论重大病虫害数字化监测预警建设的长期任务

1、发表于：中国植保导刊，2011，31（1）：25-29.论重大病虫害数字化监测预警建设的长期任务刘万才 刘 宇 龚一飞（全国农业技术推广服务中心，北京 100125）摘 要：农作物病虫害数字化监测预警建设是植保信息化建设的基本内容。在分析加快数字化建设已成为提高重大病虫害监测预警能力发展方向的基础上，阐述了数字化建设的基本内容，主要包括监测预警信息的标准化采集、网络化传输、自动化处理、可视化发布，以及信息的咨询服务、视频会商与防控指挥、远程诊断与实时监控、数据库和网络管理。由此进一步论述了数字化建设是一项复杂的系统工程，是提高植保能力建设的长期任务。关键词：病虫害；数字化；监测预警；建设任务中

2、图分类号：S431.9 文献标识码：A 文章编号：1672-6820(2010)0 -000 -0 Long-term mission of digital monitoring and forecasting of major pestsLIU Wan-cai, LIU Yu,GONG Yi-fei, (National Agro-Tech Extension and Service Center, Ministry of Agriculture, Beijing, 100125)Abstract: Digital monitoring and forecasting on major di

3、seases and insect pests are the basis of plant protection informatization construction. This paper showed basic contents of digital construction including standardized data collecting, network transmission, automatical processing, visual distributing, information consultation, video discussion and c

4、ommand pest control, remote diagnosis and real-time monitoring, database and network management. And the paper further elaborated the digital construction is a complex systematic project and is also a long-term mission to improve the ability of plant protection.Keyword: Pest; digital; monitoring and

5、 forecasting; construction mission信息化是当今世界发展的大趋势，是推动经济社会变革的重要力量，是建设创新型国家的迫切需要和必然选择。为推进我国信息化工作，国务院于2006年发布了2006-2020年国家信息化发展战略，农业部也于2007年制定了全国农业和农村信息化建设总体框架（2007-2015）。因此，加强病虫数字化监测预警建设，利用信息技术和数字化技术开发重大农作物病虫害监测预警网络系统，提高监测预警和服务能力已成为病虫测报工作发展的必然趋势和植保信息化的重要组成部分1-4。2010年4月，危朝安副部长在河南郑州召开的全国植保工作会议上，对于当前和今后植保

6、工作的总体思路，特别提到要“健全植保服务体系，推进植保法制化管理、数字化预警、无害化防控、专业化服务”，表明农业部已将重大病虫害的数字化监测预警建设工作作为今后植保工作发展的一个重要方向5。全国植保部门，尤其是测报技术人员必须进一步提高认识，随着信息技术和网络技术的发展，将来的病虫测报工作，包括病虫害发生数据的采集、传输、处理、情报发布，以及信息咨询服务和会商防控指挥等，都必须借助计算机网络平台来完成。数字化和信息化建设将成为今后植保测报能力建设的永恒主题和长期任务。1 数字化建设是提高病虫监测预警能力的必然选择1.1 重大病虫的加重发生迫切要求提高监测预警能力 进入新世纪以来，受全球气候变暖

7、、耕作制度变化和农产品贸易激增等因素影响，我国农作物重大病虫害呈持续重发态势，表现为暴发频率逐年提高、迁飞性害虫此起彼伏、流行性病害连年猖獗、区域性种类突发成灾、检疫性种类大肆侵入和抗药性种类加重发生的特点6，对农业生产的稳定发展和国家粮食安全构成了严重威胁。以2009年为例，全国农作物因病虫草鼠为害造成的粮食、棉花、油料、果树、蔬菜的产量损失分别高达210.29、4.80、8.81、38.95、105.39亿kg，直接经济损失超过1000亿元人民币。国家粮食安全中长期规划纲要(20082020年)特别提出，要通过加强监测预报，提高病虫害的防控能力，到2020年，使重大病虫害造成的产量损失再减

8、少一半，每年多挽回粮食损失100亿kg7。这些都迫切要求我们尽快提高监测预警能力，提高预报的准确性和时效性，以制定科学的防控决策，适时开展防治，提高防治效果，减少产量损失，以达到保产增收，保障国家粮食安全和主要农产品有效供给的目的。1.2 生产管理对信息要求的提高增加了数字化建设的迫切性 近年来，农业生产管理部门对重大病虫害发生与防控信息的要求越来越高，不仅要反应迅速，而且要全面准确，对信息分析处理的要求更高、更细。如从2008年开始，农业部根据生产管理需要，加强了重大病虫害发生与防控信息的调度工作，对全国重大病虫害发生与防控情况实行周报制度，对特别重大的灾情实行日报和随时报告制度。与此同时，

9、各省各地也相应地加大了病虫信息的调度力度，力求全面、准确、快速、详实地掌握每个地方的病虫发生情况及防治工作进展。这就要求必须利用现代信息技术，加快构建国家、省、市、县四级体系架构的监测预警数字化平台，实现监测数据采集标准化、汇报制度化、传输网络化、分析规范化，提高病虫信息的采集、分析处理能力，为生产管理部门和广大农民提供更加全面、及时的监测预警信息服务，为有效控制病虫害，保障农业丰收提供有力的技术支撑。1.3 当代科技发展为数字化建设提供了必要的支撑条件 近年来，计算机、网络、数据库、地理信息系统（GIS）等技术的迅速发展，为农作物有害生物监测预警数字化建设提供了完备的技术支持。数字农业和农业

10、信息化扎实推进，也为农作物有害生物监测预警数字化建设提供了可借鉴的经验。此外，经过60多年的建设，我国已建立了由国家、省、地（市）、县四级植物保护机构组成的，覆盖全国、相对完善的农作物有害生物监测预警网络体系，特别是近年来，随着植物保护工程等项目的实施，各级植保机构的基础设施和工作条件得到了一定程度改善，网络化软硬件建设也取得了较大进展，国家和一些重点省都初步构架和推广应用了“农作物有害生物监控信息系统”，为进一步开展有害生物监测预警数字化建设积累了经验，培养了人才。2 数字化建设的基本内容2.1 信息采集 目前，全国农作物重大病虫害监测预警信息的调查采集主要采取虫情测报灯观测、病虫观测场系统

11、调查和大田普查相结合的方式获得，大部分数据都要通过测报技术人员深入田间调查计数，回到办公室整理后才能形成可上报的数据。 许多病虫监测对象尤其是地方性的监测对象在调查方法和数据信息上报格式上还没有统一标准，致使很多数据无法实现数据交流与信息共享，降低了数据资源的利用效率，也阻碍了重大病虫害监测预警能力的提高。加快数字化监测预警建设，必须在统一测报调查和信息汇报标准的基础上，通过加强系统开发建设，采用全球定位系统（GPS）、移动手持电脑（PDA）等现代科技设备，实现重大病虫害发生信息的实时采集和上传提交同步进行。同时，通过加强专业设备建设，自行采集病情、虫情或气象因子数据，实现重大病虫监测预警数据

12、的自动化采集和实时传输。2.2 信息传输 依托现有监测预警工作体系，在完善监测预警信息采集和承载监测预警数字化平台所需软、硬件设备的基础上，设计基于国际互连网络（Internet）的电子填报表格，研发应用系统，构建由国家级、省级和市县级组成的农作物有害生物监测预警数字化体系，不同的病虫害监测预警信息通过网络上传，并自动分类到相应数据库，以备各级植保技术和管理部门查阅和调用分析4，从而实现农作物有害生物监测预警信息的网络化传输。2.3 信息处理 在数据分类上传入库和一般查询、汇总、统计等功能的基础上，进一步开发多种数据分析、预报方法以及图形化分析处理功能，实现数据分析处理标准化和图形化，解决目前

13、数据利用率低、分析方法单一等问题。采取测报专业技术和地理信息系统（GIS）技术相结合的方式，对病虫害监测预警数据进行基于地理概念上的时间和空间分析，实现病虫害发生动态按地域图形化实时、直观展示，并对需要防治或引起注意的区域进行自动警示。2.4 信息发布 网络、电视和手机正逐步成为发布病虫预报的3种主要现代媒体途径，在建设农作物重大病虫害监控信息系统的基础上，开发病虫预报网络与视频发布系统，通过计算机网络和电视媒体，面向社会公众发布预报预警信息和防控技术意见，有关用户可随时登陆网络系统查询和下载使用预报预警信息。同时，利用系统平台开发通过手机短信、彩信等方式发布预报信息的功能，进一步扩大预报发布

14、的覆盖面，提高植保技术的普及率、到位率和时效性，解决目前主要依靠纸质文件发布、时效性差和覆盖面小等问题。2.5 信息咨询 要通过系统平台的开发建设，为各级农业植保技术人员和广大用户提供方便、快捷的重大病虫发生信息查询服务。一是情报信息查询。开发各地重大病虫预报预警信息发布平台，督促各地将重大病虫害发生的情报信息发布到系统平台，方便广大用户查询。二是专业知识查询。在各地信息采集上传和信息处理的基础上，对一定的专业机构和具有一定专业知识的用户提供各种自定义条件的专业数据查询服务。三是疑难问题咨询。系统为植保技术人员和行业专家搭建一个动态交互的工作平台，充分发挥行业专家的专业理论与技术优势，定期解答

15、生产过程中碰到的实际问题。2.6 数据管理 数据库建设是重大病虫害数字化监测预警建设的核心和基础，也是植保信息系统的中心模块，再好的系统如果没有强大的数据库支持也发挥不了应有的作用。虽然数据库结构功能开发占系统建设内容的比例不大，但在整个系统建设及功能发挥中，占有十分重要的位置。在库结构建设完成后，首先要组织各级植保机构和测报技术人员在应用过程中按要求不断录入、上传实时监测数据，同时补充录入历史数据，从而完善和充实数据库，增强系统的分析比较功能。其次，还要增强实时数据和历史数据管理功能，提高数据采集与管理的规范化和自动化程度。如美国的州信息系统与国家系统数据互联，县推广中心在向州数据库上报数据

16、的同时，系统通过初步甄别后自动上传到国家数据库4。解决目前数据采集标准不统一，汇报格式不规范，以及大量实时和历史数据难以利用与共享等问题的工作量很大，需要全国各级农业植保部门的积极支持与配合。3 数字化建设的拓展空间3.1 远程诊断 美国农业植保部门为快速检测和鉴定识别新发现或通过物流传入到农业自然生态系统中的农业有害生物，监测其发生动态，分析重大病虫害发生趋势、发布病虫害发生动态信息，并提供技术支持服务等，建立了植物诊断网络体系4，在重大病虫害的远程诊断和快速识别方面发挥了重要作用。我国的农作物重大病虫监测预警数字化建设，也应在收集农作物主要有害生物名称、分类地位、地理分布、生态习性、寄主条

17、件、形态特征、发生规律、为害特点和防治方法等文字、图片及影像资料的基础上，建立远程诊断知识库，并研发相应的检索、查询模块，提供公众网络查询、诊断病虫的功能。同时，设立病虫害诊断交流论坛，按规定要求在线提交病虫形态、为害状、寄主作物等文字或图片信息，由专家进行远程鉴定诊断，提高有害生物的快速鉴别能力。3.2 实时监控 实时监控系统主要包括3方面的功能：一是以多点重大病虫监测数据为基础，根据不同病虫害发生特点，预置相应的预警条件，采用数据引擎技术和GIS技术，从各地实时上传的数据中自动提取数据并进行分析判断，当预警条件成立，启动预警机制，在数字地图上自动报警提示，并通过等值线、等值面等方式展示病虫

18、害发生、迁移动态情况。二是以农作物田间环境监测为基础，通过配置相关仪器设备和开发相关应用软件，实现控制中心和田间环境的实时对接，通过控制中心实时监测不同观测地点田间作物长势和有害生物的发生情况。如全国农技中心和河南鹤壁佳多科工贸有限公司联合开发的植物保护机械农林生态远程实时监测系统已通过国家标准审定并颁布实施10；广东省开发的农作物病虫害远程实时监控系统已投入应用。三是以有害生物种类为基础，通过研发相关监测设备和数据传输管理系统，达到对某种病、虫害发生动态的远程实时监测与数据同步传输。如北京依科曼公司开发的害虫远程实时监控系统已进入田间试验阶段。3.3 视频会商 借鉴美国的远程互动视频系统4，

19、重大病虫害数字化监测预警建设也应该通过配置相关设备，研发网络远程会商视频系统，实现异地同步对重大病虫发生程度、发生范围、发生时期和防治适期等进行会商，提出预测意见，并对会议资料、会议过程和会议结果进行网络化传输、记录、发布和管理。同时，利用该系统对各地的重大病虫发生与防治情况进行调度，实现足不出户即可掌握全国重大病虫发生与防治情况，并对防控工作开展进行动员和部署，从而提高重大病虫害监测预警与防控指挥快速反应能力，进一步提高重大病虫防控指挥的时效性，提高防治效果，降低灾害损失，保障农业生产安全。3.4 预测模型 在建立和完善病虫数据库、环境因子（包括气象、作物、土壤等）数据库的基础上，与有关数据

20、分析处理系统相耦联，建立重大病虫害预测模型系统，或将一些研发成熟的预测模型系统如马铃薯监测预警系统8、粒子传播模型（HYSPLIT_4）和区域气候预测模型（MM5）9等移植到本系统中，以进一步提高重大病虫预测的科技支撑水平。3.5 网络管理 数字化建设的最终目标是建成一个以国家病虫害监控中心为核心、省级监控分中心为骨干、覆盖全国县级病虫区域测报站的全国病虫监测预警和控制现代化信息体系，并通过网络管理将体系整合为一个有机整体。国家级平台力求功能齐全、信息全面、反应快速、操作方便；省级、市县级系统相互之间及与国家平台之间能够实现系统间无缝对接，最大程度地共享信息资源。同时各级数字化建设也要突出重点

21、、保持自身特点与优势。由于病虫发生的种类与地域不同，各地病虫监测预警的基础与习惯不同，省级、市县级系统监测对象除全国常发性病虫外，同时监督管理本地区域性重发病虫监测预警工作，并管理维护好本级系统的特色功能。各个平台与系统之间如何顺畅地对接，除了系统管理人员进行维护外，在系统的自动管理方面，要下功夫进行设计和开发，以提高系统的自动管理和运行能力。4 数字化建设是一项复杂的系统工程，是植保能力建设的长期任务3.1 建设内容广泛，任务无比艰巨 数字化建设的内容多、范围广，重大病虫害监测预警所要进行信息数据采集、传输、处理、发布和咨询服务的每一个功能的开发与整合，都是一项系统工程。由于作物和病虫种类不

22、同，每个病虫种类又涉及多张表格，因此用于记录与上报的数据报表数量很大，如已开发完成的水稻重大病虫有报表16张，小麦重大病虫、蝗虫、草地螟等重大病虫害发生防治周报表8张，共涉及重大病虫20种，有1173项数据填报内容。随着数字化建设的深入，还将涉及更多的作物和病虫种类。这些还仅仅是填报内容，各种数据之间的关系如何有效衔接，哪些数据由系统计算获得，都需一一进行校正确定。而数据处理的结果，除了以表格形式输出外，还将以各种图表、地理信息图等多种形式展示。同时，为丰富预报预警信息的发布方式，通过系统功能开发，将预报结果制成手机彩信、短信和电视节目等，通过手机、电视和网络等现代媒体发布出去，提高预报预警信

23、息的到位入户率。由此可见，数字化建设的内容相当广泛，需要在实践中不断探索，逐步开发，不断提高。3.2 涉及部门众多，操作相当困难 相对来讲，系统建设比网站建设要复杂得多，网站除了系统管理人员维护外，主要供广大用户浏览和检索信息，而系统则是由特定群体的专业技术人员共同建设和使用。近年来，我国植保数字化建设也取得了一定成绩，国家和部分省市已经建立了一些各自的监测预警系统，但由于数据库和基础技术平台不统一，导致各系统之间的相对独立，难以实现互动和信息共享，很大程度上制约了数字化建设的进一步推进。重大病虫数字化监测预警系统平台建设着眼于国家、省、地、县4级用户，因此，系统建设必须首先建立全国统一的标准

24、。一是设计标准数据库结构。凡是国家级的病虫监测对象，必须从上到下采用统一的数据库。二是统一基础技术平台。各级系统应同步研发功能完备、操作简便，标准统一的技术平台，推进技术产品共享，减少运行成本。三是建立合作共赢模式。国家与省级系统之间，各系统之间，应建立一种合作共赢的模式，信息数据的收集、处理、上传、分发、下载等实现按规则共享和技术可控，充分发挥系统的使用效果。这些工作和技术标准需要统一规划，协调推进体系内各层次平台的建设，操作较为复杂。3.3 科技进步加快，需求不断增加 近年来，以信息技术为代表的现代科技飞速发展，必将为数字化建设不断赋予新的任务，数字化建设的内容将不断创新，系统也必须不断地

25、进行升级改造，增强功能，以跟上技术进步的步伐。如当前，数字化建设的重点还主要侧重于测报调查数据的传输、处理和查询的层面上，随着建设工作的推进，在数据的采集端，将重点探索采用PDA实时采集病虫全部信息（包括地点、环境、发生状况等数字和图片信息）的功能；在系统的功能上，将逐步增加重大病虫害预测模型、远程诊断识别系统、实时监控系统、会商指挥系统等功能的开发，使系统建设不断朝着功能完善、操作简便的方向发展。只有不断地进行建设和完善，才能赋予系统新的生命，系统开发建设的任务将长期存在。另外，用好数字化网络体系必须加强人才队伍建设，而人才的培养也将是一个长期、系统的过程。网络系统应用的上、中、下游各个环节都应有熟悉系统操作的技术人员，在系统管理的上层，要有维护管理人员，在系统使用的中下层，要有不断为系统提供信息、充实内容的测报技术人员，从而使系统能够高效运转。要通过不断地开展培训和推广应用，使大家将使用系统变为一种工作习惯，这样才能培养和稳定一批专业扎实、技术过硬的用户群体，最大程度地发挥