農業觀測數據初探與說明

歐陽再根，曹冬華，陳斌源

（漳州市氣象局，福建 漳州 363000）

廈門、漳州、泉州號稱閩南金三角，其歷史文化悠久，物產豐富，享有文化名城的美譽。隨著現代科技的進步，農業現代化科技技術也備受關注。農業現代化、科技化可實現農作物信息、氣象部門觀測數據的高效傳遞，氣象災害預防的及時提醒，助力群眾科學高效地進行農業生產。

通過建設廈漳泉現代農業氣象監測預警系統，可進行現代農業智能化、科學化生產管理的研究。通過開展育種育苗、植物栽種管理、土壤及環境管理、農業科技設施完善等方面的綜合試驗，實現科學化、精準化農業生產的管理目標。通過研究植物病蟲害與風險霜凍的解決方案，開展病害、凍害天氣的自動監測工作，提高氣象災害預警信息的時效性、針對性和覆蓋率，減少凍害天氣對作物生長的影響。

1 農業氣象觀測數據描述

農業氣象觀測是農業氣象工作的重要資料來源，主要包括作物觀測、土壤水分觀測、自然物候觀測。農業氣象的觀測數據包括作物環境要素（包括氣象要素和土壤物理狀況等），以及農業生產對象的狀況，如作物的生育期進程、生長狀況、產量的形成等等。農業小氣候的觀測數據作為主要數據來源。

1.1 作物觀測數據

作物發育期、生長狀況、生長量、農業氣象災害與病蟲害觀測。發育期數據主要包括水稻、玉米等作物的物候期資料，以農氣報文的形式上報，即作物進入某個物候期的日期數據，以及實景監控監測的物候期照片。

1.2 農業小氣候觀測

農業小氣候要素大至包括輻射（輻照度、輻射時間、總輻射量、光合有效輻射、光照度、光照時間以及輻射的光譜特征）、熱（空氣、土壤、水等溫度，表面溫度和環境平均輻射溫度）、水汽（水汽壓、絕對濕度、相對濕度、露點和飽和差等）、空氣運動（風向、風速等）

1.3 土壤水分測定

不同土層的土壤水分測定數據。一般指0～100 cm 各土層的土壤水分數據。

1.4 自然物候觀測數據

物候是指自然環境中植物、動物生命活動的季節現象和一年的特定時間出現的某些氣象、水分現象。該方面的數據以農氣報文的形式上報，主要指某一自然物候現象出現的日期數據。

2 農業氣象觀測數據的重要性分析

農業氣象觀測與氣象天氣預報相結合，為農業生產提供決策服務。觀測隊伍的穩定性是保證農業氣象觀測數據質量的重要條件。因此，應當嚴格遵守相關規范與技術規定、做好質量考核工作。

2.1 抓好氣象災害、病蟲害觀測工作

農業氣象災害與病蟲害是影響農業生產的關鍵因素，主要通過抑制或損害農作物的生長發育，降低農作物的品質和產量。 因此，在農作物生長發育期應及時開展農業氣象災害與病蟲害觀測，提供準確的情報數據，做好防災抗災工作，為農業安全生產保駕護航。

2.2 及時開展物候觀測

物候觀測數據能夠預告農事活動，為農作物引種、布局、農業氣象預報、園林建設、農業氣候專題研究及區域氣候研究等提供科學依據。

2.3 嚴格執行《農業氣象觀測規范》

自《農業氣象觀測規范》實施以來，漳州市氣象局積極開展農作物生長量的測定工作，工作內容包括農作物各生長發育期的葉面積、干物重、灌漿速度與分蘗消長等。農作物生長數據能夠反映一定時間內當地氣象條件對農作物生長發育狀況及產量的影響，有利于分析一定時間段內農作物的生長發育狀況，為開展相應的決策氣象服務工作提供數據支撐。

3 農氣觀測數據的特征和應用

3.1 農氣觀測數據的特征

作物觀測是農業氣象觀測的重要組成部分，通過對作物的觀測，研究農業氣象條件對作物生長發育、產量、品質的影響，為農業氣象情報、預報，以及作物的氣候評價等提供理論依據，實現高效農業生產。

果樹氣象觀測是農業氣象觀測的內容之一。果樹生長發育受環境的影響，其中氣象環境是重要因素之一。物候現象可反映近期以及過去一段時間內氣象條件對果樹生長的影響。通過平行觀測果樹的生育狀況以及氣象要素，可分析其生長發育、產量形成、品質優劣與氣象條件的關系，為果樹氣象情報、預報服務和試驗研究提供依據，為果樹引種、布局、果園基地建設、發展果品生產提供技術支持。

自然物候現象是生物節律與環境條件的綜合反映。主要反映當時的天氣條件以及過去一段時間氣象條件的影響情況，長序列物候觀測數據是研究氣候變化的重要資料來源。

3.2 農氣觀測數據的應用

搭建以氣象大數據云為基礎的農業氣象平臺，可實現農業氣象數據與農產品信息的高效集合。規范加工處理過程和質量控制工作，生產格點化產品，完善產品生命周期的存儲管理，統一農業氣象應用和共享的服務標準，加強農業氣象業務產品的便捷回存管理。通過開放平臺數據交換、產品加工、數據存儲和訪問分析等模塊，構建氣象應用開源框架，集成應用產品加工算法，實現農業氣象平臺的可視化監控管理，助力農業氣象系統的高效運行。

農業氣象大數據云平臺主要包括數據交換及質控子系統、產品加工子系統、存儲與服務子系統。數據交換及質控子系統以現有通信系統為基礎，以文件、消息、流為核心服務組件，通過API 調用、內存共享等方式建立數據傳輸、快速質控、解碼入庫的一體化流程，滿足氣象數據的接入和匯聚。產品加工子系統建立兼容多語言開發、異構運行環境的算法庫，通過算法集成框架實現算法的參數定義、注冊、審核、多語言封裝、發布、版本管理等統一管理功能。搭建數據產品加工流水線框架，調用業務監控平臺的資源調度，按需分配計算資源，并匹配計算框架。該系統支持多種計算框架，包括流計算、分布式計算、容器計算、普通計算等。

數據存儲與服務子系統基于基礎設施云平臺，建立以分布式關系型數據庫、分布式表格系統、分布式文件系統或分布式對象系統和NoSQL 數據庫等多種技術相結合的“專有+公共”的混合云大數據管理系統。制定存儲流程，管理氣象觀測數據、社會化觀測采集數據、綜合觀測業務數據和產品，實現氣象實時歷史數據一體化、產品按需動態存儲等功能。依托主流的存儲技術，發揮全流程的存儲管理功能，建立大數據平臺單節點內多數據庫同步機制，支持分布式計算、挖掘分析、機器學習等新型計算框架的訪問，建立完善的數據備份和歸檔流程。數據存儲與服務子系統中的氣象數據統一服務接口（MUSIC），可提供數據獲取、回存、計算、可視化、消息等服務接口，滿足用戶的檢索需求，實現大數據平臺全網各節點對數據的統一訪問和透明切換服務。數據存儲與服務子系統中包含農田小氣候、農業氣象試驗、野外采集數據、行業數據、知識庫、服務信息、農業經濟等數據庫，充實農業氣象數據資源，拓展智慧農業氣象業務。