在不久之前舉辦的第五屆植被病蟲(chóng)害遙感大會(huì)上，我國(guó)首個(gè)自主研發(fā)的“慧眼”天空地植被病蟲(chóng)害智能監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)正式發(fā)布。作為這一系統(tǒng)的重要開(kāi)發(fā)者，杭州電子科技大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院博士生導(dǎo)師張競(jìng)成教授以其獨(dú)特的研究成為了智慧植保領(lǐng)域的“守護(hù)使者”。本文將帶領(lǐng)讀者走近這位在智慧農(nóng)業(yè)領(lǐng)域耕耘多年的科技工作者，講述他如何利用科技的力量守護(hù)植物健康。
農(nóng)作物生產(chǎn)的“守護(hù)者”
當(dāng)前，農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害頻發(fā)，被認(rèn)為是農(nóng)作物的“疫情”，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成了嚴(yán)重威脅。農(nóng)作物病蟲(chóng)害能否像天氣預(yù)報(bào)一樣被預(yù)測(cè)？在我們的認(rèn)知里，天氣預(yù)報(bào)已經(jīng)成為日常生活不可或缺的一部分，其準(zhǔn)確性和時(shí)效性不斷提高。因此，是否有可能在重大病蟲(chóng)害暴發(fā)前，像天氣預(yù)報(bào)那樣提前發(fā)出預(yù)警信號(hào)？
張競(jìng)成教授正是這一領(lǐng)域的資深研究者。擁有生物學(xué)、生態(tài)學(xué)與自動(dòng)化及遙感技術(shù)交叉學(xué)科背景，15年來(lái)，一直深耕病蟲(chóng)害智慧監(jiān)測(cè)和預(yù)警領(lǐng)域。
“病蟲(chóng)害智慧測(cè)報(bào)技術(shù)如果能夠更精細(xì)和準(zhǔn)確，對(duì)病蟲(chóng)害的防控和農(nóng)作物種植的保護(hù)就會(huì)有非常大的幫助。”談及此，張競(jìng)成憧憬著未來(lái)：
“農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害的發(fā)生受到氣候、土壤等自然條件的影響，還與作物的生理特性、病蟲(chóng)源分布等因素密切相關(guān)，是一個(gè)比較復(fù)雜的過(guò)程。我們的工作，便是通過(guò)借助遙感、傳感等技術(shù)進(jìn)行觀測(cè)和建模分析，致力于提高監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性?！?/p>
智能測(cè)報(bào)技術(shù)的“研究者”
植物病蟲(chóng)害作為全球生物安全的系統(tǒng)性問(wèn)題，根據(jù)災(zāi)害發(fā)生規(guī)模、影響范圍，其測(cè)報(bào)工作涉及“全球—洲際—全國(guó)—熱點(diǎn)區(qū)域”等多個(gè)不同尺度，同時(shí)也包括近地（冠層）-地塊-區(qū)域等不同觀測(cè)水平。
在全球尺度的監(jiān)測(cè)上，基于多源遙感信息和病蟲(chóng)害發(fā)生發(fā)展規(guī)律的綜合分析，能夠提前預(yù)警潛在的病蟲(chóng)害威脅。張競(jìng)成曾和中國(guó)科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院的同行一起，參與沙漠飛蝗生境監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)，對(duì)蝗蟲(chóng)遷飛軌跡和入境風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè)。
在區(qū)域和地塊尺度上，張競(jìng)成及其團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一系列基于無(wú)人機(jī)、衛(wèi)星遙感影像的作物病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)模型，能夠根據(jù)病蟲(chóng)害的發(fā)生規(guī)模、特點(diǎn)，選擇合適的數(shù)據(jù)源，生成病蟲(chóng)害危害分布和程度的熱力圖，從而為病蟲(chóng)害統(tǒng)防統(tǒng)治提供重要的參考和指導(dǎo)。
在近地尺度上，張競(jìng)成團(tuán)隊(duì)近年研發(fā)了病蟲(chóng)害智能檢測(cè)傳感器，通過(guò)病蟲(chóng)害檢測(cè)多模態(tài)專用傳感器研制和圖譜融合的輕量化自構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)及低資源消耗芯片級(jí)邊緣計(jì)算單元開(kāi)發(fā)，形成一套傳感與計(jì)算端融合的低成本高可靠的病蟲(chóng)害專用智能傳感器，為復(fù)雜農(nóng)田環(huán)境病蟲(chóng)害快速調(diào)查提供有力手段，同時(shí)后續(xù)有望與無(wú)人機(jī)飛防變量噴灑作業(yè)結(jié)合，為精準(zhǔn)按需變量防控提供支撐。
用初心守護(hù)農(nóng)業(yè)的“堅(jiān)守者”
張競(jìng)成并不是一開(kāi)始就研究遙感和病蟲(chóng)害測(cè)報(bào)技術(shù)，他本科和碩士的專業(yè)是生物和生態(tài)，與遙感技術(shù)有相當(dāng)?shù)木嚯x。但那個(gè)時(shí)候，他在生態(tài)學(xué)的研究工作中偶然接觸到了遙感技術(shù)，并對(duì)此產(chǎn)生了濃厚的興趣。因此，博士階段他選擇了農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害遙感為自己的主攻方向。這樣一來(lái)，自身生物方面的背景和對(duì)遙感方向的興趣使他沉醉于這一方向的研究中，并一直工作至今。“在接觸農(nóng)業(yè)遙感之后，就感受到自己的研究工作有著廣闊的應(yīng)用場(chǎng)景，能夠?qū)⒁恍┫冗M(jìn)的技術(shù)應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)際中，能夠改變現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)在很多方面相對(duì)落后的現(xiàn)狀，因此被激發(fā)起一種強(qiáng)烈的興趣和熱愛(ài)。”張競(jìng)成告訴記者。
張競(jìng)成團(tuán)隊(duì)重點(diǎn)關(guān)注浙江地區(qū)最普遍的經(jīng)濟(jì)作物——水稻和茶葉。他們的工作不僅限于病蟲(chóng)害測(cè)報(bào)，還包括作物分布監(jiān)測(cè)、生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)、災(zāi)害預(yù)警與評(píng)估等。團(tuán)隊(duì)成員具有生物和信息學(xué)背景，致力于研發(fā)農(nóng)業(yè)所需要的智能傳感器及監(jiān)測(cè)預(yù)警模型、系統(tǒng)，培養(yǎng)高素質(zhì)的專業(yè)人才，推動(dòng)智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展。
“現(xiàn)在我們?cè)谝恍﹩?wèn)題上進(jìn)行了0到1的探索，接下來(lái)，要繼續(xù)把技術(shù)做得更精、更穩(wěn)定，開(kāi)展1到10的研發(fā)和技術(shù)示范，為技術(shù)的推廣創(chuàng)造有利條件。”他們計(jì)劃接下來(lái)1-2年的時(shí)間，進(jìn)一步在田間復(fù)雜場(chǎng)景中深入研究、測(cè)試技術(shù)，使一些核心關(guān)鍵技術(shù)完全掌握在中國(guó)人的手里，更好地服務(wù)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。
張競(jìng)成教授主持了包括一項(xiàng)國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃青年科學(xué)家項(xiàng)目、三項(xiàng)國(guó)家自然科學(xué)基金在內(nèi)的十余項(xiàng)國(guó)家級(jí)、省部級(jí)項(xiàng)目，系統(tǒng)研究了將遙感、智能傳感等信息技術(shù)與植保理論、模型相結(jié)合的病蟲(chóng)害測(cè)報(bào)方法。在病蟲(chóng)害智能檢測(cè)機(jī)理、遙感監(jiān)測(cè)方法、大范圍預(yù)測(cè)模型等方面發(fā)表了系列原創(chuàng)性成果，包括第一/通訊作者SCI論文42篇，其中高被引、中國(guó)科學(xué)院一區(qū)TOP、國(guó)內(nèi)卓越期刊論文20篇；主編、參編中英文專著6部，申請(qǐng)人入選全球前2%頂尖科學(xué)家2024榜單；獲得授權(quán)發(fā)明專利21件；以主要起草人參與制定農(nóng)業(yè)農(nóng)村部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)7項(xiàng)。
張競(jìng)成教授因其扎實(shí)的科研和社會(huì)貢獻(xiàn)，獲得了諸多榮譽(yù)和認(rèn)可。他獲中國(guó)產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新成果獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、北京市科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、河南省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)，并獲評(píng)國(guó)家青年遙感科技人才、浙江省高層次人才特殊支持計(jì)劃青年拔尖人才、浙江省農(nóng)業(yè)科技先進(jìn)工作者、北京市科技新星、浙江省151人才和浙江省中青年學(xué)科帶頭人等。此外，他還擔(dān)任《Remote Sensing》《Frontiers in Plant Science》等多個(gè)刊物編委和特刊編輯；作為發(fā)起人，參與組織、舉辦了“植物病蟲(chóng)害遙感大會(huì)”系列會(huì)議，目前已成為病蟲(chóng)害遙感領(lǐng)域最具影響力的會(huì)議，實(shí)質(zhì)性推動(dòng)了作物病蟲(chóng)害遙感監(jiān)測(cè)及預(yù)警技術(shù)的發(fā)展。
張競(jìng)成教授及其團(tuán)隊(duì)的研發(fā)，不僅為植物保護(hù)領(lǐng)域注入了新的活力，也為智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展開(kāi)辟了新的道路。他們的努力和奉獻(xiàn)，不僅守護(hù)了植物的健康，也守護(hù)了千家萬(wàn)戶的餐桌。在未來(lái)的道路上，張競(jìng)成教授將繼續(xù)帶領(lǐng)他的團(tuán)隊(duì)，用科技的力量守護(hù)農(nóng)業(yè)的未來(lái)。
