在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)作物的估產(chǎn)，不只是估算產(chǎn)量，更影響著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃制定、糧食安全保障、對外貿(mào)易調(diào)整等多方面的大政方針，因此，更加精準(zhǔn)的估產(chǎn)信息，也意味著將會給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供更準(zhǔn)確的參考。
記者從中國農(nóng)科院獲悉，近日，我國科學(xué)家成功構(gòu)建了一種作物估產(chǎn)的新算法，該算法結(jié)合了衛(wèi)星遙感信息和作物生長模型數(shù)據(jù)，大范圍作物估產(chǎn)精度可以達(dá)到95%以上。該算法由中國農(nóng)科院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所農(nóng)業(yè)遙感創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)和智慧農(nóng)業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)完成，相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《環(huán)境遙感（Remote Sensing of Environment）》上。隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化的推進(jìn)，作物估產(chǎn)的作用越來越受到重視，估產(chǎn)方法也越來越先進(jìn)和準(zhǔn)確。中國農(nóng)科院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所吳尚蓉博士介紹，作物估產(chǎn)在很多方面都發(fā)揮著重要的作用，比如指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)整和決策等，在及時(shí)、準(zhǔn)確地了解當(dāng)年各種作物的預(yù)計(jì)產(chǎn)量之后，就可以及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)策略，科學(xué)謀劃、合理安排下一年農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，這對保障國家糧食安全有非常重要的作用。同理，估產(chǎn)在對外貿(mào)易策略制定、爭取在國際貿(mào)易中的主動(dòng)權(quán)、保持農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展等方面也同樣意義重大。
為此，科學(xué)家們嘗試建立一種更好的兼具空間連續(xù)性和時(shí)間連續(xù)性的數(shù)據(jù)同化新算法。吳尚蓉介紹，此次發(fā)表的研究成果是在兼顧作物生長模型和遙感數(shù)據(jù)二者優(yōu)勢基礎(chǔ)上，一定程度上彌補(bǔ)了常用同化算法的不足。其中，主要兼顧了兩方面的優(yōu)勢，第一，融入了作物生長模型的機(jī)理性及其對作物生長過程變化連續(xù)模擬的能力，第二，結(jié)合衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，利用了衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)空間連續(xù)性較強(qiáng)的特點(diǎn)。最終，科學(xué)家們提出了遙感信息與作物生長模型數(shù)據(jù)同化新算法，并成功構(gòu)建了作物估產(chǎn)同化系統(tǒng)。
在此前的實(shí)驗(yàn)中，科學(xué)家們在河北衡水全域范圍內(nèi)，以冬小麥為對象，進(jìn)行區(qū)域冬小麥產(chǎn)量定量模擬和估算，作物估產(chǎn)同化系統(tǒng)在單點(diǎn)尺度和區(qū)域尺度作物單產(chǎn)模擬中都達(dá)到較高精度水平，證明了所提數(shù)據(jù)同化新算法及同化系統(tǒng)在大范圍作物單產(chǎn)定量模擬中具有一定可行性和有效性。其中，區(qū)域作物單產(chǎn)的估產(chǎn)準(zhǔn)確度可達(dá)到95%以上，且彌補(bǔ)了常用遙感統(tǒng)計(jì)估產(chǎn)模型無法對作物生長變化過程和產(chǎn)量形成進(jìn)行定量化解釋的不足。
據(jù)介紹，該估產(chǎn)同化系統(tǒng)，是對國際現(xiàn)有遙感與作物生長模型數(shù)據(jù)同化算法和同化系統(tǒng)的有益補(bǔ)充，對提高遙感與作物生長模型數(shù)據(jù)同化的作物產(chǎn)量模擬估算精度和水平都具有重要的科學(xué)意義，對開展大范圍作物產(chǎn)量模擬預(yù)測、區(qū)域作物生長監(jiān)測評價(jià)和保障國家糧食安全等，也具有重要應(yīng)用價(jià)值。
該研究得到國家自然科學(xué)基金（創(chuàng)新研究群體）、中國科協(xié)青年人才托舉工程和中國農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程等項(xiàng)目共同資助。
記者從中國農(nóng)科院獲悉，近日，我國科學(xué)家成功構(gòu)建了一種作物估產(chǎn)的新算法，該算法結(jié)合了衛(wèi)星遙感信息和作物生長模型數(shù)據(jù)，大范圍作物估產(chǎn)精度可以達(dá)到95%以上。該算法由中國農(nóng)科院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所農(nóng)業(yè)遙感創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)和智慧農(nóng)業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)完成，相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《環(huán)境遙感（Remote Sensing of Environment）》上。隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化的推進(jìn)，作物估產(chǎn)的作用越來越受到重視，估產(chǎn)方法也越來越先進(jìn)和準(zhǔn)確。中國農(nóng)科院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所吳尚蓉博士介紹，作物估產(chǎn)在很多方面都發(fā)揮著重要的作用，比如指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)整和決策等，在及時(shí)、準(zhǔn)確地了解當(dāng)年各種作物的預(yù)計(jì)產(chǎn)量之后，就可以及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)策略，科學(xué)謀劃、合理安排下一年農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，這對保障國家糧食安全有非常重要的作用。同理，估產(chǎn)在對外貿(mào)易策略制定、爭取在國際貿(mào)易中的主動(dòng)權(quán)、保持農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展等方面也同樣意義重大。
新算法對大范圍作物估產(chǎn)的精度可以達(dá)到95%以上。中國農(nóng)科院供圖
農(nóng)作物又是如何估產(chǎn)的呢？過去估產(chǎn)，采取的是層層上報(bào)的統(tǒng)計(jì)方法，不僅工作效率低，而且信息相對滯后。衛(wèi)星遙感技術(shù)的應(yīng)用，使得作物估產(chǎn)變得快速、高效，但衛(wèi)星遙感獲取的是地表瞬時(shí)信息且存在一定過境周期，導(dǎo)致遙感本身也存在時(shí)間連續(xù)性不強(qiáng)的問題。另外，目前常用的遙感估產(chǎn)方法大多為統(tǒng)計(jì)模型，不能實(shí)現(xiàn)對作物生長過程和產(chǎn)量形成進(jìn)行定量描述。上述問題無法滿足人們對作物估產(chǎn)工作不斷提高的精度需求和定量化要求。為此，科學(xué)家們嘗試建立一種更好的兼具空間連續(xù)性和時(shí)間連續(xù)性的數(shù)據(jù)同化新算法。吳尚蓉介紹，此次發(fā)表的研究成果是在兼顧作物生長模型和遙感數(shù)據(jù)二者優(yōu)勢基礎(chǔ)上，一定程度上彌補(bǔ)了常用同化算法的不足。其中，主要兼顧了兩方面的優(yōu)勢，第一，融入了作物生長模型的機(jī)理性及其對作物生長過程變化連續(xù)模擬的能力，第二，結(jié)合衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，利用了衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)空間連續(xù)性較強(qiáng)的特點(diǎn)。最終，科學(xué)家們提出了遙感信息與作物生長模型數(shù)據(jù)同化新算法，并成功構(gòu)建了作物估產(chǎn)同化系統(tǒng)。
在此前的實(shí)驗(yàn)中，科學(xué)家們在河北衡水全域范圍內(nèi)，以冬小麥為對象，進(jìn)行區(qū)域冬小麥產(chǎn)量定量模擬和估算，作物估產(chǎn)同化系統(tǒng)在單點(diǎn)尺度和區(qū)域尺度作物單產(chǎn)模擬中都達(dá)到較高精度水平，證明了所提數(shù)據(jù)同化新算法及同化系統(tǒng)在大范圍作物單產(chǎn)定量模擬中具有一定可行性和有效性。其中，區(qū)域作物單產(chǎn)的估產(chǎn)準(zhǔn)確度可達(dá)到95%以上，且彌補(bǔ)了常用遙感統(tǒng)計(jì)估產(chǎn)模型無法對作物生長變化過程和產(chǎn)量形成進(jìn)行定量化解釋的不足。
據(jù)介紹，該估產(chǎn)同化系統(tǒng)，是對國際現(xiàn)有遙感與作物生長模型數(shù)據(jù)同化算法和同化系統(tǒng)的有益補(bǔ)充，對提高遙感與作物生長模型數(shù)據(jù)同化的作物產(chǎn)量模擬估算精度和水平都具有重要的科學(xué)意義，對開展大范圍作物產(chǎn)量模擬預(yù)測、區(qū)域作物生長監(jiān)測評價(jià)和保障國家糧食安全等，也具有重要應(yīng)用價(jià)值。
該研究得到國家自然科學(xué)基金（創(chuàng)新研究群體）、中國科協(xié)青年人才托舉工程和中國農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程等項(xiàng)目共同資助。
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