【智慧农业之窗】光智农业数据感知技术的前沿进展与发展趋势——从光学传感器到智能决策系统

光智农业数据感知技术的前沿进展与发展趋势——从光学传感器到智能决策系统

陈程程1， 吴佳平1， 于合龙2*

（1.沈阳航空航天大学 计算机学院，辽宁沈阳 110136，中国； 2.吉林农业大学 信息技术学院，吉林长春 130118，中国）

摘要： 

［目的/意义］光智农业以光学传感技术为核心实现农业信息的动态感知，并依托智能算法构建数据驱动的决策机制，以此推动农业生产模式向精准化与智能化转型。然而，该技术体系在规模化推广过程中仍面临环境干扰强、实施成本高等现实挑战。本文旨在系统梳理光智农业领域的关键技术进展与发展路径，为相关领域科研人员及产业实践者提供理论参考与实践指导。

［进展］光智农业正逐步摆脱单一技术应用的局限，向“感知-决策-执行”全链条深度融合的方向演进。在感知层面，研究重点已从传统光谱成像拓展至高维荧光寿命成像、量子点传感等跨尺度、高灵敏度探测技术，实现对作物生理状态的早期识别与无损监测；在决策层面，核心突破表现为作物生长模型与深度学习方法的有效耦合，显著增强了生长过程预测与管理策略生成的动态精度和机制可解释性；在执行层面，已发展为基于光环境实时反馈的光配方动态调控与智能装备精准作业相结合的模式，形成具备自我优化能力的闭环控制结构。

［结论/展望］光智农业通过光学感知与智能决策的深度协同，在农业节水节肥、病虫害早期预警与作物品质提升等方面取得了一系列可量化验证的成效。为实现光智农业数据感知技术从概念验证到产业普惠的跨越，未来应着力于以下方向：提升复杂田间环境下光学感知的稳定性与检测精度；通过算法轻量化设计与高质量开源数据集建设增强模型泛化能力；推进低成本、低功耗核心光学器件的自主研发与国产化替代，并构建覆盖技术研发、政策支持与人才培养的多维度协同推广体系。

关键词： 光智农业；数据感知技术；光学传感器；智能决策系统；多源数据融合

图1　光谱技术在农业中的应用

Fig. 1  Spectral technology applications in agriculture

图2　光智农业技术体系

Fig. 2  Opto-intelligent agricultural technology system

图 3　农业中常见的光学感知设备

Fig. 3  Common used optical sensing devices in agriculture

图4　光智农业中种子质量与检测应用

Fig. 4  Application of opto-intelligent agriculture in seed quality and testing

图5　光智农业中多源数据融合与智能决策应用

Fig. 5  Application of multi-source data fusion and intelligent decision-making in opto-intelligent agriculture