聚焦粮食安全打造智慧农业“智能遥感大脑”

粮食安全是关乎国计民生的根本大事，智慧农业已成为全球农业科技竞争的核心制高点，而粮食生产信息的及时高效获取，正成为当下智慧农业发展的关键节点。

国家农业信息化工程技术研究中心首席科学家赵春江院士指导下，依托农业农村部农业遥感机理与定量遥感重点实验室创新团队，构建了空天地全覆盖、多级动态协同的粮食生产全程农情数智化监测体系，不仅推动了空天信息技术、低空无人机、农业专用传感器等关键领域的科技创新，更提升了大数据与大模型技术在农业生产中的应用深度，打造了智慧农业“空天地智能遥感大脑”，为发展智慧农业新质生产力及保障粮食安全供给提供了有力支撑。

构建农业定量遥感体系 开启农业监测新阶段

围绕作物健康监测核心需求，团队突破传统遥感技术瓶颈，创建作物健康指标定量遥感技术体系，推动农业遥感从“定性描述”向“定量分析”跨越。

通过研发作物氮素与光合叶绿素光谱等效吸收转换模型，率先建立叶片氮素光谱响应模型，为无人机及卫星遥感定量反演作物氮素、叶面积指数（LAI）等健康指标提供核心支撑，较传统统计经验模型精度提升24%。深入解析小麦、玉米等主粮作物丰产高效栽培模式下，叶片、茎秆氮素含量消长规律及与籽粒产量形成的内在机理，创新发展氮素运转驱动的作物生长及产量预报模型，实现逐日5-10米分辨率的作物养分及产量精准预测，成功破解田块尺度作物生长动态下养分产量测报的长期难题。

赵春江院士指导作物生长诊断光谱仪-CropSense田间示范

针对降水、灌溉不均导致的肥效偏差问题，团队进一步构建作物水氮耦合养分盈亏诊断模型，估算精度达85.78%，并形成因田“大底方”与因苗“小处方”追肥决策方法，为作物营养状况遥感诊断提供全新思路，标志着农业遥感技术迈入定量应用新阶段。

研发智能传感装备 实现农情监测“所测即所得”

将作物定量遥感监测技术与软硬件工程深度融合，团队成功研发系列先进作物健康智能传感器，以硬件创新夯实智慧农业监测基础。

其中，基于“互联网+”理念开发的作物生长诊断光谱仪（CropSense），可实现作物叶绿素、养分、生物量、产量等生长指标的在线实时监测，同步完成养分盈亏诊断与施肥调控建议输出。自2016年起，该产品已在河南、江苏、山东、黑龙江等粮食主产省推广应用1000余套，累计采集作物健康监测光谱及农学参数超30万条，先后斩获2021年农业农村部“新技术新产品新模式优秀项目”、2023年第49届瑞士日内瓦国际发明展银奖、2024年雄安未来之城无人农场技术应用大赛一等奖等多项荣誉。

新型视频高光谱与点云“图-谱合一”传感器iSpectrum5D 校飞成功

针对作物冠层结构表型与生理生态表型激光-光谱一体化探测难题，团队创制国际首款无人机三维图谱合一作物表型感知系统。该系统突破芯片级滤光片阵列分光等6项核心关键技术，具备面阵快照高光谱、测绘级激光雷达、厘米级三维图谱融合、复杂环境实时光谱定标4大创新特色，可有效支撑作物高光效、高肥效育种及耐盐碱、耐旱、抗病虫等抗逆育种的表型鉴定筛选。目前，产品相关核心技术已获国际及国内发明专利授权，得到隆平高科、先正达等知名育种企业认可。

搭建时空智能服务平台 建成智慧农业“遥感大脑”

以“数据驱动、服务赋能”为核心，团队创新研发作物生产空天地时空智能服务平台，打造集“监测—诊断—决策—服务”于一体的智慧农业“遥感大脑”。

该平台融合定量遥感模型与农学专业知识，打通传感数据与高时空分辨率遥感数据的协同应用通道，可高效处理国产GF系列、Landsat、Sentinel及无人机遥感等多源数据，实现空天地数据的汇聚、治理、分析、发布及全场景应用。在服务层面，平台为农业生产管理部门提供作物面积、种植结构、物候农情等关键数据，涵盖产前种植规划、产中肥水药决策、农机作业调度及产后效益评估等主要功能，支撑国家农情调度与农场生产调度作业；为中化农业、潍柴雷沃等头部农企提供作物长势、养分、病虫害监测、产量预估及精准作业等SaaS智能决策服务，打通遥感监测与田间作业的联动“卡点”；为平安、中华联合等大型农险公司提供灾情查勘与定损服务，显著提升承保理赔效率。

截至目前，该成果已在北京、河南、河北等多个省市累计推广应用14亿亩次，培训农业技术人员3.2万余人次，取得显著社会经济效益。智慧农业“遥感大脑”服务平台连续斩获河南省、浙江省等多项科技一等奖，为遥感技术赋能智慧农业高质量发展探索出“新路径、新里程、新范式”，有力推动智慧农业新质生产力向全链条智能化、精准化方向发展。

研发粮食生产空天地遥感智能服务平台支撑生产全程精准管理责任编辑：韩璐(EN053)