我国农情遥感产业化应用初探

程 黔

（河南省郑州华粮科技股份有限公司， 郑州 450046）

我国是一个农产品生产、消费和贸易大国。近年来，我国的耕地数量在不断减少，人口总数却在不断增加。与此同时，人口结构和膳食结构也在发生着重要变化，粮食供给压力逐渐增大。从国际形势来看，在全球经济开始复苏的背景下，粮食的需求增速被普遍看好，再加上自然灾害频发，农产品价格被推至历史高位，全球农产品供需将出现紧平衡。据联合国粮农组织 （FAO）测算，2010/11年度世界谷物产量约为22.16亿t，而消费量达22.54亿t，产不足需，目前全球仍有9亿多人口处于饥饿之中。虽然目前我国拥有一些粮食贸易的途径，但解决十几亿人口的吃饭问题必须坚持立足国内，实现基本自给的方针。

2011年是 “十二五”的开局之年，抓好粮食生产意义重大。大范围的可靠农情信息对粮食市场及相关政策的制定至关重要,是保障区域及全球粮食安全的重要依据。传统农情信息的获取主要依赖于庞大的调查队伍和大量的调查工作,信息的获取存在成本高、时效性差的缺点，同时信息结果还易受主观因素影响。农情遥感是目前快速、准确获取大范围农情信息的唯一有效技术，其原理是将遥感技术与农学各学科及其技术相结合，利用以遥感技术为主的空间信息技术，对主要农作物的种植面积、产量、长势、布局、农业灾害发生与发展等进行动态监测，实现作物长势监测、旱情监测、作物估产等，具有监测范围广、时效性高、客观准确的优势。

农情遥感技术经过30年的发展，已经取得了巨大的成就。世界上一些国家和组织已经建立了若干区域或全球尺度的农情遥感监测系统， 并开展了常态化的监测。我国一些科研机构也定期发布农情遥感监测报告，为我国农业和粮食等主管部门、决策机构提供重要的粮情和农情信息。2011年6月，由郑州华粮科技股份有限公司（以下简称中华粮网）承担的 “全球粮食遥感估产与增值服务高技术产业化示范工程”项目顺利通过国家相关部门验收。7月，中华粮网在业内率先发布 《2010/11年度中国冬小麦遥感估产报告》，标志着我国农情遥感监测正式投入产业化运作。该文以中华粮网农情遥感为样本，就农情遥感在我国的产业化应用进行探讨。

1 农情遥感在世界各国的应用

利用遥感技术对农情进行监测，一直受到各国政府的重视，发展至今已经取得了很大成功。20世纪70年代，美国等发达国家陆续发射了一系列探测地球的资源卫星和气象卫星，随后加拿大、法国、前苏联、印度和中国也先后发射了各自的资源卫星和气象卫星，掀起了利用遥感技术监测农情信息的研究热潮。美国是最早开始开展农情遥感监测技术研究的国家，1974年启动的“LACIE”计划拉开了农情遥感监测发展的序幕。此后全球各地的MARS、GLAM等一系列计划进一步发展了各种农情遥感监测技术。随着监测技术的发展与成熟，一些国家与国际组织建设了各自的农情遥感监测系统，对主要农产品产量、全球资源环境变化、主要自然灾害的发生和发展状况进行长期动态监测。如美国农业部门使用全球农业遥感估产系统，对阿根廷、巴西、澳大利亚、俄罗斯、欧盟和中国等九大主要农产品产区进行监测和预报，每年可从国际农产品市场多获取几十亿美元的收益。此外，这些系统在大范围宏观农业监测中发挥了重要的作用，为相关政府和部门的决策提供了重要的依据。

遥感技术在我国农业和粮食行业上的应用，始于20世纪70年代末。1983年农业部先后组织北京近郊小麦、浙江嘉湖地区水稻及北方6省市小麦遥感估产，国家气象局等单位自1984年开始进行全国11个省、市、自治区冬小麦气象卫星遥感综合测产研究和试验，形成了气象卫星动态监测大面积冬小麦长势的方法与技术。农业部于1989～1995年利用美国陆地卫星资料开展了北方7省冬小麦长势、旱情、单产和总产等项目的监测预报研究工作。 “九五”期间，中国科学院启动重大项目，在遥感应用研究所建立 “中国农情遥感速报系统 (Crop Watch)”。该系统是世界上开展全球尺度农情遥感业务监测的主要运行系统之一，可以在中国和全球尺度提供作物长势、单产、种植面积、产量和旱情等农情信息。自1998年建设至今，该系统已经发展成为一个独立运行、技术先进、监测结果可靠，并具有快速响应能力的系统，目前已经监测中国及全球20多个主要粮食生产国，覆盖全球粮食总产量80%以上的主要粮食生产国和消费国。“中国农情遥感速报系统”以其及时、准确、连续的监测结果为国家重大决策提供了可靠的信息支持。

2 农情遥感产业化政策演进及成果转化

近年来，在国家政策和体制的推动下，我国卫星产业逐渐走向 “军、民、商”的融合。2007年，国家发展和改革委员会、国防科学技术工业委员会联合下发 《促进卫星应用产业发展的若干意见的通知》，其中对促进卫星产业发展做出了相关政策性指示，并明确表示，要推进卫星应用公共资源的共享，以培育卫星应用企业集群和产业链为重点，以体制机制创新和开放式发展为途径，以加强卫星应用和培育卫星应用市场为突破口，加强国家对卫星应用产业的宏观管理和政策引导，统筹规划与建设卫星及其应用系统，加大对卫星应用产业扶持力度，促使卫星应用产业成为加强与改善政府宏观管理和科学决策的重要手段，不断提高卫星应用业务化运行能力，形成具有国内外市场竞争力的新兴产业。文中提出了关于卫星遥感事业的发展目标，即着力建立业务化、一体化的自主遥感卫星应用和服务体系，以建立国家高分辨率对地观测系统为契机，提高卫星遥感应用和服务的能力和水平，推动卫星遥感数据资源共享和有效利用，促进卫星遥感应用产业的形成。

在国家政策的积极推动下，以遥感技术为核心的农情遥感产业发展开始步入快车道。2008年，中华粮网与中国科学院遥感应用研究所紧密合作，承接了国家卫星应用高技术产业化专项 “全球粮食遥感估产与增值服务示范应用项目”。经过两年多消化吸收和技术创新，中华粮网农情遥感监测系统于2011年7月年投入产业化运营，填补了市场空白。该系统源自中国科学院遥感应用研究所 “中国农情遥感速报系统”，通过对各类卫星图片数据的分析和计算，结合GVG地面数据采样调查，市场信息分析研讨修正，解决了大范围农情信息监测的难题，并从过去的定性目测升级到定量的检测，从即时调查到动态跟踪作物的生长态势，并在收割前一个月提早得到准确的作物产量，时效性大大提高。监测范围方面，最小可以乡和县为监测单元，大到省、全国、世界各主要产粮国以及全球。据权威机构测试，该系统各项监测内容的监测精度在95%以上，年度间的相对误差在1%以内。

3 农情遥感产业化应用空间十分广泛

中华粮网农情遥感监测系统除了为粮油行业提供专业农情信息外，可应用于农业生产、水利规划、减灾救灾、种植结构调整等领域。该系统于2009年开展了河南省各地市耕地面积及主要农作物种植面积遥感监测和调查、南方晚稻种植面积和产量预测、大豆及玉米种植面积及产量预测；于2010年开展了南美洲大豆产量遥感预测、美国产区冬小麦长势遥感监测、中国年际耕地复种指数遥感分析等。在以月为频率开展常规监测的同时，该系统针对可能影响区域或全国粮食生产的重大自然灾害开展应急监测，如2010年开展了西南特大旱情对作物长势的影响分析、东南亚地区干旱程度及作物长势情况分析，获得了行业专家的广泛认可，同时也为国家相关部门制定调控政策提供了依据。经过实践检验，该系统已较为成熟和完善，能够客观、准确地反映出实际状况，具有广阔的市场空间。

4 农情遥感市场竞争力凸显

从竞争格局上来看，国内发布农情信息的既有官方机构，也有从事农产品研究的专业机构，他们通过建立调查网络，采取现场抽样调查的方法，通过从下往上层层上报的方式，统计分析得出相关数据。特别是在新粮上市前夕，相关研究机构围绕农作物产量、播种面积、单产等农情信息不遗余力地开展各种调研活动，以期获取相对准确的信息。然而，这种传统的调查方法成本高、效率低。由于调查的范围有限，容易以点代面，如用局部看到的作物长势代替全局作物长势，导致调研结果出现偏差。随着市场经济的深入发展，农民对于土地使用的自主性越来越大，传统的农情信息的现场调查方法越来越难执行，由此得到的农情信息准确性和时效性越来越差，严重地影响了农业生产和粮食管理的科学性，也影响到农民收入的增加和粮食企业效益的提高。

再看广受行业关注的美国农业部 （以下简称USDA）数据。作为维护美国利益集团的代表，USDA大幅 “修正”数据的行为早为市场所诟病。由于USDA发布的数据直接影响芝加哥期货交易所 （CBOT）农产品期货价格，乃至左右全球农产品价格走势，从而对一些国家的企业造成巨大损失，特别是发展中国家。以我国为例，从大豆到棉花，农产品的暴涨暴跌一度给国内的生产者、企业、相关产业带来巨大冲击。2011年6月30日，美国农业部发布了2011年的农产品种植面积报告，预测该国2011年玉米种植面积较2010年增加5%。除公布种植面积和收购面积双双增长外，USDA发布的数据显示，美国玉米的库存量远高出前期预估数据。数据一公布，随即引发CBOT玉米期货价格全线暴跌，在外盘农产品暴跌带动下，国内棉花、玉米、早籼稻、小麦等品种期货价格全线下挫。仅在一个月内玉米种植面积数据和库存数据发生如此大幅的变化，USDA作为权威信息机构的公信力备受市场质疑。

产量、面积、单产等农情信息是有关部门制定行业调控政策时的重要参考之一。事实上，各方信息 “掐架”的情况屡见不鲜，不仅让市场人士一头雾水，还可能误导行业调控。导致这种现象的根本原因是：首先，各部门之间没有一套统一的统计制度；其次，缺乏科学、客观的调查方法；第三，某些数据都有被操纵的可能，各方在统计数据时倾向于使数据偏向对自己有利的方向。这为从事粮油购销、储运、加工、资本运作等领域的企业带来了巨大的风险，也为政府部门科学决策带来困扰。表1是冬小麦遥感估产与常规调查估产方法的对比，通过对比可见，农情遥感具有科学客观、覆盖范围广、时效性强、费用成本低等特点，具有很强的市场竞争力。

表1 冬小麦遥感估产与常规调查估产方法对比

5 农情遥感产业化应用中存在问题及解决途径

相比传统的信息获取手段，农情遥感不仅能获得更广泛和海量的信息资源，在信息的可靠性和准确性方面更是有了质的飞跃，而且这些信息的获取是建立在效率更高、成本更低的基础之上的，在一定程度上满足了国家粮食安全和农业结构调整的信息需求，为市场主体和决策部门的工作带来了前所未有的高效、便利。但是，随着遥感技术在农业领域产业化应用程度的不断加强，一些亟待解决的问题也逐渐显现出来。

5.1 遥感监测技术还有待进一步提高

作物种植面积估算、单产预测、长势监测、旱情监测是农情遥感监测中目前已经实现，且已经投入实际应用的4个农情指标，由于我国国土辽阔、地形复杂、种植结构多样、农户规模小，以及遥感技术发展的局限性，农情遥感在某些关键技术和应用运行方面仍然需要加强研究。在面积估算方面，受数据源数量和质量的局限，加上我国复杂的农情种植结构，使得遥感技术在不断发展的同时对地面调查的依赖并没有减少， 甚至得到了强化。这与遥感降低地面调查的初衷相违背，导致遥感技术在大范围农情监测中的潜力没有得到充分发挥。在单产预测方面，需要发展独立的遥感预测方法。此外，遥感监测的精度和作物类型的识别问题也有待进一步提高。这就要求从事农情遥感的相关企业做好技术更新和人才储备，与权威机构保持密切合作，加强监测技术的规范化、标准化和系统化，不断更新和扩展遥感数据源，不断改进监测技术方法，提高监测精度和可靠性，细化、丰富监测内容，扩大监测范围。与此同时，建立质量控制与过程检验体系，不断革新和完善检验方法，形成完善的质量控制和检验体系。

5.2 基础研究与产业化运行衔接不够

一般来讲，任何基础技术的研究是产业化运行的基础，但从基础技术研究过渡到产业化运行还存在距离，农情遥感也是如此。近年来，农情遥感虽然在技术上取得了重大突破，但是在科技成果转化方面还相对滞后，国内仅有少数单位开展农情遥感监测，服务范围也仅限于国家相关部委和决策部门，正式投入产业化运行和商业推广的企业目前仅有一家，行业认知度较低。相关部门和企业应充分利用遥感技术发展带来的机遇，加快宣传和推广，提高遥感在农情监测中的作用和贡献，及早发挥独立信息源的作用。此外，相关企业缺乏后续技术支持也成为制约农情遥感产业化的推广的一道难题。建议由政府部门牵头，制定具体的产业发展目标，协调科研机构积极为企业提供技术支持和服务，特别是在人才培养、软件升级、数据共享等方面展开全方位合作，形成较为成熟的运行系统和支持体系，为农情遥感产品的生产和市场推广提供保障。

5.3 可用卫星数据资源量少价高

农情遥感主要依赖各种卫星数据。从实际运行情况来看，对国外卫星依赖过大，卫星数据资源量少价高是业内普遍面临的难题。目前农情遥感的数据主要来源于国家卫星气象中心、中国资源卫星应用中心、美国国家航空航天局、美国国家海洋和大气管理局等机构。国产卫星数据资源价格低，但是数量少精度不高；国外卫星数据质量高，但成本太高。要解决这一问题，必须立足国产卫星获取连续可靠的数据。国家航天部门应积极推动卫星遥感数据资源共享和有效利用，加强卫星遥感服务与应用体系建设，制定对地观测遥感数据标准与政策。在保证国家安全的前提下，形成卫星遥感数据共享机制，促进我国自主卫星遥感数据的商业应用和国际市场服务，不断提高我国遥感卫星研制、运行和管理水平。加快国家高分辨率对地观测系统的建设，尽快形成高质量、连续、稳定、及时的遥感数据业务服务能力。随着我国卫星发射数量的不断增多，以及数据免费政策的实施，今后卫星数据源的质量、成本方面的问题有望得到一定程度的解决。

5.4 农情遥感产业化模式相对单一

从国家决策者到农户都需要农情信息。目前农情遥感产品以定期报告的形式发布，受众少，发布形式单一。随着互联网技术和无线通信技术的不断发展，农情遥感产品的发布形式和生产过程将更加灵活多样，这就要求相关企业要加强技术创新和研发力度，针对不同用户开发不同类别的遥感产品，满足市场需求。例如，通过网站和无线媒体发布监测结果 (旱情监测、长势监测等)，为更多的用户提供信息服务；允许用户网上定制个性化遥感产品；允许用户上传信息至网络参与运算，得到想要的遥感监测结果；将遥感监测和GIS系统相结合，加入价格、物流成本、企事业单位等信息，方便用户查询农产品和商业信息等。从本质上看，农情遥感监测得到的信息只能反映农业， 特别是粮食生产的形势及发展过程，只有与市场需求、区域供需平衡、价格波动等因素结合起来进行综合分析， 才能发挥其更大的作用，给出粮食生产形势和供需平衡的全景描述。目前，全球气候变化对粮食安全的影响越来越明显， 农情遥感可侧重中国和全球主要粮食生产系统的中长期粮食产量模拟预测，结合供需平衡分析，开展全球主要产粮国家和全球尺度的粮食安全预警。

6 结束语

我国农情遥感从诞生到现在已有30多年，技术水平上同西方的差距基本不大，能够正确客观地预测和判别出作物生长和发展趋势，基本满足农业调查的需要，并且正在从研究领域转向应用领域。随着遥感技术的发展以及粮食安全问题日益凸显，行业对农情信息，特别是对国外农情的监测与分析有强烈的需求，农情遥感监测产业发展将步入一个全新的时期。对于企业来说，提高农情遥感的广度和精度，深入挖掘市场需求，找到可持续盈利的商业模式将是未来需要重点思考的问题。