访谈实录：5G时代下的数字农业

智慧农业发展的基础在于数字农业，数字农业是实现农业物联网发展的前提。数字农业从概念的产生，到实践中的探索、发展和应用，一直在不断丰富和完善之中。为进一步促进数字农业高质量发展，促进5G等新兴技术在数字农业领域的应用，本刊采访了中国农业大学信息与电气工程学院教授李道亮老师，围绕数字农业的发展、关键支撑技术、5G与数字农业的融合等方面进行分享，并探讨了目前5G在数字农业中的应用限制，并对数字农业的发展作了展望。

怎样理解数字农业这个概念？

我国农业有着和世界农业一样的发展历程，大致分为4个阶段：以体力和畜力为主的传统农业1.0时代、以农业机械为主要生产工具的机械农业2.0时代和以物联网技术和自动化装备支撑的智慧农业3.0时代，最后是即将到来的以无人化为特征，融合了移动互联网、物联网、5G、云计算、大数据、人工智能等现代科学信息技术的现代农业形态，即智能农业4.0时代。数字农业是利用遥感、传感、地理信息系统、先进计算等技术，把农业资源、环境、对象、生产过程进行可视化表达、数字化设计、信息化管理的现代农业，这个概念源自“数字地球”，在2000年左右就已经有人提出了，是“数字地球”在农业领域的应用，但是因为配套的设施设备和信息技术跟不上，所以发展进展要滞后一些。

数字农业是智慧农业的初级阶段，是智慧农业的基础，强调农业要素（生物要素、环境要素、技术要素、经济要素）的数字化，以达到农业生产的精准，而智慧农业更加强调智慧，强调数字化后的信息智能处理与智能决策，强调全要素、全领域、全过程，最终要呈现的结果是资源节约、产出高效、生态优化和产品安全，实现大尺度、全面化的“数字＋智能”更高阶发展。数字农业的发展与机械农业、信息农业是一体的，相辅相成。数字农业实施的前提需要集约化、设施化、机械化，根据测算，大田作物最少生产面积在33.33 hm2，经济作物如水果、蔬菜面积在6.67 hm2以上的生产范围才适合进行数字化操作，才能将生产成本降低到每亩几十元，这也就要求农业生产要适度规模化。

数字农业的技术支撑有哪些？

RS（遥感）、GIS（地理信息系统）、GPS（全球定位系统）、传感器、5G、大数据、云计算等新一代信息技术是数字农业的核心技术。3S技术、传感器、机器视觉等被广泛应用于作物估产、长势监测、气象和病虫害预报、精细施肥、灌溉等领域。智能农业装备是数字农业发展的关键支撑条件，我国在耕整种植机械、田间植保机械、收获机械、农产品产地加工处理设备等重大及关键环节装备方面取得了显著进展，如变量施肥播种机、精准喷药设备、农田数据移动采集系统、植保无人机、温室自动控制系统等已经在实际生产中得到应用且效果良好。

新兴的5G技术与数字农业如何有机结合？

5G技术是最新一代蜂窝移动通信技术，性能目标是高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接。当前，5G在农业中的应用主要体现在有实时视频传输的农业场景，特别是动物行为的实时监测。5G技术与基础共性能力（人工智能、物联网、云计算、大数据和边缘计算）相互融合可以为5G农业应用开发与运营提供基础条件，为农业机器人、无人车、无人船、无人机等导航、识别、控制创造实时传输条件。操作人员可利用5G的大宽带和低时延能力，对远端的农业设备进行操作和控制；利用5G的大连接能力，将传感器感知的环境信息和设备状态信息，在云计算平台汇聚和共享，通过大数据处理，对环境、设备等进行决策与优化，并将结果呈现在终端设备上。5G将为实施无人农场提供可能，即在人工不进入农场的情况下，采用物联网、大数据、人工智能、5G、机器人等新一代信息技术，通过对设施、装备、机械等远程控制、全程自动控制或机器人自主控制，完成农场所有生产作业的一种全天候、全过程、全空间的无人化的生产作业模式。

5G技术在农业应用推广方面有哪些短板？

5G应用发展正处于萌芽阶段，绝大部分应用项目尚在试点与探索。5G基站是5G网络的核心设备，在技术标准中，5G的频段远高于2G、3G和4G网络，5G网络现阶段主要工作在3 000～5 000 MHz频段。由于频段越高，信号传播过程中的衰减也越大，所以5G网络的基站密度要更高。截至2020年5月，我国已开通5G基站超过20万个，但这个数量还远远不够。应用5G技术，至少确保约10 km范围内有基站覆盖，基站密度足够大才能体现出5G的优势。基于目前的农业生产现状，对5G的需求并没有那么迫切，相关的技术、设备等都需要不断升级、优化，同时政策的制定、社会化服务组织的普及以及农户意识的转变都需要时间，可能需要10～20年才能完全实现融合了5G等先进前沿技术的数字农业发展。

数字农业发展前景如何？

农业农村部一直高度重视农业生产数字化与精准化，不断开展农业物联网示范应用工程，经过近10年的发展，农业生产信息化取得了明显进步，但是从总体上看，我国农业数字化发展基础还比较薄弱，数字资源分散，“天地空”一体化数据获取能力较弱、覆盖率低，农业生产过程数字化、精准化水平与发达国家还有很大的差距，不可能一蹴而就。

纵观全球，5G的到来是这个时代的机遇，是未来经济发展和社会进步的重要增长动能。我国拥有极大的人口密度、多元完善的产业结构和极强的创新基因，是5G技术研发、落地的最佳“试验田”。智慧农业是一个新兴事物，我国虽在个别领域、个别环节开始农业4.0的尝试，但目前仍处于一个“界定概念、丰富内涵、设计示范工程”的阶段。作为智慧农业的初级发展阶段，数字农业在不同行业的发展存在差异，将会在集约化行业优先发展，畜牧业要领先渔业，设施农业要领先于大田种植业，同时基于地域差异，数字农业将会在部分发达省市的部分领域率先得到发展、应用。