上海市农作物有害生物监测预警数字化建设成效和发展思考
上海市农作物有害生物监测预警数字化建设成效和发展思考
武向文 郭玉人
（上海市农业技术推广服务中心 上海 201103）
上海市现有耕地400 多万亩，种植作物主要有水稻、油菜、大小麦、西甜瓜、草莓、蔬菜、鲜食玉米等。面积虽小，但农作物品种结构复杂，复种指数高，加上适宜的生态环境，导致病虫害发生严重。全市病虫常年发生面积3 800万亩次左右，防治面积达4 000万亩次。为保障农业安全生产，加快上海市农业现代化、网络化、可视化、自动化的发展进程，促进上海都市农业的可持续发展，上海市在市农委的高度重视下和全国农技中心的支持下，大力开展了农作物有害生物测报网络体系建设。
1 数字化建设实践
1.1 基本情况
2003～2004年，上海市农业技术推广服务中心从测报数据管理、有害生物预警以及专家咨询等方面研究设计了“上海市农业有害生物预警系统”，2004 年底委托信息公司对系统软件进行开发。于2005年完成一期的开发，并投入使用。
1.2 实现的主要功能
1.2.1 数据管理功能
包括数据的录入、数据的维护、数据的查询等三大基本模块。数据的录入功能实现了数据由有害生物监测的基点直接上传到市级系统，数据包括有害生物监测数据录入、作物种植信息录入和气象信息的录入。有害生物监测数据的录入通过各监测点用户的定期录入所采集数据来实现。数据维护包括数据的审核、修改记录、删除记录等。监测点录入的数据经区县和市级审核通过后永久入库。数据查询包括数据录入情况查询、数据的模糊条件查询以及数据的汇总查询等功能。数据输入输出包括公共数据下载、公共数据导入、各点数据导出、导入，数据的格式转换导出、数据打印等。
1.2.2 统计和分析功能
对所有入库病虫害监测数据的统计和分析，根据不同用户权限，提供给用户对不同范围内数据的统计和分析功能，包括对监测数据进行汇总、加权平均、求和、求最大值、最小值等，同时提供对以上统计结果进行不同年度同一区域的对比分析及不同区域同一年度的区域对比分析，以帮助用户研究和分析病虫发生趋势，辅助进行预测。例如，对全市2009年8月上中旬的田间蛾量与上年同期、前5年同期及前10年同期进行分析对比，分析当年发生程度和趋势，辅助做出趋势预警和防治指导（图1）。
图1 多年田间蛾量发生趋势对比分析结果截图
1.3 系统特点
1.3.1 数据上报网络化
本系统主要采用B/S的结构，系统安装在上海市农业技术推广服务中心的服务器上，全市用户通过互联网访问和操作系统，数据上报后直接进入系统数据库，不通过中间环节。已经成功使用4 年，已经完成近20年历史数据的录入，数据总数达到20万条。目前，水稻等粮油作物的日常监测数据均通过系统上报，每年新增实时数据近2万条，基本实现了数据上报的网络化。无论身处何处，只要有网络数据的上报和查询随时可以实现。
1.3.2 数据处理半自动化
对进入系统的数据，系统实现了数据的多条件、多模式查询，统计和分析功能。应用系统可以准确查询任何监测点指定时间的上报原始数据，可以查询出设定区域多个监测点的汇总数据或统计数据，可以对数据进行对比分析和统计。如通过系统对比分析全市2007年至2009年这3年8月1日至15日的田间赶蛾的亩蛾量趋势（图2），对比分析2009年8月1日至15日奉贤、金山和青浦区的田间赶蛾的亩蛾量趋势（图3）。同时，数据上报后，系统通过后台自动处理，将数据自动发布到系统首页，相关病虫知识根据当前病虫害发生特点，自动更新（图4）。
图2 2007～2009年8月1日至15日全市平均亩蛾量对比分析结果截图
图3 2009年8月1日至15日区县平均亩蛾量对比分析结果截图
图4 系统首页部分内容
1.3.3 数据展示多元化
系统根据用户的不同需要，通过多种途径实现数据展示。首先是展现方式多样：一是，以表格的形式展示各个监测点的原始上报数据，或统计汇总的数据；二是，以曲线图或柱形图的形式展示各种数据和统计结果；三是，以地图的方式展示数据。再就是实现数据展示的途径多元化：一是，在系统首页自动展示重大病虫数据的实时汇总图；二是，在进入后台后的首页面动态显示实时汇总数据，并可挖掘数据源图和表；三是，可根据用户的需要自己进行高端设置展示数据和统计分析结果。
2 主要经验
2.1 争取领导重视，确保资金支持
从2003年开始，本中心即着手上海市农作物有害生物测报网络体系建设。首先是通过申请上海市科委攻关项目《上海市重大病虫监测预警系统的建设》，启动植保的数字建设，并借助《上海市三年环保行动计划》项目进行数字化系统的开发，保证测报网络体系建设的资金。以前期的工作成绩，向各级领导汇报，争取长期的资金支持，完善网络体系，申请了《上海市病虫预警监测系统的建设》财政专项。
图5 筛选字段展示和原始数据展示形式的截图
图6 基于地图的数据展示形式的截图
2.2 制定标准，统一数据模式
病虫调查是病虫监测和预测的基础。用统一的技术方法和标准进行调查观测，才能保证调查数据的准确性和可比性，利用数据信息的跨区域交流和分析（图5和图6）。
在着手系统开发前，本中心组织一批植保专家，尤其是退休的老专家，开始起草上海市农作物病虫调查规范，并多次开展讨论会进行修正。目前共制定了涉及水稻、小麦、油菜、蔬菜和瓜果等作物的50多种病虫的测报调查规范，正准备申报上海市地方标准。
经过多次讨论形成的简单、实用、可操作性强的调查规范，统一了测报的数据模式，为系统开发和网络建设奠定了扎实的基础。
2.3 注重简单实用，研发系统
现代信息技术为农业信息化建设提供了很多便利的条件，作为农作物病虫害数字化监测预警建设，应根据工作发展需要，选择适当的内容进行开发，不能因追求高精尖而忽略了实用性。
根据日常工作的特点进行研究和设计，方便各级植保部门的应用并有助于提高日常工作效率。该系统于2005年完成前期的基础功能的开发，并在上海市进行了应用，应用效果良好。截至2007年底，已完成全市10个郊区（县）水稻主要有害生物的近20年的历史数据、近20万条记录的录入和管理，完成了数字化植保的第一步。同时，经过2006年和2007年两年的实际应用，在水稻有害生物发生时期有效提高了数据上报的时效性和预测的准确性（图7）。
图7 自动实时更新汇总的数据展示形式的截图
2.4 科学规划，健全监测网络
本中心正在现有市、区县两级网络体系的基础上，完善和健全监测网络，使监测点分布达到平均每8万～10万亩农田面积1个；按照统一标准建立5个农业有害生物观测圃，60个病虫监测点，每个监测点配备有完备的监测检验和田间试验仪器设备，提高网络体系监测预警的精度。
2.5 加强培训和宣传，推广应用
系统的生命在于被不断的应用。以往，很多研究开发项目，一方面，由于在项目设计和需求调研上忽略了工作实际和实用性；另一方面，由于没有选准特定的用户群体，很多项目往往通过验收以后就再也无人问津，技术开发与应用出现了断层，因而造成了较大的浪费。
本中心从系统筹建起，即开始对系统进行宣传。系统试运行起，即注重对应用者的培训。结合植保人员的培训，把系统应用培训常态化。同时，通过奖励表彰、配备硬件设施、取消其他信息传递和交流手段的方式加强系统的推广和应用。
3 存在的问题
3.1 应用推广有待加强
数字化建设过程中，相对于建设本身而言，对数字化系统的推广应用的力度不够，应用推广的进度相对慢很多。一是，系统利用率不够，没达到理想目标，系统所涉及的条线人员还没有自觉应用系统或形成一种习惯；二是，系统的使用人员仍比较单一，没有把系统应用推广到所有涉及系统内容的所有人员；三是，对系统的应用推广的思想认识还有待提高，系统的宣传还不够，从而导致对于系统的使用在很一定程度上被作为一项附加工作。
3.2 系统设计有待改进
系统前期建设重点是数据的采集、上报和管理，在设计上重点考虑确保数据的及时和数据的准确，因此系统设计上表现出：一是索求多，实用的少，对监测点人员填报数据作为主要内容，对于数据的使用考虑较少；二是，使用比较复杂、不够友好，灵活性不够，为了系统的层次清晰，在设计上对使用者角度考虑较少。
3.3 基础技术有待开发
就目前农业有害生物监测而言，几乎所有监测数据都需要人工采集。比如，稻飞虱灯下虫量、稻纵卷叶螟的蛾量等这样基础数据的采集，都仍要靠人工观测计数，然后得出监测数据，采集的方式和手段还太原始，工作量大；另外，有害生物的测报调查方法、内容仍较复杂，缺少量化标准，不利于数字化的建设。
4 发展思考
4.1 加强数据自动化采集研究
从实际出发，从简单出发，加强对主要农作物的重大病虫害的监测监控数据采集的自动化研究，比如，自动气象仪的数据接入、昆虫诱集器自动计数的研究和开发。一方面，把人工从数据采集中解脱出来，另一方面，提高所采集数据的一致性和准确性，减少人为误差。
4.2 加强处理与分析功能，拓展自动化展示和发布
从当前工作实际需要和有害生物的监测需求出发，研究和开发系统的数据自动处理和深层次分析功能，提高系统的实用性，让系统为人服务，为工作服务。同时，拓展系统对监测数据分析结果的自动化展示和发布，以丰富多彩的形式展示监测数据和分析结果，扩展系统的服务面。使系统成为行业内的首选工具和咨询获取来源及信息发布的渠道。
4.3 对数据管理进行优化
开发任何数字化系统的目的应该是从提高工作效率、丰富工作内容、简化工作程序、降低工作强度出发，让机器为人们多做事，把人们从简单的重复的工作中解放出来。这就要求数字化系统要简单易用，界面友好，使用灵活。在现有基础上，简化系统的数据录入，使系统数据录入更简单方便；优化系统的查询，融入人工智能模式，实现人机对话，使系统更人性化、智能化；尝试智能决策，让系统辅助人工对有害生物发生趋势进行决策。
参考文献
[1]刘万才，武向文等.美国农作物病虫害数字化监测预警建设.中国植保导刊，2010，30（8）：51～54
[2]武向文，郭玉人.上海市农业有害生物预警系统的设计与开发.中国植保导刊，2008，28（10）：32～34
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[4]汤金仪.我国植物保护体系和机构的历史沿革.中国植保导刊，2008，28（2）：41～43
