糧食安全是關(guān)乎國(guó)計(jì)民生的根本大事，智慧農(nóng)業(yè)已成為全球農(nóng)業(yè)科技競(jìng)爭(zhēng)的核心制高點(diǎn)，而糧食生產(chǎn)信息的及時(shí)高效獲取，正成為當(dāng)下智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。

國(guó)家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心首席科學(xué)家趙春江院士指導(dǎo)下，依托農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)業(yè)遙感機(jī)理與定量遙感重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，構(gòu)建了空天地全覆蓋、多級(jí)動(dòng)態(tài)協(xié)同的糧食生產(chǎn)全程農(nóng)情數(shù)智化監(jiān)測(cè)體系，不僅推動(dòng)了空天信息技術(shù)、低空無(wú)人機(jī)、農(nóng)業(yè)專(zhuān)用傳感器等關(guān)鍵領(lǐng)域的科技創(chuàng)新，更提升了大數(shù)據(jù)與大模型技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用深度，打造了智慧農(nóng)業(yè)“空天地智能遙感大腦”，為發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)新質(zhì)生產(chǎn)力及保障糧食安全供給提供了有力支撐。

構(gòu)建農(nóng)業(yè)定量遙感體系 開(kāi)啟農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)新階段

圍繞作物健康監(jiān)測(cè)核心需求，團(tuán)隊(duì)突破傳統(tǒng)遙感技術(shù)瓶頸，創(chuàng)建作物健康指標(biāo)定量遙感技術(shù)體系，推動(dòng)農(nóng)業(yè)遙感從“定性描述”向“定量分析”跨越。

通過(guò)研發(fā)作物氮素與光合葉綠素光譜等效吸收轉(zhuǎn)換模型，率先建立葉片氮素光譜響應(yīng)模型，為無(wú)人機(jī)及衛(wèi)星遙感定量反演作物氮素、葉面積指數(shù)（LAI）等健康指標(biāo)提供核心支撐，較傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ途忍嵘?4%。深入解析小麥、玉米等主糧作物豐產(chǎn)高效栽培模式下，葉片、莖稈氮素含量消長(zhǎng)規(guī)律及與籽粒產(chǎn)量形成的內(nèi)在機(jī)理，創(chuàng)新發(fā)展氮素運(yùn)轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的作物生長(zhǎng)及產(chǎn)量預(yù)報(bào)模型，實(shí)現(xiàn)逐日5-10米分辨率的作物養(yǎng)分及產(chǎn)量精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，成功破解田塊尺度作物生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)下養(yǎng)分產(chǎn)量測(cè)報(bào)的長(zhǎng)期難題。

趙春江院士指導(dǎo)作物生長(zhǎng)診斷光譜儀-CropSense田間示范

針對(duì)降水、灌溉不均導(dǎo)致的肥效偏差問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步構(gòu)建作物水氮耦合養(yǎng)分盈虧診斷模型，估算精度達(dá)85.78%，并形成因田“大底方”與因苗“小處方”追肥決策方法，為作物營(yíng)養(yǎng)狀況遙感診斷提供全新思路，標(biāo)志著農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)邁入定量應(yīng)用新階段。

研發(fā)智能傳感裝備 實(shí)現(xiàn)農(nóng)情監(jiān)測(cè)“所測(cè)即所得”

將作物定量遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)與軟硬件工程深度融合，團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)系列先進(jìn)作物健康智能傳感器，以硬件創(chuàng)新夯實(shí)智慧農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)。

其中，基于“互聯(lián)網(wǎng)+”理念開(kāi)發(fā)的作物生長(zhǎng)診斷光譜儀（CropSense），可實(shí)現(xiàn)作物葉綠素、養(yǎng)分、生物量、產(chǎn)量等生長(zhǎng)指標(biāo)的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，同步完成養(yǎng)分盈虧診斷與施肥調(diào)控建議輸出。自2016年起，該產(chǎn)品已在河南、江蘇、山東、黑龍江等糧食主產(chǎn)省推廣應(yīng)用1000余套，累計(jì)采集作物健康監(jiān)測(cè)光譜及農(nóng)學(xué)參數(shù)超30萬(wàn)條，先后斬獲2021年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部“新技術(shù)新產(chǎn)品新模式優(yōu)秀項(xiàng)目”、2023年第49屆瑞士日內(nèi)瓦國(guó)際發(fā)明展銀獎(jiǎng)、2024年雄安未來(lái)之城無(wú)人農(nóng)場(chǎng)技術(shù)應(yīng)用大賽一等獎(jiǎng)等多項(xiàng)榮譽(yù)。

新型視頻高光譜與點(diǎn)云“圖-譜合一”傳感器iSpectrum5D 校飛成功

針對(duì)作物冠層結(jié)構(gòu)表型與生理生態(tài)表型激光-光譜一體化探測(cè)難題，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)制國(guó)際首款無(wú)人機(jī)三維圖譜合一作物表型感知系統(tǒng)。該系統(tǒng)突破芯片級(jí)濾光片陣列分光等6項(xiàng)核心關(guān)鍵技術(shù)，具備面陣快照高光譜、測(cè)繪級(jí)激光雷達(dá)、厘米級(jí)三維圖譜融合、復(fù)雜環(huán)境實(shí)時(shí)光譜定標(biāo)4大創(chuàng)新特色，可有效支撐作物高光效、高肥效育種及耐鹽堿、耐旱、抗病蟲(chóng)等抗逆育種的表型鑒定篩選。目前，產(chǎn)品相關(guān)核心技術(shù)已獲國(guó)際及國(guó)內(nèi)發(fā)明專(zhuān)利授權(quán)，得到隆平高科、先正達(dá)等知名育種企業(yè)認(rèn)可。

搭建時(shí)空智能服務(wù)平臺(tái) 建成智慧農(nóng)業(yè)“遙感大腦”

以“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、服務(wù)賦能”為核心，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新研發(fā)作物生產(chǎn)空天地時(shí)空智能服務(wù)平臺(tái)，打造集“監(jiān)測(cè)—診斷—決策—服務(wù)”于一體的智慧農(nóng)業(yè)“遙感大腦”。

該平臺(tái)融合定量遙感模型與農(nóng)學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，打通傳感數(shù)據(jù)與高時(shí)空分辨率遙感數(shù)據(jù)的協(xié)同應(yīng)用通道，可高效處理國(guó)產(chǎn)GF系列、Landsat、Sentinel及無(wú)人機(jī)遙感等多源數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)空天地?cái)?shù)據(jù)的匯聚、治理、分析、發(fā)布及全場(chǎng)景應(yīng)用。在服務(wù)層面，平臺(tái)為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理部門(mén)提供作物面積、種植結(jié)構(gòu)、物候農(nóng)情等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，涵蓋產(chǎn)前種植規(guī)劃、產(chǎn)中肥水藥決策、農(nóng)機(jī)作業(yè)調(diào)度及產(chǎn)后效益評(píng)估等主要功能，支撐國(guó)家農(nóng)情調(diào)度與農(nóng)場(chǎng)生產(chǎn)調(diào)度作業(yè)；為中化農(nóng)業(yè)、濰柴雷沃等頭部農(nóng)企提供作物長(zhǎng)勢(shì)、養(yǎng)分、病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)、產(chǎn)量預(yù)估及精準(zhǔn)作業(yè)等SaaS智能決策服務(wù)，打通遙感監(jiān)測(cè)與田間作業(yè)的聯(lián)動(dòng)“卡點(diǎn)”；為平安、中華聯(lián)合等大型農(nóng)險(xiǎn)公司提供災(zāi)情查勘與定損服務(wù)，顯著提升承保理賠效率。

截至目前，該成果已在北京、河南、河北等多個(gè)省市累計(jì)推廣應(yīng)用14億畝次，培訓(xùn)農(nóng)業(yè)技術(shù)人員3.2萬(wàn)余人次，取得顯著社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。智慧農(nóng)業(yè)“遙感大腦”服務(wù)平臺(tái)連續(xù)斬獲河南省、浙江省等多項(xiàng)科技一等獎(jiǎng)，為遙感技術(shù)賦能智慧農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展探索出“新路徑、新里程、新范式”，有力推動(dòng)智慧農(nóng)業(yè)新質(zhì)生產(chǎn)力向全鏈條智能化、精準(zhǔn)化方向發(fā)展。

研發(fā)糧食生產(chǎn)空天地遙感智能服務(wù)平臺(tái)支撐生產(chǎn)全程精準(zhǔn)管理

責(zé)任編輯：韓璐(EN053)