科技日报 王晓刚 记者 盛利
春耕插秧忙，秋收稻花香。贵州省岑巩县杂交水稻制种已有40余年，常年种植面积4万余亩，每年可向市场提供优质水稻良种800万公斤。与往年不同的是，今年是贵州省岑巩县第一次真正落地应用由电子科技大学研发的“天空地一体化水稻农情监测”系统。
水稻监测大数据平台 采访对象供图
通过该校资源与环境学院科研团队在岑巩县国家级杂交水稻种子生产基地配备的大数据“智慧管家”，可以让农业生产基地的景象通过卫星遥感、视频监控等方式被传送到了千里之外的成都。该“天空地一体化水稻农情监测”系统不仅可以从遥感图上看到不同农作物的种植分区，当地的气象、水稻种植等详细数据也能够时传送，变成了可视化的水稻种植“决策参考图”。
如何把“靠天吃饭”的农业生产变为科学数据？如何通过抽象的数据指标监测和预报农情？16日，科技日报记者采访了相关研发团队。
深入田间地头把农业大数据接入“智慧管家”
2018年上半年，电子科技大学资源与环境学院何彬彬团队获批立项了国家重点研发计划课题，围绕华南西南八省市水稻药肥精准施用开展大数据集成示范及应用研究。为将研究成果“落地”，2019年电子科技大学与该校定点扶贫县岑巩县签署校地协议，在当地国家级杂交水稻种子生产基地配备在当地启动“天空地一体化水稻农情监测系统”建设。
“空天一体化”农情监测体系 采访对象供图
“项目从最初立项到‘实战’近3年时间，主要是突破了因跨学科交叉研究而导致的涉及专业知识面广、缺乏可供参考的成熟方案等技术瓶颈。”何彬彬说。
为收集一手监测数据，何彬彬团队成员先后30多人次赴岑巩县开展实地调研、现场作业和野外实验、研发核心算法、搭建硬件平台。通过在田间地头安装物联网设备，把气象监测、苗情监测、病虫监测等相关数据全部接入到大数据系统中来。为了提高水稻农情监测的精度，团队还获取了卫星遥感数据，用无人机对稻田进行了大面积“扫描”。
“把卫星遥感、无人机遥感、地面多源遥感和稻田物联网数据相结合，就形成了从卫星到地面、从宏观到微观的全方位、实时化的水稻农情监测系统。”何彬彬说，经过集成测试，该项目一期与去年10月顺利通过鉴定验收。
“最强大脑”让长势监测更加“精准化”
这套农业生产“最强大脑”有哪些用武之地？记者了解到，该系统拥有华南西南八省市近20年来的水稻农情数据库，研发团队通过算法分析这些数据，可以得知“健康水稻”的全周期“生长曲线”。以此为样本和标尺，系统在接受到稻田内即时产生的监测数据之后，就会自动计算、比对，及时为农技人员或农民提供预警。
“过去，人们想知道水稻长势怎么样，需要到稻田里去查看。如果只是种了几亩或十几亩地，人工查看还看得过来，但如果种了几万亩，怎么查看？”团队成员李世华教授表示，结合卫星遥感和无人机遥感，就可以进行大面积的监测，哪里“营养过剩”或“营养不良”一目了然。
科研团队成员在稻田中收集农业数据 采访对象供图
他举例说，以往农作物营养“过剩”或“不良”到什么程度，是很难量化描述。现在用高光谱成像仪、植株营养素分析仪等仪器监测并经过平台的智能计算，可以“看”到水稻营养的准确数值，为精准施肥提供依据。
“如果施肥过少，就无法确保产量；如果施肥过多，就会造成化肥污染。”团队成员周纪教授表示，通过大数据农情监测系统，可以使施肥做到不多不少刚刚好，既确保水稻产量，又保护绿水青山，使农业绿色发展、可持续发展。
遥感数据让病虫害防治更加“智能化”
“晚上稻田里亮起灯来，昆虫会被灯光吸引，扑向光源被杀死；虫情测报灯会自动拍照识别虫害类别、计算虫害的“密度”，判断虫害隐患和发展趋势；摄像头可以定时给稻田拍照识别是否有害虫危害。”团队成员张宏国说，在该系统背后一些新型的监测分析设备正用于科学、量化的虫害防治。
“没有一片稻田是绝对安全的‘孤岛’，病虫害防治更需要大片区协同。”张宏国说，在新系统中团队可以通过遥感数据，更大范围的判断病虫害的受灾面积，并能预测病虫害的扩散趋势，加强病虫害防治的协同连动。同时，还系统还可对区域水稻的抗药性和农药残留进行诊断，为“精准施药”提供科学依据。
“所谓‘精准施药’，既包括‘对症下药’，也包括施药的区域和剂量的精准化。”他说，针对不同的害虫，需要不同的农药；即便是同一种农药，也不能长期在同一地区使用，以免形成害虫的抗药性。施药的区域和剂量，也需要根据高光谱遥感数据反演精确计算，这样才能尽量做到“用对药”、“少用药”、减少或避免农药残留。
诊断“病情”之后，系统还会贴心地推荐相应的“医生”——专业化的农资农技公司，并提供相应的联系方式，更方便农民联系技术人员用无人机精准施药，既节省成本，又提高效率。目前，团队已经针对不同用户的特点，开发了网站版、APP版、微信公众号等不同类型的终端产品。用户只要在手机上下载安装APP，就可以十分便捷地使用这套系统。
“如果每个用户都能熟练使用它，在田间随时用手机拍照上传系统，每位用户都相当于一个‘地面移动监测站’。”何彬彬说，大数据系统有一个特点，就是用户越多地使用它，就能积累更多的样本数据，能让系统变得更聪明、决策更科学、判断更准确，未来希望这套系统在华南西南八省市乃至全国范围广泛应用。
病虫害精准监测示意图 采访对象供图
病虫害精准监测示意图 采访对象供图
水稻长势头精准监测系统示意图 采访对象供图
