阅读: 14 发表于 2025-02-19 06:35
中国气象报记者 吴越
小麦群体特征复杂，欧博官网光照影响多变；玉米叶片相互遮挡，部分发育期图像接近；水稻水田耀斑的影响明显；棉花叶子相互遮挡，部分发育期特征难获取……在作物自动化观测发展的进程中，当这些挑战出现在农业气象自动化观测工作中时，我们该如何全面地获取这些重要农作物的观测信息？中国气象局气象探测中心张雪芬及其团队依托公益性行业（气象）科研专项“农业气象观测自动化系统研发”，进行了有效的探索。
自2009年11月开始，该项目一直致力于研发农业气象自动化观测系统。经过多年的应用与检验，该系统已成功实现了小麦、玉米、棉花、水稻4种作物发育期、长势及覆盖度等自动连续观测及主要农业气象灾害的实时监测报警，以及信息采集和处理、资料显示和查询、设备运行状态监控等功能。这套系统集农作物生长、土壤温度和湿度、农田小气候及环境监测于一体，具有田间的温度、湿度梯度和冠层上方的温度、湿度、降水、风向、风速、总辐射、光合有效辐射、红外冠层温度等要素的自动观测、作物发育特征图像自动采集、农事活动、场地安全远程监控与报警等功能。
“我们在作物生育期自动观测算法模型方面，针对图像采集处理的取样代表性、清晰度可用性、光照强度自适应性、发育期连续性、背景干扰性、单目视缺陷性、卫星遥感真实性检验等技术难题，欧博应用了图像识别与数据挖掘等集成技术，结合农业气象学和农作物生育特征建立了小麦、玉米、水稻、棉花等4种作物发育期、密度、覆盖度（叶面积指数）等农业气象要素的算法模型。”张雪芬告诉记者，该项成果可以有效解决上述4种作物在自动监测过程中曾遇到的多种技术困难，改变了依靠独立传感器进行各种要素观测的传统技术，实现了多要素综合观测的高度集成，为其他作物发育期等自动观测研究提供了借鉴。“我们用了两年多的时间，在山东、河南、新疆等地验证玉米、小麦、水稻、棉花的发育期观测图像与数据，其平均误差在1天至3天左右，基本满足业务需求。”同时，该系统对于农作物发育期的识别率达到89%。
依托于该项目，张雪芬及其团队还研发了作物发育期、长势及覆盖度等自动观测方法及装置，获发明专利10项、实用新型专利2项、计算机软件著作权5项，受理发明专利7项，发表学术论文17篇。项目组编制的《农业气象自动观测技术要求》已下发到全国气象部门。
气象科学研究的最终目的是为了能够应用于实际气象业务需要，推动气象业务发展。让张雪芬欣慰的是，该项目的科技成果转化也取得显著的效益。2011年3月21日，在许昌召开的全国春季农业生产工作会议期间，河南省气象局将田间实时小气候资料应用于农作物生育期气象服务；2012年10月，新疆农业气象台已建立农业气象自动化观测综合处理平台，并链接到新疆兴农网，开办了《农田果园长势实景》栏目供社会公众共享，新疆维吾尔自治区党委、政府、人大、政协及农口单位希望气象部门尽快共建共享；项目成果编入国家重大工程“新增千亿斤粮食增产气象工程”——自动化农业气象观测能力建设中。如今，农业气象自动化观测系统已经在新疆、河南、黑龙江、广西等地“三农”服务项目中推广应用。
2014年底，该项目通过了中国气象局科技与气候变化司组织的项目验收，并获得了专家组的一致好评。
展望未来，张雪芬及其团队思考的很多。如何在现有条件下更好地发挥出这套观测系统的效益，解决现有人工观测带来的业务问题？除了小麦、玉米、水稻、棉花等4种作物外，如何攻克其他作物生长自动观测技术，并开展更多的种类作物研究？在农业气象观测发展之路上，张雪芬和同事将努力走得更远。
（来源：《中国气象报》2015年1月12日三版 责任编辑：张林）