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            黃啟廳:做好熱區農業遙感研究,助力數字農業發展
            • 發布單位:院辦公室
            • 2022-04-15 11:12:13
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            廣西農業科學院第二批青年拔尖人才系列報道之十一

            黃啟廳:做好熱區農業遙感研究,助力數字農業發展

            遙感(Remote Sensing,RS)是指通過衛星和飛機等航天航空平臺搭載的傳感器,在不接觸目標物體條件下探測目標地物,獲取其反射、輻射或散射的電磁波信息(如電場、磁場、電磁波、地震波等信息),并進行提取、判定、加工處理、分析與應用的一門科學和技術。而農業遙感系指將遙感技術與農學各學科知識相結合,為農業發展服務的一門綜合性學科,主要包括農業資源調查,土地利用現狀分析,作物面積與長勢監測、自然災害與病蟲害監測預警,農作物估產等方面。由于衛星遙感具有周期性重訪、客觀性強及覆蓋范圍廣等優勢,很早就成為國家乃至全球尺度農業信息獲取的重要手段。隨著衛星時空分辨率的不斷提升及無人機技術的飛速發展,遙感技術也成為了當前數字(智慧)農業和精準農業的重要數據來源之一。

            2017年,從中國科學院遙感與數字地球研究所博士畢業的黃啟廳,懷著探索熱區農業遙感科學研究、為廣西數字(智慧)農業發展貢獻綿薄之力的初心,進入廣西農業科學院信息所工作,擔任農業遙感工程研究中心主任和農業遙感應用團隊負責人。作為所內新設立的學科,團隊成立之初面臨著科研經費不足、儀器設備缺乏等難題。在所領導及同事的關懷和支持下,通過項目的點滴積累,遙感研究所需的高性能工作站、室內高光譜儀、高光譜成像儀、激光雷達、多種無人機平臺等各類設備不斷得到配備充實,科研條件逐步得到改善。經過4年多的發展,團隊規模也從最初的5人發展到了如今的10人。

            以往農業遙感研究和應用主要以北方作物為主,這是因為北方地區作物較為單一,地勢平坦,可獲取的晴空遙感數據來源也較為豐富。廣西耕地破碎,種植制度復雜,多云雨氣候,具有典型的熱區農業特點,這些因素給遙感數據的獲取、處理及信息提取帶來了巨大挑戰。只有突破了這些難題,才能真正推動遙感技術在我國南方地區及東盟國家的應用落地。

            “困難與機遇往往是一對孿生關系,廣西獨特的熱區農業特點也需要相應的遙感理論與技術支撐?!秉S啟廳說道。

            為此,黃啟廳和團隊成員開始了熱區農業遙感的方法和技術探索。為了克服多云雨氣候對遙感影像可獲得性的影響,他們分別發展了基于光學“碎片化”有效數據以及光學+微波SAR協同的多源衛星數據綜合利用方法。針對耕地破碎和種植制度復雜的難題,提出了面向作物信息提取的二步法框架:首先基于高分辨率影像和人工智能技術獲取地塊的精細邊界(或利用現有的高分地塊邊界數據);然后,以地塊邊界為空間約束,結合時間序列影像和作物生長特征進行作物信息的精準提取。

            “目前,熱區農業遙感的相關研究并不多見,在理論研究和技術探索方面亟待更多的投入?!秉S啟廳再次說道。

            地面調查與樣本采集是農業遙感必不可少的工作之一。在甘蔗表型結構和理化參數遙感反演工作中,黃啟廳和團隊成員不顧七八月份的酷暑天氣,扎進蔗田進行葉面積、光譜反射率等參數測量和采樣分析。為了開展甘蔗、柑橘等作物霜凍災害的早期遙感識別,他和團隊成員驅車幾百公里冒著嚴寒在野外開展調查采樣。這樣的外業調查通常一做就是一個星期甚至半個月。參加工作4年多來,黃啟廳幾乎走遍了甘蔗、柑橘、蠶桑等廣西優勢特色作物的主產區縣,詳細了解每一種作物的生長習性、種植環境特點及病蟲害的發生發展規律,獲得了寶貴的第一手數據資料。為了更好掌握土壤、生態、作物栽培、植保等農學基礎理論,他虛心向專家和前輩請教,充分利用時間查閱文獻資料,不斷充實自己的知識儲備。

            以扎實的研發工作為基礎,黃啟廳所在的農業遙感團隊目前已建立起覆蓋我國甘蔗主產省份的甘蔗大田傳感器觀測網絡,面向廣西、云南、海南等五個甘蔗主產省份定期開展種植面積、長勢、災害及產量狀況的遙感監測反演,為糖業主管部門和企業的生產管理決策提供了數據保障。同時,為滿足產業布局優化和農業保險等業務需求,他們對廣西柑橘、蠶桑等優勢特色作物也進行了種植信息的遙感提取工作。

            參加工作以來,黃啟廳作為項目骨干參與了國家自然科學基金重點項目“高分遙感大數據圖譜協同計算模型”、國家重點研發計劃課題“地理大數據時空格局識別與透視”等多個項目研究,目前承擔農業農村部數字農業試點項目“糖料蔗全產業鏈大數據平臺建設與應用”、廣西創新驅動重大專項“糖業發展大數據平臺開發”、“廣西智慧柑橘產業關鍵技術研發與集成示范”等項目的課題負責人。在Remote Sensing 等國內外期刊發表論文10多篇,申請專利7項,軟件著作權20多項。作為主要人員參與了《遙感圖譜認知》《遙感大數據智能計算》2本專著的編寫工作。2017年獲廣西農業科學院科技進步一等獎1項(排名第二);2018年獲廣西科技進步三等獎(排名第二);2021年獲廣西測繪地理信息科學技術獎一等獎和廣西農業科學院科技進步二等獎各1項(排名第一)。

                “熱區農業遙感無論是在理論方法研究還是在業務應用上都具有較大發展潛力。隨著我國航天航空事業的飛速發展,以及人工智能、大數據等信息技術應用的不斷深入,遙感科學研究的新理論新方法層出不窮,尤其是在當前實施鄉村振興戰略和國家大力發展數字農業、智慧農業的背景下,熱區農業遙感也將迎來新的發展機遇?!泵鎸窈蟮难芯?,黃啟廳信心滿滿地說道。


            黃啟廳在柑橘果園開展霜凍災害識別的無人機航飛


            黃啟廳和團隊成員在做甘蔗野外調查

            院辦公室  薛臣藝供稿/黃啟廳供圖  楊景峰審核

            責任編輯:薛臣藝

             

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