数字农业的实践应用与价值思考<br/>——对依安县加快推进农业信息化和数字乡村建设的调研

数字农业的实践应用与价值思考
——对依安县加快推进农业信息化和数字乡村建设的调研

2022-12-19迟德祥徐丽华

奋斗 2022年23期

■ 迟德祥徐丽华

为深入贯彻落实《数字乡村发展战略纲要》和省第十三次党代会精神，科学保护利用黑土资源，夯实黑龙江黑土粮仓，依安县充分利用被列入国家数字乡村试点地区的有利契机，加快推进农业信息化和数字乡村建设。依安县政府与中国科学院合作开展了黑土地保护与利用专项合作，通过在齐齐哈尔示范区依安县部署的基于全域定制的“黑土地智能化管控与决策支持系统”中“星、空、地、网全域监测系统”部分的推广应用，找到了黑土地保护研究的“门钥匙”，有效保障了黑土地保护中人为原因、人员成本、不同学科的参与度、信息化合成等诸多要素高质量运行，在应用实践中提升了系统设备的可靠性、真实性、实时性、稳定性，实现了土地大数据的有效管控应用，为黑龙江有机作物示范基地建设打造样板。

依托参与中国科学院数字农业与黑土地保护项目实践，依安县形成了全区域资源管理图、全过程服务物联网、全周期产业区块链“一图、一网、一链”数字农业模式，模式新颖，依安县各政府部门、数字技术企业、农业经营主体合力创建的热情也颇为高涨。

项目合作建立全域智控平台，在依安县打造10万亩核心示范区，积极构建品质创优、增碳修复和精准施策三大技术体系，集成保护性耕作、种养循环、土壤健康、智慧管控等多项核心技术，为黑土地保护植入数字能量，实现了黑土地保护一张图、规模种植一张图、农作物长势监测一张图等数字化的关键应用场景，发挥好农业信息化支撑作用。

一、主要内容

（一）“星、空、地、网全域监测系统”推广应用

星、空、地基多层次的农情监测体系，借助于空间信息和物联网技术，实时获取卫星遥感、低空遥测、地面监测等数据，全面提升了试验区星、空、地协同观测水平与多源数据感知能力。在依安县，对万亩攻关试验区、技术组装集成进行验证优化。

星基监测：以中、高分辨率资源卫星和气象卫星为主，可处理常规的光学及雷达影像数据10余种，反演陆地表面植被、水体、大气等特征参数20余种。利用遥感影像的光谱特征及纹理特征，结合机器学习等自动分类算法，可实现耕地范围、播种面积等信息的快速提取和统计分析。

空基监测：空基支持无人机多机型任务的指挥与测控，可满足作物长势、病虫害监测需求。目前已在依安县有机农业科技园、依安县太东乡完成了五期无人机航拍作业，拍摄总面积近60万亩。

地基监测：搭建了一套以多类别数据实时传输、数字图像自动处理、存储和分析为特色的智能化观测系统，主要具备植被监测、气象监测、空气质量监测、土壤监测等物联感知功能。同时，利用先进的物联网技术，可实现风速、风向、气温、湿度、气压、光照、雨量、土壤温度、土壤水分、空气质量、植被可见光、植被近红外图像数据的实时采集和无线传输。

在依安县建立地面观测站22台（套），组建成不同数字采集网，网也是地基监测内容。这套系统是中国科学院、北京航空航天大学、依安县共同组织实施的，承担的任务不同，依据应用的领域分别叫“黑土地智能化管控与决策支持系统”“星空地全域监测系统”“星空地网信息采集系统”。

监测作物类型9种，收集温度、降水、风速、PM2.5等数值参数13种，图像采集总计74080幅，数据量总计195.33G，观测日期为2021年5月19日至今。

（二）作物全生命周期长势监测图像数据展示

全自动生态定位观测站，通过集成化设计和高效太阳能技术，适应低温、多云光弱地区。观测站设备适应-40℃～50℃、高盐高湿等恶劣户外环境，可实现长时可靠运行；兼容多种传感器，实现气象、土壤、植被参数等数据的高精度采集，并利用LoRa、4G、WiFi等无线通信技术实时回传数据至云平台。全自动生态定位观测站还具有无人值守、太阳能供电、轻量化设计、便捷安装等特点。

农业专家介绍ZC50农用全自动定位观测站功能

监测数据通过黑龙江村农食品有限责任公司、依安赤屿家庭农场、依安县农百溢玉米种植农民专业合作社、依安县万驰生态农业科技发展有限公司的应用，推出了具有可追溯的有机标志的惠农促农产品。

（三）利用遥感测绘，整合数据资源

利用多光谱多旋翼无人机和自主研发的ZY200轻型复合翼无人机，依安县完成了太东乡10万亩黑土地有机转化示范区1：500正射影航拍，运用以近地全光谱成像相机为核心的黑土地数据遥测系统、“高光谱+多光谱+红外”一体模块化组合、多平台多型无人机任务规划与区域组网管控等关键技术，实现了黑土地有机质、水分、盐碱化、沙漠化、作物氮磷钾等肥力、作物病害/虫害等成分的精确测定，为黑土地示范区提供了厘米级的遥感本底数据。通过遥感测绘整合数据资源，为依安县创制“分区施策、依村定策、一地一策”黑土地粮仓全域定制系统提供了解决方案。

（四）整合依安县数字农机监管服务平台

在项目建设过程中，中国科学院计算技术研究所充分发挥作用，安装自动导航装置40套，安装北斗监管系统和传感器374台（套），安装试验“鸿鹄T30”农业机械装备2台（套）。农机监测管理系统是农机全程作业质量监测和指导管理的重点，包括手机端软件和电脑端软件。一是对农机作业实时监控。通过手机、电脑等使管理者能够实时监控农机作业过程，统计作业面积，核实作业质量，查看农机作业过程中是否存在重复作业、作业范围遗漏、作业质量不达标等情况，真正实现作业质量的有效管理与全程可追溯。二是对作业环节的全程监控。系统实现对农机的“耕、种、管、收”全部作业环节的全程监管，通过作业监测设备采集农机作业过程中的速度、轨迹、面积、质量、油耗等各项数据，实现农机作业时的实时监控和跟踪，可实时显示作业类型、位置、速度、作业状态、机具参数和作业参数，并能随机抓拍农机作业图像，能够对车辆历史轨迹作业数据进行查询，实现对农机作业状态、过程、质量的准确监测。三是对动态数据库全程管控。系统通过智能农机采集土壤的各项数据，记录农机作业、作物生长，以及种子、农药、化肥等相关投入信息，建立每一块黑土地的动态数据库，在传统农机调度经验和数据积累的基础上，建立“黑土地保护性耕作模型”，为管理者提供基于黑土地的机械化保护性耕作体系作业指挥方案。

（五）开展数据采集和模型应用，真正做到质量管理可溯源

开展数据精准采集。利用遥感信息，开展遥感监测，对有机作物种植区实施效果跟踪监测，提高项目建设的质量。实现远程智能控制。对推进水肥一体化地块，开展远程智能控制，同时开展机器人除草示范，并实行远程指挥和调度。开展模型精准应用。建立气象灾害预测预警及灾害评估模型，为农民提供及时精准的气象灾害预警服务，降低农民的种植风险，为产量预估、价格预测提供数据支持。实现质量管理溯源。从种植、加工、流通和消费等环节入手，开展农产品质量溯源管理，完善从“农田”到“餐桌”全程监管链条，使生产者、流通者、消费者和监管者都可以查询到质量追溯记录，实现来源可溯、流向可追、质量可控、责任可查。

二、实践价值

一是加快向现代农业转型，推动“数字龙江”建设。当前，黑龙江省农业进入了高质量发展的新阶段，踏上推动乡村全面振兴的新征程。推进农业农村多角度、全方位数字化转型，催生了新的商业形态和模式，将创新理念与农业生产相结合，有效转变农业发展方式，推动农业发展走上创新的道路，为农业发展提供新路径，逐渐消除城乡之间的数字鸿沟，为“数字龙江”建设提供有力支撑。

二是增加农产品附加值，促进农业经济的快速发展。黑龙江省农业的发展关系到乡村振兴和城乡一体化发展，数字农业将文化、艺术、技术和科技因素融入农业发展，打破传统农业经营模式粗放、单一的常态，有助于提高居民对数字农产品的消费需求，加快农业经济增长。

三是抢占农业制高点，增强农业文化自信。世界上主要的农业发达国家都把数字农业视为国家战略目标和优先发展方向，在整个农业生产过程中广泛地使用诸如遥感、大数据、互联网和人工智能等高新技术。黑龙江省大力推进农业振兴，就必须着力加强数字农业建设，以数字技术引领农业农村发展，抓住机遇，赢得主动。

三、应用前景

专业人员正在调试ZY200轻型复合翼无人机航测黑土地保护核心区

项目合作成果以产业数字化、数字产业化为发展主线，以数字技术与农业农村经济深度融合为主攻方向，突出数据价值，构建基础数据资源体系，强化数字应用能力，实现公共数据互联开放共享，全面提升农业农村生产智能化、经营网络化、管理高效化、服务便捷化水平，用数字农业为品牌农业赋能，为实现乡村全面振兴提供有力支撑。

相关成果得到了中国科学院和全国政协专题组的充分肯定。此套系统的相应成果也推广应用到全国草原监测评价体系中草原生态长期定位观测、全国优质中药材供应保障追溯系统中药材田间物联网监测以及中药材种植面积统计、绿色宜居村镇技术创新绿地景观健康监测与预警等。

（一）项目推广可助力黑龙江省乡村振兴战略的实施

实施乡村振兴战略，是党中央作出的重大决策部署，发展数字农业，推动农业大数据资源汇聚及农业大数据技术应用，不仅可以促进农业现代化生产与农产品高效流通、保障农产品质量安全，还可以提高农民素质和农业经营效率，优化乡村生产生活生态环境，提升乡村综合治理能力，从而有效助推乡村振兴战略的实施。

（二）项目推广可促进黑龙江省传统农业产业转型升级

一方面，发展数字农业能够加速推进信息技术与农业的深度融合，将前沿技术应用到更多的现代农业生产和经营管理领域当中，包括农业生产设施、装备，农产品管理、储运、加工、销售、环境综合治理等，借力于信息链实现对农业产业链的改造和重构，形成一个高信息化水平的完整的农业产业链条，加快推进农业产业结构的信息化升级转型，让农业资源得到更为优化的配置。另一方面，充分利用“互联网+”、大数据等新一代信息技术，拓展农业的休闲、教育、养生等多种功能，把生态农业、休闲农业与乡村旅游产业等结合起来，大力推动现代农业与乡村旅游、休闲民宿、电商、养老等产业的深度融合，促进一二三产业融合发展。