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数智新动能，聚力草产业 
文章来源：体系办    提交时间：2023-09-23 00:00:00.000000         

梁天刚：数智新动能，聚力草产业

遥感监测与智能管理岗位 梁天刚

乡村振兴和产业融合是国家十四五农业农村社会经济发展的重大战略决策，牧草产业数字化和智慧化技术（以下简称数智技术）的研发及应用是广大农牧区现代草牧业提质增效的重要发展方向。为了更好地推进我国数字农业基础性、长期性科技工作，加强农业领域数字化建设，提升农业科学数据的观测、收集、分析和应用水平，农业农村部于2022年印发的《十四五全国农业农村信息化发展规划》要求以数据为关键生产要素发展智慧农业，提升农业生产保障能力，从智慧种业、智慧农田、智慧种植、智慧畜牧、智慧渔业、智能农机和智慧农垦七个方面进行全面突破。到2025年，农业基础更加稳固，乡村振兴战略全面推进，农业农村现代化取得重要进展。梯次推进有条件的地区率先基本实现农业农村现代化，脱贫地区实现巩固拓展脱贫攻坚成果同乡村振兴有效衔接。展望2035年，乡村全面振兴取得决定性进展，农业农村现代化基本实现。

数字化和智慧化已经成为草牧业创新和驱动转型的重要标志，世界主要国家已经对农业农村信息化进行了布局，并正在紧锣密鼓地推进，这也是我国必须抢占的竞争制高点。近年来随着物联网、云计算、大数据、人工智能和区块链等现代信息技术在草牧业领域的深度融合发展，国内外在信息化和智能化管理软硬件系统研发方面取得了重要进展，先后推出一系列产品，相关成果在部分大型牧草生产和养殖企业到了应用，对推动我国草牧业的高质量发展和乡村振兴战略实施发挥了重要作用。然而，相比世界草牧业发达国家，我国仍存在核心关键技术创新少，数字化产业融合深度不够，数字化技术集成度低，相关人才培养及储备不足等严峻问题。因此，从国家层面整合相关研发力量，聚焦关键核心技术研发，突破有关科学难题，不仅是现代草牧业提质增效的关键，也对推动广大农牧区产业融合发展具有重大的战略意义。

1. 需求分析

1.1 推动区域牧草产业发展的必然选择

数智技术是实现牧草产业现代化的重要手段，是牧草产业高质量可持续发展的新动能。大力发展数字化和智慧化的牧草产业技术及装备已经成为我国推动乡村振兴、建设数字中国、实现绿色可持续发展的重要组成部分。迫切需要加快转变牧草产业发展模式，从粗放发展向精准管理转变。利用先进的信息通信与处理技术，研发智能感知设备、实时监测和监控牧场环境，搭建数据处理与管理平台，构建不同牧草生长发育模型，实现精准化生产管理，最大限度挖掘其生产潜力，减少投入，降低成本，提高产能，实现牧草生产优质、高产、高效。

1.2 保障草产品质量安全的必然要求

数字化和智慧化牧草产业用电脑强化人脑、用机器替代人力、用自主研发弱化进口依赖，实现牧草产业生产全过程智能管理。推动牧草产品生产流通各环节的数字化，达到生产智能化、作业精准化、管理数字化和服务网络化，掌握集成牧草栽培品种适宜性分析、水肥调控分析、病虫害防治、育种、繁殖、管理、加工、流通各环节的数据信息，实现从生产到营销全过程的有效监管和溯源，促进草产品产销精准对接，提高产需双方信息获取效率和处理效率，减少信息不及时、不透明、不对称等影响，降低交易过程中的不确定性，实现更为精准的产需对接，保障草产品质量安全。

1.3 解决三农问题的有效途径

利用大数据和人工智能，将经验、知识和技术数据化，实现牧草产业数据采集、集成、分析、应用的全线贯通，打破牧草生产企业的数据孤岛，构建设备-系统-平台三位一体智慧化牧草产业服务运营体系，实现智能化、产业化、高效化生产。数字化和智慧化牧草产业建设可以有效降低牧草产业从业门槛，解决劳动力缺乏、行业风险高、生产效益低等问题，促进农牧民专业化转型和增收的同时有更多获得感、幸福感、安全感，对推动我国牧草产业的高质量发展和乡村振兴战略实施具有重要作用，对提高我国的农业农村现代化水平，实现乡村全面振兴意义重大。

2. 技术研发展望

2.1 全国及区域牧草产业动态监测信息管理系统建设

我国栽培牧草种类多、地域分布广，利用当代传感器技术、定位技术和遥感等信息技术手段，构建全国及重点区域的栽培牧草星-空-地三位一体的监测网络和信息管理系统，动态收集、处理、分析栽培牧草空间分布、生长状况、留床面积、产量和品质等本底信息和动态监测数据，是准确掌握国家和区域栽培牧草生产现状、产业发展状况和制订相关管理决策的重要基础。

2.2 病虫鼠杂及外来入侵物种智能识别及防控

病害、虫害、鼠害、杂草和外来入侵物种对牧草产量和品质具有重要影响。但是，由于这些危害受诸多因素的影响，通常存在地域分布广，对调查监测人员的专业性要求强等难点，因此研发可部署于全国重点区域具有多点位、高频次智能化监测诊断等功能的软硬件系统，可以使专业人员聚焦重点危害区域及关键时期的实地调研和更为具体的业务分析，从而为牧草生产提供更加高效的技术服务，减少各类生物灾害引发的损失。

2.3 牧草企业生产管理决策支持系统研发

围绕牧草企业的产前、产中和产后对信息技术的需求，利用大数据、人工智能等信息技术手段，将经验、知识和技术数据化和模块化，构建栽培牧草品种适宜性分析、牧草生长状况监测、水肥智能化调控、病虫害防治、牧草产量及品质评估、产品营销等模块的智慧化服务运营体系，实现智能化和高效化生产及管理，提升牧草企业对信息技术的应用水平，推动我国牧草企业生产及管理的提量增效。

3. 团队研发的草业数智技术应用系统

在国家农业农村部、兰州大学草地农业科技学院、牧草育种创新与草地农业生态全国重点实验室等单位的大力支持下，近年来国家牧草产业技术体系遥感监测与智能管理岗位团队先后研发了中国草业与生态大数据服务系统、草地资源监测与智能分析系统和栽培草地智能感知与分析系统等专业化、数智化应用平台。

3.1 中国草业与生态大数据服务系统

近十年以来，随着云计算、大数据、人工智能等信息技术的快速发展，草业科学领域积累了大量动态监测数据和研发成果，但相关信息系统主要存在内容欠丰富、功能不强、数据共享、互动性及智能化程度差等问题。针对上述亟待解决的关键问题，研究团队于2021年研发出中国草业与生态大数据服务系统(http://ecograss.lzu.edu.cn)。该系统具有全国草地生态环境分析、草地生产力动态监测、草地盖度变化分析、草地健康状况评估、栽培牧草适宜性评价、牧草植物智能识别、栽培苜蓿病害诊断、牧场监理和草畜企业产品营销等主要功能。通过整合草业与生态领域积累的海量数据，面向全国草业与生态管理部门、研究机构、草畜企业用户，突破了草业与生态大数据缺乏共享和难以利用等问题，为草业与生态领域的科学研究、成果转化和技术应用提供了信息化和智能化的服务。

草地管理数据库

3.2 草地资源监测与智能分析系统

外业调查监测是草地生态环境评估、生产力评价、退化草地生态恢复和草畜科学管理的基础性工作，草地类型和牧草植物识别、草地关键生物物理指标定量评估是草地调查的基本内容。针对传统调查监测方法存在费时费力、受人为因素影响大、识别精准性差等关键问题，团队开发出天然草地资源监测与智能分析系统(http://herbs.aiplants.cn)和移动端草伴侣APP，支持草地资源外业调查的全流程数字化作业和关键生物物理指标的智能分析，具有调查任务规划与分解、图像采集与智能分析、专业数据录入及动态传输、数据库自动构建与数据处理分析等功能，可以提高外业调查的工作效率，推动外业调查数据的广泛应用和深度挖掘，为大范围的草地资源调查和国家重大战略需求提供基础性的数据支撑。

草地资源监测与智能分析系统

3.3 栽培草地智能感知与分析系统

基于多源传感器的固定点位外业动态监测和结合无人机等移动设备的外业调查是栽培草地生态环境信息采集的重要手段，对数智化栽培草地生产力监测、品质评估和高效科学管理具有重要作用。针对传统外业定位监测的站点少、受人为因素影响大，存在时效性、代表性和精准性等问题，近年来草地遥感与智能管理岗位团队开发出一种由多源传感器及无人机等硬件设备综合集成的可用于栽培草地及生态环境动态分析的计算机软硬件一体化平台——栽培草地智能感知与分析系统，支持基于多源传感器和无人机等设备的外业调查监测信息获取、栽培草地及生态环境关键指标智能感知与实时分析等功能，可提高外业观测数据采集的精度和时效性，为栽培草地牧草生育期动态监测、病虫害智能识别、盖度分析、生产力评估、牧草营养成分监测与品质评价等提供在线动态信息，对栽培草地生产过程中牧草适时刈割、生物灾害防治、旱涝灾害应急、水肥科学调控等精细化管理具有重要应用价值。

栽培草地智能感知与决策支持系统

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