数字农业现状及其工程技术发展方向

　　摘 要：通过分析国内外数字农业发展现状，阐述了数字农业、精准农业和智慧农业相互关系。智慧农业包括数字农业、精准农业和农业物联网。数字农业是精准农业和智慧农业的基础，是形成决策的数据之源。精准农业是实现智慧农业的手段，智慧农业是现代农业发展的高级阶段。三者相辅相成，互相推动进步，最后，提出了数字农业工程技术发展方向。

　　关键词：数字农业;工程技术;发展方向

　　《东北农业科学》(原：吉林农业科学)(双月刊)创刊于1960年，是吉林省农业科学院、中国农业科技东北创新中心主办的综合性农业科学技术刊物。

　　自进入信息时代以来，以大数据、云计算、物联网、人工智能等为代表的新理念、新技术正改变着全球的一切领域，包括农业。数字农业技术已成为农业跨越式发展的基础平台，使农业从业者通过可视化表达、数字化展现和信息化管理更精准地掌握农业全产业链中各环节的状况。再经过智能农业专家决策软件系统，实现自动化、智能化和远程控制等功能。数字农业可使农业更智能、更高效和可持续发展，通过提高生产效率和降低成本来增强行业竞争力的同时，还关注环境保护，有力促进了传统农业向现代农业的转变。

　　1 数字农业

　　1997年，数字农业由美国科学院、工程院院士正式提出。1998年，美国副总统阿尔·戈尔在加利福尼亚科学中心发表《数字地球：认识21世纪我们这颗星球》的演讲，率先提出数字地球(Digital Earth)概念。指出我们需要一个数字地球，一个多分辨率，三维的数字地球，在数字地球可以集成大量的地理數据。1998年时任国家主席江泽民同志在中国科学院和中国工程院院士大会上提出了发展“数字中国”的战略。随后，“数字农业”与“数字社会”、“数字城市”、“数字水利”、“数字林业”、“数字地质”等同样在我国展开了积极探索与研究。

　　1.1 数字农业的概念

　　数字农业(Digital Agriculture)是指将遥感、地理信息系统、卫星定位系统、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，即对农作物生长、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，提高农作物产品和质量的目的。数字农业彻底改变过去依靠经验或人工管理农业生产的落后模式，使农业生产决策更具精准性、经济性和环保性，决策依据更科学，决策落实更快捷、有效。

　　1.2 数字农业、精准农业和智慧农业的关系

　　目前农业领域，除了数字农业外，备受关注的还有精准农业和智慧农业。精准农业(Precision Agriculture)是在信息技术支持下，根据空间变异，定位、定时、定量地实施的一整套现代化农事操作技术与管理的系统。智慧农业(Smart Agriculture/Farming)是以信息和知识为核心要素，利用互联网、大数据、云计算、物联网、人工智能等现代信息技术与农业深度融合，实现农业生产全过程的信息感知、定量决策、智能控制、精准投入、个性化服务的全新农业生产方式。智慧农业包括数字农业、精准农业和农业物联网。数字农业是精准农业和智慧农业的基础，是形成决策的数据之源。精准农业是实现智慧农业的手段，智慧农业是现代农业发展的高级阶段。三者相辅相成，互相推动进步。

　　广义数字农业不仅包括大田种植、设施种植、畜禽养殖、水产养殖4类，还包括农业电子商务、农副产品安全及溯源防伪、农业休闲旅游、农业信息服务等方面的内容。

　　2 数字农业的发展现状

　　2.1 国外数字农业的发展现状

　　美国、欧洲和日本在数字农业研究领域起步早、优势大，已经形成完善的理论和技术体系。20世纪80年代起，美国已经通过计算机技术自动调节温室的光照、温湿度、空气、土壤含水率和养分等因素，实现对花卉、果蔬的生长状况的控制。美国LACIE计划和AGRISTARS计划利用遥感、地理信息系统等技术对美国以及全球主要粮食作物进行种植面积、生长状态、病虫草害监测和产量预测，为农业从业者提供作物生产和农产品贸易的信息。欧盟MARS计划利用遥感卫星监测作物种植的数据，作为农业补贴发放的依据。孟山都子公司(The Climate Corporation)研发的数字农业Climate FieldViewTM平台借助高分辨率成像技术及与植物生长相关的多种数据图像，整合各类数据制定的农田管理建议，通过精准播种、施肥、无人喷药和收获机测产，使农民清楚了解到不同农艺措施在不同田块的效果，挖掘每一寸土地的产量潜能。

　　2017年，该数字农业平台在美国、加拿大和巴西的应用面积达048亿hm2，其中有014亿hm2由农民付费。拜耳在中国推出WeedScout杂草识别应用程序，通过数字化平台帮助农民高效、准确地识别田间杂草，精准精量“下药”，有效除草。以色列安道麦(Adama)立足增产高效，精准施肥喷药，土壤、作物、环境监测，疾病预防等，公司推出了系列数字农业解决方案，如：Adama Wings甘蔗增产解决方案、与SwarmFarm 合作研发世界上第一个“蜂群”式机器人、FieldIn精准植保应用、CropView农业信息系统、Tierra Digital手机软件等等。日本的植物工厂应用国际领先，全球有400多座植物工厂，日本占50%。2014年，日本启动“战略性创新、创造计划”，2015年又启动了基于“智能机械+现代信息”技术的“下一代农林水产业创造技术”工作。

　　2017年，欧洲农机协会(European Agriculture Machinery Association，CEMA)召开峰会，提出在信息化背景下，数字农业技术革命正在到来，未来欧洲农业的发展方向是以现代信息技术与先进农业装备应用为特征的农业40(Farming 40)。

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文章名称： 数字农业现状及其工程技术发展方向

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