粮食安全是关系国计民生的头等大事,是国家安全的战略基石。2026年,第四次全国农业普查即将全面开展,这是继第三次全国土壤普查之后,我国又一次重大的国情国力调查。全面摸清耕地资源、种植结构等农业家底,为数字农业与粮食安全决策提供了前所未有的数据支撑。然而,普查数据本质上是“静态报表”,如何将其转化为“动态决策”能力,是当前面临的核心挑战。与此同时,遥感与GIS技术的快速发展,使耕地资源监测、作物产量预测、农业灾害评估等实现了从“点状调查”到“面状感知”的跨越。农业普查数据与遥感、GIS技术的深度融合,正在成为新一代农业信息分析与智慧决策的核心范式。为回应广大从业者在技术落地、效率提升及前沿方法应用上的迫切需求,特推出“农业普查大数据与AI融合的数字农业与粮食安全智慧决策”课程。本课程以农业普查数据为数据底座,系统讲授从耕地资源一张图→土壤质量评价→种植适宜性评价→作物产量预测→农业生产潜力→灾害风险评估(土壤水分/病虫害/干旱)→生态系统服务(InVEST)→碳汇减排的全链条技术流程,创新性融入遥感反演、GIS空间分析、作物生长模型、灾害评估模型、生态系统服务模型(InVEST)及AI辅助建模等核心技术,助力学员突破技术瓶颈,直接产出可应用于实际项目的高质量成果。
刘老师(教授):来自北京重点高校资深专家,长期从事水资源与水环境、流域污染控制与管理、非点源模拟与控制、环境信息系统开发、环境遥感与GIS应用等领域的研究,发表多篇Sci论文、具有资深的技术底蕴和专业背景。
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【培训目标】:
1、掌握农业空间数据底座构建能力
2、精通耕地资源动态监测与土壤质量评价技术
3、掌握农业种植适宜性评价与高标准农田选址方法
4、具备作物产量遥感预测与农业灾害风险评估能力
5、掌握农业生态系统服务评估与碳汇核算技术专题一:农业普查多源数据底座构建1、遥感、GIS及GPS技术体系简介与在农业中的角色定位坐标系统一与投影变换、多源数据(普查、土壤、遥感)的标准化入库包含农户点位、地块边界、养殖场、路网水系等核心图层
1、遥感影像预处理:辐射定标、大气校正、几何精校正利用年度遥感影像对比,识别耕地变化图斑,输出疑似新增/减少耕地清单专题三:土壤质量空间评价
1、土壤采样点空间布局优化:基于空间自相关分析(莫兰指数)与分层抽样原理
2、土壤属性空间插值:
利用普通克里金(OK),结合DEM等协变量,生成土壤有机质、pH、养分等空间分布图
3、土壤质量综合评价:构建评价指标体系(土壤肥力、环境质量、健康指标),
利用AHP确定权重,GIS加权叠加分析
4、精度验证:预留样点交叉验证
选取地形(坡度、高程)、土壤(质地、有机质、pH)、气候(积温、降水)、区位(距道路、水源距离)等因子2、因子标准化与赋权:栅格标准化处理(0-1),利用AHP或主成分分析(PCA)确定权重GIS栅格计算器加权叠加,生成种植适宜性等级图(高度适宜、中等适宜、不适宜)叠加耕地连片度、基础设施、两区划定范围,利用多准则决策分析(MCDA)输出优先建设区块构建Sentinel-2/Landsat时间序列,提取NDVI、EVI等物候特征曲线耦合遥感反演的叶面积指数(LAI)与光能利用率模型,专题六:农业生产潜力评估
1、生产潜力概念解析:
光合生产潜力、光温生产潜力、气候生产潜力
2、光合有效辐射(PAR)估算:
基于遥感数据的PAR反演与空间插值
3、温度胁迫因子计算:
有效积温估算、温度胁迫函数构建、霜冻风险识别
4、水分胁迫因子计算:
基于遥感的水分胁迫指数(WDI)反演、作物蒸散发估算
5、生产潜力空间制图:栅格计算器实现潜力逐级衰减模型,生成生产潜力等级图
专题七:农业灾害风险评估——土壤水分监测与旱涝评估
1、土壤水分遥感监测原理:
光学方法(TVDI)与雷达方法(Sentinel-1后向散射)
2、Sentinel-1雷达数据处理:
辐射定标、斑点滤波、土壤水分反演
3、光学遥感土壤水分反演:
地表温度反演、TVDI计算与土壤水分关联
4、多源数据融合与旱涝评估:
遥感+气象+地面传感器融合,旱涝等级划分
5、旱涝风险空间制图:土壤水分动态监测图、作物水分亏缺累积图
专题八:农业灾害风险评估——病虫田间监测与预警
1、病虫害遥感监测原理:
作物光谱响应特征(红边蓝移、绿峰增强)
2、遥感植被指数异常提取:NDVI/EVI距平分析、植被健康指数(VHI)
3、气象适生指数模型:温度、湿度、降水等因子的适生指数计算与空间化
4、田间智能监测设备接入:
虫情测报灯、孢子捕捉仪、小气候站与GIS对接
5、病虫害风险综合预警:多源加权叠加,输出风险等级图与预警报告
专题九:农业灾害风险评估——农业干旱灾害风险区划
1、农业干旱概念与指标体系:SPI、SPEI、PDSI、VCI、TCI、VHI
2、多源干旱指数计算:
基于长序列降水数据与遥感数据的干旱指数空间化
3、干旱风险区划指标体系:
致灾因子危险性、承灾体暴露度、孕灾环境脆弱性、防灾减灾能力
4、干旱风险区划GIS建模:
AHP权重确定、加权叠加分析、风险等级划分
5、干旱风险区划图制作与对策:高风险区优先防灾措施建议、应急预案空间化
专题十:农业生态系统服务评估(InVEST)
1、InVEST模型体系概述:
水源涵养、土壤保持、水质净化、碳储存等模块
2、水源涵养模块:
降水量插值、PET计算(彭曼公式)、PAWC空间化、子流域划分
3、土壤保持模块:R因子、K因子、LS因子、C因子、P因子计算
4、水质净化模块:氮/磷负荷分配、径流指数、截留效率
5、碳储存模块:地上/地下生物碳、土壤有机碳空间化
6、情景模拟与决策支持:不同管理措施(退耕还林、化肥减量)的协同/权衡效应评估
专题十一:农业碳汇估算与减排路径
1、植被净初级生产力(NPP)估算:
CASA模型,FPAR从NDVI/EVI反演,光能利用率分区率定
2、农业源温室气体排放估算:
基于秸秆处理方式、粪污处理方式,结合IPCC排放因子估算CH4、N2O
3、碳收支平衡分析:
GIS叠加NPP碳汇与农业源碳排放,
绘制碳收支平衡图
4、减排路径规划:
秸秆还田增汇、沼气工程减排、种养循环降碳等空间化对策