智慧农业助力乡村振兴典型案例学习 ——全地形全覆盖智能插秧模式(水稻)

四川省农业科学院遥感与数字农业研究所（以下简称“遥感数字所”）成立于1984年，是一家从事智慧农业、农业遥感、低碳农业等基础研究和应用研究的省级科研事业单位，在智慧农业技术研发与推广领域具有深厚的技术积累和丰富的实践经验。2022年，遥感数字所聚焦水稻插秧环节痛点，启动全地形全覆盖智能插秧技术攻关，历时3年潜心研发，成功推出全地形全覆盖L3级智能插秧系统，该系统技术先进、适配性强，已在江苏、四川等典型水稻种植区实地作业测试近8000亩，产品型号完成2次迭代优化，不断提升作业稳定性和适配性，形成了可复制、可推广的全地形全覆盖智能插秧模式，为水稻种植全程智能化、节本增效提供了有力支撑。

（一）生产实际问题

水稻插秧是水稻种植的关键环节，尤其在四川、江苏等水稻主产区，无论是平原还是丘陵山地，传统插秧模式都面临突出痛点，也是不少水稻种植乡村普遍存在的难题，值得大家对照参考、针对性破解：一是农忙季熟练插秧机手短缺，“高薪难聘专业机手”成为行业普遍困境，用工成本居高不下；二是传统插秧作业效率低，且受地形影响大，对于丘陵山地的不规则田块，难以实现全覆盖作业；三是传统插秧后需人工补插，不仅增加人工投入，还影响插秧质量和后续水稻长势，制约水稻产量提升。遥感数字所针对性攻克相关关键技术，系统性解决了丘陵山地不规则田块全覆盖无人智能插秧这一难题。

（二）做法模式

该模式以全地形全覆盖L3级智能插秧系统为核心，聚焦水稻插秧全流程，构建“数据采集—智能规划—精准作业”的完整体系，做法低成本、易复制，贴合水稻种植实际，可重点借鉴：

一是建立低成本可复制的高精度地块边界数据采集体系。针对新作业区域，无需农户额外投入成本，依托国内成熟的无人机服务市场获取该作业区农田地理信息数据，结合专用数据处理平台，实现田块边界的智能提取、复核和仿真验证，全过程标准化、自动化，操作便捷高效。针对少量地形、边界发生变化的田块，支持农户手动驾驶插秧机器绕行一圈，即可快速完成数据更新，简单易操作，适配农户实际使用需求。同时通过云—车端协同，实现地块数据自动编码与动态更新，确保数据精准同步。

二是建立数据驱动的全地形全覆盖智能插秧作业体系。依托地块“身份证号”和农机实时定位技术，实现一键地块检索和作业路径智能规划，无需人工手动操作，大幅降低操作门槛。通过地形精确定位补偿、秧爪耦合地形独立控制、高精度高效率位置/时间耦合决策控制等核心技术，打破地形限制，支持任意形状田块（尤其是丘陵山地不规则田块）的智能插秧作业，确保“全地形全覆盖”作业目标达成，避免漏插、重插，无需人工补插。

（三）技术创新

该模式的4项核心技术创新，精准破解水稻插秧地形适配、精度不足等痛点，技术成熟、实用性强，适合水稻种植村庄参考学习，重点关注以下几点：

一是高精度水田边界智能提取算法。运用深度学习大模型，设计提示点自动生成和优化模块，高效实现水田边界智能提取，精准划分每个田块的边界，保障田块独立性，显著提升边界识别精度和数据处理效率，为后续精准插秧奠定基础。

二是T3地形精确定位补偿算法。针对坑洼、起伏等复杂水田地貌（即T3地形），实时高频进行地形定位补偿，及时调整插秧机器姿态，确保机器在复杂地形下安全平稳运行，避免因地形起伏导致的插秧深度不均、漏插等问题。

三是秧爪耦合地形独立控制及全覆盖路径规划算法。自主研发任意形状地块边界内缩闭合、小夹角收边和独有的耦合时间与空间的秧爪独立控制等算法，彻底解决不规则田块插秧死角问题，实现任意形状田块的智能化、无死角插秧作业，提升插秧覆盖率。

四是高精度高效率控制算法。通过自主研发的控制算法，在直线作业时实现厘米级精度的全油门自动驾驶，既保障交接行稳定，又实现作业效率最大化；临近地块边界时，秧盘自动升起并完成U形掉头，无需人工干预，大幅提升作业连续性与智能化水平。

该全地形全覆盖智能插秧模式，精准贴合水稻插秧实际需求，成本投入合理，经济效益突出，有效破解农忙季用工难题，适合水稻种植村庄参考核算，具体如下：

经济效益方面，据实际测算，全地形全覆盖智能插秧系统相较于传统人工驾驶、自动驾驶（辅助直行或自动调头）模式，优势十分明显：单台机器可节省1名专业机手，有效缓解农忙季“高薪难聘专业机手”的行业困境；作业效率提升20%，大幅缩短插秧周期，为水稻后续生长争取时间；插秧覆盖率≥98%，无需人工补插，减少人工投入。若计入传统模式下所需的人工补插成本，其节本效益更为显著，单台机器年均节省人工成本2.5万~3万元，真正实现水稻插秧环节的节本增效，助力农户增收。

1.各村结合本地水稻种植地形（尤其是丘陵山地、不规则田块较多的村庄），重点借鉴该模式的“全地形适配+低成本落地”思路，无需盲目投入高端设备，优先引入成熟的智能插秧系统，依托现有无人机服务获取地块数据，降低投入成本。

2. 聚焦水稻插秧痛点，参考该模式的地块边界数据采集、智能路径规划等做法，破解农忙季机手短缺、作业效率低、需人工补插等难题，提升水稻插秧质量和效率，为水稻高产奠定基础。

3. 加强农户和农机操作人员的技术培训，引导其熟练掌握智能插秧系统的操作方法，尤其是地块数据更新、一键路径规划等核心操作，让智能化技术真正落地见效，发挥最大效益。

4. 有条件的村庄可联合当地农业科研机构、农机合作社，引入该智能插秧模式，批量推广应用，实现水稻插秧规模化、智能化发展，进一步降低种植成本，提升村集体经济和农户收入。