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【中国科学报】数据赋能农业智慧大脑

发布者:管理员发布时间:2019-10-22作者:记者李晨来源:中国科学报 2019/10/21 21:57:57点击量:

   “种子是农业的芯片,农田则是农业的母版。”在中国科学院院士周成虎看来,中国农业的智慧大脑正在形成。在已可通过遥感和地面观测确认地球上有3.04万亿棵树的今天,发展新技术,实现对每一块农田的精准测量和动态监测,构建地块级农田大数据,促进智慧农业科技创新发展,已经触手可及。

    近日,在“2019年智慧农业科技创新研讨会暨示范观摩会”上,与会专家实地观摩考察,并围绕“科技兴农、数据赋能”的主题深入探讨了我国智慧农业发展的现状和前景。

   “天空地海网”动态立体时代

    周成虎指出,当前,世界进入了智能化与绿色化、网络化、全球化相互交织的时期。把握时代的脉搏,抓住历史性机遇,发展现代农业信息技术,是智慧农业科技创新发展的重要内容,具有战略性重大意义。

   “农业信息的获取进入‘天空地海网’动态立体时代。”周成虎说,亿级互联的地面传感网,获取了海量的农情数据;高低轨、光学与微波组合的综合对地系统,组成全球覆盖的农情观测天网。在一切都可以数据化的世界,在一切数据都可以业务化的时代,农业信息化、农业大数据成为现代农业科技的核心组成部分。

    农业遥感传统上服务于农作物生长状态监测、农作物种植面积监测与估算、农作物单产监测、灾害监测及损失评估、农作物产量估算、粮食供需平衡与安全预警等。随着物联网、云计算、大数据、深度学习等技术的不断进步,国际上已经开始将农业遥感技术应用于生态农业、订单农业、绿色农业的快速发展;我国也将农业遥感的服务范围扩展到承包地确权登记、耕地质量监测与保育,以及农业补贴支撑等方面。

   “高空间分辨率影像为农田地块的精确测量提供了可能。”周成虎说,借助于现代航天航空技术,可以精确划定地块边界、精确监测播种面积,了解每一地块的内部细节。

这样的精准农业航空技术,被华南农业大学教授兰玉彬视作实现智慧农业的重要组成部分,是智慧农业的直接体现。

    兰玉彬认为,“智慧农业”与现代生物技术、农艺技术等高新技术的融合,对我国赶超发达国家,建设世界水平农业具有重要意义。“生态无人农场”应运而生。

   “生态无人农场”整合农艺和农机装备、绿色植保技术、无人机、人工智能、大数据、 3S 、物联网等技术;采用天空地一体化技术获取农情信息,实现农业信息的精准感知;使用地空一体化智能农机装备等协同作业,提高农业生产率;实现绿色生态农业生产的精准化种植、智能决策、可视化管理和智能化操控。

   “生态无人农场”通过一系列技术实现循环农业模式,包括基于精准施药的农药减量技术、基于水肥一体化精准管理的减肥节水技术、生态沃土技术、生物防治技术、秸秆综合再利用技术、畜禽粪便有机化处理与施用技术、农场闭环优化管理技术。

   “生态无人农场”融合生物防控、绿色植保、无人机、农业机器人、人工智能、物联网、大数据、云计算等众多高新技术。“以后的农民不再是体力劳动者,而是新农民。一个人管理整个农场的目标将会成为现实。生态无人农场是农业产业变革的第一步。该领域的全球化竞争刚刚开始。”兰玉彬说。

    助力农业“知天而作”

    在成都市新都区泰兴镇四川省农业科学院新都现代农业科技创新示范园内,数百名专家聚在一块刚刚收割小麦后平整的土地上,目不转睛地看着屏幕上的现场直播。

    农情无人机起飞,电脑屏幕上实时显示它的飞行轨迹。当无人机的飞行轨迹逐渐覆盖整个目标地块后,科研人员开始根据无人机传回的数据解析地块信息,了解果园面积、地形,果树数量、位置、树冠大小、长势,以及杂草分布等生产信息。

    从天上看到的信息还不够精确,每棵果树有多少果实,果实成熟度、大小、有没有病虫害等更加精细的信息该如何获取呢?这时候,“果园侦察兵”智能巡田机器人出动了,它能代替人类走进果园感受作物的细微变化。

    通过智能设备收集的数据很快传递到“智慧农业大脑”——农业大数据挖掘与服务平台中。这个“大脑”包括天空地一体化农情信息处理一体机、智慧农业大数据挖掘与可视化系统、云边端一体化田间服务一体机,具有数据管理与可视化云边端协同计算的深度人工智能算力。它经过智能分析判断,向果园智能作业装备发出正确的操作指令。

    例如,水肥一体化灌溉系统接收到处方图,对水肥精准控制,按需智能化灌溉,省钱省时省力。

    一台红色的无人喷药机器人根据处方图走起来了,在有病虫害发生的地方,它停下喷药,既可以提升农药利用效率,又能避免作业人员农药中毒情况发生。

    无人除草机器人马力强大,就算是一棵小灌木挡在它面前,它也能毫不犹豫地碾压过去,迅速将其粉碎。在它身后,什么杂草也没留下。

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