山科大構建“天空地”農情監(jiān)測技術及預警系統(tǒng)，推動數(shù)字農業(yè)農村建設

科技加持，智慧農業(yè)有了“新質生產(chǎn)力”

到膠州洋河鎮(zhèn)冬小麥實驗基地飛無人機，為施肥管理提供基礎數(shù)據(jù)支撐；在西海岸泊里、寶山、王臺等10多個鎮(zhèn)街采樣，做冬小麥養(yǎng)分、水分等分析，用以優(yōu)化校驗大數(shù)據(jù)模型……穿著水靴、戴著斗笠，在田間地頭忙碌，是山東科技大學測繪與空間信息學院學術副院長李振海及其團隊成員的常態(tài)。

這位有著遙感和農學學科交叉背景的大學教授帶領團隊，利用遙感衛(wèi)星、無人機、手持終端等先進設備采集農田信息，依托自研大數(shù)據(jù)模型開展精準分析，形成“天空地”農情監(jiān)測技術及預警系統(tǒng)，從而實時掌握農田“喜怒哀樂”，實現(xiàn)大范圍連續(xù)快速預報農情?？萍技映郑屩腔坜r業(yè)有了新質生產(chǎn)力，在政府農情調度與管理、農戶農田調優(yōu)栽培、企業(yè)分類收儲、農險承保查勘定損理賠等方面發(fā)揮了重要作用，相關成果已在山東、江蘇、河北、內蒙古等省區(qū)市得到應用。

團隊開展花生表型無人機飛行試驗。

10年試驗構建智能化農情監(jiān)測系統(tǒng)

今年小麥生長灌漿期，濱州鄒平市明集鎮(zhèn)農民劉水波的手機上收到一條冬小麥管理服務信息，提醒他相關地塊需要盡早澆水、施肥。他承包了1400畝農田，是當?shù)孛逼鋵嵉姆N糧大戶?！胺旁谝郧?，這么多農田管理起來耗時耗力，效果還不一定理想，現(xiàn)在只需要一部手機，就能精確地知道哪個地塊該澆水了、哪個地塊該施肥了，不僅方便及時，還省時省力，效果真不錯?！眲⑺ㄉ钌罡惺艿搅丝萍及l(fā)展給農業(yè)帶來的變化，這背后正是李振海團隊構建“天空地”農情監(jiān)測技術及預警系統(tǒng)提供的技術支撐。

農業(yè)農村部等部門印發(fā)的《數(shù)字農業(yè)農村發(fā)展規(guī)劃（2019－2025年）》明確提出，加快發(fā)展數(shù)字農情，利用衛(wèi)星遙感、航空遙感、地面物聯(lián)網(wǎng)等手段，動態(tài)監(jiān)測重要農作物的種植類型、種植面積、土壤墑情、作物長勢、災情蟲情，及時發(fā)布預警信息，提升種植業(yè)生產(chǎn)管理信息化水平。實際生產(chǎn)中，政府決策及種糧大戶的持續(xù)增加也產(chǎn)生了大面積農情觀測與監(jiān)測的強烈需求?！靶乱淮畔⒓夹g創(chuàng)新空前活躍，不斷催生新技術、新產(chǎn)品、新模式，實時準確研判農情關乎社會民生，推進天空地遙感技術在農情監(jiān)測及預警中的應用，對于推動數(shù)字農業(yè)農村建設意義重大?！崩钫窈＝榻B。

李振海在國家精準農業(yè)示范基地開展定量遙感觀測。

“衛(wèi)星遙感、無人機遙感以及地面紅外、雷達等技術均已比較成熟，難點是將他們拍攝到的圖像資料轉化為人們看得懂的農情信息，圖像資料與農情信息之間的橋梁便是大數(shù)據(jù)模型。”李振海告訴記者。不過，搭建能夠真實、準確反映農情信息的大數(shù)據(jù)模型并非易事。為此，他在北京昌平國家精準農業(yè)示范基地連續(xù)做了10年遙感定位觀測試驗，給算法模型持續(xù)“投喂”真實數(shù)據(jù)資料，不停修正算法、調整參數(shù)，提高智能化水平，逐步形成了“天空地”農情監(jiān)測技術及預警系統(tǒng)。

期間，他和團隊一起開展了作物氮素定量遙感與應用探索性研究，率先建立了作物氮素光譜輻射傳輸模型，解決了氮素定量遙感機理性和普適性低難題，相關技術達到國際領先水平。同時，他們開展了農業(yè)過程模型結合遙感數(shù)據(jù)同化的冬小麥生產(chǎn)力預測機理研究，較早提出了基于作物模型先驗代價函數(shù)的地－空－星多尺度信息融合氮素測報模型，解決了遙感信息時空遷移性與時效性難題；提出了全生育期通用生物量遙感估算思路，創(chuàng)建了多源異類數(shù)據(jù)的產(chǎn)量品質分層預測模型，豐富了農業(yè)遙感監(jiān)測及預測理論和技術，形成了領先的作物產(chǎn)量品質遙感預測方向。

智慧“把脈”農情精準指導耕種

“天空地”農情監(jiān)測技術及預警系統(tǒng)主要包括遙感大數(shù)據(jù)智能處理、作物種植分布智能提取、作物苗情、墑情、災情、病蟲情等監(jiān)測、糧食產(chǎn)量品質預測等4項核心技術?！皞鹘y(tǒng)的糧食種植面積是自下而上匯報統(tǒng)計，統(tǒng)計數(shù)據(jù)的精確性有待考證。作物種植分布智能提取技術可以精準提取作物種植面積，為政府決策提供數(shù)據(jù)支撐；作物苗情、墑情、災情、病蟲情等監(jiān)測可以根據(jù)作物光譜信息的不同，判斷作物的苗情、墑情等，為作物施肥、澆水等提供精準指導，提升效率、避免浪費；產(chǎn)量預測技術則將作物生長過程中的遙感光譜反射率信息和作物生長模型相結合，在作物收獲前預測產(chǎn)量，這不僅可以提前掌握年度的糧食生產(chǎn)情況，還可以在收獲前對產(chǎn)量偏低的地塊進行調優(yōu)管理，為糧食單產(chǎn)提升提供保障?！崩钫窈＝榻B。

“我們正在與青島市智慧鄉(xiāng)村發(fā)展服務中心開展合作，對冬小麥、玉米等作物的種植分布、播種期、苗情分級、生育期、產(chǎn)量等進行應用示范?！崩钫窈＝榻B，他作為山東省科技特派員，負責對接西海岸新區(qū)，也在進行冬小麥生長與糧食單產(chǎn)提升技術突破研究。自去年10月份以來，他已到西海岸新區(qū)泊里、寶山、王臺等地開展了近10次實地調查，有時一天能跑300多公里。

此外，團隊在濱州鄒平市開展了智慧農業(yè)應用示范，在農業(yè)信息化方面為種糧大戶提供技術支持。團隊還與內蒙古農業(yè)保險技術公司開展遙感賦能精準理賠方面的技術應用，2020年到2023年在呼和浩特、通遼、烏海、包頭等地開展農業(yè)保險理賠工作，精準服務理賠勘察工作，并結合遙感信息形成詳細受災統(tǒng)計，累計完成理賠報告70余份，遙感制圖1000余幅，覆蓋面積1000多萬畝。2019年到2021年，團隊服務對接農業(yè)農村部全國農情調度工作，實現(xiàn)由“傳統(tǒng)單點統(tǒng)計上報”到“點＋遙感數(shù)據(jù)”相結合的區(qū)域農情調度模式轉變，提供農業(yè)農村部內參報告68份，相關工作得到農業(yè)農村部種植業(yè)管理司高度認可。

未來，李振海團隊將繼續(xù)開展糧食安全生產(chǎn)的關鍵問題研究，逐步建立起糧食產(chǎn)量品質預測技術及系統(tǒng)，實現(xiàn)糧食高產(chǎn)優(yōu)質的大面積監(jiān)測技術示范應用，用新質生產(chǎn)力助推智慧農業(yè)發(fā)展，助力鄉(xiāng)村振興。（青島日報／觀海新聞記者 王世鋒 通訊員 任波）