七星農(nóng)場智慧農(nóng)業(yè)評價研究

徐靖宇，韓光鶴

黑龍江八一農(nóng)墾大學，黑龍江大慶 163000

近年來，國家大力推進智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展，七星農(nóng)場也不斷加大了對智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的投入。智慧農(nóng)業(yè)雖已在七星農(nóng)場有多年的探索歷程，但受理論和技術(shù)發(fā)展的制約，其發(fā)展仍處于初期階段。要想實現(xiàn)智慧農(nóng)業(yè)的長遠、高效發(fā)展，需加強科技創(chuàng)新和技術(shù)合作，加快智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展進程。而農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基數(shù)較大，通過農(nóng)業(yè)科技改革，發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)，可提高經(jīng)濟效益，減少農(nóng)業(yè)投入成本，加速實現(xiàn)農(nóng)業(yè)強國，強化農(nóng)業(yè)科技與裝備支撐，加快農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)進程。

1 智慧農(nóng)業(yè)基本概念與理論

1.1 智慧農(nóng)業(yè)內(nèi)涵

智慧農(nóng)業(yè)，又被稱為農(nóng)業(yè)中的智慧經(jīng)濟，是農(nóng)業(yè)經(jīng)營中高端的綜合性頂層設(shè)計系統(tǒng)。其依托物聯(lián)網(wǎng)、云計算、遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)等現(xiàn)代信息技術(shù)，通過對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的自動控制和智能感知，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的智能化、科學化和智慧化[1]。智慧農(nóng)業(yè)以智慧生產(chǎn)為核心，智慧產(chǎn)業(yè)鏈為其提供信息化服務支撐。使得農(nóng)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈中的營銷、物流、消費成為智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可靠的信息支撐網(wǎng)絡，引導農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息化決策、高效化生產(chǎn)、差異化服務[2]。智慧農(nóng)業(yè)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的新模式，它充分應用大數(shù)據(jù)技術(shù)、智能技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，提高現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)效率，增強農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的競爭力與可持續(xù)發(fā)展能力，并應用信息技術(shù)促進現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)優(yōu)化資源配置，從而保護農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境、改善生態(tài)環(huán)境[3]。

1.2 智慧農(nóng)業(yè)的重要性

智慧農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)發(fā)展的高級階段，對提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、保護生態(tài)環(huán)境、完善經(jīng)營管理系統(tǒng)均具有重要作用[4]。智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展是一項長期、艱巨的工程，建設(shè)周期較長，涉及部門較多，影響因素多種多樣[5]。智慧農(nóng)業(yè)是現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展至一定階段的產(chǎn)物，是加快轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式的現(xiàn)實需求、是解決我國農(nóng)業(yè)發(fā)展出現(xiàn)“三量齊增”“三低”問題的重要舉措、是實現(xiàn)農(nóng)民增產(chǎn)增收、建設(shè)美麗鄉(xiāng)村的有效途徑[6]。

2 智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展評價指標體系構(gòu)建

2.1 指標選取說明

主要研究七星農(nóng)場農(nóng)業(yè)智慧化發(fā)展水平，運用熵值法確定農(nóng)業(yè)智慧化各項指標的權(quán)重，分析影響其發(fā)展的主要因素，提出合理的改善建議。從核心內(nèi)涵方面更多地考慮“智慧農(nóng)業(yè)”的因素，在其發(fā)展內(nèi)容上又包括多類因素，不以某單一因素的最終達成為主要目標，而是追求多維度之間的協(xié)調(diào)發(fā)展。

從全新的視角運用多項數(shù)據(jù)指標剖析、衡量農(nóng)業(yè)智慧化標準，智慧化農(nóng)業(yè)質(zhì)量評價的復合型指標體系多從經(jīng)濟、設(shè)施、合作、人才等方面入手，智慧農(nóng)業(yè)作為一種經(jīng)濟活動，涉入主體可以分為政府、企業(yè)、科研機構(gòu)、農(nóng)民，作為政策、法律、市場、利益、科技成果、人才、文化、教育等驅(qū)動要素的載體[7]。具體選取說明如下。

2.1.1 農(nóng)場經(jīng)濟水平建設(shè)智慧農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)施需要投入大量成本，農(nóng)民較難承擔。智慧農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施成本過高主要表現(xiàn)為農(nóng)業(yè)機械設(shè)備和信息化需要投入較高的成本[8]。經(jīng)濟是智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展不可或缺的動力。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)橹腔坜r(nóng)業(yè)的建設(shè)離不開經(jīng)濟的支撐，選取農(nóng)場地區(qū)生產(chǎn)總值X1、農(nóng)場人均可支配收入X2、公共財政收入X3、智慧農(nóng)機投入補貼值X4作為表現(xiàn)經(jīng)濟發(fā)展動力的指標。

2.1.2 智慧農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)智慧化農(nóng)業(yè)發(fā)展的本質(zhì)內(nèi)涵與對“科技”需求的相關(guān)因素息息相關(guān)，因智慧農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施的完善程度能夠清晰地體現(xiàn)出智慧農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施的承載力與建設(shè)水平，將直接影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中科技的應用水平。經(jīng)營主體采用智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)面臨較高的知識門檻。智慧農(nóng)業(yè)的基本原理以大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、遙感等技術(shù)為支撐，涉及數(shù)字、計算、空間等學科以及傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)科學、氣象環(huán)境、經(jīng)營管理等方面知識[9]。

2.1.3 科技合作水平智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展需要高素質(zhì)的專業(yè)化涉農(nóng)人員[10]。根據(jù)智慧化農(nóng)業(yè)“產(chǎn)研學”的核心內(nèi)涵與要求，選取校企合作立項保有量X10、技術(shù)推廣成效率X11、培育指導學生數(shù)量X12、合作合同終止量X13，來體現(xiàn)農(nóng)業(yè)智慧化所開展的新技術(shù)推廣的社會服務水平與科技合作水平。

2.1.4 提高農(nóng)民質(zhì)量我國農(nóng)民受教育水平有限，現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)意識淡薄，部分務農(nóng)人員在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中缺乏科學的規(guī)劃和有效的管理，對農(nóng)業(yè)智能化的認知和對智能化農(nóng)業(yè)設(shè)備的使用意愿不強，智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的內(nèi)生動力不足[11]。在智慧農(nóng)業(yè)快速發(fā)展的同時，不可忽視對農(nóng)民的培養(yǎng)。選取指導培訓場次X16用于體現(xiàn)智慧農(nóng)業(yè)培育發(fā)展情況，而人均應用智慧農(nóng)業(yè)覆蓋面積X17則能較為直觀地體現(xiàn)出農(nóng)場的智慧農(nóng)業(yè)人均質(zhì)量水平?，F(xiàn)將具體指標體系繪制成表1。

表1 七星農(nóng)場智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展質(zhì)量評價指標體系

2.2 數(shù)據(jù)來源

所選取的樣本數(shù)據(jù)來源于2020—2022年北大荒集團黑龍江七星農(nóng)場《企業(yè)統(tǒng)計年鑒》和國家統(tǒng)計局《國有農(nóng)場統(tǒng)計年鑒》，少量數(shù)據(jù)通過黑龍江省七星農(nóng)場20個管理區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)指標匯總獲取。

3 評價方法及權(quán)重的確定

3.1 熵值法

運用熵值法對智慧農(nóng)業(yè)質(zhì)量評價中的各項指標進行權(quán)重賦值，實現(xiàn)對每個評價指標的賦權(quán)。根據(jù)熵值判斷指標離散程度的特點，可知若智慧農(nóng)業(yè)質(zhì)量評價中某項指標的離散程度越大，則其對評價結(jié)果的影響程度(權(quán)重值Wj)就越大，反之亦然。通過標準化值與權(quán)重之間的乘積計算各項指標評價結(jié)果，分析七星農(nóng)場智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的協(xié)調(diào)程度，從而實現(xiàn)整體的評價研究。

3.1.1 構(gòu)建數(shù)據(jù)矩陣

其中，Xij為第i個方案第j個指標的數(shù)值。

3.1.2 無量綱化處理為保障樣本數(shù)據(jù)的有效性，運用極值法對不同屬性、量綱的指標進行無量綱化處理，以消除指標間的差異，消除其帶來的影響。針對指標所包含的正、負不同屬性的處理公式如下。

針對正向指標的處理公式：

針對負向指標的處理公式：

式(2)、(3)中，min{Xij,…,Xnj}和max{Xij,…,Xnj}分別表示全部年份第j個指標觀測值中的最小值和最大值，公式中Xij為某地某年某項指標無量綱化后的數(shù)值。

3.1.3 具體計算步驟第一步，通過公式計算第i年第j項指標值的貢獻度標準化處理：

第二步，基于貢獻度數(shù)值計算第j項指標的信息熵值：

第三步，第j項指標的信息效用值的計算：

第四步，對j項指標的權(quán)重系數(shù)計算公式：

第五步，通過對權(quán)重值與標準化后值之積計算出指標的最終評價得分：

上述公式中，Xij代表評價體系第i年第j項指標數(shù)值，而max{Xij,…,Xnj}與min{Xij,…,Xnj}則代表全部年份第j項指標的最大值與最小值。其中，n為七星農(nóng)場智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展質(zhì)量的評價年數(shù)，m為具體指標數(shù)。

3.2 七星農(nóng)場智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展質(zhì)量評價指標權(quán)重確定

通過公式計算得出各指標權(quán)重大小，繼而對4類維度權(quán)重分值進行初步觀測，數(shù)據(jù)結(jié)果表明：在各項維度權(quán)重值Wj中，智慧農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)A2為最高權(quán)重，權(quán)重值為31.32%，其中，以田間技術(shù)人員擁有量X8為最高權(quán)重值，表明其對七星農(nóng)場20個管理區(qū)農(nóng)業(yè)智慧化發(fā)展質(zhì)量的影響巨大(圖1)。

圖1 七星農(nóng)場智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展質(zhì)量評價指標權(quán)重圖

根據(jù)農(nóng)業(yè)智慧化“科技”的核心內(nèi)涵，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)A2中的各項指標與“科技”的普及應用推廣范圍息息相關(guān)。而后依次分別為農(nóng)場經(jīng)濟水平A1為23.67%、培育農(nóng)民質(zhì)量A4為22.60%，兩者之間的權(quán)重占比差距不大，培育農(nóng)民質(zhì)量A4的指標均關(guān)乎基本的育民問題。而農(nóng)場經(jīng)濟水平A1則是農(nóng)業(yè)智慧化發(fā)展的重要支撐來源，兩者對農(nóng)業(yè)智慧化水平的影響程度較為明顯?？萍己献魉紸3的權(quán)重值占比最低，表明科技合作水平對七星農(nóng)場的農(nóng)業(yè)智慧化發(fā)展水平的影響程度不大。

在農(nóng)場經(jīng)濟水平維度中，以智慧農(nóng)機投入補貼值X4為最高權(quán)重值，表明其對農(nóng)業(yè)智慧化發(fā)展水平的影響巨大，智慧農(nóng)機投入補貼值直接關(guān)系到各個管理區(qū)經(jīng)濟增長與農(nóng)業(yè)發(fā)展，智慧農(nóng)業(yè)投資建設(shè)與研發(fā)支出都與智慧農(nóng)機投入補貼值相關(guān)。在四項維度中，排在第一為X8田間技術(shù)人員擁有量，表明田間技術(shù)人員擁有量對農(nóng)業(yè)智慧化發(fā)展水平的影響顯著，可直接反映地區(qū)科研創(chuàng)新現(xiàn)狀。同時關(guān)系到農(nóng)業(yè)新技術(shù)推廣，對基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的影響顯著，田間技術(shù)人員擁有量越少，說明農(nóng)業(yè)智慧化程度越高，也能夠間接體現(xiàn)出農(nóng)場智慧化農(nóng)業(yè)的發(fā)展水平。

4 智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展存在的問題

4.1 網(wǎng)絡通信技術(shù)普及度不高

目前，七星農(nóng)場各個管理區(qū)網(wǎng)絡化建設(shè)存在明顯不足。一方面，七星農(nóng)場現(xiàn)階段構(gòu)建的智慧農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡化平臺存在應用不成熟、采集數(shù)據(jù)渠道較為單一、信息收錄時效性較弱的問題，且許多管理區(qū)的網(wǎng)絡普及率不高，網(wǎng)絡覆蓋率暫不能滿足智慧農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的需要，在一定程度上阻礙了七星農(nóng)場農(nóng)業(yè)智慧化建設(shè)。

另一方面，信息數(shù)據(jù)與農(nóng)業(yè)信息整合度較低，缺乏信息與數(shù)據(jù)共享，存在數(shù)據(jù)不全面、不精確、不及時等問題。智慧農(nóng)業(yè)的正常運轉(zhuǎn)需要多項數(shù)據(jù)的融合分析，而這些數(shù)據(jù)信息的采集者歸屬于不同管理區(qū)，管理區(qū)之間缺乏聯(lián)動和協(xié)作，數(shù)據(jù)信息不能實現(xiàn)充分共享，造成數(shù)據(jù)與信息資源的浪費和閑置。

4.2 推廣力度不足

當前，七星農(nóng)場各個管理區(qū)的智慧農(nóng)機投入補貼參差不齊，補貼數(shù)值取決于各個管理區(qū)的條件，由于農(nóng)業(yè)智慧化生產(chǎn)的設(shè)備價格及其后期維護保養(yǎng)的費用相對較高，普通農(nóng)民往往無法承擔。政府投入補貼力度遠不及農(nóng)戶支出的費用，在此情況下，先進的農(nóng)業(yè)智慧化技術(shù)得不到大范圍的推廣與應用，間接阻礙了智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

5 智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展策略

5.1 加大科研投入、加強數(shù)據(jù)共享

目前，各大農(nóng)場的大數(shù)據(jù)存在保密性和有償機制，影響了農(nóng)戶獲取信息的積極性。因此，農(nóng)場相關(guān)科技信息部門應進一步展開免費的農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)平臺建設(shè)，共享農(nóng)業(yè)生產(chǎn)指標數(shù)據(jù)，進而提前制定農(nóng)業(yè)生產(chǎn)措施。同時，將大數(shù)據(jù)共享平臺與農(nóng)業(yè)實際生產(chǎn)相結(jié)合，利用大田智能裝備，如地下水位監(jiān)測裝置、小型氣象站，實現(xiàn)大田種植環(huán)境實時監(jiān)測的數(shù)字化、可控化、可視化；構(gòu)建基于農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的物聯(lián)網(wǎng)管控平臺，增強涉農(nóng)綜合服務數(shù)據(jù)云平臺的應用時效性和靈活性，甚至可以將數(shù)據(jù)云平臺轉(zhuǎn)移至手機端進行實時監(jiān)測控制。

5.2 加強與高校的產(chǎn)研學合作和人才聯(lián)合培養(yǎng)

充分發(fā)揮出科研院校技術(shù)知識儲備和人才優(yōu)勢，強化企事業(yè)單位與各類高校、研究機構(gòu)開展交流，開展田間科技服務，強化新型職業(yè)農(nóng)民人才培養(yǎng)。并且提高人才的收入待遇，完善人才引進體系，培育和吸引更多高素質(zhì)人才。建立獎勵機制，使熱衷于智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的人才積極學習、掌握智慧農(nóng)業(yè)所需技能，使其成為既了解農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展，又精通信息數(shù)據(jù)運用的技術(shù)型人才。

6 結(jié)束語

農(nóng)業(yè)智慧化是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的高級階段，利用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等信息技術(shù)手段，有效解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的問題。此外，發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)可以降低農(nóng)業(yè)投入成本，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的穩(wěn)定、快速發(fā)展，提升農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，使農(nóng)業(yè)朝著高效、高產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展，推進農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。以七星農(nóng)場為參照，提高整體農(nóng)業(yè)智慧化水平，建設(shè)智慧型農(nóng)業(yè)科技產(chǎn)業(yè)園區(qū)，推廣新型技術(shù)，促進推動農(nóng)業(yè)的智慧化發(fā)展，為后續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展提供發(fā)展思路。