天空地数字农业管理系统的关键任务
本文节选自：
天空地数字农业管理系统的关键任务
天空地数字农业管理系统是一项事关农业发展全局的复杂系统工程,迫切需要构建天空地一体化的数字农业观测体系,推进农业资源权属、生产过程、灾害监测和市场预警的数字化,建设覆盖农业生产、加工、经营、管理、服务等全产业链的天空地数字农业管理平台,提升农业全要素、全领域、全过程的网络化、智能化管理服务水平,推进国家农业治理能力现代化,形成新型数字农业经济。天空地数字农业管理系统总体框架如图1所示,其关键任务包括：1个观测体系、4个数字化和1个管理平台。此外,还包括科技创新和人才等两个核心支撑。
01
天空地一体化的数字农业观测体系
整合国内外在轨卫星资源,以及国家民用空间基础设施规划卫星,改进现有在轨卫星的农业协同组网观测能力;进行新型农业专属卫星星座建设,围绕数字农业应用的谱段、时间和空间分辨率特定需求,新建光学和微波相结合、多光谱和高光谱相结合、几何信息与谱段信息相结合、高中低分辨率相衔接的农业遥感卫星星座,建成全覆盖、高空间分辨率、高时间分辨率的新型农业遥感观测系统。
整合现有多尺度航空遥感数据共享联网,建立统一规划、区域分工协作的农业航空观测网络,加强特定的农业航空定位、成像、载荷集成、软件系统建设,实现米级、亚米级航空影像覆盖全国;推进无人机平台和移动车载平台的联合定位、交互通信、稳定传输和联动控制,开展农业无人机地面抽样样方信息快速精准采集,弥补卫星遥感观测能力的不足,服务支撑农业高精度调查和重大农业工程监管;开展面向重大农业自然灾害突发事件的无人机应急监测,推进影像获取、远程传输、快速处理和移动会商等空地一体化联合监测和指挥,提高区域突发重大灾害高精度观测和快速应急响应能力。
升级完善大田种植、设施园艺传感器、采集器、控制器,整合农业遥感地面监测网点县和地面农情信息监测体系,以主要粮食作物、经济作物、热带作物为重点,建立一体设计、统一调度的地面物联网观测网络,开展大田种植、设施园艺的面积、势情、墒情、灾情、病情、品质、养分、产量的长期观测[11,12,13];优化完善主要牧区畜禽养殖物联网建设,推进草地生态环境、产草量、放牧承载力观测,实施圈养畜禽及放牧家畜关键环境生态、生理与生长信息动态采集;优化内陆水产物联网建设,进行水产养殖环境、生长生态指标的动态监测和调控,健全完善全国主要渔场和渔港物联网建设,实现海洋渔业资源时空变化监测。
02
农业资源和权属调查
构建农业资源要素和资源权属数字编码体系,建设天空地一体化的农业要素数字化采集、核查和监管平台,利用国产和国外中高分辨率卫星影像全覆盖,分区域组织实施全国耕地、农作物、草原、渔业水域等农业资源基础底图建设,建设全国农业资源要素数据中心,进行农业资源要素身份证管理;建立健全天空地同步观测网络和移动采集系统,实施重要农业资源要素的每五年定期调查和动态更新,进行高标准农田建设监管、监测和评价。
利用天空地一体化技术手段,实施农民、集体和国有农场土地、草原、水产养殖水域的确权登记颁证,建设基于地块和承包养殖水域的资源权属和用途数字化底图,建设全国农业资源权属数据中心;建立农业资源权属数字化管理平台,推进农业资源权属、用途变化的快速核查和定期更新。
同时,定期开展全球、主要贸易国耕地和后备耕地资源调查,加强全球海洋渔场环境、重要渔业资源时空分布与变化监测,为国际农业贸易合作、实施农业“走出去”战略提供信息支撑。
03
农业生产过程监测
针对我国独特的复杂地形与作物混杂种植结构特点,开展全国主要作物种植面积、势情、墒情、灾情、病情、品质和产量、轮休耕等实时监测,进行设施园艺作物生理、生长及环境生态指标动态监测,快速掌握农作物生产动态变化。
进行畜牧业数字化改造,建设畜禽养殖环境监测和养殖个体体征智能监测系统,研发数据科学驱动的动物生长模拟模型,提升畜禽生产数据实时采集和辅助决策能力;开展电子识别、精准上料、自动饮水、产品收集、分等分级、畜禽粪污处理等数字化设备集成应用;精准监测畜禽养殖投入品和产出品数量,实现畜禽养殖数字化管理;进行畜禽粪便及病死畜禽的无害化处理、重大动物流行疫情的动态监测与预警,提升重大动物疫病疾病防控能力;开展挤奶、饲喂、清理等养殖机器人示范应用,推动养殖模式变革和产业转型升级。
建设数字渔业,推广应用水体环境实时监控、自动增氧、饵料自动精准投喂、水产养殖病害监测预警、循环水装备控制、网箱升降控制、无人机巡航等技术装备,研发智慧渔船、水产健康养殖、鱼类资源变化预测系统,进行渔业生产智慧化管理;综合水文环境立体监测预警、渔场渔情和船位实时监控、海上渔捞和渔获物信息采集、渔船物资消耗动态管理等系统,建立“捕捞渔船—物流渔船—陆上基地”的一体化信息化管理综合平台,打通渔业产、供、销产业链,实现线上线下有机融合互动。
同时,开展我国主要贸易国家和地区农业生产监测,更好利用国际国内“两种资源、两个市场”,服务我国“一带一路”倡议。
04
农业重大灾害监测评估
开展农业非生物灾害监测与评估,重点对干旱、洪涝、低温冻害、台风、风暴潮、草原火灾等进行实时监测,评估灾害发生、灾情动态和受损情况;进行农业生物灾害监测与评估,开展农作物病虫草鼠害、草原鼠病虫害、渔业赤潮、蓝藻、浒苔发生时间、地点、强度,定量评估灾害风险和灾害损失。
挖掘整理农业重大自然灾害历史数据,加强分析研判和预警,强化实时监测,研发农作物灾害遥感监测快速评估技术,实现对农作物灾害遥感监测的快速响应。以我国周边国家和区域为重点,周期性开展草原虫灾和火灾监测和预警,动态掌握周边国家草原灾情发生、发展态势,定量评估对我国草原生产状况的影响,提出应对措施。
05
农产品市场监测预警
以重点品种生产、国际贸易、成本收益等全产业链数据的采集、分析、发布服务为主线,建设“一网打尽”式的重点农产品市场信息平台,实现对各类农产品数据多维度展现和大数据专业分析;定期发布农产品市场价格日度监测、供需月度监测、供需平衡表、中长期农业展望等信息服务产品,提供信息发布、大盘分析、大数据在线、标准查询等服务,发挥数据信息引导市场、指导生产、衔接产销、服务决策的重要作用。
实现农业主要投入品可追溯,建设农业投入品监管信息平台,加强种子、农药、肥料、饲料、兽（渔）药等农业投入品信息动态采集、分析和监控,开展大数据在农业投入品生产经营、市场营销、售后服务、审批管理、监督检查等产品全生命周期、产业链全流程各环节的应用,实现投入品数字化智慧监管;进行农产品生产全过程追溯,推进与“三品一标”系统、特别是绿色食品、有机食品系统及省级农产品质量安全追溯平台对接,建立质量追溯、执法监管、检验检测、疫病虫害防控等数据共享机制,探索与大型销售终端企业合作的信息对接机制,实现生产、收购、贮藏、运输等环节的全程信息共享和追溯管理;建立农产品质量安全风险评估大数据平台,开展农产品质量安全风险隐患监测预警,进行农产品质量安全风险隐患定点监测评估。
06
天空地数字农业管理平台
建立农业数据标准,统筹国内国际农业数字化信息资源,进行农业历史存档资料的数字化和网络化,整合天空地观测数据、气象数据、土壤数据、环境数据、政务信息等多源数据,建设国家农业大数据。
构建技术先进、系统开放、国家、省、县三级系统组成的现代农业Windows——天空地数字农业管理平台,开发种植业、畜牧兽医、渔业渔政、农业机械、监督管理、政务服务、政务管理、农村经营管理、科教生态、国际合作、应急管理等业务板块,提供资源调查、生产调度、灾害监测、市场预警、政策评估、舆情分析等专题服务,构建“用数据说话、用数据决策、用数据管理”的辅助决策系统,实现政府决策科学化、公共服务高效化。
开展农业数字化信息服务,进行属地化的种植、放牧、养殖捕捞服务支撑系统建设,开展面向农民、牧民、渔民的农业植保、农机、气象、保险、金融、载畜优化、捕捞效益最大化的精准服务。
作者简介
吴文斌，男，研究员，博士生导师。现任中国农业科学院农业资源与农业区划研究所副所长（主持工作）。科技部“创新人才推进计划”中青年科技创新领军人才、中国农业科学院青年英才，兼任农业农村部农业遥感重点实验室主任、中国农学会农业信息分会副主任委员兼秘书长、中国自然资源学会理事、中国农业绿色发展研究会理事，《智慧农业（中英文）》期刊编委。长期从事农业土地资源遥感和数字农业领域的理论与技术方法研究，先后主持国家重点研发计划、国家“973计划”、国家自然科学基金（含创新群体、重点基金、联合基金、面上基金）、国家“863计划”等项目或课题15余项。获国家科技进步二等奖2项、其他省部级科技奖励6项、中国自然资源学会青年科技奖。在国内外学术期刊发表研究论文160余篇，出版专著3部。