數(shù)字農(nóng)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及未來趨勢(shì)

1、數(shù)字農(nóng)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及未來趨勢(shì)摘要分析數(shù)字農(nóng)業(yè)的技術(shù)內(nèi)涵，數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)體系的結(jié)構(gòu)、功能和主要內(nèi)容，論述了國(guó)內(nèi)外數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)研究與應(yīng)用的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，以及近階段數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)的主要研究領(lǐng)域和方向。關(guān)鍵詞：數(shù)字農(nóng)業(yè);數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)體系;現(xiàn)狀;趨勢(shì)中圖分類號(hào)：文章標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：ThedigitalagriculturedevelopmentsituationandfuturetrendsAbstract：Analysisoftheconnotationofdigitalagriculturetechnology,thedigitalagriculturetechnologysystemstruct

2、ure,functionandmaincontents,discussesthedigitalagriculturetechnologyresearchandapplicationstatusanddevelopmenttrendofdigitalagriculture,andthemainresearchfieldsanddirection.Keywords：digitalagriculture,thedigitalagriculturetechnologysystem,statusTrend1、引言1、1數(shù)字農(nóng)業(yè)的含義及特點(diǎn)。"數(shù)字農(nóng)業(yè)"是將遙感、地理信息系統(tǒng)、全球定位

3、系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)等高新技術(shù)與地理學(xué)、農(nóng)學(xué)、生態(tài)學(xué)、植物生理學(xué)、土壤學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科有機(jī)地結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中對(duì)農(nóng)作物、土壤從宏觀到微觀的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)、發(fā)育狀況、病蟲害、水肥狀況以及相應(yīng)的環(huán)境進(jìn)行定期信息獲取，生成動(dòng)態(tài)空間信息系統(tǒng);對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的現(xiàn)象、過程進(jìn)行模擬，達(dá)到合理利用農(nóng)業(yè)資源，降低生產(chǎn)成本，改善生態(tài)環(huán)境，提供農(nóng)作物產(chǎn)品和質(zhì)量的目的。簡(jiǎn)單地說，數(shù)字農(nóng)業(yè)就是把數(shù)字地球技術(shù)與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)相結(jié)合的綜合的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理技術(shù)系統(tǒng)。它具有如下幾個(gè)特點(diǎn)（1）"數(shù)字農(nóng)業(yè)"數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的數(shù)字具有多源、多維、時(shí)態(tài)性和海量的特點(diǎn)。數(shù)據(jù)的多源是

4、指數(shù)據(jù)來源多種多樣，數(shù)據(jù)格式也不盡相同，可以是遙感、圖形、聲音、視頻和文本數(shù)據(jù)等。（2）研究新一代時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，并進(jìn)而形成時(shí)態(tài)空間信息系統(tǒng)。這種時(shí)態(tài)空間信息系統(tǒng)不僅可以有效地存儲(chǔ)空間數(shù)據(jù)，同時(shí)能夠形象地顯示多維數(shù)據(jù)和時(shí)空分析后的結(jié)果。（3）"數(shù)字農(nóng)業(yè)"要在大量的時(shí)空數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，對(duì)農(nóng)業(yè)某一自然現(xiàn)象或生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)過程進(jìn)行模擬仿真和虛擬現(xiàn)實(shí)。2、數(shù)字農(nóng)業(yè)的理論基礎(chǔ)和技術(shù)體系2、1數(shù)字農(nóng)業(yè)的理論基礎(chǔ)數(shù)字農(nóng)業(yè)首先是農(nóng)業(yè)，但不是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)，二是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和高科技農(nóng)業(yè)。因此，數(shù)字農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)理論由以下3個(gè)部分組成。（1）農(nóng)業(yè)與農(nóng)業(yè)生態(tài)理論農(nóng)業(yè)與農(nóng)業(yè)生態(tài)理論是數(shù)字農(nóng)業(yè)的理論基礎(chǔ)，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)或高

5、科技農(nóng)業(yè)必須符合農(nóng)業(yè)與農(nóng)業(yè)生態(tài)理論，農(nóng)業(yè)的機(jī)械化、自動(dòng)化和信息化都要遵循農(nóng)業(yè)與農(nóng)業(yè)生態(tài)理論才能發(fā)揮作用和產(chǎn)生很好的效果。（2）農(nóng)業(yè)工程技術(shù)理論包括農(nóng)業(yè)系統(tǒng)工程理論和農(nóng)業(yè)信息工程理論在內(nèi)，農(nóng)業(yè)系統(tǒng)工程不僅是農(nóng)業(yè)種植、農(nóng)業(yè)耕作技術(shù)的理論基礎(chǔ)，而且還是農(nóng)業(yè)機(jī)械化、自動(dòng)化等工程的理論基礎(chǔ)。（3）農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)與農(nóng)業(yè)管理理論數(shù)字農(nóng)業(yè)屬于高度科學(xué)管理的農(nóng)業(yè)。數(shù)字農(nóng)業(yè)要達(dá)到較好的經(jīng)濟(jì)效益，必須遵循農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)與農(nóng)業(yè)管理理論。2、2數(shù)字農(nóng)業(yè)的技術(shù)體系實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的數(shù)字化，須建立相應(yīng)的技術(shù)體系。理論上，數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)體系與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)技術(shù)體系相比具有更廣泛的方面和內(nèi)容。圖1簡(jiǎn)要的描述了數(shù)字農(nóng)業(yè)的技術(shù)體系。右業(yè)主管力訂.先產(chǎn)單磴&#

6、39;莒式悄血，潯業(yè)人肖.普曲戰(zhàn)戶衣更、甘塡人見.吳字實(shí)業(yè)技術(shù)示迢Air博申*5孑18宇蓋業(yè)代£琛:*圖1數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)體系Fig.1Technologysystemofdigitalagriculture3、國(guó)內(nèi)外數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)3、1國(guó)外數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀目前國(guó)外數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展到了一個(gè)較高的水平，國(guó)外在數(shù)字農(nóng)業(yè)方面，主要利用遙感（RS）全球定位系統(tǒng)（GPS）地理信息系統(tǒng)（GIS）遙測(cè)技術(shù)（DCS）作物生產(chǎn)管理與決策支持系統(tǒng)（DSS）等地學(xué)空間信息技術(shù)和生物工程、自動(dòng)化的農(nóng)業(yè)操作技術(shù)及生產(chǎn)管理技術(shù)。近年來，隨著GPS技術(shù)的迅速發(fā)展，開發(fā)了與智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械配套的DGPS定位

7、系統(tǒng)，具有12個(gè)通道，動(dòng)態(tài)條件下美妙自動(dòng)提供3D定位數(shù)據(jù)，并具有與農(nóng)機(jī)智能監(jiān)控裝置的通用標(biāo)準(zhǔn)接口。遙感技術(shù)在數(shù)字農(nóng)業(yè)中將發(fā)揮信息采集與動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的優(yōu)勢(shì)。智能農(nóng)業(yè)機(jī)械目前已進(jìn)入商品化階段。目前作物模擬模型是農(nóng)業(yè)數(shù)字模型的主體著名模型有CERES、GOSSYM、SOYGRO、SUCROS、BACROS、MACROS等，特別是90年代中期以來，模型被視為啟發(fā)式工具，在指導(dǎo)作物管理、育種、施肥、灌溉等方面獲得了成功的實(shí)踐，許多研究者利用作物模型來探索全球氣候變化的影響及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的策略等，還與其它信息技術(shù)如遙感（RemoteSense,RS）、GIS、全球定位系統(tǒng)（GlobalPositioni

8、ngSystem,GPS）、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等相結(jié)合，在信息農(nóng)業(yè)中發(fā)揮出更大的作用。1997年，國(guó)際玉米小麥改良中心建立了基于數(shù)字模型的國(guó)際作物信息系統(tǒng)，用于作物育種和產(chǎn)量潛力的研究。國(guó)外關(guān)于花生模擬模型的研究始于80年代中后期，最具代表性的是CERES-PENUT模型。在開展花生模擬模型研究的同時(shí)，將作物模型、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)和應(yīng)用程序三者有機(jī)地結(jié)合起來。3、2國(guó)內(nèi)數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀我國(guó)數(shù)字農(nóng)業(yè)起步較晚，開始于“七五”期間隨后，“數(shù)字社會(huì)、數(shù)字城市、數(shù)字農(nóng)業(yè)、數(shù)字水利”、“數(shù)字地質(zhì)”等的研究與探索在我國(guó)全面展開。我國(guó)在“數(shù)字農(nóng)業(yè)”方面已取得可喜的成績(jī)。從1990年開始，“863計(jì)劃”智能計(jì)算機(jī)主題

9、連續(xù)支持“農(nóng)業(yè)智能應(yīng)用系統(tǒng)”的研究與應(yīng)用，已研制出棉花、水稻、芒果等多種作物的生育全程調(diào)控和農(nóng)事管理專家系統(tǒng)，以及魚病防治、蘋果生產(chǎn)管理專家系統(tǒng)，推出了5個(gè)具有較高水平的農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)；開發(fā)出“高產(chǎn)型”、“經(jīng)濟(jì)型”、“優(yōu)質(zhì)型”的實(shí)用農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)200多個(gè)，在全國(guó)22個(gè)示范區(qū)應(yīng)用，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。通過相關(guān)攻關(guān)項(xiàng)目等的支持，研究開發(fā)了采用農(nóng)業(yè)信息分類標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用所有信息在數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)存儲(chǔ)并實(shí)現(xiàn)XML調(diào)用的數(shù)據(jù)組織技術(shù)，集成了農(nóng)業(yè)信息智能檢索以及用戶需求智能判別和信息推送技術(shù)，具有互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)多形式接入，并具有WebGIS功能的智能化農(nóng)業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)通用平臺(tái)；研制了采用衛(wèi)星遙感遙感信

10、息提取技術(shù)，結(jié)合農(nóng)業(yè)氣候氣象分析模型的農(nóng)情預(yù)報(bào)和作物估產(chǎn)的服務(wù)系統(tǒng)和基于WebGIS的農(nóng)業(yè)氣象信息服務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)。開創(chuàng)性地進(jìn)行了作物高光譜營(yíng)養(yǎng)診斷和養(yǎng)分及水分填圖技術(shù)的研究，研制出了精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)地理信息管理、聯(lián)合收割機(jī)產(chǎn)量數(shù)據(jù)處理、變量施肥處方圖生成、農(nóng)田信息采集等系列軟件及相關(guān)配套設(shè)備，為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供了技術(shù)積累；開發(fā)了政務(wù)管理、技術(shù)傳播、企業(yè)經(jīng)“十五”期間，科技部等部門繼續(xù)加大對(duì)以“數(shù)字農(nóng)業(yè)”為主要內(nèi)容的農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究的投入，以“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”、“虛擬農(nóng)業(yè)”、“智能農(nóng)業(yè)”和“網(wǎng)絡(luò)農(nóng)業(yè)”等內(nèi)容為切入點(diǎn)，組織實(shí)施“數(shù)字農(nóng)業(yè)科技行動(dòng)”。通過該行動(dòng)的實(shí)施，突破一批“數(shù)字農(nóng)業(yè)”關(guān)鍵技術(shù)，建立數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)

11、平臺(tái)，開發(fā)國(guó)家農(nóng)業(yè)信息資源數(shù)據(jù)庫(kù)，研究開發(fā)一批實(shí)用性強(qiáng)的農(nóng)業(yè)信息服務(wù)系統(tǒng)，初步構(gòu)建我國(guó)“數(shù)字農(nóng)業(yè)”的技術(shù)框架，加速我國(guó)農(nóng)業(yè)信息化進(jìn)程。3、3山東省數(shù)字農(nóng)業(yè)的發(fā)展情況山東是一個(gè)農(nóng)業(yè)大省，農(nóng)業(yè)是最為重要的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)。進(jìn)入新世紀(jì)，我省人口壓力繼續(xù)加大，土地資源不斷減少，農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展矛盾突出，雖著加入WTO面臨全球經(jīng)濟(jì)一體化，農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格、質(zhì)量競(jìng)爭(zhēng)日愈激烈，而我省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)還沒有從根本上擺脫小生產(chǎn)的束縛，投入大產(chǎn)出小，科技含量低，資源利用率和轉(zhuǎn)化率不充分，在這種情況下加快發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)替代傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的跨越己刻不容緩，當(dāng)前席卷全球的信息化浪潮為我們改造傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)提供了有效的技術(shù)支撐，我們必須充分

12、認(rèn)識(shí)，抓住機(jī)遇加快發(fā)展，讓數(shù)字化農(nóng)業(yè)在我省農(nóng)業(yè)現(xiàn)化發(fā)展建設(shè)中扮演重要角色。我省關(guān)于“數(shù)字農(nóng)業(yè)”的整體研究與應(yīng)用尚未開展，但有關(guān)農(nóng)村信息化等科技工作已經(jīng)有了一定基礎(chǔ)。經(jīng)過近10年，特別是“九五”期間的發(fā)展，全省范圍內(nèi)實(shí)施廣播、電視、電話“村村通”、“科技110”等工程，無論是信息傳播基礎(chǔ)設(shè)施，還是農(nóng)業(yè)信息平臺(tái)和資源建設(shè)等方面都有了一定的基礎(chǔ)。初步形成了覆蓋全省的農(nóng)業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)框架，全省農(nóng)業(yè)信息網(wǎng)站己有50多個(gè)，并在信息服務(wù)內(nèi)容和服務(wù)手段上進(jìn)行著不懈的努力不斷取得新的進(jìn)展。在有農(nóng)業(yè)作物模擬方面我們也取得了一些可喜的進(jìn)步和成績(jī)：“九五”期間，我省承擔(dān)了國(guó)家“863計(jì)劃”智能化信息技術(shù)應(yīng)用示范工程一山東

13、示范區(qū)項(xiàng)目，研發(fā)出了小麥、玉米、水產(chǎn)、果樹、蔬菜、花卉等共5類19個(gè)品種的專家系統(tǒng)，在煙臺(tái)、威海等地區(qū)進(jìn)行了集中示范，共舉辦培訓(xùn)班40期，培訓(xùn)1萬(wàn)人次，年增經(jīng)濟(jì)效益2億多元。2001年，山東省小麥智能化管理決策系統(tǒng)已經(jīng)完成，同時(shí)，山東省主要作物生態(tài)平衡施肥決策系統(tǒng)已經(jīng)完成初步開發(fā)。此外，果樹研究新方法探討與科研數(shù)據(jù)處理軟件、高效蔬菜育種計(jì)算機(jī)管理模式、防治抗性棉鈴蟲計(jì)算機(jī)指導(dǎo)系統(tǒng)、花生、大白菜等數(shù)據(jù)庫(kù)建立等成果的取得，推動(dòng)了我省智能化信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用。另外，省農(nóng)業(yè)科學(xué)院承擔(dān)的省科技攻關(guān)項(xiàng)目“農(nóng)業(yè)信息化關(guān)鍵技術(shù)的研究與開發(fā)”、“農(nóng)業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)研究與開發(fā)”及擬開展的研究項(xiàng)目“基于模擬模型和知識(shí)庫(kù)的主要作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效智能化決策系統(tǒng)的研究”將會(huì)推出適合山東情況的主