一、项目概述
广西是全国食糖主产区。近年来，气象灾害高发重发，对甘蔗苗情长势、产量和砍收调度产生不利影响。围绕做精做细甘蔗气象服务，广西气象部门深挖大数据要素价值，建立甘蔗全生长周期客观数据采集智库，健全甘蔗全产业链“数字化”指标模型体系，研发直通用户的甘蔗智慧气象服务平台，有效助力企业增益、蔗农增收，切实维护国家食糖安全的主阵地。
二、解决方案
（一）项目架构设计
该项目围绕甘蔗全产业链智慧精准气象服务目标，通过打造“数据采集-技术研发-产业应用”甘蔗服务链，构建天基、空基和地基甘蔗生产数据立体监测体系，研发蔗糖产量预报技术和智慧精准气象服务技术，有效助力企业增益、蔗农增收。其中，全球甘蔗主产国蔗糖产量预报准确率高于美国农业部；分地块、分生育期智能精准灌溉明显提高甘蔗肥料利用率、实现节水和降低人力成本；最佳砍收期预报支撑生产管理决策，使甘蔗增加约1%糖分等，相关技术和服务成果获得2022年广西科学技术进步奖二等奖。项目总体技术框架见图1所示。
图1 项目总结技术框架
甘蔗生产数据库由甘蔗主产国气象基础数据资源层、甘蔗生产大数据综合层和甘蔗气象业务支撑层三大层级组成；其中数据资源层提供服务器计算资源、数据存储资源、网络通信资源实现数据的互通共享；甘蔗生产大数据综合层以地面气象观测资料数据库为基础，扩展基础地理数据库、甘蔗种植和长势资料数据库、甘蔗农业气象情报和灾害指标模型库和甘蔗历史产量灾情等生产资料库；甘蔗气象业务支撑层以气象数据统计加工算法为基础，扩展甘蔗气象数据统计算法、智能网格产品插值算法、指标指数算法、模型算法、图形产品加工算法等，为数据交换和信息共享提供支持（图2）。所有数据和业务服务基于中国气象局“天擎”大数据云平台，并基于MUSIC标准化数据接口提供服务，有效提高了数据要素供给的安全性、可靠性和及时性。
面对甘蔗生产新形势主动适应新需求，在政府主导的甘蔗公益气象服务基础上，通过创新开展企业合作的定制化市场气象服务、建立新型甘蔗专业气象服务体系以及产业反哺科技研发良性互动等措施，构建了“公益+市场”双轨气象服务新模式，促进行业气象服务高质量发展。
图2 甘蔗生产数据库架构
（二）项目方案功能说明
1. 构建甘蔗生长多源数据要素“一张图”：数字化转型，数据是基础。广西地形地貌复杂，农作物种类多，耕地零碎分散，且天气气候形势复杂多变，这曾是甘蔗种植分布遥感信息提取的技术难点。广西气象科技人员深入蔗区，通过人工采集、剔除、筛选和实地验证等手段，历时四年摸清“家底”，完成甘蔗种植卫星遥感图。近年来，广西气象部门进一步建设完善卫星遥感、无人机、小气候站等地空天一体、多方协同、信息共享的蔗田气象观测网络，集聚苗情长势、农务经济、国际交互等10项50多类多源数据要素，构建起“农业气象数据+蔗情生产数据+社会经济数据”的甘蔗生产大数据采集智库，为智慧气象服务甘蔗生产全产业链夯实数据根基。
2. 研发决策支撑数据服务产品：受前期出现的多次低温寒冻害、区域性阶段性干旱等影响，广西部分蔗区种植进度偏慢。“预计未来30天气象条件利于甘蔗生长，需适时做好蔗田管护。”4月26日，今年第4期《广西甘蔗生产服务》信息送达各糖业部门、糖企等，为当前甘蔗管护工作送来“及时雨”，也让今年的“甜蜜事业”有了更多保障。
甘蔗喜高温、高湿，对干旱、低温等气象灾害相当敏感。广西气象部门集成利用全球主产国蔗糖产量预报技术、甘蔗水肥一体化智能灌溉预报技术、甘蔗砍收入榨指数等技术成果，健全甘蔗全产业链“数字化”指标模型体系，开展甘蔗发育期智能监测、动态灌溉预报、苗情灾情风险预警和影响评估、蔗糖分和最佳砍收期预报、机械收割作业气象预报等服务，打通数据“采集—加工—共享—应用”壁垒，实现多源数据要素深度融入甘蔗生产全链条。
3. 实现基于位置需求的多场景交替应用：“我们按照精准的甘蔗气象服务信息，合理安排甘蔗砍运，确保了糖厂的正常运转。”广西来宾东糖凤凰有限公司总经理陈进点赞气象部门。“什么节令种植、什么时候施肥防病虫？气象部门都告诉我们了。”广西元良农业有限公司总经理陈兰雄表示。近年来，结合甘蔗耕、种、管、收、运、榨、加工和销售等各环节服务需求，广西气象部门积极研发面向蔗农、企业用户的甘蔗智慧气象服务平台，建成数字化示范应用场景，创新发展“智能预报+灾害预警+防控处置”一体化防灾减损模式，为糖企和蔗农提供基于位置的防灾智能提醒、防控建议等定制化服务。
三、商业模式
甘蔗智慧气象服务平台采用多元化的商业模式，实现社会效益与盈利的双赢。包括：
①订阅服务模式，可为蔗糖生产商提供定期的气象信息订阅服务；
②定制化解决方案模式，根据蔗糖生产企业的具体需求和生产特点，为其量身定制数字化气象服务解决方案；
③增值服务模式，提供气象相关培训和教育服务，帮助蔗糖生产企业员工了解气象知识，提高利用气象信息进行生产决策的能力；
④合作模式，与蔗糖行业协会、政府部门合作，共享气象数据和分析结果，共同推动蔗糖产业的可持续发展。
四、项目成效
（一）项目先进性
1、项目应用创新性
(1)加密“空天地”立体观测网络，多源综合数据融入甘蔗生产全链条。基于卫星遥感、无人机遥感和地面观测，建立甘蔗全生育期生产信息立体观测网络，构建联合国际交换和涉农涉糖部门共享体系，组建“农业气象数据+蔗情生产数据+社会经济数据”甘蔗生产大数据。
(2)做精关键技术服务产品，实现甘蔗生产数据要素全链条协同融合应用。集成利用全球主产国蔗糖产量预报技术、甘蔗水肥一体化智能灌溉预报技术、甘蔗砍收入榨指数等技术成果，开发平台中试，深度加工生成蔗糖产量预报、甘蔗水肥一体化智能灌溉预报、甘蔗砍收入榨指数等数据产品，打通数据采集、加工、共享、应用壁垒。
(3)赋能“气象部门+龙头企业+基地（园区）”甘蔗气象服务双轨模式，充分发挥数据要素价值。联合大型糖企，建立贯穿甘蔗生长全过程直通式气象服务模式，取得“气象信息+规模化生产管理+信息反馈与互动”链条式环环相扣的服务效果，实现蔗糖产业智能精准服务模式转变，提高糖企应用气象资源防御避险效率，有效地发挥了甘蔗气象大数据价值。以决策、公益服务为主体，以探索甘蔗专业气象服务可行性为目标，初步形成“公益+专业”双轨制服务模式，部门及用户取得预期经济效益。
2、项目影响力
项目助力国家食糖安全保障。基于甘蔗气象大数据，开展区域和全球甘蔗长势监测、农业气象监测、气象灾害监测评估和蔗糖产量预报。联合国家气象中心共同开展巴西、澳大利亚、印度和泰国等蔗糖主要出口国及全国蔗糖产量预报。材料每年以专报报送国家相关领导、两办和相关部委，平均预报准确率达97%，为国家制定食糖价格和进口配额提供重要科学依据。
（二）项目实效性
甘蔗水肥一体化智能管理系统，可提高糖料蔗肥料利用率30%、节水50%以上，降低人力成本80%；糖料蔗单产达8.5吨/亩，比常规种植高4吨，蔗糖分提高0.5%。目前，甘蔗气象服务新技术已推广应用至广西、云南主产区，糖料蔗每亩可节本约270元，增效约2020元，蔗农每年每户可增收1万到3万元。
（三）项目示范性
１、市场潜力
目前，甘蔗气象服务覆盖广西90%以上甘蔗新型农业经营主体、种植大户、糖厂、涉糖产业和人员，甘蔗生长全过程气象监测和服务信息融入广西糖业大数据云平台。以甘蔗生产需求为牵引，初步搭建了天气要素对蔗糖生产种植、管理、砍收、运输、压榨各个环节的影响以及糖企和种植户对气象服务的需求解决方案，推动“数据融合、技术融合、服务融入”，建立了面向糖企、种植大户的直通式甘蔗市场气象服务新机制。
２、推广可行性
针对传统气象服务以定性、均一化为主，缺少针对甘蔗高产高糖的精准、分众化服务，且服务信息与服务对象、防灾减灾措施脱节的弊端，借助甘蔗智慧气象业务服务平台和甘蔗智慧气象APP，联合南宁糖业、东亚糖业、东糖等大型糖企，在广西扶绥县渠黎镇隆地甘蔗专业合作社和兴宾区东糖蔗区等甘蔗“双高”基地创建“气象部门+行业龙头企业+基地（园区）” 贯穿生长全过程的智能、精准、靶向分众直通式气象服务模式；在广西、云南两省（区）连片贫困地区，开展甘蔗种植“气象部门+行业龙头企业+农户”精准气象服务模式。服务具有较好的可复制和可推广性。
３、可持续发展性
广西糖料蔗种植面积、食糖产量连续32个榨季居全国第一位，甘蔗气象大数据价值还在进一步凸显。政府及相关部门通过高效利用气象数据和服务信息等，及时制定和调整甘蔗“双高”生产计划，实现甘蔗种植面积稳定在1100万亩以上，出产蔗糖600万吨以上，蔗糖产业健康稳定发展。
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