成果名称：生态过程参量监测与智慧农业技术及其应用

　　研究方向：地表过程监测与智能模拟

　　参与人：黄玉清、候彦林、李卓亭、刘书田、闫妍、靳佳、吴梦娟

　　成果简介：

　　良好的水热条件使广西成为我国特色热带农产品的主要产业基地，当前农业的发展需要重质保量、提高种植水平，就需要集成现代信息技术(如物联网、人工智能和大数据等)的智慧农业来提升生产效率，解决当前农业产业中出现的粗放式经营导致生产成本较高、农产品受干旱和病虫害等不能及时监测和控制、农产品产量和质量不能有效预估等问题，从而实现提高农业生产效率、保障农产品质量安全和促进农业可持续发展的目标。

　　基于此通过选取广西(东盟)特色农业生态系统，(1)建立中外联动的热带特色作物空-天-地生态遥感监测网络和分钟级空间信息数据库。基于自主研发的户外高光谱数据自动采集和数据传输系统，设计了基于地基、塔基和空基(无人机)观测平台，从叶片尺度到生态系统尺度进行气象、土壤环境、植物生理生态、通量、高光谱等的生态和遥感多要素同步监测。采用人工智能AI技术构建分钟级空间信息融合技术体系，提供定位、定性、定量以及全天候全时域和空域分钟级数据，实现环境、生态、生理生化与辐射传输、高光谱反射信息等参量的空-天-地遥感信息同步数据集。(2)研发热带特色作物多源遥感产品并建立大数据平台。在上述多尺度植被-环境同步观测与集成同化研究的基础上，综合研究大气-植被-土壤辐射传输过程和生态系统对环境变化的响应，探明作物-环境过程定量遥感机制，生产发布具有普适性和区域特色的不同尺度农业生态系统遥感产品。整合多源农业生态系统环境数据，形成以原始数据、标准数据库、辅助数据库、定量产品数据库、流程模块库组成的数据管理系统。为作物环境变化监控、农业生态系统状况监测、生产风险预警、生态功能评估和农产品产量估精准估算等目标提供平台基础。(3)热带特色作物农情动态监测与生态管理关键技术应用示范。如，融合多源数据的农业生态系统参量监测：提出DSSAT-HYDRUS糖料蔗样点尺度根区土壤水分估算模型。将DSSAT与HYDRUS耦合进行优势互补，提高糖料蔗根区土壤水分反演精度;开发芒果叶片水分和蒸腾高光谱无损监测遥感产品。研究基于芒果叶片水分含量与高光谱同步观测数据，实现“硬件系统研制-高光谱模型开发-物参量高光谱无损监测应用”整套流程。可用于芒果叶片水分含量无损监测，服务芒果田间水分管理、日灼病防控等生产活动;开发特色水果品质的高光谱检测技术。针对芒果、恭城柿瘀伤，开发了减少冗余信息的连续投影算法进行特征波长选择，提高计算效率，分类准确率可达100%。最终，采用最小噪声分数法可有效识别损伤部位;结合SCOPE辐射传输机理模型和TSEB双源能量平衡模型，对作物参量多时空尺度融合，实现区域不同作物类型蒸散量的高时间和空间分辨率的估算。利用百色国家农业科技园区农业信息平台，将数据接入给定的应用模块，实现实时动态监测;研发与集成柑橘主要疫病(虫)测报机器人，应用深度学习技术实现对病虫害的图形采集及传输，通过图像分割、特征提取等技术精准识别病虫害类型，研发智能路径规划和自主充电技术，同时应用于无人机实现空-地同监，建立预警管理平台实现疫病(虫)精准识别和早期防治。

　　通过将研究结果应用到广西以及中国-东盟地区，为国家战略蔗糖产业、广西千亿元产业、广西特色农业和广西科技创新九张名片等作物生态与生产过程的信息需求提供科学方法和支撑。