推进农业有害生物数字化监测预警建设刍议

发表在中国植保导刊，2009，29（10）：11-15.推进农业有害生物数字化监测预警建设刍议 鸣谢！本项工作得到农业部种植业管理司有关领导的高度重视和大力支持，在此诚致谢忱！2 本文为“十一五”国家科技支撑项目水稻重大病虫害暴发为害的预测预报技术子课题（2006 BAD08A04-07）和农业部2009年农作物病虫鼠害疫情监测与防治项目（科目）工作的部分内容。刘万才 刘 宇 曾 娟 姜玉英 冯晓东 龚一飞（全国农业技术推广服务中心 北京）摘 要：农业有害生物监测预警数字化就是以有害生物调查监测标准化、规范化为基础，综合运用计算机、网络通讯、地理信息、全球定位、自动化处理等技术，研发应用系统，构建承载平台，逐步实现有害生物监测预警数据采集标准化、汇报制度化、传输网络化、管理自动化、分析规范化、处理图形化、发布可视化和决策智能化的过程。在简要阐述农业有害生物数字化监测预警建设意义和内容的基础上，初步提出了推进农业有害生物监测预警建设工作的配套措施。关键词：农业有害生物；数字化；监测预警；网络平台；发展对策中图分类号：S431.9 文献标识码：A 文章编号：1672-6820(2009)10-0011-05数字化是将许多复杂多变的信息转变为可以度量的数字、数据，再以这些数字、数据建立起适当的数字化模型，把它们转变为一系列二进制代码，引入计算机内部，进行统一处理，这就是数字化的基本过程1。农业有害生物（下称“病虫害”）监测预警数字化就是依托现有监测预警体系，以病虫调查监测标准化、规范化为基础，综合运用计算机、网络通讯、地理信息、全球定位、自动化处理等技术，研发应用系统，构建承载工作平台，建立健全高效有序的运转机制，实现病虫监测预警数据采集标准化、传输网络化、分析规范化、处理图形化、发布可视化、汇报制度化、管理自动化、决策智能化2。为全面提升我国农作物重大病虫害数字化监测预警水平，在农业部种植业管理司的高度重视和支持下，从2009年起，全国农业技术推广服务中心开始实施水稻重大病虫害数字化监测预警系统建设项目，并将以此为突破口，全面推进全国农作物重大病虫害数字化监测预警建设工作。今后35年，全国农作物病虫测报工作的重点，就是要集中精力、突出重点、认真谋划、稳步推进重大病虫害数字化监测预警工作的发展，全面提升我国农作物病虫害监测预警能力和水平，为科学制定防控决策，有效组织防控行动开展提供高质量的预报咨询服务，为建设现代农业、确保国家粮食安全和主要农产品有效供给提供有力的技术支撑。1 开展数字化监测预警建设的意义开展农作物重大病虫害数字化监测预警建设，是应对重大病虫发生日益严峻的形势和适应国家对病虫测报工作要求越来越高的需要，而现代科学技术的发展为实施数字化建设提供了技术支撑与保障。其意义主要体现在如下方面：一是提高测报能力的需要。由于全球气候变暖、农业结构调整、耕作制度变化，以及高产优质品种的推广等原因，全国农作物重大病虫害的发生变得日趋严重和复杂，并呈现出暴发频率逐年提高、重大灾害此起彼伏、区域性种类突发成灾、次要种类上升为主要种类、一些已被控制的种类死灰复燃和检疫性种类大肆侵入六大特点3。因此，病虫害监测预警的难度在加大，开展数字化监测预警建设，有助于加快病虫调查监测数据的传输和处理速度，提高监测预警能力，进一步提高病虫测报的时效性和准确性，以更好地服务和指导农业生产。二是推进测报技术进步的需要。数字化建设是推进测报技术进步的有力抓手。推进数字化建设，必须做到全国各级测报机构采用统一的测报调查方法、统一的汇报内容表格，在规定时间内采用网络报送，才能实现系统对调查数据自动分析处理。因此，数字化建设不仅规范化了测报数据调查过程，而且推进了信息传递网络化、信息处理自动化、信息发布与查询可视化，从而将全面提高病虫测报技术水平。三是提升灾情防控水平的需要。由于重大病虫害暴发性强、危害性大，对国家粮食安全和主要农产品有效供给形成了极大威胁。因此，开展重大病虫害数字化监测预警建设，提高监测预警能力，及时准确地监测重大病虫发生动态，对于提升我国农业生物灾害防控水平，有效控制其暴危害、降低产量损失、保障国家粮食安全及主要农产品供给都具有重要作用。同时，推进重大病虫害监测预警工作信息化，对于全面提升我国灾情监测预警能力和科学防控水平，促进“优质、高产、高效、生态、安全”农业发展，增强现代农业建设服务能力等也具有十分重要的意义。四是加强测报宣传的需要。通过推进数字化建设，进一步提高病虫监测预报的图形化和可视化水平，将病虫监测和预报的结果以更加形象直观地展现出来，提高其预警能力和宣传效果，充分发挥其在制定防控决策、指导防治工作开展中的信息支撑作用。同时，也有助于进一步提高病虫测报信息的入户到位率，达到宣传测报，让全社会了解和支持测报的目的。2 建设内容 根据目前全国病虫监测预警工作发展的需要，在学习借鉴国内外农作物病虫害数字化监测预警研发工作成功经验的基础上4，5，确定本次建设的重点和目标，主要包括病虫调查监测数据的网络化传输、自动化处理，以及监测结果的图形化展示和监测工作的职能化管理等方面。随着科学技术的发展和国家对病虫监测预警工作要求的提高，病虫监测预警建设也将被赋予新的内容，进一步提高层次。2.1 监测数据传输网络化 根据农作物病虫害调查监测信息的传输过程，首先要开发建设基层测报站点调查数据录入上报功能，对有关病虫测报调查汇报表格开发出可进行网络填报的模块，以实现重大病虫害调查监测数据的网络化传输。该方面需建设的主要内容：一是农作物病虫害调查监测数据上报表格的网络填报功能开发，主要包括：农作物重大病虫发生与防治周报表、候报表，以及相关病虫模式报表、监测站点基本情况信息、年度主要气象数据信息等。二是简化填报内容。在建设中要将精简填报内容和程序作为一个重要思想，通过进一步细化、明确病虫调查原始数据和各个上报数据的关系，调整和确定各级病虫监测站点数据上报内容，减少人工二次计算与录入步骤，简化数据上报过程，实现病虫监测数据的实时上报和自动化处理，提高测报工作效率。三是规范填报要求和上报时间。明确每一个病虫害监测数据填报字段的要求，以及不同作物、不同生态、不同病虫的数据上报时间。四是开发监测数据直接导入和批量复制粘贴功能。实现Excel表与系统表格数据双向转换，以便于历史数据的补充录入和监测数据的后期加工与整理。五是开发省级植保机构病虫害调查监测数据汇总整理结果上报功能模块。结合当前病虫预测预报工作需要，开发设计省级农作物重大病虫发生与防治周报上报表格，并与空间分析模块链接，根据各省级植保机构填报的周报相关数据，由系统自动生成农作物重大病虫害发生发展动态专题图，以使病虫害监测预警结果更加直观。2.2 监测数据处理自动化 在实现病虫害监测预警数据网络化传输的基础上，要开发调查监测数据网络化自动统计分析与处理功能，提高数据可比性和利用率。主要的开发建设内容：一是病虫害调查监测数据资料的对比功能。开发可选择具体年份和时段的数据比较分析功能，突出当年水稻病虫发生情况与历年、上年，以及特殊年份的同期或某时段的比较功能，用以准确判定当年病虫的发生程度。二是数据自动处理功能。通过该功能的开发，基层病虫测报区域站在上报调查监测数据时，仅需输入原始调查监测数据，其他衍生数据由系统自动计算得出，减轻数据输入工作量，减少因二次计算出现的误差，并提高数据上报效率。三是数据查询功能。通过应用该系统，可方便地查询了解全国及各地病虫害的发生情况、分布范围，以及发生流行趋势等。在此基础上，增加病虫害“调查时间”和“调查区域”的排序功能，方便历史数据查询和分析比较；同时，进一步开发“调查时间”、“发生范围”、“田间虫量”等限制条件的查询功能，使用户可对详细数据进行查询汇总。2.3 监测结果展示图形化 为提高重大农作物病虫害监测预警结果的直观性和警示效果，必须增强空间分析与警示功能，提高系统对病虫害发生情况及发展趋势的图形化表达和展示效果。要在地理信息系统（GIS）功能模块的基础上，优化文字与图形互补、现状与趋势结合的功能，实现重大病虫监测信息可视化报警和预警。因此，在系统的建设上，要突出开发建设GIS对病虫害发生状况的显示功能。主要内容包括：一是开发设计水稻种植地区分布图。图层精确到县级，用不同颜色标明水稻种植与未种植区域。二是开发图形和文字互补显示功能。在GIS模块显示各病虫监测站点或各省病虫发生示意图的基础上，能够同时提供田间虫量(病株率)和发生程度等病虫发生实时信息。三是开发病虫发生实时报警功能。通过对当前病虫数据分析与比较，并根据病虫害发生流行程度划分标准，明确显示各监测点病虫的发生级别，用不同颜色或红色警示闪烁等方式实时显示当前病虫发生达到偏重与大发生级别的病虫监测点。四是开发病虫发生图形预警功能。根据各病虫监测点上报的预测数据，自动生成病虫发生趋势示意图，实现病虫害发生状况的图形显示和发生趋势的图形预报。2.4 监测站点管理智能化 为规范数据上报过程，实现数据上报工作制度化、数据分析处理智能化，形成国家省县三级联动机制，系统建设突出强化省级植保机构对县级监测站点监测数据上报的管理职能，充分发挥其承上启下的作用。要开发设计数据上报管理功能，自动记录监测站点信息、规范数据上报过程，统计迟报、漏报次数，系统自动提供监测数据上报的提醒、催报功能，确保上报数据的完整性和实时性，辅助业务评定，为加强区域站点业务考核提供依据。数据上报监督管理流程见图1。按时补报设置时间提醒国家级管理员未报县级用户数据库督促缺报记录省级管理员注： 表示县级用户没有按时上报数据，由省级管理员催报； 表示催报后仍未上报情况下，省级管理员监督县级用户及时补报，同时系统记录缺报信息。图1 农作物重大病虫害数字化监测预警系统数据上报监督管理流程2.5 其他辅助功能开发建设 一是信息交流。为加强病虫信息交流，系统建设将为省级植保部门提供一个发布病虫情报、交流经验的平台，以便各地及时掌握了解病虫发生动态。二是信息查询。对于县级用户，经省级用户授权后可查询、查看本省其他站点监测数据信息，在规定时间内修改上报数据,浏览病虫发生动态示意图。三是开机提示。对于承担监测任务的基层区域站，系统将自动提供包括数据上报开机提示、实时监控报警信息短信提示和数据打印等功能。四是预留接口。根据病虫监测预警工作发展展望，系统建设将为基层站点预留田间数据智能采集实时上传接口，为进一步开发和实现病虫调查监测精确定位，数据调查与上传同步进行奠定基础。另外，系统建设还将预留专家知识库和远程诊断模块接口，为进一步开发建设病虫相关知识查询和辅助病虫鉴定做好准备。3 推进措施3.1 加大宣传，提高认识 近年来，国家越来越重视农业生产和粮食安全，这无疑给病虫测报工作提出了更高要求，如何更加准确、及时、有效的发布监测预警信息，成为测报工作面临的新课题。农作物重大病虫害数字化监测预警建设的目标就是要在全国范围内构建起一个以国家级平台为中心、省级平台为骨干、县级测报区域站为重要支撑的全国农作物重大病虫害数字化监测预警体系，全面提升全国农作物重大病虫害的监测预警能力和水平。为此，要加大对这项工作的宣传，进一步统一思想，提高认识，积极动员各省各级植保机构站在提高重大病虫害监测预警和防控能力、确保国家粮食安全和主要农产品有效供给的高度，把数字化建设工作作为今后几年测报条件建设的重点和抓手，集中精力、突出重点、认真谋划、稳步推进。3.2 统一规划，分步实施 为最终形成“覆盖全国、高效运转、功能齐全、反应快捷、防控有力”的农作物病虫害数字化监测预警体系，2008年10月，全国农技中心组织牵头，在广泛征求相关专家和生产一线测报技术人员意见的基础上，制定了全国农作物重大病虫害数字化监测预警系统建设规划。针对不同作物上的重大病虫，全国农技中心将率先开发建设国家级预警平台，并通过开发省级通用软件平台逐步辐射到各省。因此，各省级植保机构要根据各自工作实际，认真谋划本省的数字化建设工作。对于全国性的重大病虫应考虑采用国家或行业标准，统一调查填报表格，实现省级平台与国家级平台无缝连接，确保数据完整性与延续性；对于偶发性或局部重发的区域性病虫，调查填报表格由各地根据生产实际确定。力争经过35年的建设，逐步建立完善的国家级与省级数字化监测预警平台，从而形成一个自上而下、覆盖全国的较为健全的农作物病虫数字化监测预警体系。3.3 项目支持、行业推动 1998年以来，国家通过一、二期植保工程的投资建设，有效改善了基层植保机构的设施条件，农作物病虫害监测预警能力得到较大提高。最近，农业部正在抓紧研究制定植保工程三期规划，全面实现重大病虫害监测预警和防控信息数字化被列为这期项目规划的主要内容。各级植保机构要把握难得机遇，将提高重大病虫害数字化监测预警水平作为核心建设目标，搞好项目设计，全面加强相关软硬件的建设。目前，全国绝大多数的省级植保机构和50%以上的基层病虫测报区域站已开始应用网络填报病虫害监测数据。为进一步推进数字化监测预警建设工作的发展，全国农技中心将结合自身业务工作，逐步推行病虫调查数据网络化填报制度，统一上报时间和内容，规范网络化填报过程，并将其作为业务考核评定的重要措施和标准。34 示范带动，表彰先进 在实现重大病虫害监测预警数字化过程中，上海、江苏、福建和广东等省（市）已走在全国的前例，率先尝试利用网络信息技术为病虫测报工作服务。目前，他们已建成各自的农作物病虫监控信息网，日常的数据上报、统计分析、信息发布等工作全部通过网络进行，实际应用效果良好。为推进此项工作发展，我中心将配合农业部种植业管理司，在适当时候组织召开农作物重大病虫害数字化监测预警建设经验交流会，以充分交流经验、提高认识，达到示范带动的效果。同时，拟通过开展评选，表彰先进等形式，调动大家开展病虫监测预警建设的积极性。充分利