■李振海在国家精准农业示范基地开展定量遥感观测。
■团队开展花生表型无人机飞行试验。
□青岛日报/观海新闻记者 王世锋 通讯员 任波
到胶州洋河镇冬小麦实验基地飞无人机，为施肥管理提供基础数据支撑；在西海岸泊里、宝山、王台等10多个镇街采样，做冬小麦养分、水分等分析，用以优化校验大数据模型……穿着水靴、戴着斗笠，在田间地头忙碌，是山东科技大学测绘与空间信息学院学术副院长李振海及其团队成员的常态。
这位有着遥感和农学学科交叉背景的大学教授带领团队，利用遥感卫星、无人机、手持终端等先进设备采集农田信息，依托自研大数据模型开展精准分析，形成“天空地”农情监测技术及预警系统，从而实时掌握农田“喜怒哀乐”，实现大范围连续快速预报农情。科技加持，让智慧农业有了新质生产力，在政府农情调度与管理、农户农田调优栽培、企业分类收储、农险承保查勘定损理赔等方面发挥了重要作用，相关成果已在山东、江苏、河北、内蒙古等省区市得到应用。
10年试验构建智能化农情监测系统
今年小麦生长灌浆期，滨州邹平市明集镇农民刘水波的手机上收到一条冬小麦管理服务信息，提醒他相关地块需要尽早浇水、施肥。他承包了1400亩农田，是当地名副其实的种粮大户。“放在以前，这么多农田管理起来耗时耗力，效果还不一定理想，现在只需要一部手机，就能精确地知道哪个地块该浇水了、哪个地块该施肥了，不仅方便及时，还省时省力，效果真不错。”刘水波深深感受到了科技发展给农业带来的变化，这背后正是李振海团队构建“天空地”农情监测技术及预警系统提供的技术支撑。
农业农村部等部门印发的《数字农业农村发展规划（2019-2025年）》明确提出，加快发展数字农情，利用卫星遥感、航空遥感、地面物联网等手段，动态监测重要农作物的种植类型、种植面积、土壤墒情、作物长势、灾情虫情，及时发布预警信息，提升种植业生产管理信息化水平。实际生产中，政府决策及种粮大户的持续增加也产生了大面积农情观测与监测的强烈需求。“新一代信息技术创新空前活跃，不断催生新技术、新产品、新模式，实时准确研判农情关乎社会民生，推进天空地遥感技术在农情监测及预警中的应用，对于推动数字农业农村建设意义重大。”李振海介绍。
“卫星遥感、无人机遥感以及地面红外、雷达等技术均已比较成熟，难点是将他们拍摄到的图像资料转化为人们看得懂的农情信息，图像资料与农情信息之间的桥梁便是大数据模型。”李振海告诉记者。不过，搭建能够真实、准确反映农情信息的大数据模型并非易事。为此，他在北京昌平国家精准农业示范基地连续做了10年遥感定位观测试验，给算法模型持续“投喂”真实数据资料，不停修正算法、调整参数，提高智能化水平，逐步形成了“天空地”农情监测技术及预警系统。
期间，他和团队一起开展了作物氮素定量遥感与应用探索性研究，率先建立了作物氮素光谱辐射传输模型，解决了氮素定量遥感机理性和普适性低难题，相关技术达到国际领先水平。同时，他们开展了农业过程模型结合遥感数据同化的冬小麦生产力预测机理研究，较早提出了基于作物模型先验代价函数的地-空-星多尺度信息融合氮素测报模型，解决了遥感信息时空迁移性与时效性难题；提出了全生育期通用生物量遥感估算思路，创建了多源异类数据的产量品质分层预测模型，丰富了农业遥感监测及预测理论和技术，形成了领先的作物产量品质遥感预测方向。
智慧“把脉”农情精准指导耕种
“天空地”农情监测技术及预警系统主要包括遥感大数据智能处理、作物种植分布智能提取、作物苗情、墒情、灾情、病虫情等监测、粮食产量品质预测等4项核心技术。“传统的粮食种植面积是自下而上汇报统计，统计数据的精确性有待考证。作物种植分布智能提取技术可以精准提取作物种植面积，为政府决策提供数据支撑；作物苗情、墒情、灾情、病虫情等监测可以根据作物光谱信息的不同，判断作物的苗情、墒情等，为作物施肥、浇水等提供精准指导，提升效率、避免浪费；产量预测技术则将作物生长过程中的遥感光谱反射率信息和作物生长模型相结合，在作物收获前预测产量，这不仅可以提前掌握年度的粮食生产情况，还可以在收获前对产量偏低的地块进行调优管理，为粮食单产提升提供保障。”李振海介绍。
“我们正在与青岛市智慧乡村发展服务中心开展合作，对冬小麦、玉米等作物的种植分布、播种期、苗情分级、生育期、产量等进行应用示范。”李振海介绍，他作为山东省科技特派员，负责对接西海岸新区，也在进行冬小麦生长与粮食单产提升技术突破研究。自去年10月份以来，他已到西海岸新区泊里、宝山、王台等地开展了近10次实地调查，有时一天能跑300多公里。
此外，团队在滨州邹平市开展了智慧农业应用示范，在农业信息化方面为种粮大户提供技术支持。团队还与内蒙古农业保险技术公司开展遥感赋能精准理赔方面的技术应用，2020年到2023年在呼和浩特、通辽、乌海、包头等地开展农业保险理赔工作，精准服务理赔勘察工作，并结合遥感信息形成详细受灾统计，累计完成理赔报告70余份，遥感制图1000余幅，覆盖面积1000多万亩。2019年到2021年，团队服务对接农业农村部全国农情调度工作，实现由“传统单点统计上报”到“点+遥感数据”相结合的区域农情调度模式转变，提供农业农村部内参报告68份，相关工作得到农业农村部种植业管理司高度认可。
未来，李振海团队将继续开展粮食安全生产的关键问题研究，逐步建立起粮食产量品质预测技术及系统，实现粮食高产优质的大面积监测技术示范应用，用新质生产力助推智慧农业发展，助力乡村振兴。