智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)在于數(shù)字農(nóng)業(yè)，數(shù)字農(nóng)業(yè)是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的前提。數(shù)字農(nóng)業(yè)從概念的產(chǎn)生，到實(shí)踐中的探索、發(fā)展和應(yīng)用，一直在不斷豐富和完善之中。為進(jìn)一步促進(jìn)數(shù)字農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，促進(jìn)5G等新興技術(shù)在數(shù)字農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，本刊采訪了中國農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院教授李道亮老師，圍繞數(shù)字農(nóng)業(yè)的發(fā)展、關(guān)鍵支撐技術(shù)、5G與數(shù)字農(nóng)業(yè)的融合等方面進(jìn)行分享，并探討了目前5G在數(shù)字農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用限制，并對(duì)數(shù)字農(nóng)業(yè)的發(fā)展作了展望。

怎樣理解數(shù)字農(nóng)業(yè)這個(gè)概念？

我國農(nóng)業(yè)有著和世界農(nóng)業(yè)一樣的發(fā)展歷程，大致分為4個(gè)階段：以體力和畜力為主的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)1.0時(shí)代、以農(nóng)業(yè)機(jī)械為主要生產(chǎn)工具的機(jī)械農(nóng)業(yè)2.0時(shí)代和以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和自動(dòng)化裝備支撐的智慧農(nóng)業(yè)3.0時(shí)代，最后是即將到來的以無人化為特征，融合了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、5G、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等現(xiàn)代科學(xué)信息技術(shù)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)形態(tài)，即智能農(nóng)業(yè)4.0時(shí)代。數(shù)字農(nóng)業(yè)是利用遙感、傳感、地理信息系統(tǒng)、先進(jìn)計(jì)算等技術(shù)，把農(nóng)業(yè)資源、環(huán)境、對(duì)象、生產(chǎn)過程進(jìn)行可視化表達(dá)、數(shù)字化設(shè)計(jì)、信息化管理的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，這個(gè)概念源自“數(shù)字地球”，在2000年左右就已經(jīng)有人提出了，是“數(shù)字地球”在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，但是因?yàn)榕涮椎脑O(shè)施設(shè)備和信息技術(shù)跟不上，所以發(fā)展進(jìn)展要滯后一些。

數(shù)字農(nóng)業(yè)是智慧農(nóng)業(yè)的初級(jí)階段，是智慧農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)農(nóng)業(yè)要素（生物要素、環(huán)境要素、技術(shù)要素、經(jīng)濟(jì)要素）的數(shù)字化，以達(dá)到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的精準(zhǔn)，而智慧農(nóng)業(yè)更加強(qiáng)調(diào)智慧，強(qiáng)調(diào)數(shù)字化后的信息智能處理與智能決策，強(qiáng)調(diào)全要素、全領(lǐng)域、全過程，最終要呈現(xiàn)的結(jié)果是資源節(jié)約、產(chǎn)出高效、生態(tài)優(yōu)化和產(chǎn)品安全，實(shí)現(xiàn)大尺度、全面化的“數(shù)字＋智能”更高階發(fā)展。數(shù)字農(nóng)業(yè)的發(fā)展與機(jī)械農(nóng)業(yè)、信息農(nóng)業(yè)是一體的，相輔相成。數(shù)字農(nóng)業(yè)實(shí)施的前提需要集約化、設(shè)施化、機(jī)械化，根據(jù)測(cè)算，大田作物最少生產(chǎn)面積在33.33 hm2，經(jīng)濟(jì)作物如水果、蔬菜面積在6.67 hm2以上的生產(chǎn)范圍才適合進(jìn)行數(shù)字化操作，才能將生產(chǎn)成本降低到每畝幾十元，這也就要求農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要適度規(guī)?；?。

數(shù)字農(nóng)業(yè)的技術(shù)支撐有哪些？

RS（遙感）、GIS（地理信息系統(tǒng)）、GPS（全球定位系統(tǒng)）、傳感器、5G、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新一代信息技術(shù)是數(shù)字農(nóng)業(yè)的核心技術(shù)。3S技術(shù)、傳感器、機(jī)器視覺等被廣泛應(yīng)用于作物估產(chǎn)、長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)、氣象和病蟲害預(yù)報(bào)、精細(xì)施肥、灌溉等領(lǐng)域。智能農(nóng)業(yè)裝備是數(shù)字農(nóng)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵支撐條件，我國在耕整種植機(jī)械、田間植保機(jī)械、收獲機(jī)械、農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地加工處理設(shè)備等重大及關(guān)鍵環(huán)節(jié)裝備方面取得了顯著進(jìn)展，如變量施肥播種機(jī)、精準(zhǔn)噴藥設(shè)備、農(nóng)田數(shù)據(jù)移動(dòng)采集系統(tǒng)、植保無人機(jī)、溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)等已經(jīng)在實(shí)際生產(chǎn)中得到應(yīng)用且效果良好。

新興的5G技術(shù)與數(shù)字農(nóng)業(yè)如何有機(jī)結(jié)合？

5G技術(shù)是最新一代蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)，性能目標(biāo)是高數(shù)據(jù)速率、減少延遲、節(jié)省能源、降低成本、提高系統(tǒng)容量和大規(guī)模設(shè)備連接。當(dāng)前，5G在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在有實(shí)時(shí)視頻傳輸?shù)霓r(nóng)業(yè)場(chǎng)景，特別是動(dòng)物行為的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。5G技術(shù)與基礎(chǔ)共性能力（人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和邊緣計(jì)算）相互融合可以為5G農(nóng)業(yè)應(yīng)用開發(fā)與運(yùn)營提供基礎(chǔ)條件，為農(nóng)業(yè)機(jī)器人、無人車、無人船、無人機(jī)等導(dǎo)航、識(shí)別、控制創(chuàng)造實(shí)時(shí)傳輸條件。操作人員可利用5G的大寬帶和低時(shí)延能力，對(duì)遠(yuǎn)端的農(nóng)業(yè)設(shè)備進(jìn)行操作和控制；利用5G的大連接能力，將傳感器感知的環(huán)境信息和設(shè)備狀態(tài)信息，在云計(jì)算平臺(tái)匯聚和共享，通過大數(shù)據(jù)處理，對(duì)環(huán)境、設(shè)備等進(jìn)行決策與優(yōu)化，并將結(jié)果呈現(xiàn)在終端設(shè)備上。5G將為實(shí)施無人農(nóng)場(chǎng)提供可能，即在人工不進(jìn)入農(nóng)場(chǎng)的情況下，采用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、5G、機(jī)器人等新一代信息技術(shù)，通過對(duì)設(shè)施、裝備、機(jī)械等遠(yuǎn)程控制、全程自動(dòng)控制或機(jī)器人自主控制，完成農(nóng)場(chǎng)所有生產(chǎn)作業(yè)的一種全天候、全過程、全空間的無人化的生產(chǎn)作業(yè)模式。

5G技術(shù)在農(nóng)業(yè)應(yīng)用推廣方面有哪些短板？

5G應(yīng)用發(fā)展正處于萌芽階段，絕大部分應(yīng)用項(xiàng)目尚在試點(diǎn)與探索。5G基站是5G網(wǎng)絡(luò)的核心設(shè)備，在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中，5G的頻段遠(yuǎn)高于2G、3G和4G網(wǎng)絡(luò)，5G網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)階段主要工作在3 000～5 000 MHz頻段。由于頻段越高，信號(hào)傳播過程中的衰減也越大，所以5G網(wǎng)絡(luò)的基站密度要更高。截至2020年5月，我國已開通5G基站超過20萬個(gè)，但這個(gè)數(shù)量還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。應(yīng)用5G技術(shù)，至少確保約10 km范圍內(nèi)有基站覆蓋，基站密度足夠大才能體現(xiàn)出5G的優(yōu)勢(shì)?；谀壳暗霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀，對(duì)5G的需求并沒有那么迫切，相關(guān)的技術(shù)、設(shè)備等都需要不斷升級(jí)、優(yōu)化，同時(shí)政策的制定、社會(huì)化服務(wù)組織的普及以及農(nóng)戶意識(shí)的轉(zhuǎn)變都需要時(shí)間，可能需要10～20年才能完全實(shí)現(xiàn)融合了5G等先進(jìn)前沿技術(shù)的數(shù)字農(nóng)業(yè)發(fā)展。

數(shù)字農(nóng)業(yè)發(fā)展前景如何？

農(nóng)業(yè)農(nóng)村部一直高度重視農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)字化與精準(zhǔn)化，不斷開展農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)示范應(yīng)用工程，經(jīng)過近10年的發(fā)展，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息化取得了明顯進(jìn)步，但是從總體上看，我國農(nóng)業(yè)數(shù)字化發(fā)展基礎(chǔ)還比較薄弱，數(shù)字資源分散，“天地空”一體化數(shù)據(jù)獲取能力較弱、覆蓋率低，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程數(shù)字化、精準(zhǔn)化水平與發(fā)達(dá)國家還有很大的差距，不可能一蹴而就。

縱觀全球，5G的到來是這個(gè)時(shí)代的機(jī)遇，是未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的重要增長(zhǎng)動(dòng)能。我國擁有極大的人口密度、多元完善的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和極強(qiáng)的創(chuàng)新基因，是5G技術(shù)研發(fā)、落地的最佳“試驗(yàn)田”。智慧農(nóng)業(yè)是一個(gè)新興事物，我國雖在個(gè)別領(lǐng)域、個(gè)別環(huán)節(jié)開始農(nóng)業(yè)4.0的嘗試，但目前仍處于一個(gè)“界定概念、豐富內(nèi)涵、設(shè)計(jì)示范工程”的階段。作為智慧農(nóng)業(yè)的初級(jí)發(fā)展階段，數(shù)字農(nóng)業(yè)在不同行業(yè)的發(fā)展存在差異，將會(huì)在集約化行業(yè)優(yōu)先發(fā)展，畜牧業(yè)要領(lǐng)先漁業(yè)，設(shè)施農(nóng)業(yè)要領(lǐng)先于大田種植業(yè)，同時(shí)基于地域差異，數(shù)字農(nóng)業(yè)將會(huì)在部分發(fā)達(dá)省市的部分領(lǐng)域率先得到發(fā)展、應(yīng)用。