shù)值參數(shù)13種，圖像采集總計(jì)74080幅，數(shù)據(jù)量總計(jì)195.33G，觀測(cè)日期為2021年5月19日至今。

（二）作物全生命周期長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)圖像數(shù)據(jù)展示

全自動(dòng)生態(tài)定位觀測(cè)站，通過(guò)集成化設(shè)計(jì)和高效太陽(yáng)能技術(shù)，適應(yīng)低溫、多云光弱地區(qū)。觀測(cè)站設(shè)備適應(yīng)-40℃～50℃、高鹽高濕等惡劣戶外環(huán)境，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)可靠運(yùn)行；兼容多種傳感器，實(shí)現(xiàn)氣象、土壤、植被參數(shù)等數(shù)據(jù)的高精度采集，并利用LoRa、4G、WiFi等無(wú)線通信技術(shù)實(shí)時(shí)回傳數(shù)據(jù)至云平臺(tái)。全自動(dòng)生態(tài)定位觀測(cè)站還具有無(wú)人值守、太陽(yáng)能供電、輕量化設(shè)計(jì)、便捷安裝等特點(diǎn)。

農(nóng)業(yè)專家介紹ZC50農(nóng)用全自動(dòng)定位觀測(cè)站功能

監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)黑龍江村農(nóng)食品有限責(zé)任公司、依安赤嶼家庭農(nóng)場(chǎng)、依安縣農(nóng)百溢玉米種植農(nóng)民專業(yè)合作社、依安縣萬(wàn)馳生態(tài)農(nóng)業(yè)科技發(fā)展有限公司的應(yīng)用，推出了具有可追溯的有機(jī)標(biāo)志的惠農(nóng)促農(nóng)產(chǎn)品。

（三）利用遙感測(cè)繪，整合數(shù)據(jù)資源

利用多光譜多旋翼無(wú)人機(jī)和自主研發(fā)的ZY200輕型復(fù)合翼無(wú)人機(jī)，依安縣完成了太東鄉(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，運(yùn)用以近地全光譜成像相機(jī)為核心的黑土地?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)了黑土地有機(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)害等成分的精確測(cè)定，為黑土地示范區(qū)提供了厘米級(jí)的遙感本底數(shù)據(jù)。通過(guò)遙感測(cè)繪整合數(shù)據(jù)資源，為依安縣創(chuàng)制“分區(qū)施策、依村定策、一地一策”黑土地糧倉(cāng)全域定制系統(tǒng)提供了解決方案。

（四）整合依安縣數(shù)字農(nóng)機(jī)監(jiān)管服務(wù)平臺(tái)

在項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中，中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所充分發(fā)揮作用，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），安裝試驗(yàn)“鴻鵠T30”農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備2臺(tái)（套）。農(nóng)機(jī)監(jiān)測(cè)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。一是對(duì)農(nóng)機(jī)作業(yè)實(shí)時(shí)監(jiān)控。通過(guò)手機(jī)、電腦等使管理者能夠?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。二是對(duì)作業(yè)環(huán)節(jié)的全程監(jiān)控。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，可實(shí)時(shí)顯示作業(yè)類型、位置、速度、作業(yè)狀態(tài)、機(jī)具參數(shù)和作業(yè)參數(shù)，并能隨機(jī)抓拍農(nóng)機(jī)作業(yè)圖像，能夠?qū)囕v歷史軌跡作業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)機(jī)作業(yè)狀態(tài)、過(guò)程、質(zhì)量的準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)。三是對(duì)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)全程管控。系統(tǒng)通過(guò)智能農(nóng)機(jī)采集土壤的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，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)投入信息，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”，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。

（五）開(kāi)展數(shù)據(jù)采集和模型應(yīng)用，真正做到質(zhì)量管理可溯源

開(kāi)展數(shù)據(jù)精準(zhǔn)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。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，同時(shí)開(kāi)展機(jī)器人除草示范，并實(shí)行遠(yuǎn)程指揮和調(diào)度。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。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。

二、實(shí)踐價(jià)值

一是加快向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型，推動(dòng)“數(shù)字龍江”建設(shè)。當(dāng)前，黑龍江省農(nóng)業(yè)進(jìn)入了高質(zhì)量發(fā)展的新階段，踏上推動(dòng)鄉(xiāng)村全面振興的新征程。推進(jìn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村多角度、全方位數(shù)字化轉(zhuǎn)型，催生了新的商業(yè)形態(tài)和模式，將創(chuàng)新理念與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合，有效轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式，推動(dòng)農(nóng)業(yè)發(fā)展走上創(chuàng)新的道路，為農(nóng)業(yè)發(fā)展提供新路徑，逐漸消除城鄉(xiāng)之間的數(shù)字鴻溝，為“數(shù)字龍江”建設(shè)提供有力支撐。

二是增加農(nóng)產(chǎn)品附加值，促進(jìn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。黑龍江省農(nóng)業(yè)的發(fā)展關(guān)系到鄉(xiāng)村振興和城鄉(xiāng)一體化發(fā)展，數(shù)字農(nóng)業(yè)將文化、藝術(shù)、技術(shù)和科技因素融入農(nóng)業(yè)發(fā)展，打破傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)模式粗放、單一的常態(tài)，有助于提高居民對(duì)數(shù)字農(nóng)產(chǎn)品的消費(fèi)需求，加快農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。

三是搶占農(nóng)業(yè)制高點(diǎn)，增強(qiáng)農(nóng)業(yè)文化自信。世界上主要的農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都把數(shù)字農(nóng)業(yè)視為國(guó)家戰(zhàn)略目標(biāo)和優(yōu)先發(fā)展方向，在整個(gè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中廣泛地使用諸如遙感、大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)和人工智能等高新技術(shù)。黑龍江省大力推進(jìn)農(nóng)業(yè)振興，就必須著力加強(qiáng)數(shù)字農(nóng)業(yè)建設(shè)，以數(shù)字技術(shù)引領(lǐng)農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展，抓住機(jī)遇，贏得主動(dòng)。

三、應(yīng)用前景

專業(yè)人員正在調(diào)試ZY200輕型復(fù)合翼無(wú)人機(jī)航測(cè)黑土地保護(hù)核心區(qū)

項(xiàng)目合作成果以產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、數(shù)字產(chǎn)業(yè)化為發(fā)展主線，以數(shù)字技術(shù)與農(nóng)業(yè)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)深度融合為主攻方向，突出數(shù)據(jù)價(jià)值，構(gòu)建基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資源體系，強(qiáng)化數(shù)字應(yīng)用能力，實(shí)現(xiàn)公共數(shù)據(jù)互聯(lián)開(kāi)放共享，全面提升農(nóng)業(yè)農(nóng)村生產(chǎn)智能化、經(jīng)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)化、管理高效化、服務(wù)便捷化水平，用數(shù)字農(nóng)業(yè)為品牌農(nóng)業(yè)賦能，為實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村全面振興提供有力支撐。

相關(guān)成果得到了中國(guó)科學(xué)院和全國(guó)政協(xié)專題組的充分肯定。此套系統(tǒng)的相應(yīng)成果也推廣應(yīng)用到全國(guó)草原監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)體系中草原生態(tài)長(zhǎng)期定位觀測(cè)、全國(guó)優(yōu)質(zhì)中藥材供應(yīng)保障追溯系統(tǒng)中藥材田間物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)以及中藥材種植面積統(tǒng)計(jì)、綠色宜居村鎮(zhèn)技術(shù)創(chuàng)新綠地景觀健康監(jiān)測(cè)與預(yù)警等。

（一）項(xiàng)目推廣可助力黑龍江省鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的實(shí)施

實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，是黨中央作出的重大決策部署，發(fā)展數(shù)字農(nóng)業(yè)，推動(dòng)農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)資源匯聚及農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用，不僅可以促進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)與農(nóng)產(chǎn)品高效流通、保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全，還可以提高農(nóng)民素質(zhì)和農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)效率，優(yōu)化鄉(xiāng)村生產(chǎn)生活生態(tài)環(huán)境，提升鄉(xiāng)村綜合治理能力，從而有效助推鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的實(shí)施。

（二）項(xiàng)目推廣可促進(jìn)黑龍江省傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)

一方面，發(fā)展數(shù)字農(nóng)業(yè)能夠加速推進(jìn)信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)的深度融合，將前沿技術(shù)應(yīng)用到更多的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)管理領(lǐng)域當(dāng)中，包括農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)施、裝備，農(nóng)產(chǎn)品管理、儲(chǔ)運(yùn)、加工、銷售、環(huán)境綜合治理等，借力于信息鏈實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的改造和重構(gòu)，形成一個(gè)高信息化水平的完整的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈條，加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的信息化升級(jí)轉(zhuǎn)型，讓農(nóng)業(yè)資源得到更為優(yōu)化的配置。另一方面，充分利用“互聯(lián)網(wǎng)+”、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)，拓展農(nóng)業(yè)的休閑、教育、養(yǎng)生等多種功能，把生態(tài)農(nóng)業(yè)、休閑農(nóng)業(yè)與鄉(xiāng)村旅游產(chǎn)業(yè)等結(jié)合起來(lái)，大力推動(dòng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與鄉(xiāng)村旅游、休閑民宿、電商、養(yǎng)老等產(chǎn)業(yè)的深度融合，促進(jìn)一二三產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展。

（三）項(xiàng)目推廣將提高黑龍江省農(nóng)業(yè)科技水平，促進(jìn)生產(chǎn)力提升

發(fā)展數(shù)字農(nóng)業(yè)，能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化精確控制、智能化科學(xué)管理，提高農(nóng)業(yè)的可控程度，降低生產(chǎn)成本，減少環(huán)境污染，使農(nóng)業(yè)向精準(zhǔn)化、環(huán)保型和可持續(xù)方向發(fā)展，從而提高黑龍江省農(nóng)業(yè)科技水平，促進(jìn)生產(chǎn)力水平提升，提質(zhì)增效。

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