农作物气象守护智能服务模式实施探索

黄海洪 谭宗琨 罗永明

摘 要 以需求为牵引，问题为导向，分析了农业生产对气象服务的新需求，找出了传统农业气象业务服务的弊端，提出了构建农作物气象守护智能服务模式的设想。提出了新型服务模式的构建原则、技术框架及目标任务，对新模式实施的关键技术进行了分析，该新型服务模式可望有效改进传统服务模式存在的问题，为乡村振兴及精准扶贫等国家战略提供更优质的气象服务。

关键词 为农服务 ；气象守护 ；智能服务

中图分类号 S16 文献标识码 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

現代农业技术发展非常迅猛，如现代农业示范园区建设如火如荼，农业生产集约化规模化已大势所趋，设施农业在迅速推广。基于互联网+技术的农业生产在国内发展很快，精准农业已成主流应用技术，现代农业的发展对气象服务提出了更高的需求。另外，乡村振兴及精准扶贫等工作对科技含量及精准程度也提出了更高要求。虽然农业气象近年也取得了一些进展[1-3]，但传统的农业气象业务服务普遍存在粗放定性、普惠单一，缺乏直通式服务、自动智能化程度低等问题，这些问题使得传统的为农服务与需求严重脱节，服务效率低下。根据需求牵引问题导向的思路，本文提出构建农作物气象守护智能服务模式的构想。新型的服务模式将以自动农业气象观测为基础，以基于互联网+技术的业务平台为依托，以智能化个性化服务为落脚点。该模式可望有效改进传统模式存在的一些突出问题，为乡村振兴及精准扶贫等国家战略提供更优质的气象服务。

1 传统为农气象服务存在的主要问题和发展趋势

1.1 服务产品粗放定性，难以满足现代农业精准定量的需求

传统的农业气象服务产品以文本类为主，一般以旬报和月报的方式对外服务，这类产品以定性分析和建议为主，分辨率低，针对性差，服务效果较差。现代农业正逐步向精准定量化发展，传统的服务模式难以满足服务的需求，必须以精准定量的服务应对需求。

1.2 服务形式单一间接，最后一公里问题成为老大难问题

传统的服务模式是以文本纸质的方式向政府或媒体提供服务，与用户没有直接的对接。这种服务方式存在诸多弊端，一是及时性差，二是针对性差，三是缺乏沟通反馈机制。直通式服务应成为农业气象服务的必由之路，只有直通式服务才能真正搭起气象与农业的桥梁。

1.3 服务产品大众化、单一化、分众化、个性化的服务严重缺失

传统服务产品，往往就是一份纸质材料管全省各类农产品的气象服务，严重的单一化使得用户难以从中受到启发，服务效果大打折扣。气象部门没有向广大农户进行需求调研，农户们有诸多建设性意见不知向谁诉说。分众化个性化服务是农业气象服务改革的关键环节，没有这方面的改进，服务质量的优化无从谈起。

1.4 服务形式陈旧繁琐，自动智能化服务应成为服务的新趋势

传统的农业气象业务服务非常繁琐，每份纸质材料需要层层把关，层层上报。服务材料由政府部门层层转发才到农户手中，过程漫长，应用繁琐。服务形式的发展趋势是自动智能化，气象部门应该成为农户的“气象保姆”，及时自动智能提醒农户，什么时候他的农田将受何种气象灾害影响，该采取何种方式进行防御。

1.5 传统服务只是气象信息服务，没有与用户需求深度融合

传统的服务模式只是告知农户天气实况、天气预报，然后给出无关痛痒的几点生产建议，没有与农户深度融合。比如干旱对柑橘的定量影响如何，可否有不同生长期的定量需水模型，可否与滴灌系统无缝隙衔接，气象服务可否与物联网技术相衔接。

2 农作物气象守护智能服务模式的建设原则和目标

2.1 建设原则

2.1.1 精准定量化服务原则

改进传统的粗放定性服务，提高产品精准定量化水平，使农业气象服务产品逐步从定性向定量化转变，产品形式从纸质文本向图形化过渡，让气象服务与精准农业有机地衔接。

2.1.2 直通式服务原则

传统农业气象业务服务是一种间接式的服务，气象部门只需把业务产品传给政府部门和媒体，新型的直通式服务模式直接服务到田间地头和农户，直通式服务是解决最后一公里问题的关键环节。

2.1.3 分众个性化服务原则

传统的服务单一平均，缺乏针对性和个性化，农户难以适从。新型模式根据不同区域、不同农产品提供分众个性化服务，使农户获得有针对性的服务，为其防灾减灾提供精准的科学依据。

2.1.4 自动智能化原则

新型服务模式改变传统繁琐间接的服务手段，为用户提供自动智能的“保姆式”服务，如什么时候您的地块干旱了，该采取什么防御措施等等。

2.2 建设目标

以农田小气候自动观测网建设为基础，构建集监控、浏览、产品制作等为一体的省市县三级农业气象集约化业务平台，以此为支撑建成精准定量、智能、直通、气象与农业深度融合的智慧化农业气象新型服务模式。该服务模式的建成，可望使传统的农业气象服务弊端得到明显改进，为乡村振兴和精准扶贫等国家战略，提供更优质的气象服务。

3 农作物气象守护智能服务模式的技术构架

新型的服务模式由4大体系建设组成，即农业气象自动观测体系，省市县三级农业气象集约化业务体系，用户服务体系和管理体系（图1）。自动观测体系相当于提供原料[4-5]，业务体系好比加工厂，用户服务体系就是为用户提供实时及售后的服务，管理体系是标准化和规范化的保障。各体系既各自相对独立，又环环相扣，有机衔接，4个体系的建设构成了新型服务模式的核心内容。

3.1 农业气象自动观测体系建设

广西已建和在建农气自动观测站近90个（图2），初步形成以甘蔗、桑蚕、香蕉、柑橘、荔枝、龙眼、芒果等区域优势作物观测为主，兼顾地域特色作物（如柿子、李子），且空间布局相对合理的农气自动观测站网体系，为农作物气象指标构建等基础研究，尤其是为气象为农智能直通式服务提供了详细的原始数据和田间实景资料。

3.2 农业气象业务集约化平台

农业气象业务集约化平台（图3）是业务服务的核心支撑，如果把服务体系比作商品店面，业务集约化系统则是产品加工厂，为店面提供优质的服务产品。该平台集实时监控、信息浏览、产品制作、系统管理等功能为一体，形成对新型服务模式的核心技术支撑。

3.2.1 实时监控

该功能的主要特点是，主动提示提醒用户当前是否有农业气象灾害发生，是否是特定农作物的关键农时，是否有灾害天气的预警信号等等重要信息，另外还可提示是否该制作某类规定的产品，以引起业务人员的关注，进而采取相应的措施。该项功能具备很强的自动性和主动性，可让业务人员在纷繁的信息源中，迅速提炼重要关键信息。

3.2.2 信息浏览

该功能的主要特点是高度集成与农业气象相关的信息，其功能相当于字典，目的是让业务人员主动学习，了解和掌握农业气象观测、农气服务、最新农业生产信息、农业背景信息等。该功能主要特色就是相对全面，几乎涵盖农业气象业务相关的大部分信息。另外，历史的大样本个例也收录于此，便于应用学习。

3.2.3 产品的制作

（1）规范农业气象业务产品的制作流程。基于农业气象服务要求的变化，再造“农业气象业务产品制作业务流程”，详尽明确各类产品的启动标准、格式、制作模式、职责分工、编发时间、流程及发送形式和对象等，使各级业务人员更明晰各自的职责，使产品制作协作性更强，效率更高。

（2）产品制作规程。同层级的农业气象产品的拟稿、技术把关、审核、签发等环节在同一平台上完成，上下级联动制作产品，市县级部分重要服务产品在参考上级指导产品的基础上，形成本级初拟服务产品，并逐级把关审核，形成本级最终产品。本产品制作界面上提供了上级同类参考产品、客观定量产品等参考信息。

3.3 用户服务体系建设——以荔浦砂糖桔服务为例

3.3.1 主要的服务形式

包括2大类，一是田间地头固定的服务终端，包括LED屏，多媒体触摸屏等；二是直接到客户手机的服务，包括短信、微信和APP（图4）。这2类服务方式一改传统间接服务为主，为用户提供直通式的服务。

3.3.2 一键式的服务

通过农业气象业务集约化系统，业务产品制作后，通过一键式操作产品可直达服务终端，免除繁琐的业务操作，精准快捷。

3.3.3 智能型服务

以手机APP业务为例，手机会自动提示某柑橘地块已出现中等旱情，并告知中等干旱对柑橘的影响情况，进而有相应防御的建议措施。如需找专家咨询，可进入专家咨询界面，系统为用户提供了农业、气象等类别的专家；如果有滴灌系统，还可根据预报及实况信息，提供滴灌定量化模型，通过物联网启动滴灌系统，此外，还有关于农业保险的建议。上述一条龙的功能为客户提供了“保姆式”智能化的个性服务。

3.4 管理体系

农作物气象守护智能服务模式的主要业务技术构架由上述3个体系构成，主要回答了做什么和实施的技术路径问题。但谁来做怎么做的问题还需进一步明确和规范，这部分工作理应由农业气象智能直通式服务管理体系来完成，该体系涵盖智能直通式服务相关的产品、产品制作、发布环节等内容。对上述内容进行了标准化界定，如产品制作规范流程、各级农业气象业务人员的业务职责等等，以此管理体系统筹规范上述3个业务技术体系，为农业气象智能直通式服务的有效实施提供了制度保障。

4 农作物气象守护智能服务模式的关键技术

4.1 基于GPS的精准靶向服务技术

传统的服务模式单一大众化，提供更精准分众化的服务首先要基于GPS确定農户地块的精准定位[6-7]，再结合用户的手机信息，锁定跟踪的对象，既能根据固定定位为用户的地块提供标准化农气服务，又可对客户动态进行跟踪定位，及时准确为客户提供天气预警服务。此项技术可大大改进传统的粗放无差别式的服务，使用户得到靶向型的精准服务。

4.2 基于智能网格预报的农业气象定量产品研发

目前，气象部门的天气预报技术发展较快，已从原来站点的天气预报向高分辨的格点预报转变[8]，空间分辨率达到5 km，这为农业气象的定量化服务提供了技术支撑。智能网格预报产品与农作物气象指标体系相结合，形成农业气象预警，预评估定量产品，为农户提供更有针对性更定量化的服务。

4.3 气象与农业“物联网”服务探索

以柑橘的智能化滴灌系统为例。首先根据多年的经验积累，形成柑橘不同生长期定量需水模型，二是把土壤湿度实况与降水预报量值进行同量化处理，三是计算出需水模型的需水量与预报含水量之差，即为滴灌的建议量值。将此量值与滴灌速度结合得出滴灌时间，通过手机APP可智能启动滴灌系统，这是气象与农业精准对接的一个范例，是气象与农业“物联网”服务的有益探索[9-10]，具有推广价值。

4.4 基于遥感技术的农作物长势监测技术

基于遥感技术对农作物进行动态长势监测[11-12]，一是为农户提供更科学精准的作物生长态势信息，二是基于遥感对农业灾害进行定损评估，为保险赔付提供科学依据。上述技术大大提升了农业生产的科技含量，为新型服务模式提供更精准更高科技的服务产品。

4.5 农业气象服务产品的自动监控和产品智能纠错技术

随着气象为农服务规模的拓展，对业务产品的质量提出更高要求，但农业气象技术人员有限，如果这个矛盾解决不好，智能直通式服务体系的安全系数将受到很大影响，直接影响到服务的效益。所以信息质量的监控和纠错必须是以自动智能化为主，人工纠错只能占到很小的一部分，该系统80%以上的服务产品都由系统自动监控纠错，纠错主要是采用历史极值判断和周边格点场对比分析等方法，目前运行状况良好。

5 结语

乡村振兴和精准扶贫等国家战略正在如火如荼进行，如何强化这些重大工程的科技支撑，使这些国家战略能更高质量地实施，是目前面临的重大问题。本研究正是从气象科技服务角度进行了探索，可为科技兴农工作提供有益的示范参考。

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