浙江农业学报ActaAgriculturaeZhejiangensis13(1):1~7,2001
信息技术在农业中的应用及其发展战略*
王人潮,黄敬峰,史 舟
(浙江大学农业遥感与信息技术应用研究所,浙江省农业遥感与信息技术重点研究实验室,浙江杭州310029)
摘 要:从农业生产和自然科学的发展出发,在农业信息科学和农业信息技术的产生及其概念与组成等学术问题讨论的基础上,提出了农业信息系统工程概念框图(以种植业为主)。从农业资源、农业灾害、农作物估产、环境监测评价,以及农业生产管理与技术咨询服务等5个方面,概述了我国农业信息技术的应用状况及其作用。针对发展现状提出发展农业信息技术存在的4个主要问题。最后,从战略角度提出加快发展农业信息技术的6点建议。关键词:农业信息科学;农业信息技术;农业信息系统工程;发展战略中图分类号:G20 文献标识码:A
文章编号:1004-1524(2001)01-0001-07
Applicationanddevelopmentaltacticofagriculturalinformationtechnology:WANGRen-chao,HUANGJing-feng,SIZhou(InstituteofAgriculturalRemoteSensingandInformationSystemApplication,ZhejiangUniver-sity,KeyLaboratoryofAgriculturalRemoteSensingandInformationSystem,ZhejiangProvince,Hangzhou310029,China)
Abstract:Fromthedevelopmentofagriculturalproductionandnaturalscience,theconceptualframeworkofa-griculturalinformationsystemengineeringwasputforwardafterdiscussionoftheformation,conceptsandcompo-nentsofagriculturalinformationscienceandagriculturalinformationtechnology.Therealityandfunctionofagr-iculturalinformationtechnologyinChinawassummarizedin5aspects:agriculturalresources,agriculturaldisas-ter,cropyieldestimation,environmentalmonitoringandevaluation,andagriculturalproductionmanagementandtechnologicalconsultation.Therewere4mainproblemsinthedevelopmentofagriculturalinformationtechnologyundercurrentsituation.Atlastsomesuggestionsweremadeondevelopingtheagriculturalinformationtechnolo-gy.
Keywords:agriculturalinformationscience;agriculturalinformationsystemtechnology;developmenttactic
1 引言
江泽民总书记指出:可以预计,21世纪,科学技术的进一步发展,特别是信息技术和
收稿日期:2000-11-24
作者简介:王人潮(1931-),男,浙江东阳人,教授,博士生导师,主要从事农业遥感与信息技术研究。
*2000年浙江省首届青年学术论坛大会)))5地球空间信息技术与数字浙江6分会主题报告
生命科学的不断突破,将对世界政治、经济、文化生活产生更加深刻的影响。还多次指出:以信息技术为主要标志的高新技术革命来势迅猛[2];当今世界,以信息技术为主要标志的科技进步日新月异[3]。还告诉我们:我们应该深刻认识信息技术的伟大力量,积极推进信息技术的发展。因此,积极开展信息技术在农业中的应用,是发展农业和实施[1]
[1]
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1.1 农业生产发展的需要
江泽民总书记在谈到实施农业现代化时指出:要实现农业现代化,就必须贯彻党中央/科教兴国0、/科教兴农0的战略方针,实施以信息技术和生物工程为标志的科技革命[4]。这是对实施农业现代化的极为重要的科学启示。众所周知,农业生产是地球表面露天的有生命的生产活动。它具有生产的分散性,时空的变异性,灾害的突发性,以及自身生长发育的规律性等人们很难调控的基本特点。这就是农业生产长期处于被动局面的根本原因。当代农业生产的发展离不开科技进步,以信息技术和生物工程为标志的高新技术的开发应用和先进适用技术的推广应用,对现代农业的发展,意义重大。科学实践证明,运用信息技术建成农业信息系统工程(图1)[4],人们就能在很大程度上调控农业生产的分散性、时空的变异性和灾害的突发性;运用生物工程技术能在很大程度上调控动植物的生长发育,从而改变农业领导方式和部分改变农业生产的被动局面。1.2 自然科学发展的必然
自然科学的研究对象可以概括为物质流、能量流和信息流三大范畴。从自然科学的发展过程来看,人们先是认识物质并研究物质流,尔后是认识能量并研究能量流,而现在已经进入认识信息和研究信息流的时代。随着信息科学、地球信息科学的逐步形成,作为在地球表面生产有生命力的农业活动,也必将向农业信息化发展。因此,现在和将来的相当长时期内,农业科学工作者将以农业生产自动化、数字化和网络化作为主要研究对象。美国首先提出并正在实施推广的精确农业就是信息化农业的一个典型例证。可以预见,农业信息科学将依据农业科学的特殊性,借助于地球信息科学(或叫地球空间信息科学)的技术支撑,从信息科学中分离出来形[5]。
2 农业信息科学和农业信息技术的概念及其组成
[5]
20世纪80年代以来,国内外不断出现有关信息科学、信息技术的名词学术,出现率迅速增加[6~
10]
,预示以信息科学为主导的新
兴的交叉学科体系将应运而生。信息技术在农业中的应用结果必将形成农业信息科学和农业信息技术。
2.1 农业信息科学和农业信息技术的概念信息科学和信息技术、农业信息科学与农业信息技术等都处于迅猛发展之中。国内外至今难于找到一个统一的概念。作者借鉴地球空间信息科学和地理信息科学现有的定义,结合40余年的科教经验,提出农业信息科学的定义是:以农业科学和地球科学的基本理论为基础,以农业生产活动的信息为对象,以信息技术为支撑,进行信息采集、处理和具有明确的时空尺度和定位含义的农业信息的输出与决策,研究和解决农业生产活动中信息的变化规律的科学。如果再简明扼要些,可以概括为,农业信息科学是运用现代信息技术研究和调控农业生产活动中的信息流的科学。
农业信息技术是农业信息科学的技术体系。它是以电子信息科学为基础,以近代数学、航天技术和计算机技术为支撑,以农业生产活动信息为对象的信息采集、综合处理、判译分析和结果输出等技术过程。2.2 农业信息技术的组成
农业信息技术牵涉到遥感技术、地理信息系统技术、全球定位系统技术、计算机网络技术、模拟模型技术、虚拟现实技术、人工智能技术、多媒体技术等所有现代的电子信息技术。现阶段的农业信息技术主要包括卫星遥感技术、地理信息系统技术、全球定位系统技术和计算机网络技术。其中卫星遥感技术不
王人潮等:信息技术在农业中的应用及其发展战略
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图1 农业信息系统工程概念框图(以种植业为主)
Fig.1 Conceptualframeworkofagriculturalinformationsystemengineering(plantcultivation)
同时相的观察,以获取现势性信息;地理信息系统技术能快速实现多因素、多目标,对海量的各类信息数据进行综合处理,并提供各类辅助决策咨询意见;全球定位系统技术与遥感技术、地理信息系统技术相结合,可以实现定向、定位获取各类信息,并能起到定向航导与求算面积等作用;计算机网络技术可快速传输网域内各类农业信息,对快速决策起特殊作用。这些功能是常规技术无法替代的,上述技术的相互集成运用可解决农业[5]
3 信息技术在农业中的应用概述
综合国内外信息技术在农业中的应用,可归纳为以下5个方面。但国内外的研究与应用水平差异较大。总的来说,我国尚处于研究应用阶段,而世界发达国家已进入全面应用发展阶段。
3.1 农业资源调查、评价、规划和管理
20世纪80年代以来,遥感技术广泛应用于农业资源调查、监测与规划的研究。主
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要是运用遥感资料进行目视土壤解译制图[11]、土地利用分类制图[12]、土地利用动态监测[13]、土地定级估价[14]、土地利用总体规划、农业利用分区规划、水土保持模拟技术[14]、农田水分优化配置[14]等的研究。90年代开始各类资源信息系统的研制与应用。目前已建成的信息系统主要有土地利用总体规划信息系统[15]、水土定级估价信息系统[14]、农用土地评价信息系统[14]、红壤资源信息系统[15]、水土流失动态监测系统[16]、小流域农田水分优化配置系统、基于土壤肥力测定的红壤玉米施肥咨询系统[15]、农业高科技示范园区水稻施肥咨询系统、网络化柑桔优化布局和生产管理决策咨询系统等。3.2 农业灾害的预报、监测与评估
农业灾害主要是指自然灾害,它具有时间的突发性,地域的随意性,种类的多样性和后果的严重性等基本特点,致使运用常规技术很难对其调控,每年损失很大。80年代以来,运用信息技术建成了各类灾害预监信息系统,对灾害实施灾前预测、灾期监测、灾后评估以及提供辅助决策方案,取得了很大的减灾效果[17~
20]
[15]
[14]
[14]
引起广泛关注。我国农作物卫星遥感估产始于1983年,历经国家的/七五0、/八五0和/九五0科技规划的国家重点攻关项目的研究,在小麦、水稻、玉米、大豆、棉花等主要农作物的卫星遥感估产等方面做了大量工作,其中小麦卫生遥感估产技术已经达到实用化水平。但是,至今没有建成一个实际运用的农作物卫星遥感估产运行系统[24~28]。
水稻卫星遥感估产,由于存在气候、耕作制度和地形田块等复杂性造成的特殊困难,至今国内外还没有一个成功的可实际应用的运行系统。浙江大学经过/六五0、/七五0、/八五0和/九五0期间4个阶段的连续18年的研究,建成了浙江省水稻卫星遥感估产运行系统。该系统经过1999~2000年两年的运行表明,以省域为单位的估产精度达90~99%;以浙江省农业遥感与信息技术重点研究实验室为依托,一年的运行经费,只需5万元,达到了实用化的程度,该系统于2001年起将由浙江省人民政府组织实施推广。3.4 农业环境污染监测与评价
农业环境污染是农业可持续发展的主要障碍之一。随着农业化学化水平的提高,以及城市化与工业化的发展,防止农业环境污染,并对污染农区作出评价就成为一个十分迫切的问题。农业信息技术在这方面具有特殊的作用。但是,农业环境污染评价信息系统尚处于研制与发展阶段。目前主要是利用GIS和农业环境污染评价模型结合,形成一个简单的评价系统。估计今后的发展目标是建立区域性或流域性的农业环境污染评价与管理技术体系。它将是一个集遥感技术、地理信息系统技术、全球定位系统技术和系统模拟技术的综合技术体系[14]。
3.5 农业生产管理与技术咨询服务系统及其应用
在GIS技术的基础上,引入专业评价预。例如台风暴雨预报几乎没
有一次漏报;林火灾害预报准确度达到80%以上;洪水灾害的预监取得显著效果;旱情预
报达到80%的准确度;泥石流、滑坡和地震的监测效果也很好[20]。植物病虫害的遥感预测方面也做了一些研究,但由于难度比较大,虽有监测松毛虫、蝗虫、螺旋锥蝇幼虫等灾害的成功实例,但实际运行的系统并不多[21~23]。
3.3 农作物长势监测与估产
农作物估产(含生长势监测)历来是各国政府十分重视的一项工作。美国于1975~1985年期间,经过大面积作物清查试验(LACIS计划)、作物情况估计(CCA)和全球空间遥感监测农业资源计划(AGRISTARS),实,
王人潮等:信息技术在农业中的应用及其发展战略
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络化等技术,建立农业生产管理与技术咨询服务系统,为领导部门的现代化农业生产管理和直接面对农户开展咨询服务,促进农业信息技术的应用达到更高层次的水平。这是90年代以来国内外的主攻方向和研究热点。由于专家知识推理机的开发难度很大,目前多数停滞在专家知识规划的应用。1998年,史舟的博士论文,研制出的县级农业种植利用分区决策支持系统和柑桔合理选址咨询系统;2000年,吕晓男的博士论文,研制出的浙江省低丘红壤玉米施肥咨询系统和高科技农业园区水稻施肥咨询系统;以及史舟于2000年完成的国家科技攻关项目,研制建立的网络化柑桔优化布局与生产管理咨询系统,均在人工智能开发上有新的进展,并都具有为生产管理部门决策和面向生产单位(含农户)咨询服务的功能。
[29~31]
求,又能获取最佳时相的卫星信息源,又因价格太高,在农业上应用有困难。
4.2 农业信息技术的基础研究、应用研究和成果转化之间严重脱节
我国现行的科研体制,基础研究多数集中在中科院系统,与从事应用研究的高等农业院校或研究院的联系甚少,研究部门又多数只进行科技攻关等研究,与应用部门(或叫用户)之间的联系很少。用户往往无法及时获悉最新的科技成果信息,或因缺乏资金,而使科技成果的实际应用受阻。4.3 农业信息技术应用投资大、费用高,农业部门和基层单位难以承受
农业信息技术属高新技术范畴,研究所需的仪器设备和软件有的需国外进口,投资很大。特别是农业生产的行业劣势,要想建立一个能实际应用的运行信息系统,所需的经费比研究费用还要大,单靠农业部门是难以承受的,基层单位更没有条件开展此项工作。
4.4 农业信息技术研究与应用技术难度大,专业的研究人员不稳定
农业信息技术的研究骨干力量多数都要经过专门培养,达到硕士或博士水平。当今的信息技术人才为发达国家和国内新兴企业单位所急需,从业专业人员受到广泛的重视,并享受很高的待遇。但由于行业关系,农业部门培养的农业信息技术人才,很难把他持久地留在农业研究部门。
4 发展农业信息技术存在的主要问题
农业信息技术的发展有赖于信息技术、特别是地球空间信息技术的发展,更有赖于综合国力水平的提高。
4.1 各类农业信息资源的种类不全,精度不高;采集技术手段落后
农业信息技术的主要功能是对现有信息资源和新获取的信息资源进行综合加工和开发利用。我国的大尺度农业信息资源较齐全,因此,研制的各类信息系统,对宏观决策发挥重要作用。而小尺度农业信息资源严重不足、精度也不高,导致现在研制的各类小尺度信息系统,多数处于模拟的实验型水平,缺乏实用性。我国采集农业信息的技术手段,还多采用常规技术,不能满足现代农业发展需要。即使现有的卫星信息资源,也存在不少问题,特别是在我国南方地区的问题更为突出。例如,精度较高的卫星资料不易获取最佳时相的信息源;易获取的卫星资料又因5 加快发展农业信息技术的战略思考
根据农业信息技术的应用特点,以及我国的国情和存在的主要问题,对加快我国农业信息技术的发展及其应用,从战略角度提出如下建议。
5.1 明确政府是发展农业信息技术的依靠和科技成果的主要用户
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用技术。农业是国家扶植的产业。因此,农业的基础性设施问题和资源问题、环境问题一样都属于社会公益性的政府行为。在我国现行体制下,在农业信息技术的发展阶段,农业信息技术应用的主要用户是政府。因此,发展农业信息技术,特别是起始阶段要依靠国家计划立项与投资,其成果的转化与应用,也要以政府作为主要用户来组织推广与实施。5.2 全面规划、抓住重点、集中力量,以中央为主,充分发挥地方积极性
农业信息技术研究的难度大,技术要求很高,投资也很大。基于我国的经济实力和人才设备等国情,建议在明确农业信息技术对我国实现农业现代化的重大作用的基础上,认真总结/七五0、/八五0和/九五0研究成果,抓住重点项目做出全面规划,充分发挥中央的领导骨干作用,发挥地方的优势和积极性,组织协作研究,以促进我国农业信息技术应用的发展,使之在发展持续农业中发挥积极作用。
5.3 加强遥感技术(RS)、地理信息系统技术(GIS)和全球定位系统技术(GPS)的集成及其应用研究
RS、GIS和GPS三大技术的单独运用,虽都解决了很多在农业上的应用问题。但是对复杂的综合性的农业生产问题就不能达到所需的要求。只有RS、GIS和GPS的集成,相互结合运用,才能够大大提高决策能力,取得意想不到的效果。
5.4 最大限度地提高卫星资料在农业领域中的应用效果
农业信息技术在农业中的应用,有很多突出的优势,但也因为卫星信息源的分辨率以及费用过高等引起的难以克服的弱点,影响其在农业上的应用效果。根据我们的经验,如果加强遥感与非遥感技术相结合;加强农业遥感技术应用的农学基础研究等,不但,决策能力。
5.5 组织农业信息系统的通用软件研制和农业信息技术产业化开发研究
国内外开发的GIS软件很多,不少软件能在农业领域中运用,但还不能完全适用,特别是高价格问题,使它的应用很有局限性。如能自主开发适用于农业的通用软件,就有可能大幅度降低价格,在广大农村推广,实现农业信息技术产业化。我们的研究结果认为,电脑式植物分析仪的研制与开发、各类农业资源管理信息系统和决策咨询系统的应用软件包的开发是很有前途的。5.6 采取具有战略性的保障措施
除采取上述措施以外,还需¹加强国家空间数据基地设施的建设,特别是多尺度国家基础地理数据库的建设;º加强组织机构的建设和增设硕士、博士点,加速人才培养;»加强地面应用系统研究和试验基地的建设,克服基础研究与应用研究脱节的问题;¼国家对农业信息技术应用要给予优惠政策,以促进农业信息技术的研究与普及。
6 结论与讨论
(1)江泽民总书记从社会经济发展的高度,对发展信息技术提出了一系列的科学论断。这是因为发展信息技术是时代发展的必然,也是实现现代化的一项战略措施;它有赖于国家社会经济、科技文化等发展和综合国力的提高。
(2)农业信息技术的实质就是信息技术在农业上的应用。发展农业信息技术是实施农业现代化的需要,因为实施农业现代化需要作为高新技术的农业信息系统工程的技术支持。
(3)现代农业信息技术,主要包括卫星遥感技术、地理信息系统技术、全球定位系统技术和计算机网络技术等,它们的集成运用对
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(3)我国农业信息技术已在农业资源、农业灾害、农作物估产、农业环境评估、农业生产管理和技术咨询等方面有广泛的研究,有的已开始实际应用,并都取得良好效果,但都处于研究应用发展阶段。
(5)我国农业信息技术的发展还存在着信息源不齐和精度不高、科学研究与成果转化脱节、技术难度大与资金投入少、科研低水平重复、研究人员不稳定等问题。
(6)为了加快发展我国的农业信息技术,从战略思考角度针对性地提出有关政府领导、科技规划、技术集成、提高应用效果、开发通用软件、信息技术产业化和政府必须采取的保证措施等建议。
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(责任编辑 陈华平)
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文章编号:1004-1524(2001)01-0001-07
Applicationanddevelopmentaltacticofagriculturalinformationtechnology:WANGRen-chao,HUANGJing-feng,SIZhou(InstituteofAgriculturalRemoteSensingandInformationSystemApplication,ZhejiangUniver-sity,KeyLaboratoryofAgriculturalRemoteSensingandInformationSystem,ZhejiangProvince,Hangzhou310029,China)
Abstract:Fromthedevelopmentofagriculturalproductionandnaturalscience,theconceptualframeworkofa-griculturalinformationsystemengineeringwasputforwardafterdiscussionoftheformation,conceptsandcompo-nentsofagriculturalinformationscienceandagriculturalinformationtechnology.Therealityandfunctionofagr-iculturalinformationtechnologyinChinawassummarizedin5aspects:agriculturalresources,agriculturaldisas-ter,cropyieldestimation,environmentalmonitoringandevaluation,andagriculturalproductionmanagementandtechnologicalconsultation.Therewere4mainproblemsinthedevelopmentofagriculturalinformationtechnologyundercurrentsituation.Atlastsomesuggestionsweremadeondevelopingtheagriculturalinformationtechnolo-gy.
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1 引言
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自然科学的研究对象可以概括为物质流、能量流和信息流三大范畴。从自然科学的发展过程来看,人们先是认识物质并研究物质流,尔后是认识能量并研究能量流,而现在已经进入认识信息和研究信息流的时代。随着信息科学、地球信息科学的逐步形成,作为在地球表面生产有生命力的农业活动,也必将向农业信息化发展。因此,现在和将来的相当长时期内,农业科学工作者将以农业生产自动化、数字化和网络化作为主要研究对象。美国首先提出并正在实施推广的精确农业就是信息化农业的一个典型例证。可以预见,农业信息科学将依据农业科学的特殊性,借助于地球信息科学(或叫地球空间信息科学)的技术支撑,从信息科学中分离出来形[5]。
2 农业信息科学和农业信息技术的概念及其组成
[5]
20世纪80年代以来,国内外不断出现有关信息科学、信息技术的名词学术,出现率迅速增加[6~
10]
,预示以信息科学为主导的新
兴的交叉学科体系将应运而生。信息技术在农业中的应用结果必将形成农业信息科学和农业信息技术。
2.1 农业信息科学和农业信息技术的概念信息科学和信息技术、农业信息科学与农业信息技术等都处于迅猛发展之中。国内外至今难于找到一个统一的概念。作者借鉴地球空间信息科学和地理信息科学现有的定义,结合40余年的科教经验,提出农业信息科学的定义是:以农业科学和地球科学的基本理论为基础,以农业生产活动的信息为对象,以信息技术为支撑,进行信息采集、处理和具有明确的时空尺度和定位含义的农业信息的输出与决策,研究和解决农业生产活动中信息的变化规律的科学。如果再简明扼要些,可以概括为,农业信息科学是运用现代信息技术研究和调控农业生产活动中的信息流的科学。
农业信息技术是农业信息科学的技术体系。它是以电子信息科学为基础,以近代数学、航天技术和计算机技术为支撑,以农业生产活动信息为对象的信息采集、综合处理、判译分析和结果输出等技术过程。2.2 农业信息技术的组成
农业信息技术牵涉到遥感技术、地理信息系统技术、全球定位系统技术、计算机网络技术、模拟模型技术、虚拟现实技术、人工智能技术、多媒体技术等所有现代的电子信息技术。现阶段的农业信息技术主要包括卫星遥感技术、地理信息系统技术、全球定位系统技术和计算机网络技术。其中卫星遥感技术不
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图1 农业信息系统工程概念框图(以种植业为主)
Fig.1 Conceptualframeworkofagriculturalinformationsystemengineering(plantcultivation)
同时相的观察,以获取现势性信息;地理信息系统技术能快速实现多因素、多目标,对海量的各类信息数据进行综合处理,并提供各类辅助决策咨询意见;全球定位系统技术与遥感技术、地理信息系统技术相结合,可以实现定向、定位获取各类信息,并能起到定向航导与求算面积等作用;计算机网络技术可快速传输网域内各类农业信息,对快速决策起特殊作用。这些功能是常规技术无法替代的,上述技术的相互集成运用可解决农业[5]
3 信息技术在农业中的应用概述
综合国内外信息技术在农业中的应用,可归纳为以下5个方面。但国内外的研究与应用水平差异较大。总的来说,我国尚处于研究应用阶段,而世界发达国家已进入全面应用发展阶段。
3.1 农业资源调查、评价、规划和管理
20世纪80年代以来,遥感技术广泛应用于农业资源调查、监测与规划的研究。主
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要是运用遥感资料进行目视土壤解译制图[11]、土地利用分类制图[12]、土地利用动态监测[13]、土地定级估价[14]、土地利用总体规划、农业利用分区规划、水土保持模拟技术[14]、农田水分优化配置[14]等的研究。90年代开始各类资源信息系统的研制与应用。目前已建成的信息系统主要有土地利用总体规划信息系统[15]、水土定级估价信息系统[14]、农用土地评价信息系统[14]、红壤资源信息系统[15]、水土流失动态监测系统[16]、小流域农田水分优化配置系统、基于土壤肥力测定的红壤玉米施肥咨询系统[15]、农业高科技示范园区水稻施肥咨询系统、网络化柑桔优化布局和生产管理决策咨询系统等。3.2 农业灾害的预报、监测与评估
农业灾害主要是指自然灾害,它具有时间的突发性,地域的随意性,种类的多样性和后果的严重性等基本特点,致使运用常规技术很难对其调控,每年损失很大。80年代以来,运用信息技术建成了各类灾害预监信息系统,对灾害实施灾前预测、灾期监测、灾后评估以及提供辅助决策方案,取得了很大的减灾效果[17~
20]
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[14]
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引起广泛关注。我国农作物卫星遥感估产始于1983年,历经国家的/七五0、/八五0和/九五0科技规划的国家重点攻关项目的研究,在小麦、水稻、玉米、大豆、棉花等主要农作物的卫星遥感估产等方面做了大量工作,其中小麦卫生遥感估产技术已经达到实用化水平。但是,至今没有建成一个实际运用的农作物卫星遥感估产运行系统[24~28]。
水稻卫星遥感估产,由于存在气候、耕作制度和地形田块等复杂性造成的特殊困难,至今国内外还没有一个成功的可实际应用的运行系统。浙江大学经过/六五0、/七五0、/八五0和/九五0期间4个阶段的连续18年的研究,建成了浙江省水稻卫星遥感估产运行系统。该系统经过1999~2000年两年的运行表明,以省域为单位的估产精度达90~99%;以浙江省农业遥感与信息技术重点研究实验室为依托,一年的运行经费,只需5万元,达到了实用化的程度,该系统于2001年起将由浙江省人民政府组织实施推广。3.4 农业环境污染监测与评价
农业环境污染是农业可持续发展的主要障碍之一。随着农业化学化水平的提高,以及城市化与工业化的发展,防止农业环境污染,并对污染农区作出评价就成为一个十分迫切的问题。农业信息技术在这方面具有特殊的作用。但是,农业环境污染评价信息系统尚处于研制与发展阶段。目前主要是利用GIS和农业环境污染评价模型结合,形成一个简单的评价系统。估计今后的发展目标是建立区域性或流域性的农业环境污染评价与管理技术体系。它将是一个集遥感技术、地理信息系统技术、全球定位系统技术和系统模拟技术的综合技术体系[14]。
3.5 农业生产管理与技术咨询服务系统及其应用
在GIS技术的基础上,引入专业评价预。例如台风暴雨预报几乎没
有一次漏报;林火灾害预报准确度达到80%以上;洪水灾害的预监取得显著效果;旱情预
报达到80%的准确度;泥石流、滑坡和地震的监测效果也很好[20]。植物病虫害的遥感预测方面也做了一些研究,但由于难度比较大,虽有监测松毛虫、蝗虫、螺旋锥蝇幼虫等灾害的成功实例,但实际运行的系统并不多[21~23]。
3.3 农作物长势监测与估产
农作物估产(含生长势监测)历来是各国政府十分重视的一项工作。美国于1975~1985年期间,经过大面积作物清查试验(LACIS计划)、作物情况估计(CCA)和全球空间遥感监测农业资源计划(AGRISTARS),实,
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络化等技术,建立农业生产管理与技术咨询服务系统,为领导部门的现代化农业生产管理和直接面对农户开展咨询服务,促进农业信息技术的应用达到更高层次的水平。这是90年代以来国内外的主攻方向和研究热点。由于专家知识推理机的开发难度很大,目前多数停滞在专家知识规划的应用。1998年,史舟的博士论文,研制出的县级农业种植利用分区决策支持系统和柑桔合理选址咨询系统;2000年,吕晓男的博士论文,研制出的浙江省低丘红壤玉米施肥咨询系统和高科技农业园区水稻施肥咨询系统;以及史舟于2000年完成的国家科技攻关项目,研制建立的网络化柑桔优化布局与生产管理咨询系统,均在人工智能开发上有新的进展,并都具有为生产管理部门决策和面向生产单位(含农户)咨询服务的功能。
[29~31]
求,又能获取最佳时相的卫星信息源,又因价格太高,在农业上应用有困难。
4.2 农业信息技术的基础研究、应用研究和成果转化之间严重脱节
我国现行的科研体制,基础研究多数集中在中科院系统,与从事应用研究的高等农业院校或研究院的联系甚少,研究部门又多数只进行科技攻关等研究,与应用部门(或叫用户)之间的联系很少。用户往往无法及时获悉最新的科技成果信息,或因缺乏资金,而使科技成果的实际应用受阻。4.3 农业信息技术应用投资大、费用高,农业部门和基层单位难以承受
农业信息技术属高新技术范畴,研究所需的仪器设备和软件有的需国外进口,投资很大。特别是农业生产的行业劣势,要想建立一个能实际应用的运行信息系统,所需的经费比研究费用还要大,单靠农业部门是难以承受的,基层单位更没有条件开展此项工作。
4.4 农业信息技术研究与应用技术难度大,专业的研究人员不稳定
农业信息技术的研究骨干力量多数都要经过专门培养,达到硕士或博士水平。当今的信息技术人才为发达国家和国内新兴企业单位所急需,从业专业人员受到广泛的重视,并享受很高的待遇。但由于行业关系,农业部门培养的农业信息技术人才,很难把他持久地留在农业研究部门。
4 发展农业信息技术存在的主要问题
农业信息技术的发展有赖于信息技术、特别是地球空间信息技术的发展,更有赖于综合国力水平的提高。
4.1 各类农业信息资源的种类不全,精度不高;采集技术手段落后
农业信息技术的主要功能是对现有信息资源和新获取的信息资源进行综合加工和开发利用。我国的大尺度农业信息资源较齐全,因此,研制的各类信息系统,对宏观决策发挥重要作用。而小尺度农业信息资源严重不足、精度也不高,导致现在研制的各类小尺度信息系统,多数处于模拟的实验型水平,缺乏实用性。我国采集农业信息的技术手段,还多采用常规技术,不能满足现代农业发展需要。即使现有的卫星信息资源,也存在不少问题,特别是在我国南方地区的问题更为突出。例如,精度较高的卫星资料不易获取最佳时相的信息源;易获取的卫星资料又因5 加快发展农业信息技术的战略思考
根据农业信息技术的应用特点,以及我国的国情和存在的主要问题,对加快我国农业信息技术的发展及其应用,从战略角度提出如下建议。
5.1 明确政府是发展农业信息技术的依靠和科技成果的主要用户
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用技术。农业是国家扶植的产业。因此,农业的基础性设施问题和资源问题、环境问题一样都属于社会公益性的政府行为。在我国现行体制下,在农业信息技术的发展阶段,农业信息技术应用的主要用户是政府。因此,发展农业信息技术,特别是起始阶段要依靠国家计划立项与投资,其成果的转化与应用,也要以政府作为主要用户来组织推广与实施。5.2 全面规划、抓住重点、集中力量,以中央为主,充分发挥地方积极性
农业信息技术研究的难度大,技术要求很高,投资也很大。基于我国的经济实力和人才设备等国情,建议在明确农业信息技术对我国实现农业现代化的重大作用的基础上,认真总结/七五0、/八五0和/九五0研究成果,抓住重点项目做出全面规划,充分发挥中央的领导骨干作用,发挥地方的优势和积极性,组织协作研究,以促进我国农业信息技术应用的发展,使之在发展持续农业中发挥积极作用。
5.3 加强遥感技术(RS)、地理信息系统技术(GIS)和全球定位系统技术(GPS)的集成及其应用研究
RS、GIS和GPS三大技术的单独运用,虽都解决了很多在农业上的应用问题。但是对复杂的综合性的农业生产问题就不能达到所需的要求。只有RS、GIS和GPS的集成,相互结合运用,才能够大大提高决策能力,取得意想不到的效果。
5.4 最大限度地提高卫星资料在农业领域中的应用效果
农业信息技术在农业中的应用,有很多突出的优势,但也因为卫星信息源的分辨率以及费用过高等引起的难以克服的弱点,影响其在农业上的应用效果。根据我们的经验,如果加强遥感与非遥感技术相结合;加强农业遥感技术应用的农学基础研究等,不但,决策能力。
5.5 组织农业信息系统的通用软件研制和农业信息技术产业化开发研究
国内外开发的GIS软件很多,不少软件能在农业领域中运用,但还不能完全适用,特别是高价格问题,使它的应用很有局限性。如能自主开发适用于农业的通用软件,就有可能大幅度降低价格,在广大农村推广,实现农业信息技术产业化。我们的研究结果认为,电脑式植物分析仪的研制与开发、各类农业资源管理信息系统和决策咨询系统的应用软件包的开发是很有前途的。5.6 采取具有战略性的保障措施
除采取上述措施以外,还需¹加强国家空间数据基地设施的建设,特别是多尺度国家基础地理数据库的建设;º加强组织机构的建设和增设硕士、博士点,加速人才培养;»加强地面应用系统研究和试验基地的建设,克服基础研究与应用研究脱节的问题;¼国家对农业信息技术应用要给予优惠政策,以促进农业信息技术的研究与普及。
6 结论与讨论
(1)江泽民总书记从社会经济发展的高度,对发展信息技术提出了一系列的科学论断。这是因为发展信息技术是时代发展的必然,也是实现现代化的一项战略措施;它有赖于国家社会经济、科技文化等发展和综合国力的提高。
(2)农业信息技术的实质就是信息技术在农业上的应用。发展农业信息技术是实施农业现代化的需要,因为实施农业现代化需要作为高新技术的农业信息系统工程的技术支持。
(3)现代农业信息技术,主要包括卫星遥感技术、地理信息系统技术、全球定位系统技术和计算机网络技术等,它们的集成运用对
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(3)我国农业信息技术已在农业资源、农业灾害、农作物估产、农业环境评估、农业生产管理和技术咨询等方面有广泛的研究,有的已开始实际应用,并都取得良好效果,但都处于研究应用发展阶段。
(5)我国农业信息技术的发展还存在着信息源不齐和精度不高、科学研究与成果转化脱节、技术难度大与资金投入少、科研低水平重复、研究人员不稳定等问题。
(6)为了加快发展我国的农业信息技术,从战略思考角度针对性地提出有关政府领导、科技规划、技术集成、提高应用效果、开发通用软件、信息技术产业化和政府必须采取的保证措施等建议。
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(责任编辑 陈华平)