農作物氣象守護智能服務模式實施探索

黃海洪 譚宗琨 羅永明

摘 要 以需求為牽引，問題為導向，分析了農業生產對氣象服務的新需求，找出了傳統農業氣象業務服務的弊端，提出了構建農作物氣象守護智能服務模式的設想。提出了新型服務模式的構建原則、技術框架及目標任務，對新模式實施的關鍵技術進行了分析，該新型服務模式可望有效改進傳統服務模式存在的問題，為鄉村振興及精準扶貧等國家戰略提供更優質的氣象服務。

關鍵詞 為農服務 ；氣象守護 ；智能服務

中圖分類號 S16 文獻標識碼 A Doi：10.12008/j.issn.1009-2196.2019.01.018

Abstract New requirements of meteorological service for agricultural production were analyzed to find out the disadvantages of traditional meteorological service in agriculture， based on which a conception of establishment of a smart meteorological service model for crops was put forward. In this conception the principle of establishment of a new service model， technical framework and target task were put forward. The key technologies in the implementation of this new model were also analyzed. The new service model is expected to improve the traditional service model， providing a better meteorological service for rural revitalization and precision alleviation of poverty.

Keywords agriculture service ； meteorological care ； smart service

現代農業技術發展非常迅猛，如現代農業示范園區建設如火如荼，農業生產集約化規模化已大勢所趨，設施農業在迅速推廣?；诨ヂ摼W+技術的農業生產在國內發展很快，精準農業已成主流應用技術，現代農業的發展對氣象服務提出了更高的需求。另外，鄉村振興及精準扶貧等工作對科技含量及精準程度也提出了更高要求。雖然農業氣象近年也取得了一些進展[1-3]，但傳統的農業氣象業務服務普遍存在粗放定性、普惠單一，缺乏直通式服務、自動智能化程度低等問題，這些問題使得傳統的為農服務與需求嚴重脫節，服務效率低下。根據需求牽引問題導向的思路，本文提出構建農作物氣象守護智能服務模式的構想。新型的服務模式將以自動農業氣象觀測為基礎，以基于互聯網+技術的業務平臺為依托，以智能化個性化服務為落腳點。該模式可望有效改進傳統模式存在的一些突出問題，為鄉村振興及精準扶貧等國家戰略提供更優質的氣象服務。

1 傳統為農氣象服務存在的主要問題和發展趨勢

1.1 服務產品粗放定性，難以滿足現代農業精準定量的需求

傳統的農業氣象服務產品以文本類為主，一般以旬報和月報的方式對外服務，這類產品以定性分析和建議為主，分辨率低，針對性差，服務效果較差?，F代農業正逐步向精準定量化發展，傳統的服務模式難以滿足服務的需求，必須以精準定量的服務應對需求。

1.2 服務形式單一間接，最后一公里問題成為老大難問題

傳統的服務模式是以文本紙質的方式向政府或媒體提供服務，與用戶沒有直接的對接。這種服務方式存在諸多弊端，一是及時性差，二是針對性差，三是缺乏溝通反饋機制。直通式服務應成為農業氣象服務的必由之路，只有直通式服務才能真正搭起氣象與農業的橋梁。

1.3 服務產品大眾化、單一化、分眾化、個性化的服務嚴重缺失

傳統服務產品，往往就是一份紙質材料管全省各類農產品的氣象服務，嚴重的單一化使得用戶難以從中受到啟發，服務效果大打折扣。氣象部門沒有向廣大農戶進行需求調研，農戶們有諸多建設性意見不知向誰訴說。分眾化個性化服務是農業氣象服務改革的關鍵環節，沒有這方面的改進，服務質量的優化無從談起。

1.4 服務形式陳舊繁瑣，自動智能化服務應成為服務的新趨勢

傳統的農業氣象業務服務非常繁瑣，每份紙質材料需要層層把關，層層上報。服務材料由政府部門層層轉發才到農戶手中，過程漫長，應用繁瑣。服務形式的發展趨勢是自動智能化，氣象部門應該成為農戶的“氣象保姆”，及時自動智能提醒農戶，什么時候他的農田將受何種氣象災害影響，該采取何種方式進行防御。

1.5 傳統服務只是氣象信息服務，沒有與用戶需求深度融合

傳統的服務模式只是告知農戶天氣實況、天氣預報，然后給出無關痛癢的幾點生產建議，沒有與農戶深度融合。比如干旱對柑橘的定量影響如何，可否有不同生長期的定量需水模型，可否與滴灌系統無縫隙銜接，氣象服務可否與物聯網技術相銜接。

2 農作物氣象守護智能服務模式的建設原則和目標

2.1 建設原則

2.1.1 精準定量化服務原則

改進傳統的粗放定性服務，提高產品精準定量化水平，使農業氣象服務產品逐步從定性向定量化轉變，產品形式從紙質文本向圖形化過渡，讓氣象服務與精準農業有機地銜接。

2.1.2 直通式服務原則

傳統農業氣象業務服務是一種間接式的服務，氣象部門只需把業務產品傳給政府部門和媒體，新型的直通式服務模式直接服務到田間地頭和農戶，直通式服務是解決最后一公里問題的關鍵環節。

2.1.3 分眾個性化服務原則

傳統的服務單一平均，缺乏針對性和個性化，農戶難以適從。新型模式根據不同區域、不同農產品提供分眾個性化服務，使農戶獲得有針對性的服務，為其防災減災提供精準的科學依據。

2.1.4 自動智能化原則

新型服務模式改變傳統繁瑣間接的服務手段，為用戶提供自動智能的“保姆式”服務，如什么時候您的地塊干旱了，該采取什么防御措施等等。

2.2 建設目標

以農田小氣候自動觀測網建設為基礎，構建集監控、瀏覽、產品制作等為一體的省市縣三級農業氣象集約化業務平臺，以此為支撐建成精準定量、智能、直通、氣象與農業深度融合的智慧化農業氣象新型服務模式。該服務模式的建成，可望使傳統的農業氣象服務弊端得到明顯改進，為鄉村振興和精準扶貧等國家戰略，提供更優質的氣象服務。

3 農作物氣象守護智能服務模式的技術構架

新型的服務模式由4大體系建設組成，即農業氣象自動觀測體系，省市縣三級農業氣象集約化業務體系，用戶服務體系和管理體系（圖1）。自動觀測體系相當于提供原料[4-5]，業務體系好比加工廠，用戶服務體系就是為用戶提供實時及售后的服務，管理體系是標準化和規范化的保障。各體系既各自相對獨立，又環環相扣，有機銜接，4個體系的建設構成了新型服務模式的核心內容。

3.1 農業氣象自動觀測體系建設

廣西已建和在建農氣自動觀測站近90個（圖2），初步形成以甘蔗、桑蠶、香蕉、柑橘、荔枝、龍眼、芒果等區域優勢作物觀測為主，兼顧地域特色作物（如柿子、李子），且空間布局相對合理的農氣自動觀測站網體系，為農作物氣象指標構建等基礎研究，尤其是為氣象為農智能直通式服務提供了詳細的原始數據和田間實景資料。

3.2 農業氣象業務集約化平臺

農業氣象業務集約化平臺（圖3）是業務服務的核心支撐，如果把服務體系比作商品店面，業務集約化系統則是產品加工廠，為店面提供優質的服務產品。該平臺集實時監控、信息瀏覽、產品制作、系統管理等功能為一體，形成對新型服務模式的核心技術支撐。

3.2.1 實時監控

該功能的主要特點是，主動提示提醒用戶當前是否有農業氣象災害發生，是否是特定農作物的關鍵農時，是否有災害天氣的預警信號等等重要信息，另外還可提示是否該制作某類規定的產品，以引起業務人員的關注，進而采取相應的措施。該項功能具備很強的自動性和主動性，可讓業務人員在紛繁的信息源中，迅速提煉重要關鍵信息。

3.2.2 信息瀏覽

該功能的主要特點是高度集成與農業氣象相關的信息，其功能相當于字典，目的是讓業務人員主動學習，了解和掌握農業氣象觀測、農氣服務、最新農業生產信息、農業背景信息等。該功能主要特色就是相對全面，幾乎涵蓋農業氣象業務相關的大部分信息。另外，歷史的大樣本個例也收錄于此，便于應用學習。

3.2.3 產品的制作

（1）規范農業氣象業務產品的制作流程。基于農業氣象服務要求的變化，再造“農業氣象業務產品制作業務流程”，詳盡明確各類產品的啟動標準、格式、制作模式、職責分工、編發時間、流程及發送形式和對象等，使各級業務人員更明晰各自的職責，使產品制作協作性更強，效率更高。

（2）產品制作規程。同層級的農業氣象產品的擬稿、技術把關、審核、簽發等環節在同一平臺上完成，上下級聯動制作產品，市縣級部分重要服務產品在參考上級指導產品的基礎上，形成本級初擬服務產品，并逐級把關審核，形成本級最終產品。本產品制作界面上提供了上級同類參考產品、客觀定量產品等參考信息。

3.3 用戶服務體系建設——以荔浦砂糖桔服務為例

3.3.1 主要的服務形式

包括2大類，一是田間地頭固定的服務終端，包括LED屏，多媒體觸摸屏等；二是直接到客戶手機的服務，包括短信、微信和APP（圖4）。這2類服務方式一改傳統間接服務為主，為用戶提供直通式的服務。

3.3.2 一鍵式的服務

通過農業氣象業務集約化系統，業務產品制作后，通過一鍵式操作產品可直達服務終端，免除繁瑣的業務操作，精準快捷。

3.3.3 智能型服務

以手機APP業務為例，手機會自動提示某柑橘地塊已出現中等旱情，并告知中等干旱對柑橘的影響情況，進而有相應防御的建議措施。如需找專家咨詢，可進入專家咨詢界面，系統為用戶提供了農業、氣象等類別的專家；如果有滴灌系統，還可根據預報及實況信息，提供滴灌定量化模型，通過物聯網啟動滴灌系統，此外，還有關于農業保險的建議。上述一條龍的功能為客戶提供了“保姆式”智能化的個性服務。

3.4 管理體系

農作物氣象守護智能服務模式的主要業務技術構架由上述3個體系構成，主要回答了做什么和實施的技術路徑問題。但誰來做怎么做的問題還需進一步明確和規范，這部分工作理應由農業氣象智能直通式服務管理體系來完成，該體系涵蓋智能直通式服務相關的產品、產品制作、發布環節等內容。對上述內容進行了標準化界定，如產品制作規范流程、各級農業氣象業務人員的業務職責等等，以此管理體系統籌規范上述3個業務技術體系，為農業氣象智能直通式服務的有效實施提供了制度保障。

4 農作物氣象守護智能服務模式的關鍵技術

4.1 基于GPS的精準靶向服務技術

傳統的服務模式單一大眾化，提供更精準分眾化的服務首先要基于GPS確定農戶地塊的精準定位[6-7]，再結合用戶的手機信息，鎖定跟蹤的對象，既能根據固定定位為用戶的地塊提供標準化農氣服務，又可對客戶動態進行跟蹤定位，及時準確為客戶提供天氣預警服務。此項技術可大大改進傳統的粗放無差別式的服務，使用戶得到靶向型的精準服務。

4.2 基于智能網格預報的農業氣象定量產品研發

目前，氣象部門的天氣預報技術發展較快，已從原來站點的天氣預報向高分辨的格點預報轉變[8]，空間分辨率達到5 km，這為農業氣象的定量化服務提供了技術支撐。智能網格預報產品與農作物氣象指標體系相結合，形成農業氣象預警，預評估定量產品，為農戶提供更有針對性更定量化的服務。

4.3 氣象與農業“物聯網”服務探索

以柑橘的智能化滴灌系統為例。首先根據多年的經驗積累，形成柑橘不同生長期定量需水模型，二是把土壤濕度實況與降水預報量值進行同量化處理，三是計算出需水模型的需水量與預報含水量之差，即為滴灌的建議量值。將此量值與滴灌速度結合得出滴灌時間，通過手機APP可智能啟動滴灌系統，這是氣象與農業精準對接的一個范例，是氣象與農業“物聯網”服務的有益探索[9-10]，具有推廣價值。

4.4 基于遙感技術的農作物長勢監測技術

基于遙感技術對農作物進行動態長勢監測[11-12]，一是為農戶提供更科學精準的作物生長態勢信息，二是基于遙感對農業災害進行定損評估，為保險賠付提供科學依據。上述技術大大提升了農業生產的科技含量，為新型服務模式提供更精準更高科技的服務產品。

4.5 農業氣象服務產品的自動監控和產品智能糾錯技術

隨著氣象為農服務規模的拓展，對業務產品的質量提出更高要求，但農業氣象技術人員有限，如果這個矛盾解決不好，智能直通式服務體系的安全系數將受到很大影響，直接影響到服務的效益。所以信息質量的監控和糾錯必須是以自動智能化為主，人工糾錯只能占到很小的一部分，該系統80%以上的服務產品都由系統自動監控糾錯，糾錯主要是采用歷史極值判斷和周邊格點場對比分析等方法，目前運行狀況良好。

5 結語

鄉村振興和精準扶貧等國家戰略正在如火如荼進行，如何強化這些重大工程的科技支撐，使這些國家戰略能更高質量地實施，是目前面臨的重大問題。本研究正是從氣象科技服務角度進行了探索，可為科技興農工作提供有益的示范參考。

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