数字农业及其发展现状

2006年2月农机化研究第2期-14-数字农业及其发展现状俞海红，何勇(浙江大学生物系统工程与食品科学学院，杭州310029)摘要：随着科学技术迅速发展，世界上兴起新一轮以生物技术和信息技术为主导的新农业科技革命浪朝，一种新型的农业模式一数字农业(DigitalAgriculture)应运而生。为此，叙述了数字农业的基本含义，包括数字农业的基本组成、数字农业与精细农业之间的关系、数字农业主要技术的发展现状以及我国数字农业发展情况；同时指出数字农业在我国的发展还处于启蒙阶段，但它作为21世纪农业的崭新模式，必将得到大力发展。关键词：农业工程；数字农业；综述；精细农业；发展现状中图分类号：S-1文献标识码：A文章编号：1003—188X(2006)02—0014—0220世纪末，国际上形成了数字农业的概念，预示着21世纪的农业将呈现出一个以数字化为特征的崭新面貌。所谓数字农业，是以农业生产数字化为特色的农业，是数字驱动的农业。其主要目标是建成集数据采集、数字传输网络、数据分析处理、数控农业机械为一体的数字驱动的农业生产管理体系，实现农业生产的数字化、网络化和自动化。具体地讲，数字农业就是指运用数字地球技术，包括各种分辨率的遥感与遥测技术、全球定位系统、计算机网络技术、地理信息系统等技术结合在一起的高新技术系统[1]。1数字农业的基本组成数字农业由农业基础信息数据库、农业信息实时(准实时)获取系统、数字网络传输系统、中央处理系统、数字化农业机械等几部分组成[2]。1.1农业基础信息数据库提供农田、种质资源、气候条件、社会经济条件等与农业生产有关的农业基础信息数据。主要包括以气候、土壤为内容的农田信息；以农作物品种、栽培技术、病虫害防治等为内容的农情信息；以种子、农药、农机、农膜等为内容的商情信息等。1.2农业信息实时(准实时)获取系统完成农业生产的实时监控与数据库更新。包括地下和地面气象、植被、土壤状况等信息的数字化实时采集器，以及机载、星载传感器等遥感、遥测设备。1.3数字网络传输系统数字网络传输系统的主要功能是实现信息的收集与指令的分发。1.4中央处理系统以GIS(地理信息系统)和农学模型与专家系统为支撑，对收集到的各种信息进行分析处理，做出相应决策，发出控制指令，指导数字化农业机械的作业。1.5数字化农业机械包括数字化播种设备、数字化水肥调控设备、数字化收割设备等数字化农业机械设备。在数字化网络与GPS(全球定位系统)、GIS支持下，执行处理分析系统发出的指令，直接或间接通过信息实时(准实时)获取系统，返回处理结果。2数字农业与精细农业的关系数字农业与精细农业互相依存、互为补充。精细农业主要是指基于信息和先进技术为基础的现代农田“精耕细作”技术[3]。虽然精细农业与数字农业有很多相似点，但精细农业不能代替数字农业。精细农业可以定义为以数字化为手段、以高投入产出比为目标的农业。精细农业是农业发展的目标，数字农业是实现该目标的基础和手段，二者并不矛盾。在发展精细农业的同时决不能忽视发展数字农业，而且要想更好地实现精细农业，在现阶段就应大力发展数字化农业。如果过分强调精细农业研究而忽略数字农业建设，片面认为强调精细农业就会促进数字农业的发展，是不可取的。它不仅会使精细农业成为空中楼阁，而且使数字农业由于没有统一规划而无序发展，造成资源的浪费。由于技术水收稿日期：2004-11-16作者简介：俞海红（1980-），女，浙江嘉兴人，硕士研究生，（E-mail）ripplea163.com。2006年2月农机化研究第2期-15-平的限制，早期的数字农业无法满足精细农业的要求，但精细农业是数字农业的昀终目标，是数字农业发展到一定程度的必然产物。3数字农业主要技术的发展现状3.1遥感与遥测技术20世纪60年代，随着遥感地表特征的航空站和卫星站的建立，遥感技术开始在信息采集与动态监测方面发挥强大的功用[4]。20世纪70年代，著名的Landsat系列卫星问世，用来进行生物量感测和作物、土壤湿度感测，当然这些都是以分析植物和土壤反射的太阳光谱的为基础。1995年，美国地球物理环境公司（GER）发射了1个小卫星群，用来监测农业过程，对农业提供信息服务，该系统通过广域网向农户提供耕作、作物长势、施肥、灌溉、病虫害等信息，以便用户及时采取措施。3.2自动化的农机技术精细农作技术的研究与实践，已经经历了近20年的孕育过程。20世纪80年代后期，在农业机械机电一体化发展中，又迅速跟踪了电子信息科技的进步，其监控系统向智能化方向发展。新一代农业机械装备技术的发展与过去十多年来基于信息技术的作物生产管理决策支持系统的发展，都是近5年来精细农作技术得以进入日益广泛的试验实践的重要条件。虽然，迄今支持精细农作的若干主要农机装备，如带自动生成产量图的谷物收获机，实施变量处理的播种机、施肥机、施药机和灌溉设备在国外都已有若干类型的商品化产品。3.3GPS、GIS与自动化农机一体化技术智能型农业机械迄今已经进入商品化发展阶段，有英、美、加等国生产的带DGPS定位系统和产量自动计量的谷物联合收获机。机器在田间收获中按秒为单位存储空间位置和对应的小区平均产量信息，并与GIS平台相结合，生成可用于指导操作的小区产量分布矢量图。近年来，随着GPS技术的迅速发展，已经开发出与智能化农业机械配套的DGPS定位系统，定位精度可达厘米级，用于农田土壤、苗情、病虫及草害等信息的采集和操作。GIS是用于数据存贮、分析、处理和表达地理空间属性数据的计算机软件平台，主要应用在土地管理、土壤成分、土壤厚度、土壤中氮磷钾及有机质含量、作物苗情、病虫害的发生发展趋势、作物产量的空间分布等信息数据库的各种处理上，为管理和调控提供辅助决策支持系统[5]。4我国数字农业基地发展情况我国已在上海、北京、新疆分别建立了用GPS和遥感控制农业机械操作的实验基地[6]。4.1上海数字农业基地(1)已建成上海农业网、上海科技网等网站，奠定了网络建设的基础。(2)数据库建设有一定成效，已建成菜篮子、食用菌、农业专家、农业科技期刊等一批公共数据库和专业数据库。(3)“千村通”工程基本实现，2001年已完成1157个行政村的光缆铺设。(4)本市农村各单位局域网系统初步建成。(5)具有一定专业素质的技术维护、数据库与网页建设以及农业信息人才队伍的建设初见规模。(6)在市郊农场建立了用GPS和遥感控制农业机械操作的试验基地。4.2北京数字农业基地北京的数字农业发展也很迅速，特别是农村信息化建设所取得的成效，在改造传统农业、发展现代农业中发挥了重要的作用。自1999年北京启动农业信息化工程以来，京郊已建成光缆6000km多，基本覆盖了整个郊区，同时已经形成了集卫星网、互联网、电话网等多种形式的农村信息服务体系。农业数字信息资源中心已初具规模，现拥有各具特色的农业信息数据库15个，到年底将建成一个包括北京农业基础信息地理系统及北京农业相关数据库群的农业综合数字信息资源地图[7]。4.3新疆数字农业基地新疆绿洲农业正由传统农业向现代化农业发展，但仍未脱离传统农业范畴。自从尝试建设沙湾县生态农业示范县以来，在“高产、优质、低耗、高效”的农业政策的鼓励下，新疆数字农业的发展有了强有力的技术支持和政策保障。新疆自然条件独特多样，农业自然资源丰富，有巨大的开发潜力，但资源利用与效益低下，农业污染加剧直接威胁到绿洲农业生态和粮食安全。因此，为实现完善的管理、资源的高效利用和生态环境保护，逐步推行数字农业势在必行。4.4科研院校促进数字农业发展浙江大学、中国农业大学、国家农业信息化工程技术研究中心等正在进行数字农业方面的开发。浙江大学已研制开发出一系列数字农业装备，如多种基于GPS的农田信息测量仪器(如土壤水分、pH值、电导率等快速在线测试仪器)，基于掌上电脑的农田区域面积测试设备(该设备由掌上电脑、GPS接收机及软件系统组成，携带方便，操作简单)。农田区域测试设备只需沿农田行走1圈，就能测得任意地块的面积、周长等信息，(下转第19页)2006年2月农机化研究第2期-19-[8]何春雪.“入世”后中国农业管理体制调整[J].农村经济,2003,(4):1-2.[9]范小建.中国农产品质量安全的总体状况[J].农业质量标准,2003,(1):4-6.[10]任巧巧.我国农业政策的调整和制度革新[J].中南财经政法大学学报，2003,(6):74-77.[11]钱克明.加入WTO与我国农业政策调整和制度创新[J].农业经济问题，2002,(1):19-23.[12]顾文选.我国城镇化发展及展望[J].地图，2004,(2):7-11.TheSystemofAgriculturalSupportPoliciesaboutAgriculturalStructureStrategicalAdjustmentinChinaWANGYong-hao,ZHANGLing-xian,WANGDe-cheng(CollegeofEngineering,ChinaAgriculturalUniversity,Beijing100083,China)Abstract:Fromtheaspectsofincreasingfarmers’income,strengtheningfoodsafety,enhancingprimaryproductscompetitivenessandprotectingentironment,thispaperputforwardagriculturalpolicyobjectpatternsinagriculturalstructurestratagemicaladjustinginChinaonthebasisofagriculturalfoundationalstation-shiftingtheoryandanalyzingagriculturalmultifunctionality,andbroughtforwardthesystemofagriculturalsupportpoliciesaboutagriculturalstructurestratagemicaladjustinginChina,composedofdomesticsupportpolicies,agriculturepolicies,producetradepolicies,agriculturaladministerialsystems,urbanizationconstructingandsoon.Keywords:agriculturaleconomics;agriculturalstructureadjustment;summary;agriculturalpolicyobject;agriculturalsupportpolicies(上接第15页)并能在电子地图上显示出地块形状，实现了农田面积的数字化测量，也是促进数字农业发展的一个重要表现。5结论与展望数字农业是一个挑战性的国家目标。可以预言，数字农业的应用实践和快速发展，将在21世纪成为世界新的农业科技革命的重要内容，使人们对科学利用农业资源潜力，并使作物生产管理在观念上产生深刻的变革。我国对数字农业的认识尚处于启蒙阶段，但政府对此已予以高度重视。数字农业展现了美好的前景，它将极大地解放农业生产力，改变农业作业方式，实现农业生产质的飞跃。数字农业反映了农业现代化的大趋势，它必将成为21世纪农业的崭新模式。参考文献：[1]唐世浩,朱启疆,闫广建,等.关于数字农业的基本构想[J].农业现代化研究,2002,22(2):183-187.[2]俞菊生.上海“数字农业”框架构筑与发展对策—都市型农业要抢占高科技制高点[J].上海农业学报,2002,18(2):1-5.[3]何勇.精细农业[M].杭州:浙江大学出版社,2003.[4]SidneyCox.InformationTechnology:theGlobalKeytoPrecisionAgricultureandsustaina