農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)助力智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展

李國妹

摘要：隨著傳感器、智能移動設(shè)備、互聯(lián)網(wǎng)等的發(fā)展，數(shù)據(jù)處不在、無時不有、無物不生、無人不感。通過分析各領(lǐng)域復(fù)雜、類雜、實時的海量數(shù)據(jù)推動我國數(shù)字化、信息化、智能化建設(shè)。我國作為農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)的全產(chǎn)業(yè)鏈遍及了一二三產(chǎn)業(yè)，利用現(xiàn)代信息技術(shù)手段改造農(nóng)業(yè)的同時，也促進了鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的實施。現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)在生產(chǎn)、經(jīng)營、管理等各種活動中形成了大量具有潛在價值、結(jié)構(gòu)多樣的農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)。對各類農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)加以單一或多重分析實現(xiàn)對農(nóng)業(yè)精確化種植，標準化管理，智能化決策，直接或間接地助力我國智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè);大數(shù)據(jù);智慧農(nóng)業(yè)

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019132-0001-03

近年來我國相繼出臺《國家信息化發(fā)展戰(zhàn)略綱要》《“十三五”國家信息化規(guī)劃》《大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）》等重大規(guī)劃戰(zhàn)略，其中明確提出“加快建設(shè)數(shù)字中國”，把統(tǒng)籌實施網(wǎng)絡(luò)強國戰(zhàn)略、大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略、“互聯(lián)網(wǎng)+”行動等六方面作為數(shù)字中國建設(shè)的主攻方向。加快大數(shù)據(jù)、“互聯(lián)網(wǎng)+”、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能的融合使其廣泛用于智慧交通，智慧醫(yī)療，智慧農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。隨著“工業(yè)4.0”的建設(shè)提出，“農(nóng)業(yè)4.0”時代也相繼到來，“農(nóng)業(yè)4.0”時代依據(jù)互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)的模式，大力發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)理念，該理念與我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的“四化”緊密結(jié)合。發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)實現(xiàn)農(nóng)業(yè)思想認識的智慧化;農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的智能化;農(nóng)業(yè)發(fā)展環(huán)境的審美化;農(nóng)業(yè)生產(chǎn)運行的系統(tǒng)化;農(nóng)業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)質(zhì)化;農(nóng)業(yè)發(fā)展資源的持續(xù)化。智慧農(nóng)業(yè)、農(nóng)村電商、質(zhì)量追溯等一系列基于互聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展應(yīng)用都是基于大數(shù)據(jù)的運用，大數(shù)據(jù)對農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營、消費市場和管理決策等都起到關(guān)鍵性作用。在農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)思維的引領(lǐng)下，使用大數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)對現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)資源進行整合分析應(yīng)用將在很大程度上助力智慧農(nóng)業(yè)高效、快速發(fā)展。

1智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展

智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展階段經(jīng)歷了傳統(tǒng)手工農(nóng)業(yè)1.0時代，農(nóng)業(yè)2.0時代實現(xiàn)機械化，農(nóng)業(yè)3.0時代實現(xiàn)自動化，智能化的到來標志著農(nóng)業(yè)發(fā)展進入農(nóng)業(yè)4.0時代。智慧農(nóng)業(yè)的階段是當前農(nóng)業(yè)發(fā)展的最高階段，也是未來農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要方向和目標。智慧農(nóng)業(yè)是在“互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)”大力發(fā)展的背景下，結(jié)合“3s”技術(shù)（GIS、GPS、RS）、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、區(qū)塊鏈技術(shù)，大數(shù)據(jù)技術(shù)等現(xiàn)代信息技術(shù)以及設(shè)施工程、生物工程、農(nóng)業(yè)工程藝技術(shù)等;改造整個農(nóng)業(yè)從基地、生產(chǎn)、加工、倉儲、流通、到最后銷售的全全產(chǎn)業(yè)鏈;使農(nóng)業(yè)更有“智慧”，實現(xiàn)精準感知、智能控制、信息管理和科學決策支持，實現(xiàn)農(nóng)田（牧場）到餐桌的包括農(nóng)業(yè)資源管理、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理、農(nóng)業(yè)電子商務(wù)、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量與安全溯源、防偽、農(nóng)業(yè)休閑旅游、農(nóng)業(yè)信息服務(wù)、農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣與服務(wù)等整個農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的大數(shù)據(jù)云平臺，打造現(xiàn)代型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式和商業(yè)模式，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與流通活動智能增產(chǎn)增收的同時保障安全綠色環(huán)保，達到良性持續(xù)發(fā)展的目的。

2大數(shù)據(jù)與農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)

早在20世紀80年代，著名的未來學家阿爾文·托夫勒在《第三次浪潮》一書中，將大數(shù)據(jù)熱情地贊頌為“第三次浪潮的華彩樂章”嘲。在互聯(lián)網(wǎng)與數(shù)字經(jīng)濟的驅(qū)動下，數(shù)據(jù)不僅僅是純粹的“數(shù)字”，還包括了文本、圖片、語音，影像視頻等一系列不能用二維表進行存儲的記錄資料，無論在維度方面還是深度方面，數(shù)據(jù)量都呈現(xiàn)出了爆炸式的增長，表現(xiàn)出了4V特征：規(guī)模性（Volume）、高速性（velocity）、多樣性（va-rietv）、價值性（value）;伴隨著數(shù)據(jù)采集技術(shù)逐漸成熟、存儲成本降低、各類有線及無線傳輸網(wǎng)絡(luò)保障、企業(yè)思維轉(zhuǎn)變、社交網(wǎng)絡(luò)的蓬勃發(fā)展，促進大數(shù)據(jù)時代的到來。大數(shù)據(jù)時代的到來也改變了數(shù)據(jù)分析的傳統(tǒng)抽樣統(tǒng)計分析，而是利用采集到的海量數(shù)據(jù)利用計算機進行整體關(guān)統(tǒng)計分析、數(shù)據(jù)挖掘，機械學習、可視化分析，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中的關(guān)聯(lián)信息價值而不是一味地證明因果關(guān)系。

隨著我國首個“大數(shù)據(jù)綜合試驗區(qū)”在貴陽建設(shè)以來，我國大數(shù)據(jù)應(yīng)用逐步在醫(yī)療衛(wèi)生、智能家居、交通服務(wù)、智能工廠、食品安全等眾多領(lǐng)域得到推廣。各省政府也相繼搭建了當?shù)貫楦餍懈鳂I(yè)服務(wù)的大數(shù)據(jù)中心、大數(shù)據(jù)系統(tǒng)云平臺，如陜西省畜牧獸醫(yī)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)平臺建設(shè)和畜牧獸醫(yī)大數(shù)據(jù)中心增強了全省重大動物疫病防控能力;2015年9月正式啟動運行國家農(nóng)業(yè)農(nóng)村大數(shù)據(jù)中心云南分中心。農(nóng)業(yè)借助大數(shù)據(jù)的理念、思維及技術(shù)形成了農(nóng)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)據(jù)的獲取，傳輸存儲方法、用計算機方法分析處理、加速農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型升級推進現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)建設(shè)的農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)。農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的來源方式主要有利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)采集到的實時數(shù)據(jù);通過網(wǎng)絡(luò)爬蟲收集到所需的歷史數(shù)據(jù);社交平臺過程中交易互動產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。早在2013年，ZDNet企業(yè)發(fā)布的《數(shù)據(jù)中心2013：硬件重構(gòu)與軟件定義》年度技術(shù)報告中指出中國每年產(chǎn)生并被存儲的數(shù)據(jù)總量超過800EB（1018字符），相當于全人類講過的話160倍。其中農(nóng)業(yè)每年產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量f包括農(nóng)業(yè)自然資源數(shù)據(jù)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)、農(nóng)業(yè)市場數(shù)據(jù)、農(nóng)業(yè)管理數(shù)據(jù)）約為8000PB（1015字符），而農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)每年將以50%-80%的速度增長。對日益劇增的農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)進行描述性分析、預(yù)測性分析、關(guān)聯(lián)性分析等多種交叉式科學分析，使得農(nóng)業(yè)發(fā)展成為具備科學化決策，智能化生產(chǎn)，便捷化管理的智慧農(nóng)業(yè)。

3農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)在智慧農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

根據(jù)農(nóng)業(yè)自身的特點、產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式及其服務(wù)對象等多個維度，本文中將農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)劃分為農(nóng)業(yè)資源大數(shù)據(jù)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理大數(shù)據(jù)、農(nóng)戶生產(chǎn)經(jīng)驗或科研大數(shù)據(jù)，產(chǎn)品加工流通大數(shù)據(jù)及農(nóng)產(chǎn)品售后服務(wù)大數(shù)據(jù)五類。各類農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)通過單一分析或者整體交叉式選擇分析為智慧農(nóng)業(yè)中涉及的作用對象生產(chǎn)過程、模型預(yù)測等進行更加科學指導。

3.1農(nóng)業(yè)資源大數(shù)據(jù)助力智慧農(nóng)業(yè)

農(nóng)業(yè)資源大數(shù)據(jù)包括農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的自然資源大數(shù)據(jù)和經(jīng)濟資源大數(shù)據(jù)，如圖1所示。

光照強度、溫濕度、土壤質(zhì)量成分、物種資源、勞動力、生產(chǎn)設(shè)備等農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)資源都直接或間接作用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，很多是進行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)條件。通過RFID識別技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)中多種傳感器的應(yīng)用實現(xiàn)智能化識別，對生產(chǎn)環(huán)境的數(shù)據(jù)進行實時采集，存儲到相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫或云平臺中，對農(nóng)業(yè)資源大數(shù)據(jù)深度分析后可為政府提供科學的發(fā)展指導意見;幫助農(nóng)戶對種植（養(yǎng)殖）規(guī)模、場地、時節(jié)、所需設(shè)備、物種做出智慧選擇，通過多種參數(shù)的分析設(shè)定提供適宜的增產(chǎn)、提質(zhì)、節(jié)約成本的生產(chǎn)模型，實現(xiàn)遠程可視化智能監(jiān)控。典型的應(yīng)用之一就是水產(chǎn)養(yǎng)殖方面，養(yǎng)殖區(qū)域的氣壓、溫度、水質(zhì)的質(zhì)量對于水產(chǎn)品的能否安全、穩(wěn)定生長起著關(guān)鍵作用，利用智能組網(wǎng)、智能監(jiān)測、智能處理、智能決策等一套完備的智能系統(tǒng)實時把握水質(zhì)情況、及時獲取預(yù)警信息減低損失;通過風險預(yù)測做好提前防范保障生產(chǎn)。

3.2農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理大數(shù)據(jù)助力智慧農(nóng)業(yè)

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理大數(shù)據(jù)包括種植（養(yǎng)殖）面積，生產(chǎn)程序，利用攝像頭、傳感器監(jiān)測所得到的農(nóng)產(chǎn)品生長的各類指標，施肥用藥的用量與頻率等相關(guān)情況。通過獲取分析農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理的大數(shù)據(jù)，一方面直接為農(nóng)業(yè)經(jīng)濟盈虧情況提供了數(shù)據(jù)依據(jù);另一方面在當下提倡生態(tài)文明建設(shè)、保障食品安全的要求下，分析化肥農(nóng)藥施用情況對作物生長情況、土壤結(jié)構(gòu)變化、空氣質(zhì)量好壞及產(chǎn)品安全的影響程度。運用圖像識別技術(shù)、專家系統(tǒng)對作物生產(chǎn)過程中的病蟲害問題進行智能診斷治理，還可以利用先進的智能無人機進行局部精準噴藥;然而圖像識別技術(shù)、專家系統(tǒng)的構(gòu)建都是要以大量研究數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，研究的病蟲害樣本大據(jù)量越多，智能識別的精度也就越高。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理過程產(chǎn)的大數(shù)據(jù)將實現(xiàn)避免過度使用化肥、濫用農(nóng)藥;保護生態(tài)環(huán)境，資源可持續(xù)化;打造綠色、安全、品牌化農(nóng)產(chǎn)品的智慧農(nóng)業(yè)。

3.3農(nóng)戶生產(chǎn)經(jīng)驗或科研大數(shù)據(jù)助力智慧農(nóng)業(yè)

由于農(nóng)戶生產(chǎn)經(jīng)驗或科研大數(shù)據(jù)具有分布廣而散，給獲取運用在一定程度上帶來了阻礙，在農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的利用上容易被忽視。事實上對于一些具有豐富經(jīng)驗的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者而言，他們在通過反復(fù)勞動生產(chǎn)中積極思考擁有了一套因地制宜種植（養(yǎng)殖）、科學規(guī)范管理、市場需求預(yù)測的“法寶”，這讓他們生產(chǎn)的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)于他人，產(chǎn)品滯銷概率小從而獲得較大的收益。智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展不正是將傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式改造成具備能夠思考、分析、決策的智能化模式嗎？將農(nóng)戶豐富的經(jīng)驗進行量化存儲，最終使其向數(shù)字化、智能化發(fā)展而不是停留在“只可意會不可言傳”的層面。如果能夠獲取各高?；蚩蒲袡C構(gòu)大量真實的農(nóng)業(yè)研究成果，這將為農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型減少大量的科學研究環(huán)節(jié)，只需要進行求證運用。因此借鑒農(nóng)戶豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗和科研大數(shù)據(jù)會給智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展發(fā)現(xiàn)更多的切人點與引導方向，從而大大縮短智慧農(nóng)業(yè)建設(shè)進程。

3.4農(nóng)產(chǎn)品加工流通大數(shù)據(jù)助力智慧農(nóng)業(yè)

農(nóng)產(chǎn)品的收購地、品種、數(shù)量，對產(chǎn)品進行包裝，精加工，新產(chǎn)品研發(fā)，運輸，倉儲，批發(fā)等各個環(huán)節(jié)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)構(gòu)成了農(nóng)產(chǎn)品加工流通大數(shù)據(jù)。農(nóng)產(chǎn)品加工是農(nóng)產(chǎn)品流通體系中實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品增值的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，農(nóng)產(chǎn)品加工有效調(diào)節(jié)市場供求均衡關(guān)系。是實現(xiàn)農(nóng)民增產(chǎn)增收的重要舉措。利用智能的參數(shù)制約加工模式對農(nóng)產(chǎn)品實行批量、規(guī)范、標準的加工，從而保障產(chǎn)品合格，完備的產(chǎn)品信息管理。通過分析運輸方式，倉儲方法對農(nóng)產(chǎn)品的保鮮程度的影響，保證農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全。隨著人民生活水平的逐漸提高，消費者更加注重產(chǎn)品的質(zhì)量、品質(zhì)、產(chǎn)品多樣性及其包裝的美觀性、個性化。對產(chǎn)品銷售的消費群體、區(qū)域、數(shù)量、受歡迎程度的數(shù)據(jù)分析可反作用于指導產(chǎn)品的包裝樣式、材質(zhì)，產(chǎn)品加工配制方法的改善。

3.5農(nóng)產(chǎn)品售后服務(wù)大數(shù)據(jù)助力智慧農(nóng)業(yè)

農(nóng)產(chǎn)品售后服務(wù)大數(shù)據(jù)主要由消費者對產(chǎn)品包裝、保鮮程度、口感好壞、價錢等多個方面的滿意度評價和經(jīng)銷商的零售情況構(gòu)成。我們熟悉的較為完善的評價體系就是利用電子商務(wù)進行線上交易的售后評價體系，但基于我們某些農(nóng)產(chǎn)品本身特點，就蔬菜、水果、肉食品而言，盡管有保鮮冷凍技術(shù)保駕護航，但是產(chǎn)品的最佳食用期還是很短，腐爛變質(zhì)的概率還是遠大于其他商品，所以就這些產(chǎn)品而言很難獲取消費者的真實反饋。至今對于農(nóng)產(chǎn)品的評價分析很大程度上還是依賴于產(chǎn)品銷售量及銷售額，對產(chǎn)品的更加深入反饋信息獲取還存在一定困難。但隨著科學技術(shù)的更新，生產(chǎn)者和加工商將通過各種渠道獲取消費者的具體需求，從而為消費者提供更加優(yōu)質(zhì)、綠色、安全的農(nóng)產(chǎn)品服務(wù)。

3.6農(nóng)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈大數(shù)據(jù)交叉助力智慧農(nóng)業(yè)

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的全產(chǎn)業(yè)鏈中，針對某一階段、某一服務(wù)群體產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)進行單一分析利用使得數(shù)據(jù)的價值在很大程度上被隱藏忽視了，而農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)運用核心是將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中涉及的各個環(huán)節(jié)在多網(wǎng)融合的保障下，利用智慧傳感、智慧控制、智慧網(wǎng)關(guān)、智慧終端等對天氣、土地、設(shè)備、作物、人物等資源數(shù)據(jù)首先實現(xiàn)精確化采集，然后構(gòu)造智慧農(nóng)業(yè)能力平臺實現(xiàn)智能化統(tǒng)計分析最終實現(xiàn)遠程智能監(jiān)控、標準生產(chǎn)管理、產(chǎn)品安全溯源、市場網(wǎng)絡(luò)營銷、農(nóng)技指導咨詢的便捷化操作管理。將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境大數(shù)據(jù)、物流大數(shù)據(jù)、價格趨勢數(shù)據(jù)實現(xiàn)共享交叉分析利用，將挖掘出更大的數(shù)據(jù)驅(qū)動價值為政府、企業(yè)、農(nóng)戶、消費者服務(wù)。

通過深入分析農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)中關(guān)聯(lián)性，建立關(guān)系模型，給出智能決策是農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)助力智慧農(nóng)業(yè)的核心所在。如最直接的就是通過分析將來某一段時間的供求關(guān)系進行市場風險預(yù)警，政府相關(guān)管理部門可以根據(jù)預(yù)警信息做出有效的干預(yù)以保障市場平衡、穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，病蟲害問題在農(nóng)業(yè)損失中占據(jù)了較大比重，在農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的深入研究中，人們利用作物、病蟲害、環(huán)境的三角關(guān)系建立病蟲害的預(yù)測模型，通過輸入作物環(huán)境數(shù)據(jù)進行模型模擬，然后輸出決策給出科學性的預(yù)測意見，農(nóng)戶便可以提早進行針對性的干預(yù)降低了病蟲害帶來的危害。還可以通過產(chǎn)品的銷售情況與反饋直接反作用于生產(chǎn)加工技術(shù)的改善等。

4結(jié)束語

無論是在農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的運用方面還是在智慧農(nóng)業(yè)的建設(shè)進程中，機遇總是與挑戰(zhàn)并存的。受農(nóng)業(yè)自身發(fā)展的周期性、地域性、季節(jié)性、多樣性的特點，農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)采集的可靠性不是很高，其次是數(shù)據(jù)共享機制的建立還不夠完善，阻礙產(chǎn)品溯源服務(wù);最關(guān)鍵的一點是對處理大數(shù)據(jù)的專業(yè)人才需求量增大，沒有人才就沒有技術(shù)。與此同時，還要改變廣大從事農(nóng)業(yè)人員的生產(chǎn)管理思維，做好農(nóng)技推廣與服務(wù)，實現(xiàn)耕地的規(guī)?；?、集約化、可持續(xù)化;倡導發(fā)展生態(tài)環(huán)保型、節(jié)約綠色型、數(shù)字經(jīng)濟型、智能高效型的農(nóng)業(yè)。

智慧農(nóng)業(yè)將在國家政策支持、運用各類先進科學技術(shù)解決我國農(nóng)村資源和經(jīng)濟發(fā)展的有限矛盾，環(huán)境污染與食品安全問題、生產(chǎn)率落后等一系列關(guān)乎人民對美好生活需求的問題。農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)作為智慧農(nóng)業(yè)建設(shè)、發(fā)展、管理的“基準線”，做好農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的精確采集、穩(wěn)定傳輸、標準處理、安全存儲、科學分析、全面可視化等方面，充分發(fā)揮其價值助力智慧農(nóng)業(yè)。