节水30%、减药15%！这块田里有个“数字分身”在悄悄指挥生产|减药|节水

当千里之外的工程师在屏幕上调整参数，华北平原上的一台灌溉设备随即自动开启——农田，正在被数字技术重新定义。

今年春耕时节，央视报道了北方多省利用“天空地一体化”监测系统抗击干旱的实践。在山东，农民通过手机APP就能查看自家地块的土壤水分数据，并远程控制节水灌溉设备。

这背后，是物联网、人工智能与数字孪生技术正在深入田间地头，让农民化身“气象先知”，对每块土地的细微变化都了如指掌。

01 热点驱动：从“看天吃饭”到“知天而作”

传统农业高度依赖经验，但极端天气和病虫害的日益频发，让“看天吃饭”的风险越来越大。2025年中央一号文件明确强调要强化农业科技支撑，各地开展的“数字农田”建设正成为落实这一要求的具体抓手。

在新疆的万亩棉田，搭载多光谱相机的无人机定期巡田，生成作物生长指数图；在黑龙江的大型农场，地下传感器网络实时传回墒情数据。这些碎片化的信息，最终都汇入一个“农田大脑”——农业数字孪生平台。

这个虚拟的农田不仅能再现庄稼的当前长势，更能通过算法预测未来：根据气象预报模拟未来一周的干旱趋势，结合历史数据研判病虫害暴发风险，甚至推演不同灌溉或施肥方案下的产量结果。决策，因此从模糊的经验判断，变成了基于数据的精准干预。

02 核心技术：构建农田的“数字分身”

要实现如此精准的感知与预测，关键在于为物理农田创建一个高保真的“数字分身”。这依赖于三层技术体系的支撑：

第一层是全域感知网络。它由天上的卫星遥感、空中的无人机巡弋和地面的物联网传感器共同构成，负责采集地块的高清影像、作物光谱、土壤温湿度、酸碱度、氮磷钾含量以及小气候环境等海量数据。

第二层是数据融合与建模。来自不同源头、不同格式的数据被清洗、对齐，并融合到一个统一的三维时空模型中。利用GIS（地理信息系统）和BIM（建筑信息模型）技术，农田的地形、边界、沟渠、设施乃至每一株作物的虚拟模型被精确构建出来。

第三层是智能仿真与决策。这是“先知”能力的核心。平台内置了作物生长模型、病虫害传播模型和水肥运动模型。当接入实时气象数据后，系统能像运行一个“游戏模拟”那样，提前推演旱涝发展或虫害迁移路径，并给出诸如“东南角5号地块建议在后天上午增施10%钾肥”的具体处方图。

03 场景落地：从节水增收，到风险减损

技术的价值在于解决实际问题。数字孪生农田的应用，正带来实实在在的效益。

在节水灌溉方面，系统能基于土壤墒情和蒸发量预测，计算出每块地最经济的灌溉量与最佳时机，实现按需供水。实践表明，这比传统的大水漫灌方式可节省20%-30% 的农业用水。

在病虫害防控方面，通过无人机捕捉的叶片光谱异常，AI能比人眼提前数天识别出病害初期或虫卵聚集区，从而实现精准定点施药，减少农药滥用。在广西的甘蔗田，这一技术帮助农药使用量降低了约15%。

在灾害预警与保险方面，平台能与气象预警系统联动。在暴雨或冰雹来临前，可模拟出受灾范围和程度，为农户采取抢收、加固等补救措施提供决策支持。同时，高精度的生长模拟数据也为农业保险的精准定损和快速理赔提供了不可篡改的依据。

04 技术赋能：凡拓数创的AI 3D数字孪生实践

构建如此复杂的农业数字孪生系统，需要强大的多源数据融合能力、高性能的三维可视化引擎和专业的领域算法模型作为支撑。在这一领域，国内科技企业如凡拓数创进行了积极探索。

其相关技术能力侧重于利用自研的AI 3D数字孪生引擎，整合卫星遥感、无人机航拍、物联网传感器及气象、土壤等多维数据，构建出高精度、可交互的农田三维数字场景。该技术路径能够助力实现作物生长态势的立体化监控、农业资源与设备的可视化管理和关键农事活动的模拟推演，为精细化种植和科学决策提供直观的数字化工具。