大數(shù)據(jù)助推智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展

宋偉 吳限

【摘要】農(nóng)業(yè)作為中國的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，面臨著農(nóng)產(chǎn)品需求不斷增加、資源緊缺、生態(tài)安全脆弱、生物多樣性持續(xù)下降等挑戰(zhàn)，亟需轉(zhuǎn)型升級(jí)、優(yōu)化結(jié)構(gòu)和提質(zhì)增效。對(duì)此，可將大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，通過借鑒國際智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，構(gòu)建農(nóng)村高素質(zhì)人才培育體系，打造全國智慧農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)交流平臺(tái)等方式，大力提升農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平。

【關(guān)鍵詞】大數(shù)據(jù) 智慧農(nóng)業(yè) 發(fā)展策略 【中圖分類號(hào)】F323 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

有效挖掘農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)，有助于實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)決策的智能化、精準(zhǔn)化、科學(xué)化和及時(shí)化，有助于對(duì)現(xiàn)有農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營形式進(jìn)行轉(zhuǎn)型升級(jí)。2018年中央一號(hào)文件指出，要“大力發(fā)展數(shù)字農(nóng)業(yè)，實(shí)施智慧農(nóng)業(yè)林業(yè)水利工程”。農(nóng)業(yè)信息化和智慧農(nóng)業(yè)建設(shè)，是農(nóng)業(yè)未來的發(fā)展趨勢(shì)，而大數(shù)據(jù)是能夠真正支撐現(xiàn)代農(nóng)業(yè)穩(wěn)定長足發(fā)展的關(guān)鍵。

農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)通過用模型、參數(shù)和算法來組合和優(yōu)化多維海量數(shù)據(jù)，助力農(nóng)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈智能化、精準(zhǔn)化

當(dāng)前常見的農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)可分為關(guān)系型結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和半結(jié)構(gòu)及非結(jié)構(gòu)化農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)。由于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的特殊性，大量的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)以非結(jié)構(gòu)化或半結(jié)構(gòu)化形式存在，如衛(wèi)星云圖、音頻、視頻、數(shù)字等信息格式。根據(jù)農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)來源的領(lǐng)域分類，農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)大致可以分為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)、農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境數(shù)據(jù)、農(nóng)業(yè)市場(chǎng)和消費(fèi)數(shù)據(jù)及農(nóng)產(chǎn)品和食品安全數(shù)據(jù)等。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)主要通過GIS技術(shù)、傳感器技術(shù)、射頻識(shí)別技術(shù)及無線檢測(cè)技術(shù)獲得。利用以上多重技術(shù)手段，農(nóng)業(yè)人員可以對(duì)作物生長的不同階段進(jìn)行監(jiān)測(cè)預(yù)警，獲得連續(xù)的時(shí)間序列圖像。對(duì)農(nóng)業(yè)資源、生態(tài)環(huán)境和自然災(zāi)害的評(píng)估主要利用遙感影像技術(shù)獲得，并且隨著遙感影像圖片分辨率的不斷提高，農(nóng)業(yè)生態(tài)資源調(diào)查的精確度不斷提高。對(duì)農(nóng)產(chǎn)品庫存、流通及消費(fèi)的數(shù)據(jù)檢測(cè)及收集主要通過二維碼技術(shù)、射頻識(shí)別技術(shù)及經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ瞳@得，并通過移動(dòng)終端、電腦顯示器等方式予以呈現(xiàn)。

智慧農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)發(fā)展的高級(jí)階段，是依托大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈智能化、精準(zhǔn)化的高級(jí)農(nóng)業(yè)形式。圍繞“大數(shù)據(jù)”這一實(shí)現(xiàn)手段，智慧農(nóng)業(yè)的核心研究領(lǐng)域包括層次遞進(jìn)的感知、傳輸、分析、決策及應(yīng)用5個(gè)方面。智慧農(nóng)業(yè)的第一層次是利用各類傳感器及攝像頭感知和獲取各類農(nóng)業(yè)信息和數(shù)據(jù)。第二層次是將采集到的信息和數(shù)據(jù)通過一定方式傳輸?shù)椒植际絼?dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存儲(chǔ)的過程。智慧農(nóng)業(yè)的第三層次即其核心，是利用先進(jìn)的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對(duì)半結(jié)構(gòu)化及非結(jié)構(gòu)化的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，將提取有效信息用以支撐農(nóng)業(yè)預(yù)警、控制、決策和管理。第四層次是根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果對(duì)實(shí)施遠(yuǎn)程自動(dòng)控制的農(nóng)業(yè)裝備和設(shè)施提供決策支持。智慧農(nóng)業(yè)的第五層次即其最終目的是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程、農(nóng)業(yè)銷售過程、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯等的智能管理和應(yīng)用。智慧農(nóng)業(yè)的每一個(gè)核心問題都有各自的技術(shù)理論體系，將這些層面的技術(shù)和先進(jìn)理論進(jìn)行高度集成，便可形成智慧農(nóng)業(yè)的完整概念。

大數(shù)據(jù)在農(nóng)業(yè)資源和環(huán)境管理、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、調(diào)節(jié)農(nóng)產(chǎn)品供需、農(nóng)產(chǎn)品和食品安全管理中發(fā)揮重要作用

大數(shù)據(jù)在農(nóng)業(yè)資源及環(huán)境管理中的應(yīng)用。一是大數(shù)據(jù)在改善農(nóng)田污染中的應(yīng)用。由于農(nóng)田污染涉及的過程復(fù)雜，土壤污染的成因眾多，不同因素間互相影響，交叉反應(yīng)。若想解決根本問題，需要利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)農(nóng)田污染進(jìn)行多元素融合處理，分析不同污染過程中污染物的演變規(guī)律，統(tǒng)籌規(guī)劃治理方案，分步推進(jìn)和重點(diǎn)突破污染治理，保證我國農(nóng)業(yè)清潔生產(chǎn)。二是大數(shù)據(jù)在改善耕地退化中的應(yīng)用。耕地質(zhì)量退化是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)過程，因此改善耕地退化需要協(xié)調(diào)環(huán)境部門、農(nóng)業(yè)部門、國土部門的信息數(shù)據(jù)。目前，大數(shù)據(jù)技術(shù)可以有效提取隱藏在海量數(shù)據(jù)背后的有效信息和有用價(jià)值，預(yù)測(cè)生態(tài)環(huán)境變化趨勢(shì)，為改善耕地質(zhì)量，預(yù)防和治理耕地退化提供決策依據(jù)。

大數(shù)據(jù)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。不同地塊土壤成分、空氣濕度、光照條件、CO2濃度、營養(yǎng)元素的千差萬別會(huì)導(dǎo)致種植結(jié)果大相徑庭?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展可以遠(yuǎn)程規(guī)劃作物種植適宜區(qū)，預(yù)測(cè)氣候、自然災(zāi)害、病蟲害、土壤墑情等環(huán)境因素，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)農(nóng)作物長勢(shì)，精準(zhǔn)控制灌溉和施肥，預(yù)估農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量，精細(xì)化管理每塊土地的投入和產(chǎn)出。同時(shí)大數(shù)據(jù)技術(shù)的系統(tǒng)化、智能化等特性，可幫助農(nóng)戶有效利用農(nóng)業(yè)上游、中游及下游信息，為農(nóng)業(yè)精準(zhǔn)生產(chǎn)和精細(xì)管理提供幫助。

大數(shù)據(jù)在調(diào)節(jié)農(nóng)產(chǎn)品供需中的應(yīng)用。目前我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)存在嚴(yán)重的供給和需求錯(cuò)配問題，主要表現(xiàn)在農(nóng)產(chǎn)品信息不對(duì)稱、農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格起伏波動(dòng)較大，這些嚴(yán)重?fù)p害了農(nóng)民及消費(fèi)者利益。對(duì)此，可依托大數(shù)據(jù)采集平臺(tái)以及大數(shù)據(jù)技術(shù)的分析與預(yù)測(cè)能力，根據(jù)產(chǎn)業(yè)動(dòng)態(tài)、供需關(guān)系狀況、市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)、質(zhì)量管理數(shù)據(jù)等信息，運(yùn)用先進(jìn)的人工智能交互系統(tǒng)，進(jìn)行農(nóng)產(chǎn)品預(yù)測(cè)和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，并及時(shí)對(duì)外公布消費(fèi)者需求報(bào)告、農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格信息，以積極引領(lǐng)市場(chǎng)健康發(fā)展，有效推動(dòng)農(nóng)產(chǎn)品供給側(cè)改革。

大數(shù)據(jù)在農(nóng)產(chǎn)品及食品安全管理中的應(yīng)用。隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)分工的不斷細(xì)化，農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)鏈也越來越長，追溯也變得越來越難，大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展為農(nóng)產(chǎn)品的可追溯提供了條件。生產(chǎn)端的監(jiān)控可以保證農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)地和來源，運(yùn)輸環(huán)節(jié)的監(jiān)控可以保證品質(zhì)，加工零售端的監(jiān)控可以減少污染的發(fā)生。消費(fèi)者層面可以運(yùn)用APP等終端，通過質(zhì)量追溯系統(tǒng)生成的二維碼快速查找農(nóng)產(chǎn)品種養(yǎng)殖信息，實(shí)現(xiàn)快速追根溯源。

借鑒國際先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，培育農(nóng)村高素質(zhì)人才，構(gòu)建全國性數(shù)據(jù)交流平臺(tái)，提升農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平

一是我國智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的整體戰(zhàn)略。我國智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展應(yīng)充分借鑒國際先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，整合我國現(xiàn)有資源，探索適合我國國情的智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展模式?？傮w來說，我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以分散經(jīng)營為主，集約化程度不高，農(nóng)業(yè)信息化水平較低，智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的需求暴增，但仍處于智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的初級(jí)階段。因此，應(yīng)在充分考慮我國基本國情及區(qū)域間的差異性的基礎(chǔ)上，制定我國智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的整體戰(zhàn)略。如在我國東部發(fā)達(dá)地區(qū)，可借鑒美國的高級(jí)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)模式，大力推進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化，推動(dòng)設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展。在干旱缺水的西北地區(qū)，可借鑒以色列的節(jié)水灌溉技術(shù)和溫室技術(shù)，著力實(shí)現(xiàn)節(jié)水、灌溉和施肥的統(tǒng)一化。而在土地資源貧乏的山區(qū)，可選擇參考日本的節(jié)約化精耕農(nóng)業(yè)模式，將農(nóng)業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)與工廠化生產(chǎn)相結(jié)合，以彌補(bǔ)農(nóng)業(yè)資源的短缺。

二是我國智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的人才戰(zhàn)略。首先，各級(jí)政府應(yīng)充分調(diào)動(dòng)農(nóng)民在智慧農(nóng)業(yè)中的主觀能動(dòng)性，鼓勵(lì)農(nóng)民學(xué)習(xí)農(nóng)業(yè)信息知識(shí)，主動(dòng)融入現(xiàn)代農(nóng)業(yè)潮流。其次，依托《“十三五”全國新型職業(yè)農(nóng)民培育發(fā)展規(guī)劃》，積極推動(dòng)新型職業(yè)農(nóng)民培訓(xùn)和教育，打造一批具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)業(yè)意識(shí)的新型職業(yè)農(nóng)民隊(duì)伍，依托新型職業(yè)農(nóng)民力量在全國范圍普及和推廣智慧農(nóng)業(yè)理論和技術(shù)。最后，充分利用我國現(xiàn)有的基礎(chǔ)教育、職業(yè)教育及高等教育體系，宣傳和推廣農(nóng)業(yè)信息技術(shù)，形成以政府為主導(dǎo)，各級(jí)教育機(jī)構(gòu)牽頭，多方參與的農(nóng)村高素質(zhì)人才培育體系。

三是我國智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的科技戰(zhàn)略。智慧農(nóng)業(yè)的推進(jìn)是個(gè)系統(tǒng)性工程，首先，政府應(yīng)強(qiáng)化頂層設(shè)計(jì)責(zé)任，加強(qiáng)農(nóng)業(yè)科技研發(fā)、生產(chǎn)、應(yīng)用及推廣部門的協(xié)同，簡化科研項(xiàng)目審批流程，強(qiáng)化集成創(chuàng)新，統(tǒng)籌兼顧智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展所需的各項(xiàng)技術(shù)投入。其次，政府應(yīng)直接支持設(shè)立智慧農(nóng)業(yè)和大數(shù)據(jù)產(chǎn)學(xué)研專項(xiàng)基金和創(chuàng)業(yè)基金，引導(dǎo)社會(huì)資本參與核心技術(shù)的研發(fā)和突破，加強(qiáng)對(duì)農(nóng)業(yè)科研體系的資金支持。最后，在科技信息共享層面，政府應(yīng)帶頭建立全國性的智慧農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)交流平臺(tái)，鼓勵(lì)在充分尊重知識(shí)產(chǎn)權(quán)的前提下積極交流農(nóng)業(yè)技術(shù)問題，為農(nóng)業(yè)科研技術(shù)應(yīng)用提供反饋，共同完善農(nóng)業(yè)科技成果。

（作者分別為河北金融學(xué)院經(jīng)濟(jì)貿(mào)易系講師；河北金融學(xué)院保險(xiǎn)系講師）

【注：本文系河北省科技廳軟科學(xué)研究專項(xiàng)“基于大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的河北省智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展研究”（課題編號(hào)：18457417）的成果】

【參考文獻(xiàn)】

①許世衛(wèi)、王東杰等：《大數(shù)據(jù)推動(dòng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化應(yīng)用研究》，《中國農(nóng)業(yè)科學(xué)》，2015年第17期。

②孫忠富、杜克明等：《大數(shù)據(jù)在智慧農(nóng)業(yè)中研究與應(yīng)用展望》，《中國農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào)》，2013年第6期。