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

1、數(shù)字農(nóng)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及未來趨勢摘要分析數(shù)字農(nóng)業(yè)的技術內(nèi)涵，數(shù)字農(nóng)業(yè)技術體系的結(jié)構(gòu)、功能和主要內(nèi)容，論述了國內(nèi)外數(shù)字農(nóng)業(yè)技術研究與應用的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，以及近階段數(shù)字農(nóng)業(yè)技術的主要研究領域和方向。關鍵詞：數(shù)字農(nóng)業(yè);數(shù)字農(nóng)業(yè)技術體系;現(xiàn)狀;趨勢中圖分類號：文章標識碼：A文章編號：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。"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)、計算機技術、通訊和網(wǎng)絡技術、自動化技術等高新技術與地理學、農(nóng)學、生態(tài)學、植物生理學、土壤學等基礎學科有機地結(jié)合起來，實現(xiàn)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中對農(nóng)作物、土壤從宏觀到微觀的實時監(jiān)測，以實現(xiàn)對農(nóng)作物生長、發(fā)育狀況、病蟲害、水肥狀況以及相應的環(huán)境進行定期信息獲取，生成動態(tài)空間信息系統(tǒng);對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的現(xiàn)象、過程進行模擬，達到合理利用農(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。簡單地說，數(shù)字農(nóng)業(yè)就是把數(shù)字地球技術與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術相結(jié)合的綜合的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理技術系統(tǒng)。它具有如下幾個特點（1）"數(shù)字農(nóng)業(yè)"數(shù)據(jù)庫中存儲的數(shù)字具有多源、多維、時態(tài)性和海量的特點。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）研究新一代時態(tài)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，并進而形成時態(tài)空間信息系統(tǒng)。這種時態(tài)空間信息系統(tǒng)不僅可以有效地存儲空間數(shù)據(jù)，同時能夠形象地顯示多維數(shù)據(jù)和時空分析后的結(jié)果。（3）"數(shù)字農(nóng)業(yè)"要在大量的時空數(shù)據(jù)基礎上，對農(nóng)業(yè)某一自然現(xiàn)象或生產(chǎn)、經(jīng)濟過程進行模擬仿真和虛擬現(xiàn)實。2、數(shù)字農(nóng)業(yè)的理論基礎和技術體系2、1數(shù)字農(nóng)業(yè)的理論基礎數(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)的基礎理論由以下3個部分組成。（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，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)的機械化、自動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)耕作技術的理論基礎，而且還是農(nóng)業(yè)機械化、自動化等工程的理論基礎。（3）農(nóng)業(yè)經(jīng)濟與農(nóng)業(yè)管理理論數(shù)字農(nóng)業(yè)屬于高度科學管理的農(nóng)業(yè)。數(shù)字農(nóng)業(yè)要達到較好的經(jīng)濟效益，必須遵循農(nóng)業(yè)經(jīng)濟與農(nóng)業(yè)管理理論。2、2數(shù)字農(nóng)業(yè)的技術體系實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的數(shù)字化，須建立相應的技術體系。理論上，數(shù)字農(nóng)業(yè)技術體系與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)技術體系相比具有更廣泛的方面和內(nèi)容。圖1簡要的描述了數(shù)字農(nóng)業(yè)的技術體系。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.吳字實業(yè)技術示迢Air博申*5孑18宇蓋業(yè)代£琛:*圖1數(shù)字農(nóng)業(yè)技術體系Fig.1Technologysystemofdigitalagriculture3、國內(nèi)外數(shù)字農(nóng)業(yè)技術的發(fā)展動態(tài)3、1國外數(shù)字農(nóng)業(yè)技術的發(fā)展現(xiàn)狀目前國外數(shù)字農(nóng)業(yè)技術發(fā)展到了一個較高的水平，國外在數(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）遙測技術（DCS）作物生產(chǎn)管理與決策支持系統(tǒng)（DSS）等地學空間信息技術和生物工程、自動化的農(nóng)業(yè)操作技術及生產(chǎn)管理技術。近年來，隨著GPS技術的迅速發(fā)展，開發(fā)了與智能化農(nóng)業(yè)機械配套的DGPS定位

7、系統(tǒng)，具有12個通道，動態(tài)條件下美妙自動提供3D定位數(shù)據(jù)，并具有與農(nóng)機智能監(jiān)控裝置的通用標準接口。遙感技術在數(shù)字農(nóng)業(yè)中將發(fā)揮信息采集與動態(tài)監(jiān)測的優(yōu)勢。智能農(nóng)業(yè)機械目前已進入商品化階段。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，在指導作物管理、育種、施肥、灌溉等方面獲得了成功的實踐，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，還與其它信息技術如遙感（RemoteSense,RS）、GIS、全球定位系統(tǒng)（GlobalPositioni

8、ngSystem,GPS）、網(wǎng)絡技術等相結(jié)合，在信息農(nóng)業(yè)中發(fā)揮出更大的作用。1997年，國際玉米小麥改良中心建立了基于數(shù)字模型的國際作物信息系統(tǒng)，用于作物育種和產(chǎn)量潛力的研究。國外關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，將作物模型、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和應用程序三者有機地結(jié)合起來。3、2國內(nèi)數(shù)字農(nóng)業(yè)技術的發(fā)展現(xiàn)狀我國數(shù)字農(nóng)業(yè)起步較晚，開始于“七五”期間隨后，“數(shù)字社會、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全面展開。我國在“數(shù)字農(nóng)業(yè)”方面已取得可喜的成績。從1990年開始，“863計劃”智能計算機主題

9、連續(xù)支持“農(nóng)業(yè)智能應用系統(tǒng)”的研究與應用，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個具有較高水平的農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)開發(fā)平臺；開發(fā)出“高產(chǎn)型”、“經(jīng)濟型”、“優(yōu)質(zhì)型”的實用農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)200多個，在全國22個示范區(qū)應用，取得了顯著的經(jīng)濟社會效益。通過相關攻關項目等的支持，研究開發(fā)了采用農(nóng)業(yè)信息分類標準，應用所有信息在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)存儲并實現(xiàn)XML調(diào)用的數(shù)據(jù)組織技術，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，具有互聯(lián)網(wǎng)和移動網(wǎng)絡多形式接入，并具有WebGIS功能的智能化農(nóng)業(yè)信息網(wǎng)絡通用平臺；研制了采用衛(wèi)星遙感遙感信

10、息提取技術，結(jié)合農(nóng)業(yè)氣候氣象分析模型的農(nóng)情預報和作物估產(chǎn)的服務系統(tǒng)和基于WebGIS的農(nóng)業(yè)氣象信息服務應用系統(tǒng)。開創(chuàng)性地進行了作物高光譜營養(yǎng)診斷和養(yǎng)分及水分填圖技術的研究，研制出了精準農(nóng)業(yè)地理信息管理、聯(lián)合收割機產(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配套設備，為精準農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供了技術積累；開發(fā)了政務管理、技術傳播、企業(yè)經(jīng)“十五”期間，科技部等部門繼續(xù)加大對以“數(shù)字農(nóng)業(yè)”為主要內(nèi)容的農(nóng)業(yè)信息技術研究的投入，以“精準農(nóng)業(yè)”、“虛擬農(nóng)業(yè)”、“智能農(nóng)業(yè)”和“網(wǎng)絡農(nóng)業(yè)”等內(nèi)容為切入點，組織實施“數(shù)字農(nóng)業(yè)科技行動”。通過該行動的實施，突破一批“數(shù)字農(nóng)業(yè)”關鍵技術，建立數(shù)字農(nóng)業(yè)技術

11、平臺，開發(fā)國家農(nóng)業(yè)信息資源數(shù)據(jù)庫，研究開發(fā)一批實用性強的農(nóng)業(yè)信息服務系統(tǒng)，初步構(gòu)建我國“數(shù)字農(nóng)業(yè)”的技術框架，加速我國農(nóng)業(yè)信息化進程。3、3山東省數(shù)字農(nóng)業(yè)的發(fā)展情況山東是一個農(nóng)業(yè)大省，農(nóng)業(yè)是最為重要的基礎性產(chǎn)業(yè)。進入新世紀，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)濟一體化，農(nóng)產(chǎn)品價格、質(zhì)量競爭日愈激烈，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)，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的跨越己刻不容緩，當前席卷全球的信息化浪潮為我們改造傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)提供了有效的技術支撐，我們必須充分

12、認識，抓住機遇加快發(fā)展，讓數(shù)字化農(nóng)業(yè)在我省農(nóng)業(yè)現(xiàn)化發(fā)展建設中扮演重要角色。我省關于“數(shù)字農(nóng)業(yè)”的整體研究與應用尚未開展，但有關農(nóng)村信息化等科技工作已經(jīng)有了一定基礎。經(jīng)過近10年，特別是“九五”期間的發(fā)展，全省范圍內(nèi)實施廣播、電視、電話“村村通”、“科技110”等工程，無論是信息傳播基礎設施，還是農(nóng)業(yè)信息平臺和資源建設等方面都有了一定的基礎。初步形成了覆蓋全省的農(nóng)業(yè)信息網(wǎng)絡框架，全省農(nóng)業(yè)信息網(wǎng)站己有50多個，并在信息服務內(nèi)容和服務手段上進行著不懈的努力不斷取得新的進展。在有農(nóng)業(yè)作物模擬方面我們也取得了一些可喜的進步和成績：“九五”期間，我省承擔了國家“863計劃”智能化信息技術應用示范工程一山東

13、示范區(qū)項目，研發(fā)出了小麥、玉米、水產(chǎn)、果樹、蔬菜、花卉等共5類19個品種的專家系統(tǒng)，在煙臺、威海等地區(qū)進行了集中示范，共舉辦培訓班40期，培訓1萬人次，年增經(jīng)濟效益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，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、高效蔬菜育種計算機管理模式、防治抗性棉鈴蟲計算機指導系統(tǒng)、花生、大白菜等數(shù)據(jù)庫建立等成果的取得，推動了我省智能化信息技術在農(nóng)業(yè)中的應用。另外，省農(nóng)業(yè)科學院承擔的省科技攻關項目“農(nóng)業(yè)信息化關鍵技術的研究與開發(fā)”、“農(nóng)業(yè)信息網(wǎng)絡關鍵技術研究與開發(fā)”及擬開展的研究項目“基于模擬模型和知識庫的主要作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效智能化決策系統(tǒng)的研究”將會推出適合山東情況的主