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1、时空遥感大数据赋能农业农村高质量发展航天宏图信息技术股份有限公司农业农村事业部总工程师、博士 段丁丁汇报目录1业务介绍2核心能力3典型案例政策背景 农业农村部农业农村部“十四五”全国农业农村信息化发展规划发展目标发展目标:到到20252025年,农业农村信息化发展水平明显提升,现代信息技术与农业农村各领域各环节深度融年,农业农村信息化发展水平明显提升,现代信息技术与农业农村各领域各环节深度融合合,支撑农业农村现代化的能力显著增强支撑农业农村现代化的能力显著增强。智慧种业、智慧农田、智慧种植、智慧畜牧、智慧渔业、智能农机和智慧农垦七个方面突破加速农产品“加工-仓储物流-电商-追溯”各环节数字化改
2、造升级,形成农业全产业链信息流闭环重点建立健全农业农村数据资源体系,深入推进农业农村大数据发展应用推进乡村治理数字化,发展乡村信息服务,培育乡村数字经济,全面提升数字乡村发展水平强化科技创新体系,加大关键核心技术攻关,壮大农业农村信息化产业体系 智慧农业迈上新台阶 农业农村大数据体系基本建立 数字乡村建设取得重要进展 信息化创新能力显著增强发展智慧农业推动全产业链数字化夯实大数据基础建设数字乡村强化科技创新重点任务 党的二十大在擘画全面建成社会主义现代化强国宏伟蓝图时,对农业农村工作进行了总体部署:党的二十大在擘画全面建成社会主义现代化强国宏伟蓝图时,对农业农村工作进行了总体部署:未来未来5年
3、“三农”工作要全面推进乡村振兴,到年“三农”工作要全面推进乡村振兴,到2035年基本实现农业现代化,到本世纪中叶建成农业强国。年基本实现农业现代化,到本世纪中叶建成农业强国。业务布局农业农村大数据产品特点产品简介 农业农村大数据平台产品面向各级农业农村管理部门用户,打造“4+N”的产品体系,包括一个天空地感知网络、一个农业农村资源数据库、一个时空数据服务平台、一个农业农村一张图、N个大数据应用系统。1、产品以自主研发的国内首个遥感与地理信息云服务平台PIE-Engine为基础,整合农业农村离散的数据资源,实现多源异构数据的统一管理,构建了适合农业特点的标准化涉农数据体系。2、产品融合遥感技术、
4、气象预报预警和农作物种植监测等模型算法,监测农情信息,作为生产经营管理监测、分析、预警的有力工具。3、产品基于实景三维构建农业农村数字画像,将物联网设备、摄像头等映射到虚拟世界,融合宅基地、美丽乡村、休闲农业等应用场景,实现虚拟与现实的实时交互。4、产品服务各类农业经营主体,帮助供需信息对接,解决信息渠道难题,扩大农村产权交易市场,盘活农业农村闲置资产。5、产品具备灵活性和可扩展性,能够适应农业农村业务变化的要求,具备较好的纵向拓展、横向深化能力,便于拓展新的应用服务,深化已有应用功能。一个农业农村一个农业农村一张图一张图N N个大数据应个大数据应用系统用系统一个天空地感一个天空地感知网络知网
5、络一个农业农村一个农业农村资源数据库资源数据库一个时空数据一个时空数据服务平台服务平台智慧农业产品特点产品简介 PIE-Landscape风景智慧农业决策支持平台产品产品优势产品面向用户面向农业行业各类用户需求,利用公司遥感、气象、云服务、数据分析挖掘等优势技术,打造“数字农业”产品。PIE-Landscape产品体系不断向横纵方向延伸,合理配置卫星遥感、精准气象气象、无人机航拍、物联网、农机北斗定位等手段,提供种子、土壤、地块、农作物、溯源、电商等农业产业链生产监测自动化、监管决策智能化的数字农业标准化产品。1、SaaS服务与平台建设灵活选择,是航天宏图三农大数据综合服务标杆产品2、平台经过
6、多年迭代与项目落地验证,功能符合省市县、大型农企产业智慧监管、大数据统筹应用、天空地一体化监测等主流需求,成果能快速落地3、平台运营多年,积累多种作物农业气象及农业遥感监测人工智能算法,包括作物识别、长势、估产、灾害预报、农事预报等蓝图版蓝图版TO G端&B端,农业农村局、农科院、现代农业产农业农村局、农科院、现代农业产业基地业基地/产业园、涉农企业(褚橙、隆平高科、农垦集产业园、涉农企业(褚橙、隆平高科、农垦集团等)团等)耕耘版耕耘版TO C端&B端,气象局、脱贫县、小型农企、种植气象局、脱贫县、小型农企、种植户、农技师户、农技师田园版田园版TO G端,农业农村局、规划院、农科院、农大农业农
7、村局、规划院、农科院、农大蓝图版蓝图版智慧农业产业发展服务平台耕耘版耕耘版智慧农业生产SaaS服务平台,包含小程序田园版田园版高标准农田综合管护平台数字乡村产品特点产品简介 数字乡村治理平台产品(村情通)乡村资源监测 农业生产监测 AI监测预警 随手拍移动端利用行政范围内遥感监测、高点视频、土地确权、国土三调、地质灾害等数据,实现资源监测、作物监测;利用高点视频,结合AI智能算法,实现秸秆焚烧、火点、垃圾倾倒、违章建筑、违法建房、河堤违法建筑等监测预警。实现乡村综合治理数字化转型,提升乡村治理能力和治理成效。农村产权改革产品特点产品简介六个“一”产品体系,数据管理一个库、二维三维一张图、申请审
8、批一条链、监测监管一张网、盘活利用一中心、便民服务一个端。农村宅基地管理信息平台产品设计“内外业建库”、“审批上图管理”、“卫片巡查监管”和“综合台账二三维一张图“4大特色,满足宅基地基础信息调查和宅基地改革信息化管理能力要求。1、“内外业建库”:通过专业数据处理与建库软件,搭配支持图解法的移动端数据信息采集APP,实现宅基地基础信息现场快速采集、核对、处理、质检和建库,解决宅基地基础信息调查难、流程繁的问题。2、“审批上图管理”:宅基地申请、流转、有偿使用、退出等核心业务,全部基于空间数据库成果,实现上图管理。审批流程过程充分融合遥感地图位置和属性信息,保证宗地权属清楚无误。3、“卫片巡查监
9、管”:充分利用遥感技术手段,通过卫片分析,快速获取宅基地变化情况,识别农村乱搭乱建房屋等违法情况,同时支持网格员日常巡查和群众举报,配合卫片信息开展巡查执法工作。4、“综合台账二三维一张图“:结合宅基地综合台账、遥感地图和倾斜摄像三维建模技术,详细记录和展示具有二三维特征的宅基地基础信息,实现图属一体。同时应用大数据技术进行数据分析,准确得知”一户多宅”、“闲置宅基地”等宅基地利用现状,为农村宅基地政策规范提供数据支撑。农村宅基地管理信息平台产品汇报目录1业务介绍2核心能力3典型案例核心能力一:农业生产全过程精准监测,实现一网统管FY系列FY-3B/3C/3DFY-4A/4BMODISTerr
10、aAqua高分系列GF-1GF-2GF-4GF-6HJ系列HJ-1AHJ-1BZY系列ZY01ZY03雷达卫星GF-3Sentinel-1气象卫星NOAA-18/19H8天天PIE-U08PIE-U12PIE-U25PIE-U15空空地地 长势监测长势监测 面积监测面积监测 产量估算产量估算 病虫害监测病虫害监测作物作物监测监测 农业资源遥感农业资源遥感调查调查 耕地、草地、耕地、草地、林地、渔业等林地、渔业等资源资源监测监测 农业自然灾害农业自然灾害应急监测应急监测 旱灾、洪涝等旱灾、洪涝等灾害灾害监测监测核心能力一:农业生产全过程精准监测,实现一网统管星座设计轨道高度星座设计轨道高度500
11、公里,由公里,由5454颗遥感卫星构成高分辨率混合遥颗遥感卫星构成高分辨率混合遥感卫星星座:感卫星星座:一、一、4 4颗颗XSARXSAR卫星卫星:4 4颗颗XSARXSAR卫星,构成分布式干涉卫星,构成分布式干涉XSARXSAR卫星星座。卫星星座。二、二、2424颗颗XSARXSAR卫星卫星:2424颗颗XSARXSAR卫星,构成卫星,构成XSARXSAR卫星星座。卫星星座。三、三、1616颗颗CSARCSAR卫星卫星:1616颗颗CSARCSAR卫星,构成卫星,构成CSARCSAR卫星星座。卫星星座。四、四、10 10 颗光学卫星颗光学卫星:1010颗颗0.50.5米光
12、学卫星,构成光学卫星星座。米光学卫星,构成光学卫星星座。航天宏图女娲卫星星座航天宏图女娲卫星星座全球覆盖全球覆盖重点目标检测重点目标检测全极化成像全极化成像形变测量形变测量2424颗颗XSARXSAR卫星星座卫星星座4 4颗分布式干涉颗分布式干涉SARSAR卫星星座卫星星座(航天宏图一号)(航天宏图一号)全球陆地全球陆地地形测绘地形测绘全球快速重访全球快速重访对地观测对地观测1616颗颗CSARCSAR卫星星座卫星星座1010颗光学颗光学卫星星座卫星星座女娲星座建成后,可实现女娲星座建成后,可实现小时级对地观测小时级对地观测能能力,图像纹理清晰、色彩丰富、定位精准,卫力,图像纹理清晰、色彩丰富
13、、定位精准,卫星遥感数据获取能力达到国际领先水平。星遥感数据获取能力达到国际领先水平。天基核心能力一:农业生产全过程精准监测,实现一网统管航天宏图一号(女娲星座首批4颗卫星)是全球首个“1+3”分布式雷达遥感卫星星座,在全球地形测绘、地质灾害监测、洪涝灾害监测、实景三维建设、农业资源监测等方面具备极强的服务能力。采用15天运行227圈的太阳同步回归冻结轨道,轨道高度为528km一期采用“1主+3辅”多星多基线干涉SAR卫星系统方案,采用四星共面运行方式具备高精度地形测绘、高分宽幅成像、高精度形变监测以及三维立体成像、农业资源监测等能力天基核心能力一:农业生产全过程精准监测,实现一网统管参与北斗
14、三号基础设施建设,开拓北斗系统参与北斗三号基础设施建设,开拓北斗系统3.03.0时代,助力北斗全球服务。时代,助力北斗全球服务。地面站地面站北斗卫星北斗卫星地面信号收发与处理大数据大数据分析系统分析系统北斗应用验证数据分析评估平台北斗应用验证数据分析评估平台全球用户观测数据数据产品状态信息观测数据监测站监测站注入站注入站信息服务信息服务系统系统遥测数据中国的北斗!世界的北斗!中国的北斗!世界的北斗!天基核心能力一:农业生产全过程精准监测,实现一网统管核心能力一:农业生产全过程精准监测,实现一网统管通过布设环境监测设备、病虫害监测设备、视频监控设备等地面物联网,实现作物生长环境实时监测。地基实时
15、农场生产环境监测核心能力二:农业大数据挖掘分析能力,实现智能分析决策在线实时大规模、大尺度遥感智能计算云服务在线实时大规模、大尺度遥感智能计算云服务农业资源监测、农作物监测、耕地非粮化及撂荒监测、农业气象监测、农业保险农业资源监测、农作物监测、耕地非粮化及撂荒监测、农业气象监测、农业保险遥感处理云服务遥感处理云服务PIE-Engine Factory智能解译云服务智能解译云服务PIE-Engine AI遥感计算云服务遥感计算云服务PIE-Engine Studio数据共享云服务数据共享云服务PIE-Engine Server知识图谱知识图谱PIE-Engine Knowledge信息交互与分发
16、多源数据存储及处理PIE-Engine时空遥感云服务平台时空遥感云服务平台智能数据管理智能数据管理遥感影像数据、倾斜摄影、街景、矢量、气象水文数据图片、POI、DEM、社交网络等数据高分、资源、气象、海洋、Landsat、MODIS、哨兵、无人机等已汇聚:已汇聚:180+类型数据8PB数据集云原生服务框架云原生服务框架遥感计算遥感计算流程编排丰富算法计算调度兼容生态并行计算资源弹性应用敏捷算法集成运行监控PIE-Engine桌面软件桌面软件核心能力二:农业大数据挖掘分析能力,实现智能分析决策18实时并行计算2020年12月19日,由王桥、陈军院士等组成的时空遥感云服务平台(PIE-Engine
17、)研发及应用成果评价委员会一致认为:“该成果整体技术达到国际先进水平,其中基于动态脚本的遥感影像并行计算技术达到国际领先水平。”遥感云服务数据实时计算能力核心能力二:农业大数据挖掘分析能力,实现智能分析决策核心能力二:农业大数据挖掘分析能力,实现智能分析决策核心能力二:农业大数据挖掘分析能力,实现智能分析决策核心能力二:农业大数据挖掘分析能力,实现智能分析决策核心能力二:农业大数据挖掘分析能力,实现智能分析决策核心能力二:农业大数据挖掘分析能力,实现智能分析决策序号序号服务名称服务名称内容内容产品周期或频次产品周期或频次1 1土地利用类型识别土地利用类型识别包括识别耕地、草地、林地、建设用地、
18、水域包括识别耕地、草地、林地、建设用地、水域一年一次一年一次2 2土壤类型分布识别土壤类型分布识别包括识别盐碱土、黑土、岩性土等包括识别盐碱土、黑土、岩性土等一年一次一年一次3 3作物种植分布提取作物种植分布提取小麦种植位置、面积遥感识别小麦种植位置、面积遥感识别一年一年1 1或或2 2次次4 4水稻种植位置、面积遥感识别水稻种植位置、面积遥感识别一年一年1 1或或2 2次次5 5玉米种植位置、面积遥感识别玉米种植位置、面积遥感识别一年一年1 1或或2 2次次6 6棉花种植位置、面积遥感识别棉花种植位置、面积遥感识别一年一年1 1或或2 2次次7 7作物长势作物长势小麦、水稻、玉米、棉花的作物
19、长势,划定长势好坏级别小麦、水稻、玉米、棉花的作物长势,划定长势好坏级别全生长季全生长季6 6-1010次次8 8苗情监测苗情监测小麦、水稻、玉米、棉花的作物苗期的长势情况,划定苗情好坏级别小麦、水稻、玉米、棉花的作物苗期的长势情况,划定苗情好坏级别全生长季全生长季2 2-3 3次次9 9土壤墒情土壤墒情小麦、水稻、玉米、棉花的作物种植区土壤墒情,划定墒情好坏级别小麦、水稻、玉米、棉花的作物种植区土壤墒情,划定墒情好坏级别全生长季全生长季6 6-1010次次1010干旱监测干旱监测干旱灾害发生时,遥感监测小麦、水稻、玉米、棉花的种植区干旱灾害严干旱灾害发生时,遥感监测小麦、水稻、玉米、棉花的种
20、植区干旱灾害严重程度重程度灾害发生后灾害发生后2 2-3 3次次1111洪涝监测洪涝监测洪涝灾害方式后,遥感监测小麦、水稻、玉米、棉花的种植区被淹没区域、洪涝灾害方式后,遥感监测小麦、水稻、玉米、棉花的种植区被淹没区域、受灾程度等受灾程度等灾害发生后灾害发生后2 2-3 3次次1212倒伏监测倒伏监测洪涝或者大风、暴雨等灾害后,遥感监测小麦、水稻、玉米、棉花的种植洪涝或者大风、暴雨等灾害后,遥感监测小麦、水稻、玉米、棉花的种植区作物倒伏面积、位置等区作物倒伏面积、位置等灾害发生后灾害发生后2 2-3 3次次1313作物产量估测作物产量估测利用遥感和当年气象积温数据评估小麦种植地块产量利用遥感和
21、当年气象积温数据评估小麦种植地块产量全生长季全生长季1 1-3 3次次1414利用遥感和当年气象积温数据评估水稻种植地块产量利用遥感和当年气象积温数据评估水稻种植地块产量全生长季全生长季1 1-3 3次次1515利用遥感和当年气象积温数据评估玉米种植地块产量利用遥感和当年气象积温数据评估玉米种植地块产量全生长季全生长季1 1-3 3次次1616利用遥感和当年气象积温数据评估棉花种植地块产量利用遥感和当年气象积温数据评估棉花种植地块产量全生长季全生长季1 1-3 3次次1717水稻病虫害监测水稻病虫害监测监测水稻稻瘟病监测水稻稻瘟病灾害发生后灾害发生后2 2-3 3次次1818农业气象灾害预报预
22、警及农事预报农业气象灾害预报预警及农事预报 作物霜冻、寒潮、高温、连阴雨、干热风、灼伤、大风、暴雨等灾害预报作物霜冻、寒潮、高温、连阴雨、干热风、灼伤、大风、暴雨等灾害预报每日更新每日更新1919病虫害气象预警病虫害气象预警小麦、水稻、玉米作物的主要病虫害小麦、水稻、玉米作物的主要病虫害每日更新每日更新2020历史气候数据历史气候数据热量资源、水分资源、日照资源月季统计、年际统计热量资源、水分资源、日照资源月季统计、年际统计逐月更新逐月更新核心能力三:构建农业农村一张图,实现一图统览无人机遥感农机作业农业物联网卫星遥感移动终端耕地地块农作物农业气象畜牧养殖设施农业无人机植保生产主体果园绿色乡村
23、农村宅基地高标准农田土壤普查渔业养殖耕地地块耕地地块生产主体生产主体种植结构种植结构病虫害病虫害土壤数据土壤数据农业气象农业气象以空间数据为基础汇集各类农业相关数据资源,利用时空大数据技术实现一张图可视化,实现以图管农、以图管地、以图决策。作物长势作物长势遥感数据遥感数据行政区划数据行政区划数据核心能力四:利用新技术打造农业数字孪生PIE-U15无人机智慧城市智慧乡村宏图一号卫星多行业数字化场景应用服务全工艺流程数据生产软件符合信创的大数据平台全套自研数据采集设备数字化场景服务02 PIE-Model单体化建模软件01 PIE-Smart全自动建模软件多源数据采集数据建模集成数据管理PIE三维
24、时空大数据平台应用方向自有飞控和相机数字孪生流域多元数据集成数字政府单体化模型智慧园区点云数据其他数据倾斜影像林权管理乡村振兴固废监测BIM模型CIM 实景三维实景三维汇报目录1业务介绍2核心能力3典型案例多应用场景利用农业基础数据资源、行业监测数据资源,发挥空天地遥感数据采集加工优势,实现对耕地、土壤、水资源、气象等重要农业资源的变化监测,实现对农业生产过程中涉及的作物农情、气象灾害、病虫害的监测预警,支撑农业灾害的预防、监测预警,保障粮食安全,落实农业稳产增产,实现农业可持续发展。典型案例1:土壤资源调查(第三次全国土壤普查)外业采样遥感技术助力数字土壤制图第三次土壤普查成果数据信息化管理
25、平台业主单位:各区县农业农村局开展第三次全国土壤普查外业采样工作,基于多环境变量,采用数字制图方法,绘制土壤普查专题成果图;研发土壤大数据平台,实现土壤普查数据的统一管理,绘制土壤普查“一张图”案例简介典型案例2:耕地资源监测(耕地地块提取)耕地地块智能化提取结果智能解译模型解译样本库业主单位:农业农村部大数据发展中心基 于 实 地 采 样 构 建 解 译 样 本 库,利 用Segformer深度学习模型智能化提取四川省的耕地地块边界,测量耕地面积,耕地地块识别准确率达到 90%以上。案例简介典型案例2:耕地资源监测(耕地种植用途管控)基于卫星遥感数据,结合高点位视频,开展耕地用途遥感监测形成
26、耕地用途遥感监测“一张图”,实现耕地用途常态化全覆盖监测,准确掌握耕地资源的用途情况。非粮食作物夏:马铃薯(分散种植)、小麦、大豆秋:水稻为主,少量玉米、大豆(分散种植)夏:油菜籽、蔬菜为主秋:蔬菜为主、少量瓜果(西瓜、甜瓜)粮食作物新津区总体分类精度:89.12%,玉米分类精度:83.33%,水稻分类精度:85.29%,小麦分类精度:80.39%粮食作物分类精度:96.98%,非粮食作物分类精度:93.06%。业主单位:农业农村部大数据发展中心案例简介典型案例2:耕地资源监测(耕地质量监测评价)通过构建耕地质量评价指标体系,采用随机森林、支持向量机、决策树等算法,实现耕地质量评价结果的数字制
27、图。耕地质量监测评价模型构建耕地质量监测指标体系耕地质量监测评价结果业主单位:华南农业大学案例简介典型案例2:耕地资源监测(高标准农田综合管护)可追溯可追溯可核查可核查可统计可统计可视化可视化高标准农田时空分布高标准农田时空分布高标准农田物联网监测高标准农田物联网监测高标准农田地力信息高标准农田地力信息高标准农田监管信息高标准农田监管信息五年发展规划阶段变化展示五年发展规划阶段变化展示业主单位:山东省农业科学院通过建设高标准农田物联网设备,将大田土壤数据、气象数据、虫情数据、苗情数据自动进行传输到专业平台,实现高标准农田信息化远程监测自动化。根据农田土壤墒情与旱情变化情况,结合当前种植作物的生
28、育期和长势状况,提升农业种植管理水平及生产效率。典型案例3:作物资源监测(主要农作物的空间分布测量)业主单位:国家统计局基于中分辨率遥感影像,按照夏收、早稻、秋收三个粮食作物收获季节,开展全国16个省份,每省3-5种主要农作物的空间分布测量,形成满足精度需求的空间分布成果。案例简介B类地区典型案例3:作物资源监测(农作物类型识别)序号序号作物类型作物类型研制时间研制时间1 1冬小麦冬小麦20232023年年3 3月月2 2玉米玉米20232023年年6 6月月3 3大豆大豆2023年6月4 4水稻水稻2023年6月5 5设施大棚设施大棚2023年6月针对河南省的粮食粮作物(冬小麦、玉米、水稻、
29、大豆)及设施大棚,通过卫星影像数据的收集及预处理,作物样本知识库的创建,最终构建作物智能解译模型。业主单位:农业农村部大数据发展中心案例简介典型案例3:作物资源监测(农作物类型识别)基于ConvLSTM智能识别2021年新疆、内蒙地区棉花、小麦、玉米识别F1分值94.44%,89.21%,88.09%。作物分类结果展示作物分类结果展示真实标签真实标签预测标签预测标签业主单位:中国水利水电科学研究院案例简介典型案例4:农业金融服务(农业保险)案例简介基于卫星遥感技术,完成承保阶段的耕地地块提取及农作识别,已经理赔阶段的农作物受灾程度定量监测服务。业主单位:阳光农业相互保险有限公司耕地地块提取作物
30、类型识别受灾程度评估典型案例5:设施大棚智能识别山东省设施大棚监测案例(绿色为识别的大棚)时间范围:20182021年空间分辨率:0.6米产品精度:与真值测试集的验证结果为 mIoU=0.94;Accuracy(准确性)=0.98业主单位:山东省农业科学院基于高分辨率卫星遥感影像,利用智能监测模型动态识别设施大棚的空间分布,准确率超过95%。典型案例6:乡村治理(视频智能识别)无人机视频流实时目标(人、车等)识别与跟踪火点识别简易房违建识别火点及烟雾自动识别违法建筑自动识别白天违法垂钓识别夜间违法垂钓识别业主单位:赤壁市柳山湖镇基于无人机、高位视频监控,研发智能算法模型,动态监测人居环境、地质灾害、社会综治等,提升乡村综合治理水平和治理能力,助力打造生态宜居、产业兴旺、绿色环保、乡风文明、治理高效的美丽乡村。感谢聆听感谢聆听