數(shù)字農業(yè)關鍵技術發(fā)展的國際經驗

數(shù)字經濟是經濟高質量發(fā)展的新引擎，數(shù)字產業(yè)化、產業(yè)數(shù)字化為中國城鄉(xiāng)發(fā)展帶來新的機遇。在我國城鄉(xiāng)融合發(fā)展的迫切需求下，如何讓數(shù)字經濟成為發(fā)展新動能和新的經濟增長點，是新時代背景下的重要議題。探究數(shù)字經濟促進城鄉(xiāng)融合發(fā)展的機制、效應與政策，將為助推城市轉型、鄉(xiāng)村振興和城鄉(xiāng)融合發(fā)展提供新路徑。

數(shù)字農業(yè)是現(xiàn)代農業(yè)的重要發(fā)展方向之一，是通過高新技術的應用實現(xiàn)農業(yè)要素、農業(yè)過程和農業(yè)管理的可視化表達、數(shù)字化設計和信息化管理。數(shù)字農業(yè)發(fā)展基于以現(xiàn)代化信息技術為主要部分的關鍵技術在農業(yè)全過程中的集成應用。

在眾多技術中，數(shù)字農業(yè)以遙感系統(tǒng)（RS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）和全球定位系統(tǒng)（GPS）構成的“3S”技術為基礎和核心，實現(xiàn)對農業(yè)的數(shù)字化生產和智能化管理。隨著信息化進程的加快，大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算和人工智能在農業(yè)領域得到廣泛應用，包括元數(shù)據(jù)管理、虛擬現(xiàn)實、自動化和智能化、機器人等高新信息技術成為推動數(shù)字農業(yè)未來發(fā)展的重要關鍵技術。

我國數(shù)字農業(yè)關鍵技術發(fā)展概況

我國數(shù)字農業(yè)起步較晚，但近年來發(fā)展較快，并在關鍵技術研發(fā)與應用上取得了一定成效。自1994年我國首次提出精準農業(yè)的研究應用、1999年提出“數(shù)字地球”發(fā)展戰(zhàn)略后，數(shù)字農業(yè)開始隨著國內外數(shù)字研究的興起而逐步發(fā)展。隨著大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略地位的提高和應用范圍擴大，數(shù)字農業(yè)關鍵技術進入以農業(yè)大數(shù)據(jù)、農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和農業(yè)人工智能技術為核心的新發(fā)展階段。

國家科技部從2011年起設立“農村與農業(yè)信息化科技發(fā)展”重點專項，部署農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術、數(shù)字農業(yè)技術、農業(yè)精準作業(yè)技術等7項數(shù)字農業(yè)技術相關的重點任務。2015年，農業(yè)部公布《關于推進農業(yè)農村大數(shù)據(jù)發(fā)展的實施意見》，從數(shù)據(jù)云平臺建立與共享等方面指出了農業(yè)大數(shù)據(jù)發(fā)展和應用的基礎和重點領域。

2017年，農業(yè)部正式設立“數(shù)字農業(yè)”專項，開展重大關鍵技術研發(fā)，我國數(shù)字農業(yè)關鍵技術在信息化建設、數(shù)據(jù)庫建設、裝備數(shù)字化和智能化建設、專家系統(tǒng)建設等方面取得了突破性進展。2019年農業(yè)農村部在全國確立了6個全產業(yè)鏈大數(shù)據(jù)試點建設項目，應用大數(shù)據(jù)和人工智能的關鍵技術推進農業(yè)數(shù)字化發(fā)展。

國外數(shù)字農業(yè)關鍵技術發(fā)展與應用

美國完善的農業(yè)產業(yè)基礎和數(shù)字技術體系促進農業(yè)發(fā)展。美國數(shù)字農業(yè)發(fā)展建立在農業(yè)生產高度專業(yè)化、規(guī)模化、企業(yè)化的基礎上，已經建成了完善的現(xiàn)代農業(yè)技術應用與管理系統(tǒng)。自20世紀90年代起，美國已開始應用數(shù)字農業(yè)技術，包括應用遙感技術對作物生長過程進行檢測和預報、在大型農機上安裝GPS設備、應用GIS處理和分析農業(yè)數(shù)據(jù)等，對大田作物進行生產前、中、后期的全面監(jiān)測與管理。

在21世紀初已經實現(xiàn)“3S”技術、智能機械系統(tǒng)和計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)在大農場中的綜合應用，智能機械已經進入商品化階段。如John Deere公司的“綠色之星”精準農業(yè)系統(tǒng)，基于物聯(lián)網(wǎng)技術與“3S”技術搭建的新型精準農業(yè)管理系統(tǒng)，用以進行精細農作、農機管理、農藝管理和計劃管理，可繪制農場產量的“數(shù)字地圖”，在機械化生產大農場中的市場占有率達到了65％以上。

在大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等數(shù)字技術飛速發(fā)展的助推下，美國數(shù)字農業(yè)技術已與農業(yè)生產的產前、產中、產后形成緊密銜接，應用范疇覆蓋從作物生長的微觀監(jiān)測到宏觀農業(yè)經濟分析。此外，美國也已形成完善的技術服務組織網(wǎng)絡，美國服務類企業(yè)與公益性服務機構可為經營主體提供較為完善的技術服務，例如美國農業(yè)技術服務組織（FSA）為農民提供豐富的信息。

英國信息化技術應用助推精準農業(yè)。信息化技術推動英國農業(yè)向數(shù)字化、智能化、精準化的方向發(fā)展。英國農村地區(qū)信息化基礎設施完備，互聯(lián)網(wǎng)、3G信號已實現(xiàn)基本覆蓋。在此基礎上，精準農業(yè)技術得以實現(xiàn)在農業(yè)的全方位應用，如借助遙感技術進行作物生產監(jiān)測與產量預報、農業(yè)資源調查、農業(yè)生態(tài)環(huán)境評價和災害監(jiān)測等；

英國Massey Ferguson公司研發(fā)的“農田之星”信息管理系統(tǒng)，借助傳感識別技術和GPS技術能夠更為精準地進行種植和養(yǎng)殖作業(yè)、數(shù)據(jù)記錄分析和制定解決方案；智能機械已基本裝備衛(wèi)星定位系統(tǒng)、電腦控制和軟件應用系統(tǒng)，能夠根據(jù)不同位置、不同質量的地塊情形實現(xiàn)自動化、精準化、變量化作業(yè)，同時可以采集作物信息用以制作電子地圖和調整生產策略。

2013年英國啟動《農業(yè)技術戰(zhàn)略》，提出了應用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)技術和智能技術進一步發(fā)展精準農業(yè)，從而提升農業(yè)生產效率，如借助GateKeeper專家系統(tǒng)提供輔助決策和農場管理、LELY擠奶機器人等智能化設備在養(yǎng)殖場中的應用、自動感知技術在施肥施藥機械上的應用、二維碼技術在農產品產銷環(huán)節(jié)的廣泛應用等。

德國關鍵技術與設備的積極研發(fā)與推廣。在歐盟農業(yè)共同政策對數(shù)字農業(yè)的支持下，德國積極發(fā)展高水平數(shù)字農業(yè)，在農業(yè)生產高度機械化的基礎上，建立完善的計算機支持和輔助決策系統(tǒng)，提供數(shù)字農業(yè)綜合解決方案。

德國投入大量資金與人力支持數(shù)字農業(yè)核心技術與智能設備研發(fā)，并由大型企業(yè)牽頭，如德國拜耳公司投資2億歐元支持數(shù)字農業(yè)布局，已在60多個國家提供數(shù)字化解決方案，并發(fā)布旗下Xarvio品牌推廣數(shù)字農業(yè)，通過Xarvio Scouring識別系統(tǒng)高效識別和分析作物生長和病蟲害信息，幫助農民優(yōu)化田塊單獨管理和農田統(tǒng)籌優(yōu)化。

擁有百年歷史的德國農業(yè)機械制造商CLAAS集團結合第四代移動通信技術和傳感器技術，實現(xiàn)收割過程的全面自動化。

數(shù)字農業(yè)關鍵技術創(chuàng)新的政策建議

一是加強農業(yè)信息化基礎設施建設。目前，我國農村大部分地區(qū)信息化基礎設施建設滯后，數(shù)字農業(yè)發(fā)展缺乏基本條件，政府需進一步加大數(shù)字農業(yè)基礎設施建設力度，為數(shù)字農業(yè)打下硬件基礎。

其一，改善農村網(wǎng)絡基礎設施條件。加快農村通信網(wǎng)絡基礎設施建設和升級改造，加快寬帶通信網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字電視網(wǎng)的普及，擴大4G和5G網(wǎng)絡的覆蓋范圍，完善信息終端、技術產品和服務供給，鼓勵農民使用手機、計算機等信息化終端。

其二，推動農村基礎設施數(shù)字化轉型。加快推動農村地區(qū)水利、公路、電力、冷鏈物流、農業(yè)生產加工等基礎設施的數(shù)字化、智能化轉型與建設，加大數(shù)字農業(yè)所需的無線傳感器、無線基站和傳輸設備等投入，支持傳統(tǒng)農業(yè)向數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化方向進行轉變。

二是促進數(shù)字農業(yè)關鍵技術的創(chuàng)新和轉化。我國數(shù)字農業(yè)核心關鍵技術研發(fā)相對滯后，智能設備很大程度仍依賴國外引進，國產設備在自主創(chuàng)新研發(fā)、系統(tǒng)集成應用等方面還有一定差距，政府需加快數(shù)字農業(yè)關鍵技術的創(chuàng)新和轉化。

其一，加快核心關鍵技術攻關。圍繞數(shù)據(jù)感知與獲取、數(shù)據(jù)處理與分析、輔助決策與管理服務等關鍵環(huán)節(jié)實現(xiàn)突破，重點攻克“3S”技術、動植物生長模型模擬、智能感知與識別、智能決策與控制等數(shù)字農業(yè)核心技術的融合集成應用；并且加快推進北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)、高分辨率對地觀測系統(tǒng)在農業(yè)生產中的應用；重點支持智慧農業(yè)技術與裝備研發(fā)，開發(fā)智能化精準作業(yè)、傳感器和智能終端、農業(yè)生產管理精準控制等智能裝備。

其二，完善農業(yè)信息資源數(shù)據(jù)庫建設?；贕IS與GPS技術應用，設計建立全國農業(yè)生產綜合數(shù)據(jù)庫，納入田塊檔案、三維地形、衛(wèi)星影像、農情監(jiān)測等不同尺度數(shù)據(jù)，建立相應要素的數(shù)據(jù)標準，并開發(fā)數(shù)據(jù)共享管理平臺，推動農業(yè)基礎數(shù)據(jù)整合共享。

其三，以新一代信息技術推動農業(yè)數(shù)字化轉型。加快推廣大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)及人工智能等新一代信息技術在農業(yè)生產經營管理中的運用，發(fā)揮農業(yè)大數(shù)據(jù)的監(jiān)測預警作用和優(yōu)化要素投入結構作用，加快農業(yè)數(shù)字化轉型進程。

三是推動數(shù)字農業(yè)技術體系與農業(yè)全產業(yè)鏈融合。數(shù)字農業(yè)關鍵技術的應用不僅限于大田作物生產環(huán)節(jié)，而應該擴展到農業(yè)生產的產前、產中、產后的整個過程，覆蓋農資供應、農產品生產、加工、流通以及終端銷售的全產業(yè)鏈。

政府應加快實現(xiàn)產業(yè)鏈關鍵環(huán)節(jié)的數(shù)字化轉型，通過智能技術和裝備研發(fā)推進生產經營環(huán)節(jié)智能化，通過創(chuàng)新“互聯(lián)網(wǎng)+”農產品流通服務體系實現(xiàn)流通環(huán)節(jié)網(wǎng)絡化，通過農業(yè)信息數(shù)據(jù)庫的建立與重要農產品全產業(yè)鏈大數(shù)據(jù)建設實現(xiàn)農業(yè)管理數(shù)字化，通過“產學研”結合優(yōu)化農業(yè)科技信息服務實現(xiàn)服務精準化，帶動農業(yè)農村整體數(shù)字化轉型。