农业中的空间应用：加强粮食和水安全，改善气候行动（英）
合作麦肯锡公司空间应用在农业:复合强化食品和安全,改善气候行动P R I L - 2 0 2 3 内容本指南是互动的寻找这个图标元素是与免责声明本文档由世界经济出版论坛作为对项目的贡献，洞察领域或交互。结果,解释和结论所表达的结果协作过程促进和认可世界经济论坛,但其结果不一定代表世界的观点经济论坛,也不是其成员的完整,合作伙伴或其他利益相关者。介绍372技术发展而成本下降,扩大客户群3行业的机会结论27363738161卫星技术有多个应用于农业贡献者©2023世界经济论坛。保留所有权利。不得复制或出版的一部分以任何形式或任何方式传输，包括复印和记录,或任何信息存储和检索系统。尾注图片:盖蒂图片社,Unsplash空间应用在农业:加强粮食和水安全，改善气候行动内容2 介绍空间技术在农业的价值越来越广泛的认可,并将收益在不久的将来，接受度会更高。通过空间应用历来受到以下因素的限制高成本,低分辨率和有限的消费者信任。这些障碍正在下降从太空可以应用在满刻度,见解解决粮食缺口预计的30%2050年通过减少浪费,减少全球淡水使用5 - 10%,降低农业CO排放量高达5000万吨,用户提供可信、可行的见解。把最简单,该行业仍然需要一起开发正确的正确的数据在正确的时间对正确的人的见解。space-enabled的影响应用于农业将采用加速,或障碍吗坚持吗?行业研究和通知与利益相关者对话的工业,农业和空间这一报告检查这个问题。2减少种植成本5%。这些社会效益会手牵手经济效益:减少食物浪费可以提供一个额外的150 - 175美元经济价值的生产商,减少对种植者代表7 - 8美元从输入储蓄。这样的价值1和5%的成本2股份,太空的市场洞察力农业预计将增长近一倍2030年,达到近10亿美元。卫星技术驾驶价值的例子农业已经可见。种植者今天正在使用空中和卫星的见解减少除草剂、化肥和水使用,和政府使用卫星为了解决粮食安全、验证条件补贴和减少食物浪费。然而,技术和人为障碍依然存在。比例将需要跨行业合作,培训算法有足够的真实数据,和一个明确的价值定位——结束空间应用在农业:加强粮食和水安全，改善气候行动内容3 F I G U R E 1卫星应用应对农业挑战的潜力利害关系是什么?食品不安全气候行动水的可用性从卫星图像可以改善食品系统并有助于解决方案...42亿年吨农作物生产全世界每年全球年度作物生产对人类消费是估计为42亿吨,必须增加最少的50%,或21亿吨,来满足预计2050年食品需求。识别通过早期的害虫、杂草和疾病高光谱和光学图像显示了今天是能够防止作物损失生产总量的20%和40%之间。如果应用于规模,达到08亿吨作物每年可以挽救。选择选项卡发现更多的121亿年额外的生产需要到2050年2注:04亿美元潜在的作物损失预防通过卫星识别害虫1。不含动物蛋白。资料来源:联合国粮农组织2020年。2. M. van Dijk， T. Morley， M.L. Rau 等人， “荟萃分析预计全球食品需求和人口对2010 - 2050年期间的风险”,自然的食物,https://www.nature.com/articles/s43016-021-00322-9。33所示。害虫包括杂草、动物害虫和疾病病原体;e . Oerke“农作物病虫害损失”,《农业科学》杂志上,卷1,44号(1),第31-43页（2006年）;C.杨，G.奥德沃迪，J.托马斯森，等人，“棉花根腐病的场地特异性管理使用机载和高分辨率卫星图像浮动利率技术”,交易的ASABE,https://elibrary.asabe.org/abstract.asp?aid=48999。空间应用在农业:加强粮食和水安全，改善气候行动内容4 F I G U R E 1卫星应用应对农业挑战的潜力利害关系是什么?食品不安全气候行动水的可用性从卫星图像可以改善食品系统并有助于解决方案...38亿年农业排放10亿吨从化肥和农药的温室气体每年投入。图像的见解已经显示输入需要可以减少4 - 6%总体而言,代表的减少如果应用于规模05亿吨。选择选项卡发现更多的吨当量排放2每年从农田410亿年由于排放对农业的投入505亿年潜在的减少排放的见解告知输入应用程序注:4.包括作物残茬，水稻种植和燃烧，肥料施用于土壤，合成肥料，沥干有机土壤和肥料制造。资料来源：粮农组织。5. 包括化肥和农药的排放;除草剂除外，因为消除杂草减少排放的分解。空间应用在农业:加强粮食和水安全，改善气候行动内容5 F I G U R E 1卫星应用应对农业挑战的潜力利害关系是什么?食品不安全气候行动水的可用性从卫星图像可以改善食品系统并有助于解决方案...400亿年升的淡水每年撤回280亿升的淡水被撤回每年农业使用,代表全球70%的使用。Satellite-enabled分析土壤含水量这可以减少农业用水量通过更高效的灌溉5 - 10%实践,节省28亿升选择选项卡发现更多的6280亿年如果应用于规模每年淡水。淡水资源的用于农业728亿年减少淡水使用从satellite-informed注:灌溉的改进86。资料来源:世界银行。7所示。同前。8. 世界银行，https://blogs.worldbank.org/digital-开发/ sky-not-limit-satellites-support -smallholder-farming-part-2。空间应用在农业:加强粮食和水安全，改善气候行动内容6 卫星技术有多个应用于农业1空间应用在农业:加强粮食和水安全，改善气候行动内容7 远程传感器收集和太空方便的交换大量的数据,包括气象信息和图像可见、红外、热和微波炉域,具有重要的应用在农业。先进的分析方法这一层,操作和阅读卫星-收集的数据提供价值利益相关者在农业价值今天链。在科技飞速发展迅速扩张的卫星行业的吗监视和测量事件和能力交换信息。F I G U R E 2农业空间应用的核心用例价值主张:增加了产量预测的准确性通过评估作物健康和建模对产量的影响通过改进优化产量字段映射为变量受精利率发现和作物的健康问题诊断为有针对性的和及时的农作物保护中的应用产品,如除草剂,杀虫剂和杀真菌剂优化灌溉实践基于水的映射决策通过监测作物在本赛季利用卫星光谱数据(例如的迹象疾病、天气、害虫和作物健康)这些改进技术,加上供应增长,将推动收养了未来十年横跨5个用例(图2)产生经济和社会价值:(1)增加产量估计的准确性,(2)通过改进决策,优化收益,(3)支持可持续发展的实践,(4)减轻自然灾害造成的损失,(5)使精准农业。更强的可持续发展实践与遥感分析的使用排放，绘制土地和水的使用情况，并监控法规遵从性预测、核实和减轻自然灾害造成的损害通过远程监控干旱、火灾和洪水前后的状况实现精准农业和自动驾驶汽车通过卫星连接空间应用在农业:加强粮食和水安全，改善气候行动内容8 从历史上看,最常用的卫星数据在农业收益估算–它使用卫星数据和分析生成准确的和特定区域估计预期作物生产的作物类型。这些见解有重要的价值政府、非政府组织(非政府组织)和作物交易员,并可以使用改善生计遍及全国的和大鳞片。政府和非政府组织应用收益率估计技术来量化和行动对粮食的需求缺口(图3)和测量地缘政治危机对粮食产量的影响,而作物交易员和其他利益相关者使用数据以更好地预测作物价格或调整在收获地区物流。F I G U R E 3使用数字化、空间工具跟踪东非和南部非洲的区域粮食平衡表卫星——的必要性驱动的见解增强粮食安全,其他实际的结果食品安全数字解决方案在撒哈拉以南非洲，粮食不安全影响着1.23亿人。过去，粮食不安全地区的国家政府难以预测食品供应总量,包括预期主要农作物的生产,库存和贸易——一个“食物平衡表”– 手动数据编译通常会导致延迟或不完整的见解.数据质量差导致临时决策,伤害了农民、处理器和消费者。在接下来的十年中,收益率评估活动将扩大在新兴市场,在哪里技术的进步可以允许估计即使在multi-crop环境。这样的改进是展示一个影响,使项目等资产负债表“食品”的共同市场东部和南部非洲(COMESA)更频繁地更新预测五次,从而提高食品的利用率和减少浪费高达20%。东非和南部非洲共同市场（东南非共同市场）和非洲绿色革命联盟（AGRA），一个由农民领导的寻求将非洲农业从生存模式向强产业，共引领发展该地区的数字粮食平衡表。目的是提供所需的通用数据和分析基础设施预测近乎实时的粮食生产、库存水平等相关的信息。选择选项卡发现更多的空间应用在农业:加强粮食和水安全，改善气候行动内容9 从历史上看,最常用的卫星数据在农业收益估算–它使用卫星数据和分析生成准确的和特定区域估计预期作物生产的作物类型。这些见解有重要的价值政府、非政府组织(非政府组织)和作物交易员,并可以使用改善生计遍及全国的和大鳞片。政府和非政府组织应用收益率估计技术来量化和行动对粮食的需求缺口(图3)和测量地缘政治危机对粮食产量的影响,而作物交易员和其他利益相关者使用数据以更好地预测作物价格或调整在收获地区物流。F I G U R E 3使用数字化、空间工具跟踪东非和南部非洲的区域粮食平衡表卫星——的必要性驱动的见解增强粮食安全,其他实际的结果食品安全数字解决方案1卫星图像使双周刊,当令的估算作物产量和生产。123遥感分析相结合与人工调查来验证估计。在接下来的十年中,收益率评估活动将扩大在新兴市场,在哪里技术的进步可以允许估计即使在multi-crop环境。这样的改进是展示一个影响,使项目等资产负债表“食品”的共同市场东部和南部非洲(COMESA)更频繁地更新预测五次,从而提高食品的利用率和减少浪费高达20%。结合调查和卫星数据创建实时、准确的作物产量预测在多个国家。3地区食品资产负债表MVP选择选项卡发现更多的空间应用在农业:加强粮食和水安全，改善气候行动内容10 从历史上看,最常用的卫星数据在农业收益估算–它使用卫星数据和分析生成准确的和特定区域估计预期作物生产的作物类型。这些见解有重要的价值政府、非政府组织(非政府组织)和作物交易员,并可以使用改善生计遍及全国的和大鳞片。政府和非政府组织应用收益率估计技术来量化和行动对粮食的需求缺口(图3)和测量地缘政治危机对粮食产量的影响,而作物交易员和其他利益相关者使用数据以更好地预测作物价格或调整在收获地区物流。F I G U R E 3使用数字化、空间工具跟踪东非和南部非洲的区域粮食平衡表卫星——的必要性驱动的见解增强粮食安全,其他实际的结果食品安全数字解决方案实时信息减少浪费改善经济5 x ~ 20% ~ 1 - 3%增加更新频率对收益估计的主要农作物预计的减少粮食储备购买在五年内预计每年减少预算花在食品上储备购买在接下来的十年中,收益率评估活动将扩大在新兴市场,在哪里技术的进步可以允许估计即使在multi-crop环境。这样的改进是展示一个影响,使项目等资产负债表“食品”的共同市场东部和南部非洲(COMESA)更频繁地更新预测五次,从而提高食品的利用率和减少浪费高达20%。选择选项卡发现更多的空间应用在农业:加强粮食和水安全，改善气候行动内容11 展望未来,产量优化将推动从卫星超过70%的价值在农业方面的见解。产量优化使用先进的分析来识别intra-field作物缺陷和通知操作,及其应用增加种植和农业投入吗公司努力最大化利润和输出每英亩。数据从卫星可以帮助了解供应商识别种子欠佳的地区在赛季早期出现;可以识别工厂级疾病迹象,天气,作物害虫和卫生复发;并且可以地图跨季节水分含量。F I G U R E 4产量优化的实际应用：消除西德克萨斯州棉花农场的产量风险并降低成本位置德克萨斯州圣安吉洛作物棉花年营收$373,000农场规模500英亩字段长度111英亩multi-season比较的colour-infrared图像确定根腐病模式在一个111英亩的棉花地里劳作这个数据是非常可行的,可以影响在实时操作种植者决定重新植物种子,应用时宜,hyper-localized输入(如除草剂、杀虫剂和杀菌剂;图2),或改变灌
