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“天空地一體化水稻農(nóng)情監(jiān)測”系統(tǒng)

采訪者供圖

貴州省岑鞏縣雜交水稻制種已有40余年，常年種植面積4萬余畝，每年可向市場提供優(yōu)質(zhì)水稻良種800萬公斤。與往年不同的是，今年是貴州省岑鞏縣第一次真正落地應(yīng)用由電子科技大學(xué)研發(fā)的“天空地一體化水稻農(nóng)情監(jiān)測”系統(tǒng)。

近日，通過該校資源與環(huán)境學(xué)院科研團(tuán)隊(duì)在岑鞏縣國家級雜交水稻種子生產(chǎn)基地配備的大數(shù)據(jù)“智慧管家”，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地的景象經(jīng)衛(wèi)星遙感、視頻監(jiān)控等方式被傳送到了千里之外的成都。而且，“天空地一體化水稻農(nóng)情監(jiān)測”系統(tǒng)不僅可以從遙感圖上看到不同農(nóng)作物的種植分區(qū)，當(dāng)?shù)氐臍庀?、水稻種植等詳細(xì)數(shù)據(jù)也能夠?qū)崟r傳送，形成了可視化的水稻種植“決策參考圖”。

把農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)接入“智慧管家”

2018年上半年，電子科技大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院何彬彬團(tuán)隊(duì)獲批立項(xiàng)了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃課題，圍繞華南、西南8省市水稻藥肥精準(zhǔn)施用開展大數(shù)據(jù)集成示范及應(yīng)用研究。為將研究成果落地，2019年，電子科技大學(xué)與該校定點(diǎn)扶貧縣——岑鞏縣簽署校地協(xié)議，在當(dāng)?shù)貒壹夒s交水稻種子生產(chǎn)基地啟動“天空地一體化水稻農(nóng)情監(jiān)測”系統(tǒng)建設(shè)。

“項(xiàng)目從最初立項(xiàng)到‘實(shí)戰(zhàn)’近3年時間，突破了因跨學(xué)科交叉研究而導(dǎo)致的涉及專業(yè)知識面廣、缺乏可供參考的成熟方案等技術(shù)瓶頸。”何彬彬說。

為收集一手監(jiān)測數(shù)據(jù)，何彬彬團(tuán)隊(duì)30多人次先后赴岑鞏縣開展實(shí)地調(diào)研、現(xiàn)場作業(yè)和野外實(shí)驗(yàn)，研發(fā)了核心算法，搭建起硬件平臺。通過在田間地頭安裝物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，把氣象監(jiān)測、苗情監(jiān)測、病蟲監(jiān)測等相關(guān)數(shù)據(jù)全部接入到大數(shù)據(jù)系統(tǒng)中。為了提高水稻農(nóng)情監(jiān)測的精度，團(tuán)隊(duì)還獲取了衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，用無人機(jī)對稻田進(jìn)行了大面積“掃描”。

“把衛(wèi)星遙感、無人機(jī)遙感、地面多源遙感和稻田物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)相結(jié)合，就形成了從衛(wèi)星到地面、從宏觀到微觀的全方位、實(shí)時化的水稻農(nóng)情監(jiān)測系統(tǒng)。”何彬彬說，經(jīng)過集成測試，該項(xiàng)目一期于2019年10月順利通過鑒定驗(yàn)收。

細(xì)查水稻的全周期“生長曲線”

這套農(nóng)業(yè)生產(chǎn)“最強(qiáng)大腦”有哪些用武之地？記者了解到，該系統(tǒng)擁有華南、西南8省市近20年來的水稻農(nóng)情數(shù)據(jù)庫，研發(fā)團(tuán)隊(duì)通過算法分析這些數(shù)據(jù)，可以得知“健康水稻”的全周期“生長曲線”。以此為樣本和標(biāo)尺，系統(tǒng)在接收稻田內(nèi)即時產(chǎn)生的監(jiān)測數(shù)據(jù)之后，就會自動計算、比對，及時為農(nóng)技人員或農(nóng)民提供預(yù)警。

研發(fā)團(tuán)隊(duì)成員李世華教授表示，結(jié)合衛(wèi)星遙感和無人機(jī)遙感，就可以進(jìn)行大面積的監(jiān)測，哪里“營養(yǎng)過剩”或“營養(yǎng)不良”一目了然。他舉例說，以往農(nóng)作物營養(yǎng)“過剩”或“不良”到什么程度，很難量化描述?，F(xiàn)在用高光譜成像儀、植株?duì)I養(yǎng)素分析儀等儀器監(jiān)測并經(jīng)過平臺的智能計算，可以看到水稻營養(yǎng)的準(zhǔn)確數(shù)值，為精準(zhǔn)施肥提供依據(jù)。

研究團(tuán)隊(duì)成員周紀(jì)教授表示，通過大數(shù)據(jù)農(nóng)情監(jiān)測系統(tǒng)，可以使施肥做到不多不少剛剛好，既確保水稻產(chǎn)量，又保護(hù)綠水青山，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展。

病蟲害難逃遙感數(shù)據(jù)“圍追堵截”

“晚上稻田里亮起燈來，昆蟲會被燈光吸引，撲向光源被殺死；蟲情測報燈會自動拍照識別蟲害類別、計算蟲害的‘密度’，判斷蟲害隱患和發(fā)展趨勢；攝像頭可以定時給稻田拍照識別是否有害蟲危害。”研究團(tuán)隊(duì)成員張宏國說，在該系統(tǒng)背后一些新型的監(jiān)測分析設(shè)備正用于科學(xué)、量化的蟲害防治。

“沒有一片稻田是絕對安全的‘孤島’，病蟲害防治更需要大片區(qū)協(xié)同。”張宏國說，在新系統(tǒng)中團(tuán)隊(duì)可以通過遙感數(shù)據(jù)，更大范圍地判斷病蟲害的受災(zāi)面積，并能預(yù)測病蟲害的擴(kuò)散趨勢，加強(qiáng)病蟲害防治的協(xié)同聯(lián)動。同時，系統(tǒng)還可對區(qū)域水稻的抗藥性和農(nóng)藥殘留進(jìn)行診斷，為精準(zhǔn)施藥提供科學(xué)依據(jù)。

診斷“病情”之后，系統(tǒng)還會貼心地推薦相應(yīng)的“醫(yī)生”——專業(yè)化的農(nóng)資農(nóng)技公司，并提供相應(yīng)的聯(lián)系方式，方便農(nóng)民聯(lián)系技術(shù)人員用無人機(jī)精準(zhǔn)施藥，既節(jié)省成本，又提高效率。目前，研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)針對不同用戶的特點(diǎn)，開發(fā)了網(wǎng)頁版、APP版、微信公眾號等不同類型的終端產(chǎn)品，用戶用手機(jī)就可以十分便捷地使用這套系統(tǒng)。

“如果用戶都能熟練使用，在田間隨時用手機(jī)拍照上傳系統(tǒng)，每位用戶就相當(dāng)于一個‘地面移動監(jiān)測站’。”何彬彬說，大數(shù)據(jù)系統(tǒng)有一個特點(diǎn)，就是用戶越多地使用它，就能積累更多的樣本數(shù)據(jù)，能讓系統(tǒng)變得更聰明、決策更科學(xué)、判斷更準(zhǔn)確，未來希望這套系統(tǒng)在華南、西南8省市乃至全國范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用。王曉剛 記者 盛 利