梁啟章，齊清文，張 岸，姜莉莉

（中國科學院地理科學與資源研究所，資源與環(huán)境信息系統(tǒng)國家重點實驗室，北京100101）

0 引言

源遠流長的中華農(nóng)耕文明，象征著各族人民的智慧與勤勞本色，例如，譽為魚米之鄉(xiāng)的長“長三角”農(nóng)村，起始于荒無人煙灘涂地，世代墾荒者挖渠造田、路水相伴、四通八達、宅地相鄰；世代種田者勤于整地、視情而作、養(yǎng)畜積肥、精收細打、選優(yōu)留種…，實施著人力農(nóng)作條件下一年兩熟制的精耕細作模式。世代農(nóng)民采用的“日出巡田、日作看天、依情而行”的差異式管理之道，對于實施數(shù)字農(nóng)業(yè)，依然具有重大指導價值［1］。

1996年，中國啟動了信息化帶動現(xiàn)代化模式，推進了網(wǎng)絡進村、電視電話進戶，實現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)覆蓋與成千上萬網(wǎng)站上線。至2017年我國已擁有2.1億寬帶用戶、15億移動設備使用量、36顆北斗衛(wèi)星上天與1 800個地面基站，從而推動了“政策宣傳、熱線咨詢、科技下鄉(xiāng)、災害預報、定位導航”等信息服務的跨越式發(fā)展。2017年，國務院及時發(fā)出了《數(shù)字農(nóng)業(yè)建設試點總體方案（2017-2020年）》，旨在基于BNSS、4G、3S、CS與AI等高新技術，加快突破智能化農(nóng)機裝備體系，構建“天-空-地”一體化的物聯(lián)網(wǎng)測控系統(tǒng)，以及農(nóng)機作業(yè)遠程監(jiān)管和數(shù)字農(nóng)田智慧管理平臺，全面提升農(nóng)機作業(yè)服務能力，減少化肥與劇毒農(nóng)藥使用；同時，必須配套構建社會化服務體系，努力提高農(nóng)業(yè)需求預測、資源潛力挖掘、種植結構優(yōu)化、生產(chǎn)資料質量保障等專業(yè)化服務水平。要確保廣大農(nóng)業(yè)工作者在實施數(shù)字農(nóng)業(yè)過程中既是參與者又是直接受益者［2］。

早在20世紀80年代，美國種植業(yè)因長期大量使用化肥引發(fā)了環(huán)境問題與農(nóng)業(yè)成本逐年提高，從而推動了精準農(nóng)作（Precision Farming）實驗與應用，推出了差異化管理模式與變量作業(yè)控制系統(tǒng)［3］。1997年，美國科學家首先提出數(shù)字農(nóng)業(yè)概念，意在實施多年精準農(nóng)業(yè)基礎上，進一步完善智能化農(nóng)機裝備體系，開發(fā)新的數(shù)字農(nóng)業(yè)服務平臺，以加快降低生產(chǎn)成本，改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，達到提高農(nóng)作物產(chǎn)品產(chǎn)量與質量之目標。

數(shù)字農(nóng)業(yè)是將信息作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素，用現(xiàn)代信息技術對農(nóng)業(yè)對象、環(huán)境和全過程進行可視化監(jiān)管、信息流驅動、差異化管理的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)。新一代人工智能支持下的數(shù)字農(nóng)業(yè)，其技術核心依然集中于產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后的信息流模式及其技術體系。為此，本文首先梳理了數(shù)字農(nóng)業(yè)信息源，依據(jù)信息時效性差異，劃分了相對穩(wěn)定與動態(tài)變化2類，提出了不同的信息流管理模式；而后分析了國際上經(jīng)濟發(fā)達國家以及中國的數(shù)字農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀，著重提出了大田種植數(shù)字農(nóng)業(yè)信息流與技術體系概念方案，并對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)信息服務機制提出了若干建議。作者急切期盼著中國數(shù)字農(nóng)業(yè)技術服務能夠落到實處，推進現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設中發(fā)揮更大效益。

1 數(shù)字農(nóng)業(yè)信息源

大田種植生產(chǎn)過程涉及農(nóng)業(yè)資源、農(nóng)業(yè)資料、農(nóng)業(yè)技術、農(nóng)情災情、田間管理、產(chǎn)品交易等要素。各要素的信息時效性大體上可劃分為相對穩(wěn)定與動態(tài)變化二類，前者可提前進入“田聯(lián)網(wǎng)”數(shù)據(jù)庫管理，后者須動態(tài)入庫管理。集約化或分散經(jīng)營者不僅渴望著差異化、個性化的實時信息服務，還期望提供“市場需求、種植計劃、優(yōu)質資源、高效肥料、安全農(nóng)藥、先進技術”等實用信息服務。

1.1 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資源

（1）土壤作物類型資源

著重于關注每一種土壤作物類型的分布范圍和投入產(chǎn)出潛力，相關數(shù)據(jù)將是建設“田聯(lián)網(wǎng)”基礎要素之一，也是實施“三元”種植結構優(yōu)化的基礎。

（2）農(nóng)村水利工程資源

有效合理用水資源將取決于農(nóng)田水利建設工程質量和數(shù)量［4］。灌排水網(wǎng)絡連同“閘門”、“控制閥”、“流量計”等基礎設施，均用于創(chuàng)建“水聯(lián)網(wǎng)”，通過智能調控系統(tǒng)實現(xiàn)自動調節(jié)保障農(nóng)田水分。

（3）農(nóng)業(yè)氣候資源

挖掘種植潛力，推廣農(nóng)業(yè)技術，務必恰當利用農(nóng)業(yè)氣候資源，其中重要資源指標包括：年輻射總量、年日照時數(shù)、年長季日照時數(shù)、年平均氣溫、年大于10℃積溫、年大于0℃積溫、氣溫年較差、無霜期、年降水量、年長季降水量、年濕潤度［5］?？芍苯硬捎酶鞯貧庀笳舅^測到的氣象數(shù)據(jù)，或生成鏈接這些氣象站點的三角網(wǎng)，采用插值方法轉化為網(wǎng)格狀信息，最后繪出等值線圖來展示氣候資源空間分布。

（4）農(nóng)業(yè)生物資源

科學利用生物資源屬于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中心環(huán)節(jié)，包括可利用的植物資源和動物資源，例如作物良種、藥用植物、天敵昆蟲、生物肥料、害蟲病毒等［6］。調查并采集各類生物資源分布范圍與產(chǎn)量潛力顯得尤為重要。

1.2 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料

農(nóng)作物種子、肥料、農(nóng)藥、農(nóng)用塑料薄膜等生產(chǎn)資料，統(tǒng)稱為田間投入品；還包括農(nóng)機（具）及零配件、燃料與電力等生產(chǎn)資料。經(jīng)營者最關注投人品質量與功效，以及裝備功能、效率、耐用性與能源性價比。國家工商行政管理總局于2009年9月2日發(fā)布了《農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料市場監(jiān)督管理辦法》［7］。

（1）種子品牌，其品質指標包括：凈度、千粒重、含水量、發(fā)芽能力、生活力、優(yōu)良度等；其外觀特性包括：顏色、光澤、氣味、受病蟲害、機械損傷等。（2）肥料品牌與品質，重點關注常用肥料類型、適用性作物、使用方法、增產(chǎn)效果。（3）農(nóng)藥品牌與品質，重點關注完整農(nóng)藥名稱（農(nóng)藥通用名、商品名和別名）、殺蟲類型、常用劑量、適用方法、典型副作用等。

（4）農(nóng)機（具）與運輸車輛，目前市場上可提供的多種農(nóng)機/具產(chǎn)品，重點關注它們的名稱、品牌、型號、生產(chǎn)廠家、功率、速度、寬度等，必須逐一登記，創(chuàng)建“機聯(lián)網(wǎng)”。

1.3 農(nóng)業(yè)自然災害

常見的氣象災害、地質災害、生物災害，只能預防，不能防治［8］，為此，提高災害的預測、預報、預警水平，普及抗災減災知識，完善應急預案，提高應急能力，以增強抗災救災工作的預見性、主動性、能動性就顯得十分必要與重要。還需將不同災害發(fā)生頻率、受災范圍、損失程度等歷史災情數(shù)據(jù)入庫管理。

1.4 田間管理信息

作物播種、生長至收獲全過程中，必須及時監(jiān)測作物對光照、水分、養(yǎng)分、肥料等精確需求，便于及時采取促進生長或防治病蟲害的精準措施，從而確保作物質量和產(chǎn)量［9］。早期田間管理包括壓壟、播種、施肥、補苗間苗、產(chǎn)地除草、壟溝深松，作物生長過程中包括灌溉、追肥與滅殺病蟲害等。

（1）農(nóng)情信息

即農(nóng)作物從播種到收獲的全過程中關鍵時節(jié)信息，以保證精準播種、補苗、追肥、噴藥、噴水等田間管理的及時性與質量［10］。農(nóng)作物全過程監(jiān)測包括：

①出苗率監(jiān)測，作物出苗率是確保產(chǎn)量的第一要素，應災害原因導致出苗率低于一定水平時，就需補種或改種其他作物。

②分蘗監(jiān)測，如果分蘗數(shù)沒有達到要求，會導致減產(chǎn)，此時需要提前追肥或澆水。③長勢監(jiān)測，即作物在不同生長期內達到的高度或葉寬等健壯度是否符合標準，低于標準時可考慮追肥或澆水。

④作物肥力與水分監(jiān)測，以確定是否需要追肥或噴水。

⑤花期監(jiān)測，即正常時節(jié)內完成開花及其數(shù)量監(jiān)測，以考慮是否需要追肥或噴水。

⑥結穗監(jiān)測，即結穗數(shù)量是否達到預計目標，可為產(chǎn)量預測提供第一次依據(jù)。

⑦生物量監(jiān)測，即作物果實成熟前監(jiān)測，可為產(chǎn)量預測提供科學依據(jù)。

⑧成熟度監(jiān)測，即確定收獲日期監(jiān)測，以便及時做好收獲前各種準備工作。

（2）病蟲害信息

及時發(fā)現(xiàn)病蟲害類型和蔓延趨勢，可以采取恰當措施，做好防治工作，這是決定作物能否健康生長與達到預計產(chǎn)量和質量的重大因素。不同地區(qū)不同作物可能會遇到不同病蟲害，必須做好病蟲害防治預案。例如，《大田作物病蟲害防治圖譜》［11］十分有助于確認病蟲害種類與采取防治方案。

（3）播種與收獲信息

預測播種與收獲日期十分重要，前者探測土壤溫度與濕度，確定最佳播種時間，及時做好種子、肥料與農(nóng)機等準備，以確保播種質量；收獲前須做好烘干倉儲貯備場所、收割機、運輸車輛及其調度導航方案等準備工作，才能確保豐產(chǎn)豐收。收獲時還可借助測產(chǎn)測水傳感器，獲取作物的區(qū)段產(chǎn)量與水分信息，以制作產(chǎn)量/水分分布圖，可用以制作下一輪播種/施肥處方圖。

1.5 農(nóng)產(chǎn)品需求預測

隨著經(jīng)營規(guī)模逐步擴大，經(jīng)營者首先關心自己的農(nóng)產(chǎn)品能否被市場接受，并渴望政府或咨詢機構及時幫助做好農(nóng)產(chǎn)品需求預測，例如，糧食需求應包括：自需糧（口糧）、國庫糧、飼料糧、工業(yè)糧、地方儲備糧等［2］；農(nóng)產(chǎn)品市場需求是做好“糧經(jīng)飼”種植結構與種植計劃優(yōu)化前提。

2 發(fā)達國家數(shù)字農(nóng)業(yè)技術裝備體系與服務機制

2.1 美國智能化農(nóng)機裝備體系與信息管理

美國天寶公司針對大田作物栽培，所推出的智能化裝備體系，在精準導航、精確授時、無線網(wǎng)同步、精準農(nóng)業(yè)等方面發(fā)揮著不可替代的作用，始終保持著測繪技術的領先地位，進軍中國市場已經(jīng)多年。其中基于無線網(wǎng)絡技術支持下的“農(nóng)場信息管理平臺”鏈接了所有農(nóng)機（具）、運輸車輛與辦公室電腦、手持機等終端裝備，使各種相關信息能夠在辦公室、車輛、手持終端之間準確及時傳輸，管理人員可以看到農(nóng)機或車輛實時位置，及時發(fā)送調度、導航指令，從而可全面提高作業(yè)效率和決策效率。天寶裝備體系可劃分為9個部分①美國“天寶”公司精準農(nóng)業(yè)裝備體系產(chǎn)品說明。

（1）GPS高精度模式

提供信標差分、廣域網(wǎng)差分與實時動態(tài)差分3種模式，分別提供2.5 cm、4 cm、5～10 cm、8～10 cm、1 m等不同精度差分模式，滿足不同精度要求的定位技術體系。

（2）接收機與無線電臺

包括先進雙頻接收機、高性能雙頻接收機、雙頻接收機+天線系統(tǒng)，支持多種年重覆精度的實時差分信號校準與傳輸。

（3）導航顯示器

安裝在駕駛室內的野外計算機，執(zhí)行中心發(fā)布命令與任務，實為農(nóng)機運行管理系統(tǒng)提供：彩色屏幕、觸摸屏、視頻攝像頭、內置GPS接收機（多種精度模式），集成了GLONASS、輔助駕駛、自動駕駛、農(nóng)具控制、流量和應用控制、Green Seeker傳感器、實時變量應用、水管理、產(chǎn)量監(jiān)測、辦公室軟件于一體。提供了“多田頭導航、輔點導航、A-B導航、曲線辨識導航、田頭導航、A+導航、自由式導航”等模式。

（4）轉向控制

提供了輔助或自動駕駛導航的選擇，車輛保持直線運行，能夠更快、更準確、更安全地完成田間應用；輕松操作，注重監(jiān)管，減少操作人員疲勞度，降低投入成本；減少行間遺漏、重覆和不確定的工作進程；在多塵、低能見度環(huán)境下日夜工作；提供地形補償技術，實時計算車輛的實際位置，在復雜的環(huán)境中（如丘陵、陡坡和起伏路面）提高精度。

（5）農(nóng)機具控制

包括輔助導航系統(tǒng)，能夠確保復雜地形環(huán)境下農(nóng)機具導航精度，減少農(nóng)機具偏移影響，提高種子和肥料投放的準確性。

（6）FIELD-IQ田間投放控制系統(tǒng)

即提供分區(qū)變量作業(yè)控制系統(tǒng)，以避免種子、肥料的重覆投放，以及物料投放量控制。

（7）收獲系統(tǒng)

收割機必須精確行間導航，即始終在行的中間行走；收割機上必須安裝測產(chǎn)、測水傳感器系統(tǒng)，實施提供分區(qū)產(chǎn)品產(chǎn)量及含水量數(shù)據(jù)。還可安裝攝像頭實施監(jiān)視收割機后部、清掃糧箱以及螺旋卸載機運行狀況。并可依靠Farm Works軟件，將運行軌跡與產(chǎn)量數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)睫k公室分析。

（8）水管理系統(tǒng)

主要針對水田的平地工作，可以理解為在水田缺水時，可以減少水的使用量；在水過多時，利用排水系統(tǒng)來控制用水量。美國25年使用經(jīng)驗證明，精準水管理系統(tǒng)可以提高25%產(chǎn)量，減少30%用水量。

（9）農(nóng)作管理軟件（Farm Works）

農(nóng)場信息管理系統(tǒng)的核心軟件，提供了田間與辦公室相融的整套解決方案，包括查詢顯示、賬目管理、繪制地圖、水管理、移動手持電腦等子方案。

2.2 美國農(nóng)業(yè)經(jīng)銷商擔當信息服務主體

根據(jù)中國農(nóng)業(yè)大學吳才聰教授最新公布的“美國精準農(nóng)業(yè)服務經(jīng)銷商調查”報告［12］顯示，至2013年末，65.5%的經(jīng)銷商向客戶提供了主要用于法律、收費及保險等精準農(nóng)事服務，例如GPS土壤采樣、GIS土地測繪，分別達到64.9%和60.8%，GPS驅動噴灑作業(yè)達到52.6%，GPS物流應用達到20.5%；經(jīng)銷商提供的田間至辦公室的遠程監(jiān)測技術，從2011年的7%提高至2013年的15.2%；另外，96%的經(jīng)銷商為客戶提供農(nóng)場的數(shù)據(jù)服務，66%的經(jīng)銷商給他們的客戶提供產(chǎn)量圖、電導率圖和土壤養(yǎng)分圖。與2011年的調查相似，精準服務中定制應用的利潤最大，控制單個和多個營養(yǎng)元素的精準噴施服務會產(chǎn)生高額利潤。由于農(nóng)機自動控制/自動駕駛需求高精度的差分改正數(shù)據(jù)服務，70%的調查對象仍然使用WAAS（廣域網(wǎng)加速器）免費差分服務，22%的調查對象使用私人RTK基站，因為這種技術非常適合那些WAAS信號強度很弱的農(nóng)場。

聞名全球的“孟山都”公司瞄準數(shù)字農(nóng)業(yè)②孟山都中國：數(shù)字農(nóng)業(yè)技術助力現(xiàn)代農(nóng)業(yè).http://www.sohu.com/a/246731987_100119168，2015年推出數(shù)字農(nóng)業(yè)平臺“Climate Field View”，提供播種處方和大田作物視頻，指導氮肥和水分管理，開展農(nóng)田可視化和產(chǎn)量分析。農(nóng)民通過移動終端如智能手機或平板電腦，就可達到田間管理精準高效。還開發(fā)了服務小農(nóng)戶的數(shù)字農(nóng)業(yè)平臺“Farm Rise”，可提供“信息提示、免費電話、在線咨詢、市場價格”等信息服務。這些服務的美國付費使用農(nóng)戶人數(shù)超10萬，面積已達1 400萬hm2（3 500萬英畝）；印度試用農(nóng)戶超過10萬名，應用面積超過4 800萬hm2（1.2億英畝）；2017年種植季，平臺已覆蓋美國、巴西、加拿大，并計劃在2018年種植季拓展到歐洲（德國、法國和烏克蘭）。

2.3 德國拜耳的“未來農(nóng)場”

德國拜耳集團始終堅信數(shù)字化是布局未來農(nóng)業(yè)的重要手段，計劃2015年至2020年，承諾至少投資2億歐元用于拓寬作物保護數(shù)字化支持系統(tǒng)，幫助農(nóng)民及時獲取特定田塊信息，包括準確選種、及時了解植保時機和方案等；又如APP鑒定雜草服務，拜耳與合作者共同收集了10個國家雜草數(shù)據(jù)，可以鑒定出近100種雜草和70種病蟲害，以及相應解決方案。2016年，拜耳集團收購了植物健康診斷及病害感染警報服務供應商Proplant，目前正在10個國家銷售并測試數(shù)字化農(nóng)業(yè)產(chǎn)品，推廣用數(shù)據(jù)為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供決策支持。拜耳專家深信基于數(shù)據(jù)進行創(chuàng)新，是未來農(nóng)業(yè)很重要的一部分，定會引起革命性的農(nóng)業(yè)進步③未來農(nóng)業(yè)的“數(shù)字經(jīng)”和“服務包”——德國拜耳未來農(nóng)場見聞.農(nóng)民日報, 2016-10-26:04版。

2.4 英國的“農(nóng)田之星”

英國農(nóng)業(yè)正繼續(xù)推進“精準農(nóng)業(yè)”，結合數(shù)字技術、傳感技術和空間地理信息技術，更為精準地進行種植和養(yǎng)殖作業(yè)。英國Massey Ferguson公司研制開發(fā)了農(nóng)田之星（Field Star），屬于支持精準農(nóng)業(yè)體系的農(nóng)田信息管理系統(tǒng)，利用先進的傳感技術和GPS技術自動記產(chǎn)量和其他有關數(shù)據(jù)，實現(xiàn)自動控制和優(yōu)化播種、施肥和噴藥作業(yè)，包括3個循環(huán)部分：記錄數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)分析和制定處方、機械控制和處方實施。

另一方面，英國教授認為農(nóng)業(yè)可能是最后一個面臨信息化和數(shù)字化的產(chǎn)業(yè)，大數(shù)據(jù)將是未來提升農(nóng)作物產(chǎn)量、畜牧業(yè)產(chǎn)量的關鍵。因此，必須構建強大的數(shù)據(jù)搜集和分析處理平臺，才能提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)部門和市場需求的對接，加強農(nóng)民對于市場的理解④英國“精準農(nóng)業(yè)”的始于大數(shù)據(jù)的整合. http://www.xjxnw.gov.cn/c/2017-03-07/1134871.shtml。

2.5 日本的“綠色數(shù)字革命”

日本是一個經(jīng)濟發(fā)達國家，也是科技強國，積極追求發(fā)展低人工成本農(nóng)業(yè)，例如，針對現(xiàn)實中的“老人農(nóng)業(yè)”，大力發(fā)展智能農(nóng)業(yè)，借助互聯(lián)網(wǎng)開展“綠色數(shù)字革命”，實現(xiàn)種植技術與知識的數(shù)據(jù)化，確保積累的經(jīng)驗能夠連續(xù)地傳承至下一代農(nóng)戶和農(nóng)企，達到提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)綜合效率目標⑤日本智慧農(nóng)業(yè)中有哪些值得我們借鑒？.http://www.sohu.com/a/152554122_796010。主要措施包括：

（1）使用高精度傳感器實時采集農(nóng)業(yè)氣象和作物長勢數(shù)據(jù)并經(jīng)適當處理后分發(fā)給農(nóng)戶與管理人員，實現(xiàn)精準澆灌和施肥等作業(yè)。

（2）信息不對稱往往造成產(chǎn)品滯銷而帶來重大損失，可借助互聯(lián)網(wǎng)實時搜索農(nóng)產(chǎn)品消費者的實際消費趨勢，幫助生產(chǎn)者依據(jù)市場需求調整種植計劃。

（3）發(fā)展農(nóng)機無人駕駛系統(tǒng)，確保大規(guī)模農(nóng)場實施24 h連續(xù)作業(yè)，達到提高生產(chǎn)效率目標，例如日本的水稻插秧機作業(yè)，在無線網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)幫助下，可以同時監(jiān)管8臺插秧機自動作業(yè)。

（4）日本還重點發(fā)展可穿戴式微型機器，協(xié)助生產(chǎn)者進行采摘、收割、除草、包裝等。

3 中國數(shù)字農(nóng)業(yè)技術現(xiàn)狀

3.1 北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)特點與應用

北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是中國自主建設、獨立運行的衛(wèi)星導航系統(tǒng)，也是為全球用戶提供全天候、全天時、高精度定位、導航和授時服務的國家重要空間基礎設施，2020年將建成北斗全球系統(tǒng)［13］。迄今為止，全國建立了超過1 800個地基增強站，融合“北斗衛(wèi)星網(wǎng)”，定位精準至“厘米級”。目前，北斗系統(tǒng)在汽車前裝市場、智能手機、高精度應用等方面實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化突破和跨越式發(fā)展，相關定位終端產(chǎn)品廣泛應用于交通運輸、海洋漁業(yè)、水文監(jiān)測、氣象預報、測繪地理、森林防火、精準農(nóng)業(yè)、通信時統(tǒng)、電力調度、救災減災、應急搜救等領域。北斗系統(tǒng)特點如下：

（1）天地融合，提供地基增強系統(tǒng)以及星基增強系統(tǒng)，天地網(wǎng)絡融合構成了中國北斗高精度定位能力基礎設施。

（2）兼容融合，與世界其他全球導航系統(tǒng)兼容與互操作，各大系統(tǒng)融合發(fā)展，給全球用戶提供更好的服務。

（3）技術融合，北斗與互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、移動通信、遙感等創(chuàng)新融合，帶動了新興產(chǎn)業(yè)的加速興起，已在4G手機中得到了廣泛應用，并將成為5G通信的時空標簽。

3.2 數(shù)字農(nóng)業(yè)裝備現(xiàn)狀與信息服務期望

（1）自動導航和駕駛系統(tǒng)

目前，基于GPS的自動駕駛系統(tǒng)已經(jīng)逐步推廣到進口農(nóng)機裝備上，但是尚未開展信息管理系統(tǒng)推廣應用。基于北斗的國產(chǎn)自動駕駛系統(tǒng)［14］，也已進入推廣應用階段。例如，北京合眾思壯公司首先推出的“慧農(nóng)”北斗導航農(nóng)機自動駕駛系統(tǒng)，已在新疆維吾爾族自治區(qū)、內蒙古自治區(qū)、河北省等10余個省市區(qū)域積極布局和推廣應用，實現(xiàn)單臺農(nóng)機日均作業(yè)量較人工駕駛提高100～200%、單作業(yè)季一臺農(nóng)機節(jié)本增效達3 000元人民幣的突破，同時還宣布推出新一代“慧農(nóng)”精準農(nóng)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈解決方案，它涵蓋北斗農(nóng)機導航自動駕駛系統(tǒng)、變量作業(yè)系統(tǒng)以及農(nóng)業(yè)信息化系統(tǒng)，旨在全面布局農(nóng)業(yè)信息化領域。上海聯(lián)適導航公司于2017年再次率先在國內推出全自主知識產(chǎn)權的AF300自動駕駛系統(tǒng)，打破了國外品牌的壟斷，整個市場的價格下降了近50%。該公司主要產(chǎn)品和服務涵蓋高精度GNSS板卡、高精度北斗/GNSS接收機、無線數(shù)傳設備、組合導航產(chǎn)品、變形監(jiān)測系統(tǒng)、自動駕駛系統(tǒng)、智能導航、變量控制等產(chǎn)品與解決方案以及相關軟件開發(fā)應用等方面。

（2）農(nóng)機監(jiān)管與調度導航服務

隨著農(nóng)業(yè)部發(fā)布《全國農(nóng)機深松整地作業(yè)實施規(guī)劃（2011—2015）》，我國已經(jīng)部署了4 666.7萬hm2（7億畝）耕地將全部進行深松整地作業(yè)，并進入了“同一地塊三年深松一次”的作業(yè)周期。為了準確統(tǒng)計農(nóng)機作業(yè)面積和發(fā)放農(nóng)機作業(yè)補貼，必須采用衛(wèi)星導航技術提供實時的精確測量信息［15］。黑龍江省、天津市、北京市、河北省三河市等省市和地方農(nóng)機局已建立相應的農(nóng)機監(jiān)管調度平臺，已為國家補貼購置的農(nóng)機具和作業(yè)拖拉機安裝GPS監(jiān)控終端，應用規(guī)模約1萬臺套。河南省、安徽省針對農(nóng)機跨區(qū)作業(yè)監(jiān)管與服務應用需求，為拖拉機配置車載GPS和專用手機，建成后規(guī)模約5萬余臺。新疆生產(chǎn)建設兵團主要的采棉機公司已安裝車載監(jiān)控GPS，實現(xiàn)了遠程監(jiān)控與作業(yè)統(tǒng)計。

目前，正在基于“云-端”架構，構建國家級農(nóng)機導航與位置服務平臺，建立大數(shù)據(jù)和云服務中心，遠程診斷規(guī)模可達千萬量級。為了保障基礎服務，發(fā)展增值服務，正在創(chuàng)新商業(yè)模式和盈利模式，終將成為我國農(nóng)業(yè)社會化服務體系中的重要組成部分。

（3）北斗“增強綜合服務”

北斗定位利用了間距為50～300 km的地面基準站，通過地面通信系統(tǒng)播發(fā)導航信號修正量和輔助定位信號，向用戶提供厘米級至亞米級精度的定位導航和大眾終端輔助增強服務。目前，1 800個地面基站基本覆蓋我國廣大地區(qū)，但在基站稀疏的邊遠地區(qū)還不能達到隨時隨地獲得無縫漫游式的增強服務。因此，建設“星基增強系統(tǒng)”，再融合農(nóng)場自建RTK，將可滿足特定區(qū)域的定位精度需求。目前，中國正在通過基于北斗的示范工程建設，調動各級政府、導航企業(yè)、農(nóng)機企業(yè)和最終用戶的積極性，逐步建立北斗農(nóng)業(yè)應用的完整產(chǎn)業(yè)鏈，形成北斗農(nóng)業(yè)應用推廣的新產(chǎn)品、新平臺和新模式［16］。

3.3 種植結構優(yōu)化與差異化分析示范研究

大田種植結構優(yōu)化已經(jīng)是各地區(qū)農(nóng)業(yè)主管部門的當務之急，大田生產(chǎn)差異化管理又是實施精準農(nóng)業(yè)核心思想，2方面示范研究已經(jīng)取得較好的成果。

（1）種植結構優(yōu)化決策與年度計劃

種植結構優(yōu)化目標是穩(wěn)定糧食產(chǎn)量、增加經(jīng)濟作物收益，大力發(fā)展飼料作物來推進養(yǎng)殖業(yè)的增值產(chǎn)業(yè)鏈。結構優(yōu)化研究的初步成果包括以下方面：

①摸清當?shù)貎?yōu)勢作物耕地資源潛力。

②建立不同作物在不同耕地類型上增產(chǎn)措施和單產(chǎn)潛力模型。

③基于多年統(tǒng)計數(shù)據(jù)，建立統(tǒng)計預測模型，預測農(nóng)產(chǎn)品需求、科技增產(chǎn)潛力、產(chǎn)品價格變化趨勢。

④設定可選評估目標及其權重（可調），例如：產(chǎn)量最高，或效益最大，或投入最小等評價目標。

⑤開發(fā)具有對弈操作方式的多目標評估軟件平臺，允許決策者選擇不同目標、權重與決策方案，并由決策者做出最終方案決策，確保結構優(yōu)化方案切合實際情況，增加可操作性與實用性。

⑥基于種植結構優(yōu)化方案，就能快速完成耕地、種子、水、肥、農(nóng)藥等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料的年度計劃決策方案。

（2）精準農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)庫

基于GIS與GPS技術，設計并建立示范區(qū)綜合數(shù)據(jù)庫，目前的示范研究已經(jīng)完成了基于田塊的矢量與經(jīng)緯度網(wǎng)格（1秒或0.5秒）2種結構數(shù)據(jù)庫框架，同時建立了相應要素的數(shù)據(jù)標準，數(shù)據(jù)類型包括：數(shù)字農(nóng)田、田塊檔案、三維地形、衛(wèi)星影像、農(nóng)情監(jiān)測、土壤監(jiān)測、產(chǎn)量監(jiān)測、基礎設施、農(nóng)機具與人員等相關數(shù)據(jù)資源，同時開發(fā)了基于Web GIS的數(shù)據(jù)共享管理平臺［17］。

（3）農(nóng)情遙感監(jiān)測與差異性分析

目前的精準農(nóng)業(yè)遙感監(jiān)測方法已經(jīng)實現(xiàn)了基于田塊的播種期與收割期監(jiān)測識別方法，以及基于網(wǎng)格（10 m×10 m）的出苗率、作物長勢、作物肥力與水分、作物生物量與成熟度的監(jiān)測識別方法。因此，基于GIS平臺的田塊或網(wǎng)格空間數(shù)據(jù)庫，可以快速完成各種監(jiān)測指標的空間分布地圖，例如：播種期圖、肥力圖、收割期圖、產(chǎn)量圖、處方圖等，為實施差異化農(nóng)作管理與變量作業(yè)提供了基礎控制信息。已有的示范研究證明，規(guī)?；r(nóng)場大田快內部，或分散農(nóng)戶經(jīng)營的自然田塊內部，均存在各種指標的空間差異性，充分地提供了實施差異化管理與變量作業(yè)的精準農(nóng)作模式的科學依據(jù)［18］。

4 大田種植數(shù)字農(nóng)業(yè)技術體系概念設計

圖1展示了大田種植數(shù)字農(nóng)業(yè)技術體系概念方案，由多種箭頭符號連接的“智能感知”、“智能控制”與“智慧管理”，共同構成了信息循環(huán)傳輸技術體系。其中智能感知系統(tǒng)向“機聯(lián)網(wǎng)”、“田聯(lián)網(wǎng)”與“水聯(lián)網(wǎng)”傳輸實時信息，如此數(shù)據(jù)的實時采集傳輸循環(huán)系統(tǒng)確保數(shù)據(jù)庫生命力；智慧管理系統(tǒng)借助專家模型與相關數(shù)據(jù)生成“作業(yè)處方圖”與調度、導航方案，直接提交智能農(nóng)機控制系統(tǒng)執(zhí)行差異化作業(yè)，同時返回實時位置、物耗與產(chǎn)量數(shù)據(jù)，用以避免重復、計算進程，以及制作田塊產(chǎn)量圖與效益決算等，如此設計的智慧管理與智能控制系統(tǒng)之間的往返循環(huán)系統(tǒng)，能夠有效提高機械化農(nóng)作效率；實時感知的農(nóng)情、災情信息，還能通過Web GIS加工成肥力圖、農(nóng)情與災情圖等可視化產(chǎn)品，提交農(nóng)業(yè)時空大數(shù)據(jù)云服務平臺對外發(fā)布，確保區(qū)內經(jīng)營者均可實時分享。今年的基肥處方圖與產(chǎn)量圖以及收獲后的肥力圖，借助專業(yè)模型進行疊加處理，可以產(chǎn)生下一輪相同作物播種期的基肥處方圖，從而進入了新一輪監(jiān)測、處理與控制運行循環(huán)模式。

圖1 大田種植數(shù)字農(nóng)業(yè)技術體系概念設計Fig.1 The concept design of field planting digital agriculture technology system

4.1 智能感知系統(tǒng)

指采用多種智能傳感器（衛(wèi)星傳感器、地面?zhèn)鞲衅骷盁o人機等），實時提供土壤溫/濕度、作物肥力與水分、作物長勢、旱澇、病蟲害等基于田塊或網(wǎng)格的空間信息。

（1）土壤肥力監(jiān)測

土壤肥力監(jiān)測指標包括：有機質、全氮、堿解氮、速效鉀、微量元素、重金屬、pH值、碳酸鈣、容重、質地、剖面構成、障礙層等指標。

目前常用的采樣分析技術系統(tǒng)，即使通過科學抽樣減低采樣工作量，其分析成本依然很高，小范圍內可行；如果采用衛(wèi)星遙感多光譜數(shù)據(jù)反演技術，易于實現(xiàn)大范圍覆蓋，但只能獲取部分指標數(shù)據(jù)，且反演算法還沒有得到足夠精確度論證。期望高精度快速測土智能傳感器系統(tǒng)能夠盡快安裝到整地/松地農(nóng)機具上進入實際應用。

（2）農(nóng)田灌溉水質監(jiān)測

根據(jù)農(nóng)田灌溉水質標準（GB 5084—92），監(jiān)測指標包括：生化需氧量（BOD5）、化學需氧量、懸浮物、陰離子、表面活性劑、水溫、pH值、全鹽量、氯化物、硫化物、總汞、鎘、總砷等。目前常用水質監(jiān)測技術系統(tǒng)，依然采用實地采樣、快速分析與室內詳細分析相結合技術模式，急需探索并開發(fā)出新型快速高精度的水質監(jiān)測傳感器系統(tǒng)。

（3）農(nóng)情、災情監(jiān)測指標

農(nóng)情指農(nóng)作物生長過程中關鍵時節(jié)狀態(tài)，通常包括：播種期、出苗率、分蘗數(shù)、拔節(jié)數(shù)、高度、肥力、水分、結穗數(shù)、生物量、成熟度、收割期等；災情指農(nóng)作物遭受自然災害或病蟲害范圍與嚴重程度，通常包括：倒伏、淹沒、干旱、以及病蟲害類型、始發(fā)時間、蔓延趨勢、受害程度等。

（4）農(nóng)情與災情監(jiān)測技術比較

①遙感衛(wèi)星監(jiān)測與識別系統(tǒng)

衛(wèi)星遙感具有高分辨率、多光譜與周期性過境特點，適宜大范圍且不受過境周期影響的農(nóng)情與災情監(jiān)測，識別技術已經(jīng)達到應用價值，從而可以提供正確、快速、經(jīng)濟的農(nóng)情、災情監(jiān)測識別結果［19］，可在Web GIS可視化技術支持下，實現(xiàn)農(nóng)情、災情的速報服務。

②無人機應急低空遙感系統(tǒng)

無人機遙感系統(tǒng)，同樣地提供了GPS差分定位、多光譜低空遙感及其影像識別技術，能夠快速獲取農(nóng)田或農(nóng)作物狀態(tài)分布信息。無人機遙感系統(tǒng)具有機動、快速、經(jīng)濟等優(yōu)勢，已經(jīng)成為世界各國爭相研究熱點，并已進入實際應用階段［20］。

③近地面無線監(jiān)測網(wǎng)絡系統(tǒng)

農(nóng)情變化迅速，災情易于突發(fā)，擬選擇“智能手機、大屏幕、Web GIS與4G”集成的近地面無線監(jiān)測網(wǎng)絡平臺，才能實現(xiàn)農(nóng)情、災情視頻的實時監(jiān)測、分析、管理、決策與指揮。在這個自循環(huán)信息平臺上，依靠眾多手機APP實時上傳農(nóng)情、災情圖片、視頻或音頻，服務器上依靠Web GIS完成實時接收入庫，以及自動完成圖片、視頻與音頻的定位、計時、入庫與制圖等操作，并通過智能大屏幕顯示主管區(qū)域內的作物圖片或專題地圖，管理中心專家或領導可以隨機觀看大屏幕顯示，聆聽音頻，對比歷史數(shù)據(jù)，快速做出分析、決策，發(fā)布指揮命令。如此靈活機動的近地面監(jiān)測管理平臺，一定能提高農(nóng)場、或縣鄉(xiāng)相關領導機構的實時管理效率。

（5）產(chǎn)量精準測量

精準收獲既是本輪作物終止環(huán)節(jié)，又是下一輪相同作物生產(chǎn)過程決定投入方案的重要參數(shù)之一。因此，獲取收獲過程中產(chǎn)量分布數(shù)據(jù)，成為實施精準農(nóng)業(yè)技術的重要環(huán)節(jié)之一。產(chǎn)量傳感器系統(tǒng)能夠提供最小空間產(chǎn)量數(shù)據(jù)，并實時傳輸?shù)焦芾碇行娜霂?，并隨需輸出產(chǎn)量分布圖（數(shù)字地圖），再疊加土壤肥力圖，基于施肥模型生成施肥處方圖或播種方案圖等。

（6）農(nóng)機運行參數(shù)

農(nóng)機位置、運行軌跡，以及物耗（種子/肥料/農(nóng)藥/燃料）動態(tài)參數(shù)，均為管理者和農(nóng)機手所關心的重要數(shù)據(jù)。管理者基于這些參數(shù)，可快速做出運輸車調度決策，實時了解農(nóng)機作業(yè)進程，提出下一步協(xié)同管理方案，指導農(nóng)機/車輛維護工作等。

4.2 智能控制系統(tǒng)

國產(chǎn)農(nóng)機裝備系列急需提升投入品智能調控與農(nóng)機運行自監(jiān)測能力，才能滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的精準作業(yè)需求。通常包括4類控制系統(tǒng)，分別介紹如下。

（1）農(nóng)機自動駕駛系統(tǒng)

提供全天候作業(yè)、人力輔助工作環(huán)境。主要功能有：自動感知車身姿態(tài)，獲取位置信息，自動控制車輛轉向，使車輛始終準確地沿預定航線行駛；導航顯示器可接入攝像頭及高清視頻；依靠基準站和農(nóng)場RTK提供實時精準定位控制。

（2）田間投放調控與監(jiān)測系統(tǒng)

提供輔助導航與監(jiān)測控制系統(tǒng)，既能確保農(nóng)機具遇到復雜地形環(huán)境的導航精度，增加種子和肥料投放的準確性，避免重覆投放；又可依靠田間投放調控系統(tǒng)，確保遵照處方圖控制物料實時位置應用量，完成區(qū)段變量作業(yè)，還可監(jiān)測投放阻斷情況。

（3）收獲測產(chǎn)、測水傳感器系統(tǒng)

谷物產(chǎn)量及其水分監(jiān)測傳感器是智能收割機上的核心裝備之一，確保收獲過程中的分區(qū)段谷物產(chǎn)量及其含水量數(shù)據(jù)實時采集，及時完成產(chǎn)量、水分分布圖制作。

（4）農(nóng)機運行參數(shù)感知系統(tǒng)

分別感知農(nóng)機運行過程中的實時位置與物耗狀態(tài)（種子、肥料、農(nóng)藥、燃料等），并實時傳輸?shù)街腔酃芾砥脚_，自動執(zhí)行農(nóng)機運行軌跡監(jiān)控、進程管理等功能。

4.3 智慧管理平臺

智能管理平臺擔負著3類任務：接收智能監(jiān)測系統(tǒng)提供的多種實時信息，做好數(shù)據(jù)庫更新維護與共享服務；依靠所建立多種專業(yè)化模型及時完成“作業(yè)處方圖”，提交智能農(nóng)機執(zhí)行；快速完成各種農(nóng)情地圖、災情地圖，借助Web GIS云服務平臺提供發(fā)布服務，讓全部經(jīng)營者及時分享信息資源。為此，智慧管理平臺需要完成4項基礎建設，即田聯(lián)網(wǎng)、水聯(lián)網(wǎng)、機聯(lián)網(wǎng)以及農(nóng)業(yè)時空大數(shù)據(jù)云服務平臺。

（1）田聯(lián)網(wǎng)

田聯(lián)網(wǎng)以自然田塊或相同作物田塊為基礎單元并構建地理坐標網(wǎng)格，創(chuàng)建GIS大田種植數(shù)據(jù)庫，均以高精度地理坐標為定位基準，分層存儲“數(shù)字農(nóng)田”、“田塊檔案”。田聯(lián)網(wǎng)還是農(nóng)情、災情、土壤、水情，以及農(nóng)機運行動態(tài)位置、軌跡，以及產(chǎn)量數(shù)據(jù)等載體，從而構建了具有綜合性、動態(tài)性特點的農(nóng)田定位數(shù)據(jù)庫，可供各種專業(yè)分析模型生成基于田塊的農(nóng)機作業(yè)處方圖，驅動農(nóng)機具實施精準播種、施肥、噴藥、收獲等作業(yè)。

（2）水聯(lián)網(wǎng)

保持農(nóng)田標準含水量視為作物產(chǎn)量的命脈。水聯(lián)網(wǎng)指灌溉農(nóng)區(qū)或水田區(qū)域的灌排水網(wǎng)絡的GIS數(shù)據(jù)網(wǎng)（區(qū)分進水網(wǎng)與排水網(wǎng)），還包括閘門、控制閥、滴灌、噴灌、儲水坑等設施，均以高精度地理坐標為定位基準，可根據(jù)農(nóng)田含水量實時監(jiān)測結果以及可能降水預報，預測合理灌水量或排水量，以指導實現(xiàn)精準灌排水作業(yè)。

（3）機聯(lián)網(wǎng)

機聯(lián)網(wǎng)即農(nóng)機與運輸車輛的運行動態(tài)監(jiān)管網(wǎng)絡，要求每輛拖拉機上安裝機載GPS定位導航設備、自動駕駛系統(tǒng)與油耗傳感器，才能依靠基于田聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)機導航與位置服務平臺，實時接收農(nóng)機運行位置、軌跡與油耗數(shù)據(jù)，從而能有助于拖拉機與運輸車輛的優(yōu)化調度、實時位置與軌跡監(jiān)控、作業(yè)進程監(jiān)管與農(nóng)機維護咨詢等。農(nóng)機活動區(qū)域主要在農(nóng)田，從機庫到農(nóng)田需要農(nóng)機道路支持，否則，則需運輸車輛轉運；運輸車輛活動區(qū)域主要在倉儲與農(nóng)田之間，或許可承擔區(qū)外運輸任務。

（4）農(nóng)業(yè)時空大數(shù)據(jù)云服務

基于Web GIS農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)云服務器平臺成為數(shù)字農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的智慧管理核心，確保數(shù)字農(nóng)業(yè)系統(tǒng)能夠按照既定信息流模式實現(xiàn)可持續(xù)循環(huán)運行，如此循環(huán)運行直至本輪作物全生長季結束，又可迎來下一輪作物生長季?？蛻舳丝赏ㄟ^手機、電腦、大屏幕隨時查詢或指揮者可根據(jù)需要隨時發(fā)送指令。云服務平臺具體執(zhí)行4項任務。

①自動接收、處理感知信息，確保數(shù)據(jù)庫生命力與共享服務效率。

②自動制作并發(fā)布作業(yè)處方圖、農(nóng)情圖、災情圖、播種期與收割期等地圖。

③自動制作并發(fā)送農(nóng)機調度方案、變量作業(yè)處方圖，并完成作業(yè)進程監(jiān)管。

④自動接收農(nóng)機作業(yè)動態(tài)參數(shù)，及時提供動態(tài)調度與導航方案。

5 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)信息服務機制探討

中國正在大力推進現(xiàn)代農(nóng)業(yè)社會化服務體系建設，包括農(nóng)業(yè)技術推廣體系，動植物疫病防控體系，農(nóng)產(chǎn)品質量監(jiān)管體系，農(nóng)產(chǎn)品市場體系，農(nóng)業(yè)信息收集和發(fā)布體系，農(nóng)業(yè)金融和保險服務體系等［21］。針對北方大部分地區(qū)的大田種植業(yè)已經(jīng)進入全面農(nóng)機作業(yè)服務，南方大部分地區(qū)還處于小規(guī)模分散經(jīng)營態(tài)勢，我們應加快建設符合國情的農(nóng)業(yè)信息化服務技術體系以及服務機制。

5.1 經(jīng)銷商承擔農(nóng)業(yè)信息服務主體責任

中國現(xiàn)時的土壤信息、GIS數(shù)字農(nóng)田、農(nóng)業(yè)管理信息系統(tǒng)等服務，大多采取“政府投資、專家領銜、實體分享”的模式。一方面由于投資需求超過政府能力，導致關鍵信息服務嚴重滯后；另一方面各種農(nóng)資企業(yè)只管銷售盈利，不承擔任何風險，最終造成農(nóng)民吃虧，無人問津局面。國外通行的服務機制是：“經(jīng)營實體為服務對象、經(jīng)銷商或服務類企業(yè)承擔主體服務責任、公益性服務機構協(xié)同政府做好監(jiān)管與協(xié)調”。為此，我們要面向農(nóng)業(yè)與農(nóng)民的實際需求，建設有效的社會化服務機制，關鍵是調動經(jīng)銷商積極性，例如，種子企業(yè)提供農(nóng)業(yè)技術推廣與農(nóng)產(chǎn)品質量保障責任，肥料企業(yè)提供土壤信息服務，地籍企業(yè)承擔土地測繪服務，農(nóng)藥企業(yè)承擔農(nóng)藥質量保障責任，金融企業(yè)承擔農(nóng)村金融服務，綜合性大型農(nóng)企提供農(nóng)業(yè)信息化服務平臺等。

5.2 政府監(jiān)管協(xié)調是關鍵

各級黨政機關歷來發(fā)揮著領導與監(jiān)管農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重大責任。然而，進入了市場經(jīng)濟時期所興辦的大量專業(yè)性種子、肥料、農(nóng)藥、燃料等農(nóng)資企業(yè)，本應了解當?shù)赝寥琅c作物類型特性，推選符合當?shù)刈匀惶匦缘膬?yōu)良品種，銷售最佳肥料與農(nóng)藥，承擔黨政機關的監(jiān)管責任。然而，許多農(nóng)資企業(yè)常以盈利為目標，并沒有承擔起農(nóng)資質量的監(jiān)管責任，導致假冒偽劣產(chǎn)品進入局部地區(qū)市場，帶給農(nóng)民極大傷害。

在實施政府監(jiān)管責任時，應充分發(fā)揮已有的農(nóng)業(yè)技術推廣中心潛力，建設以農(nóng)機服務為中心的綜合性服務機制，發(fā)揮組織、策劃、協(xié)調與監(jiān)管作用，一方面協(xié)同農(nóng)業(yè)資料企業(yè)（農(nóng)機、種子、肥料、農(nóng)藥、水管理、燃料等）共同做好綜合服務與監(jiān)管工作；另一方面，協(xié)同政府主管機構聯(lián)合創(chuàng)建近地面網(wǎng)絡監(jiān)管服務平臺，由智能手機、管理中心大屏幕與服務器構建硬件環(huán)境，配備網(wǎng)絡GIS提供建庫、處理與發(fā)布服務。平臺運行時，組織鄉(xiāng)村信息員、科技特派員、村干部或有經(jīng)驗農(nóng)民，使用智能手機APP，隨時上傳圖片、視頻與音頻信息；中心服務器可實時接收手機發(fā)來的圖片、視頻或音頻，并完成定位、計時、入庫以及處理、制圖、大屏幕顯示等。常駐專家或主管干部隨時觀看大屏幕，及時做出分析與判斷，從而可確保農(nóng)情、災情監(jiān)管不誤農(nóng)時，體現(xiàn)出政府監(jiān)管下的社會化服務體系的強大力量。

6 結論與展望

基于綜合分析國內外數(shù)字農(nóng)業(yè)技術體系與信息服務機制，提出了未來大田種植數(shù)字農(nóng)業(yè)信息流循環(huán)體系與配套技術體系，其核心內容如下。

（1）創(chuàng)新構建土壤肥力、谷物產(chǎn)量、實時農(nóng)情等精準信息智能感知系統(tǒng)。

（2）創(chuàng)新開發(fā)農(nóng)機（具）智能控制裝備體系。

（3）創(chuàng)新構建“機聯(lián)網(wǎng)、田聯(lián)網(wǎng)、水聯(lián)網(wǎng)與智能決策模型”支持的智慧管理平臺。

（4）創(chuàng)新構建基于Web GIS時空大數(shù)據(jù)云服務平臺，實時發(fā)布農(nóng)情災情信息（包括農(nóng)情圖、災情圖、肥力圖、產(chǎn)量圖與處方圖），提供差異化、個性化、精細化與實時性的信息服務。

展望未來，由智能感知、智能控制與智慧管理構建的數(shù)字農(nóng)業(yè)技術體系，伴隨社會化農(nóng)業(yè)信息服務機制保障，必將展示出中國特色數(shù)字農(nóng)業(yè)技術體系的美好前景。