数字农业的发展现状及未来趋势

数字农业的发展现状及未来趋势

摘要：分析数字农业的技术内涵，数字农业技术体系的结构、功能和主要内容，论述了国内外数字农业技术研究与应用的现状和发展趋势，以及近阶段数字农业技术的主要研究领域和方向。

关键词：数字农业;数字农业技术体系;现状;趋势

中图分类号：文章标识码：A 文章编号：

The digital agriculture development situation and future trends

Abstract: Analysis of the connotation of digital agriculture technology, the digital agriculture technology system structure, function and main contents, discusses the digital agriculture technology research and application status and development trend of digital agriculture, and the main research fields and direction.

Keywords: digital agriculture, the digital agriculture technology system, status Trend

1、引言

1、1数字农业的含义及特点。

"数字农业"是将遥感、地理信息系统、全球定位系统、计算机技术、通讯和网络技术、自动化技术等

高新技术与地理学、农学、生态学、植物生理学、土壤学等基础学科有机地结合起来，实现在农业生产过程中对农作物、土壤从宏观到微观的实时监测，以实现对农作物生长、发育状况、病虫害、水肥状况以及相应的环境进行定期信息获取，生成动态空间信息系统;对农业生产中的现象、过程进行模拟，达到合理利用农业资源，降低生产成本，改善生态环境，提供农作物产品和质量的目的。简单地说，数字农业就是把数字地球技术与现代农业技术相结合的综合的农业生产管理技术系统。它具有如下几个特点: （1）"数字农业"数据库中存储的数字具有多源、多维、时态性和海量的特点。数据的多源是指数据来源多种多样，数据格式也不尽相同，可以是遥感、图形、声音、视频和文本数据等。

（2）研究新一代时态数据库管理系统，并进而形成时态空间信息系统。这种时态空间信息系统不仅可以有效地存储空间数据，同时能够形象地显示多维数据和时空分析后的结果。

（3）"数字农业"要在大量的时空数据基础上，对农业某一自然现象或生产、经济过程进行模拟仿真和虚拟现实。

2、数字农业的理论基础和技术体系

2、1 数字农业的理论基础

数字农业首先是农业，但不是传统农业，二是现代农业和高科技农业。因此，数字农业的基础理论由以下3个部分组成。

（1）农业与农业生态理论

农业与农业生态理论是数字农业的理论基础，现代农业或高科技农业必须符合农业与农业生态理论，农业的机械化、自动化和信息化都要遵循农业与农业生态理论才能发挥作用和产生很好的效果。

（2）农业工程技术理论

包括农业系统工程理论和农业信息工程理论在内，农业系统工程不仅是农业种植、农业耕作技术的理论基础，而且还是农业机械化、自动化等工程的理论基础。

（3）农业经济与农业管理理论

数字农业属于高度科学管理的农业。数字农业要达到较好的经济效益，必须遵循农业经济与农业管理理论。

2、2 数字农业的技术体系

实现农业的数字化，须建立相应的技术体系。理论上，数字农业技术体系与传统农业技术体系相比具有更广泛的方面和内容。图1简要的描述了数字农业的技术体系。

图1 数字农业技术体系

Fig. 1Technology system of digital agriculture

3、国内外数字农业技术的发展动态

3、1 国外数字农业技术的发展现状

目前国外数字农业技术发展到了一个较高的水平，国外在数字农业方面，主要利用遥感（RS）、全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、遥测技术（DCS）、作物生产管理与决策支持系统（DSS）等地学空间信息技术和生物工程、自动化的农业操作技术及生产管理技术。

近年来，随着GPS技术的迅速发展，开发了与智能化农业机械配套的DGPS定位系统，具有12个通道，动态条件下美妙自动提供3D定位数据，并具有与农机智能监控装置的通用标准接口。遥感技术在数字农业中将发挥信息采集与动态监测的优势。智能农业机械目前已进入商品化阶段。

目前作物模拟模型是农业数字模型的主体著名模型有CERES、GOSSYM、SOYGRO、SUCROS、BACROS、MACROS等，特别是90年代中期以来，模型被视为启发式工具，在指导作物管理、育种、施肥、灌溉等方面获得了成功的实践，许多研究者利用作物模型来探索全球气候变化的影响及农业生产可持续发展的策略等，还与其它信息技术如遥感（Remote Sense, RS）、GIS、全球定位系统（Global Positioning System, GPS）、网络技术等相结合，在信息农业中发挥出更大的作用。1997年，国际玉米小麦改良中心建立了基于数字模型的国际作物信息系统，用于作物育种和产量潜力的研究。国外关于花生模拟模型的研究始于80年代中后期，最具代表性的是CERES-PENUT模型。在开展花生模拟模型研究的同时，将作物模型、数据库管理系统和应用程序三者有机地结合起来。

3、2 国内数字农业技术的发展现状

我国数字农业起步较晚,开始于“七五”期间随后，“数字社会”、“数字城市”、“数字农业”、“数字水利”、“数字

地质”等的研究与探索在我国全面展开。

我国在“数字农业”方面已取得可喜的成绩。从1990年开始，“863计划”智能计算机主题连续支持“农业智能应用系统”的研究与应用，已研制出棉花、水稻、芒果等多种作物的生育全程调控和农事管理专家系统，以及鱼病防治、苹果生产管理专家系统，推出了5个具有较高水平的农业专家系统开发平台；开发出“高产型”、“经济型”、“优质型”的实用农业专家系统200多个，在全国22个示范区应用，取得了显著的经济社会效益。通过相关攻关项目等的支持，研究开发了采用农业信息分类标准，应用所有信息在数据库管理系统存储并实现XML调用的数据组织技术，集成了农业信息智能检索以及用户需求智能判别和信息推送技术，具有互联网和移动网络多形式接入，并具有WebGIS功能的智能化农业信息网络通用平台；研制了采用卫星遥感遥感信息提取技术，结合农业气候气象分析模型的农情预报和作物估产的服务系统和基于WebGIS的农业气象信息服务应用系统。开创性地进行了作物高光谱营养诊断和养分及水分填图技术的研究，研制出了精准农业地理信息管理、联合收割机产量数据处理、变量施肥处方图生成、农田信息采集等系列软件及相关配套设备，为精准农业的发展提供了技术积累；开发了政务管理、技术传播、企业经“十五”期间，科技部等部门继续加大对以“数字农业”为主要内容的农业信息技术研究的投入，以“精准农业”、“虚拟农业”、“智能农业”和“网络农业”等内容为切入点，组织实施“数字农业科技行动”。通过该行动的实施，突破一批“数字农业”关键技术，建立数字农业技术平台，开发国家农业信息资源数据库，研究开发一批实用性强的农业信息服务系统，初步构建我国“数字农业”的技术框架，加速我国农业信息化进程。

3、3 山东省数字农业的发展情况

山东是一个农业大省，农业是最为重要的基础性产业。进入新世纪，我省人口压力继续加大，土地资源不断减少，农业可持续发展矛盾突出，虽着加入WTO面临全球经济一体化，农产品价格、质量竞争日