《我国粮食主产区农作物定量遥感关键技术创新与应用》

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农业是国民经济的基础。我国政府长期坚持把保障国家粮食安全作为首要任务。在耕地资源紧缺的情况下,依靠科技创新提高粮食产量与品质是保障粮食安全的重要途径。定量遥感具有快速准确获取大范围农情动态信息的技术优势,是精准农业及时获取与全面掌握作物长势、产量与品质,防御农业重大自然灾害的重要手段之一。该项目瞄准我国粮食生产过程中亟待解决的农情遥感与作物品质监测的关键问题,经过十余年持续研究,形成了多项创新成果:

(1)针对农作物定量遥感动态监测机理不明确与模型难以数学表达的问题,阐明了农田生态过程作物与裸露土壤二元组分动态变化时混合像元电磁波响应机理,发展了面向典型农田地表的微波散射机理与反演方法,首次建立了具有明确数学表达形式,适用于农田地表的植被二向性反射统一模型,提出了全生育期作物多参数立体分层监测与多角度遥感结合的农情定量遥感统一理论架构与模型方法,拓展了农田生态过程定量遥感的理论基础与反演方法。

(2)针对粮食主产区作物品质遥感监测与预报的关键难题,率先在国内开展了作物品质遥感监测预报关键技术研究,突破了作物品质近红外网络检测与遥感监测相结合的关键技术,构建了基于氮素运转机制的稻麦品质遥感监测与预报系统,实现了基于“点-网-面信息”结合的稻麦品质等级划分,形成了业务化应用,为政府相关部门及大型涉农企业提供按质收购决策方面的信息支持。

(3)针对精准农业对农作物定量遥感技术提出的精度高、定位准、实时性强和地域全覆盖的要求,依托定量遥感方法研发了农情信息精准提取的定量遥感新技术与新装置,在作物长势监测、旱情遥感监测、农作物估产等多项农情信息精准提取方面取得了突破性成果,依托所获得的多项国家发明专利技术与具有自主知识产权的软件系统,有效提高了粮食主产区农情要素信息监测精度和时效,为实现主要粮产区精准提取农情信息提供了关键技术支撑。

(4)针对粮食主产区农情信息多层次应用技术服务保障问题,研发了面向业务化应用的全生育期粮食作物与农田环境参数遥感监测模型,纳入了农业部唯一稳定运行多年的国家农作物遥感监测系统,为农业部农情和粮食信息会商与《农业农村经济重要数据月报》提供了及时、可靠的重要农情监测数据,为农业主管部门、省市级农业遥感中心、国营农场等提供了快捷地农田生态过程与农情信息服务,有力地促进了粮食增产增效。

项目获得省部级科技进步一等奖3项,取得国家发明专利15项、实用新型专利1项、软件著作权25项,出版专著2部,发表学术论文386篇,其中SCI收录论文198篇,EI收录论文138篇。近五年来,依托项目技术成果,平均每年有20余期农情监测报告分别被国务院办公厅《昨日要情》、农业部《每日要情》和《农业部信息》采用。近三年来,实现我国主要粮产区遥感监测面积累计达11.8亿亩以上,为农业相关管理部门指导全国粮食主产区田间管理与灾害防御提供了科学依据,取得了显著的社会经济效益。

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