林果大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用平臺設(shè)計(jì)研究
——以新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)為例

梁 斌，仵曉娟，李繼玲，呂 新，張 澤，侯彤瑜，王 林，雷天翔

（1.南京森林警察學(xué)院，江蘇 南京 210023；2.新疆兵團(tuán)農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)國家地方聯(lián)合工程研究中心，新疆 石河子 832003；3.新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 831100；4.新疆兵團(tuán)勘察設(shè)計(jì)院智道信息科技公司，新疆 烏魯木齊 831100；5.石河子大學(xué)，新疆 石河子 832003；6.新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站，新疆 烏魯木齊 830011）

林果業(yè)是新疆經(jīng)濟(jì)發(fā)展和農(nóng)民脫貧致富的支柱產(chǎn)業(yè)之一。目前，新疆林果業(yè)種植面積144.51萬hm2，果品總產(chǎn)量突破1 165.83萬t，林果業(yè)總產(chǎn)值約1 000億元，在南疆部分主產(chǎn)區(qū)林果收入占農(nóng)民收入比重達(dá)到了40%～50%[1]。新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)（以下簡稱“兵團(tuán)”）經(jīng)過多年發(fā)展已經(jīng)基本形成了按科學(xué)化布局、區(qū)域化栽培、規(guī)?；N植、突出地方特色、符合產(chǎn)業(yè)化發(fā)展、具有一定市場競爭能力的林果產(chǎn)業(yè)建設(shè)格局，是新疆地區(qū)重要的特色林果品生產(chǎn)基地。然而，兵團(tuán)優(yōu)質(zhì)林果業(yè)的生產(chǎn)以小農(nóng)經(jīng)濟(jì)、散生的發(fā)展模式為主，在快速發(fā)展過程中農(nóng)業(yè)管理水平低、質(zhì)量效益不高、市場需求度低、品牌建立和維護(hù)意識差等諸多問題逐漸暴露出來[2]，迫切需要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)方式的“提質(zhì)增效”和管理方式的“換擋升級”[3]。近年來，隨著以大數(shù)據(jù)為代表的新一代信息技術(shù)在農(nóng)林領(lǐng)域的快速發(fā)展和應(yīng)用[4]，基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)科技創(chuàng)新的趨勢正快速滲透到現(xiàn)代農(nóng)業(yè)各個(gè)方面[5]，農(nóng)業(yè)發(fā)展同以大數(shù)據(jù)為代表的新一代信息技術(shù)的融合日益緊密，協(xié)同創(chuàng)新也更加緊迫，數(shù)據(jù)多源融合已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展新的重要手段，為提升兵團(tuán)的林果業(yè)信息化和大數(shù)據(jù)分析能力提供了可能。因此，建立林果大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用平臺，對于促進(jìn)兵團(tuán)林果生產(chǎn)決策科學(xué)化、管理精準(zhǔn)化、服務(wù)高效化和產(chǎn)業(yè)數(shù)字化，推動(dòng)兵團(tuán)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型具有重要意義。

1 兵團(tuán)林果業(yè)發(fā)展管理面臨的主要問題

兵團(tuán)林果業(yè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源有限、質(zhì)量薄弱、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不合理、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化程度低等一系列問題層出不窮，兵團(tuán)林果業(yè)管理水平和機(jī)制面臨很多挑戰(zhàn)，影響了兵團(tuán)智慧農(nóng)業(yè)的整體發(fā)展[6]。

1.1 林果業(yè)數(shù)據(jù)采集規(guī)范不統(tǒng)一，標(biāo)準(zhǔn)不健全

由于缺乏統(tǒng)一的采集標(biāo)準(zhǔn)和作業(yè)規(guī)范，導(dǎo)致數(shù)據(jù)整合過程復(fù)雜，數(shù)據(jù)采集指標(biāo)、采集方法和采集人員的不斷更新變化，使得兵團(tuán)林果業(yè)數(shù)據(jù)資源異常龐雜。目前，兵團(tuán)林果業(yè)數(shù)據(jù)質(zhì)量不統(tǒng)一，存在大量數(shù)據(jù)采集重復(fù)和數(shù)據(jù)斷層現(xiàn)象；數(shù)據(jù)指標(biāo)不統(tǒng)一，導(dǎo)致數(shù)據(jù)利用率低下；數(shù)據(jù)采集、存儲、轉(zhuǎn)換、組合分析難以實(shí)現(xiàn)銜接，信息資源無法進(jìn)行綜合利用，這些問題成為限制發(fā)揮林果業(yè)大數(shù)據(jù)優(yōu)勢的根本源頭，數(shù)據(jù)的應(yīng)有價(jià)值難以得到發(fā)揮。

1.2 兵團(tuán)林果業(yè)系統(tǒng)各部門數(shù)據(jù)上報(bào)存儲格式不統(tǒng)一，難以綜合利用

兵團(tuán)林果業(yè)系統(tǒng)各部門之間及其與兵團(tuán)各職能部門之間，數(shù)據(jù)的采集和存儲缺乏規(guī)范，分散存儲、格式不一、標(biāo)準(zhǔn)不同、信息資源共享程度不高等問題普遍存在，所需指標(biāo)提取存在較大困難[7-8]。兵團(tuán)林果業(yè)要實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)發(fā)展，需要多學(xué)科、多平臺合作，實(shí)現(xiàn)相關(guān)信息的獲取，實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)統(tǒng)一資源共享，從數(shù)據(jù)源頭去除差異。

1.3 兵團(tuán)林果業(yè)大數(shù)據(jù)共享程度不高、決策不準(zhǔn)確和發(fā)布不及時(shí)

由于缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集和存儲規(guī)范，導(dǎo)致數(shù)據(jù)共享出現(xiàn)準(zhǔn)確度降低、重復(fù)率高等問題。數(shù)據(jù)資源共享程度低，農(nóng)情信息難以得到有效利用，導(dǎo)致定量決策缺乏根本保障，最終導(dǎo)致決策不及時(shí)、不準(zhǔn)確，無法為整體林果業(yè)做有效指導(dǎo)。林果大數(shù)據(jù)包括生物數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、地理信息以及技術(shù)資料等，這些數(shù)據(jù)的獲取和傳輸都需要快速、準(zhǔn)確，擁有強(qiáng)大、實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)源，才能為未來準(zhǔn)確決策提供基礎(chǔ)。通過監(jiān)測手段和傳輸數(shù)據(jù)的改進(jìn)，提高技術(shù)應(yīng)用，在各系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，建立跨系統(tǒng)、跨軟件的資源共享是該平臺實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)決策的關(guān)鍵問題。

1.4 林果業(yè)大數(shù)據(jù)的處理分析技術(shù)匱乏

林果業(yè)大數(shù)據(jù)獲取過程復(fù)雜，林果業(yè)生產(chǎn)主體背景有很高要求，林果業(yè)類的數(shù)據(jù)需求更是千變?nèi)f化。與互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)相比，林果業(yè)數(shù)據(jù)存在海量、異質(zhì)、異構(gòu)等特點(diǎn)，導(dǎo)致分布式大數(shù)據(jù)處理分析技術(shù)仍然缺乏。當(dāng)前林果業(yè)研究人才對于大數(shù)據(jù)處理技術(shù)接觸少，導(dǎo)致數(shù)據(jù)處理困難重重，發(fā)展進(jìn)度深受影響。加之處理方法缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，各類數(shù)據(jù)的匯集、抽取、清洗、加工沒有通用的方法，進(jìn)一步增加了工作量，增加了數(shù)據(jù)處理負(fù)擔(dān)，對于海量數(shù)據(jù)收集、整理、存儲缺少依據(jù)[9]。因此急需完成多源海量數(shù)據(jù)的存儲、組織管理，突破林果業(yè)異質(zhì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、集成技術(shù)，開展適合林果業(yè)大數(shù)據(jù)技術(shù)研究工作，實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)快速查詢和調(diào)用的數(shù)據(jù)組織管理技術(shù)[10]。

2 基于大數(shù)據(jù)的林果業(yè)管理平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

林果大數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)為一套兵團(tuán)林果信息統(tǒng)計(jì)分析與發(fā)布系統(tǒng)，面向兵團(tuán)各級農(nóng)業(yè)農(nóng)村局、水利局、國土局等相關(guān)部門提供信息共享。根據(jù)大數(shù)據(jù)采集決策支持管理平臺的設(shè)計(jì)思想[11-14]，平臺設(shè)計(jì)堅(jiān)持統(tǒng)籌規(guī)劃、資源共享、高效穩(wěn)定、實(shí)時(shí)實(shí)效、可擴(kuò)展、應(yīng)用范圍廣、操作簡單等原則。平臺是Min技術(shù)、SpringMVC技術(shù)、BS技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、BI/ETL技術(shù)等技術(shù)的有機(jī)結(jié)合體，以實(shí)現(xiàn)體系的業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，安全得到保障，大數(shù)據(jù)快速、準(zhǔn)確地服務(wù)于林果業(yè)智慧決策支持[15]。另外，平臺需要針對林果業(yè)的地域性、季節(jié)性、多樣性、周期性等特征，對于來源廣泛、類型多樣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、具有潛在價(jià)值的林果業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合分析，滿足林果業(yè)在生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)的需求。

2.2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

通過各種數(shù)據(jù)采集技術(shù)和數(shù)據(jù)倉儲技術(shù)搭建基本農(nóng)情動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫框架，整合分析兵團(tuán)各種特色和優(yōu)勢林果業(yè)分布、經(jīng)營主體數(shù)量、全產(chǎn)業(yè)鏈年產(chǎn)值等產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)涉農(nóng)數(shù)據(jù)采集和分析，對兵團(tuán)林果業(yè)各類型種植品種的種植面積、產(chǎn)量、產(chǎn)業(yè)分布、經(jīng)營主體等整體發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行數(shù)據(jù)展示。在此基礎(chǔ)上，基于大數(shù)據(jù)分析決策技術(shù)和林果業(yè)專業(yè)知識模型實(shí)現(xiàn)兵團(tuán)林果大數(shù)據(jù)資源的分析決策支持，并通過信息服務(wù)中心和應(yīng)用終端實(shí)現(xiàn)兵團(tuán)林果大數(shù)據(jù)支持和服務(wù)[16-19]。林果大數(shù)據(jù)管理平臺系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示，該系統(tǒng)自下而上各部分內(nèi)容闡述如下：

圖1 林果大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用平臺總體結(jié)構(gòu)Fig.1 The overall structure of the big data analysis and application platform for forestry and fruit industry

1）三個(gè)體系

林果大數(shù)據(jù)分析與決策支持平臺體系建設(shè)是保障系統(tǒng)成功建設(shè)有效運(yùn)行的重要基礎(chǔ)?！皹I(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系”“業(yè)務(wù)運(yùn)行管理體系”“業(yè)務(wù)安全保障體系”緊密結(jié)合林果大數(shù)據(jù)分析與智能決策的業(yè)務(wù)需求，規(guī)范完善系統(tǒng)的建設(shè)內(nèi)容和運(yùn)行方法；系統(tǒng)安全設(shè)計(jì)時(shí)全面考慮數(shù)據(jù)安全、信息安全、網(wǎng)絡(luò)安全、運(yùn)行維護(hù)安全等安全維度，構(gòu)建“安全保障體系”。

2）技術(shù)支撐

技術(shù)支撐包括3S技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、BI、ETL等。其中的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)成了平臺的“網(wǎng)絡(luò)層”，形成完善的智慧農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)層體系，網(wǎng)絡(luò)層解決的是感知層所獲得的數(shù)據(jù)在一定范圍內(nèi)通常是長距離的傳輸問題。網(wǎng)絡(luò)層主要通過無線網(wǎng)絡(luò)、Internet網(wǎng)絡(luò)及通用數(shù)據(jù)采集平臺建立網(wǎng)絡(luò)傳輸及通訊，實(shí)現(xiàn)感知層數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、傳輸、存儲，實(shí)現(xiàn)對農(nóng)業(yè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的采集，實(shí)時(shí)傳輸?shù)交毓ぷ髡?、大?shù)據(jù)中心，形成完善的智慧林果業(yè)網(wǎng)絡(luò)層體系。

3）大數(shù)據(jù)倉儲層

大數(shù)據(jù)倉儲主要實(shí)現(xiàn)對智慧林果業(yè)數(shù)據(jù)資源進(jìn)行采集、清洗、處理和倉儲，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層信息到應(yīng)用層信息的轉(zhuǎn)換、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的管理、設(shè)備信息和業(yè)務(wù)信息的呈現(xiàn)。平臺有效地屏蔽底層設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性和多樣性，統(tǒng)一數(shù)據(jù)的接口、標(biāo)準(zhǔn)和模型。平臺層是應(yīng)用層各種應(yīng)用和服務(wù)統(tǒng)一部署的技術(shù)平臺，提供智慧林果業(yè)建設(shè)的基礎(chǔ)運(yùn)行環(huán)境，進(jìn)行統(tǒng)一管理，為上層的各種智慧應(yīng)用提供支撐，是林果業(yè)大數(shù)據(jù)分析與決策支持建設(shè)與運(yùn)營的基礎(chǔ)部分。

4）大數(shù)據(jù)服務(wù)與決策支持中心

該中心部署林果業(yè)生產(chǎn)及管理的各項(xiàng)應(yīng)用系統(tǒng)及服務(wù)，包括林果業(yè)電子政務(wù)平臺、林果業(yè)信息管理系統(tǒng)、林果業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)、農(nóng)機(jī)管理系統(tǒng)、土肥信息管理系統(tǒng)、特色農(nóng)業(yè)電商平臺等，支撐了林果業(yè)生產(chǎn)及管理的數(shù)字化、分析決策的智能化，以林果業(yè)服務(wù)為導(dǎo)向，實(shí)現(xiàn)信息集成共享，相輔相成，共同支撐“林果大數(shù)據(jù)分析與決策支持平臺”的各項(xiàng)應(yīng)用。

5）信息服務(wù)中心

該中心為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及管理的應(yīng)用及服務(wù)提供信息服務(wù)和決策支持渠道，由Web服務(wù)、App服務(wù)、微信服務(wù)、短信服務(wù)構(gòu)成，為用戶提供網(wǎng)頁、手機(jī)端、微信、短信等豐富的應(yīng)用模式。

6）應(yīng)用對象及應(yīng)用終端

應(yīng)用對象為農(nóng)業(yè)局、農(nóng)業(yè)技術(shù)站、基地管理單位、農(nóng)業(yè)技術(shù)專家、農(nóng)業(yè)技術(shù)人員、農(nóng)戶，提供的應(yīng)用終端包括監(jiān)控大屏、網(wǎng)頁瀏覽器、手機(jī)APP、微信、短信等豐富的終端應(yīng)用模式。

2.3 系統(tǒng)總體功能設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用JDK1.8，通過Spring+MVC、Hibernate+ Minidao+ Boostrap+Log4j + Ehcache +Poi等相關(guān)技術(shù)，采用面向聲明的開發(fā)模式，基于泛型編寫極少代碼即可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)據(jù)展示、數(shù)據(jù)編輯、表單處理等功能，實(shí)現(xiàn)面向兵、師、團(tuán)三級提供采集、統(tǒng)計(jì)分析、查詢和決策支持功能，面向兵團(tuán)各級水利局、國土局等相關(guān)部門提供信息共享，在安全控制情況下可通過外網(wǎng)訪問系統(tǒng)。主要功能設(shè)計(jì)包括：

1）構(gòu)建農(nóng)情大數(shù)據(jù)采集規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。針對當(dāng)前兵團(tuán)農(nóng)業(yè)局各科室林果業(yè)數(shù)據(jù)采集規(guī)范不統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)不健全的問題建立了統(tǒng)一的農(nóng)情數(shù)據(jù)模型。通過對兵團(tuán)農(nóng)業(yè)局各科室的調(diào)研，建立了一套林果大數(shù)據(jù)農(nóng)情信息規(guī)范體系，為兵團(tuán)各師、團(tuán)、連隊(duì)的農(nóng)情數(shù)據(jù)提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式規(guī)范，為林果大數(shù)據(jù)的建立提供更加可靠的數(shù)據(jù)來源，并提升兵團(tuán)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣體系的時(shí)效性和準(zhǔn)確性。

2）構(gòu)建農(nóng)情大數(shù)據(jù)采集與上報(bào)管理系統(tǒng)。基于現(xiàn)有的開源架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了Spring+MVC+Hibernate+Minidao+Log4j+Easyui(UI庫)+Jquery+Boostrap+Eh cache+Ztree+Poi+Boostrap-table+ElementUI+Maven等基礎(chǔ)架構(gòu)整合，從安全、并發(fā)、數(shù)據(jù)庫連接、內(nèi)存釋放、運(yùn)算效率、耦合等角度展開、分析、調(diào)整與糾錯(cuò)，基于此架構(gòu)完成了林果大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用平臺的建立。

3）構(gòu)建基于林果大數(shù)據(jù)分析決策與發(fā)布的應(yīng)用。針對兵團(tuán)林果大數(shù)據(jù)應(yīng)用過程中存在的分析決策不準(zhǔn)確和發(fā)布不及時(shí)的問題，開展林果大數(shù)據(jù)分析決策模型建立研究，構(gòu)建兵團(tuán)林果大數(shù)據(jù)分析決策與發(fā)布平臺，實(shí)現(xiàn)兵團(tuán)林果業(yè)的相關(guān)信息統(tǒng)計(jì)分析與決策發(fā)布，為兵團(tuán)農(nóng)業(yè)管理部門及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者提供決策服務(wù)。

2.4 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

林果大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用平臺網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫疽馊鐖D2所示，信息采集以小型氣象站、蟲害監(jiān)測設(shè)備、視頻監(jiān)控、水肥一體化設(shè)備等智能感知設(shè)備為主，人工采集錄入為輔，通過田間地頭部署的物聯(lián)網(wǎng)將林果業(yè)感知信息數(shù)據(jù)傳至基地工作站，工作站通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳至大數(shù)據(jù)分析與決策中心，經(jīng)系統(tǒng)分析后提供農(nóng)業(yè)管理及信息化服務(wù)。

其中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是一個(gè)基于傳感器、傳輸網(wǎng)絡(luò)等信息承載體，讓所有能夠被獨(dú)立尋址的普通物理對象實(shí)現(xiàn)感知和互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)。其具有智能、先進(jìn)、互聯(lián)的三個(gè)重要特征。物聯(lián)網(wǎng)通過智能感知、識別技術(shù)與普適計(jì)算、泛在網(wǎng)絡(luò)的融合應(yīng)用，被稱為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮。本項(xiàng)目中大數(shù)據(jù)的采集廣泛使用了溫濕度傳感器、土壤墑情傳感器、小型氣象站等，是智慧農(nóng)業(yè)的必要支撐。互聯(lián)網(wǎng)+是本項(xiàng)目數(shù)據(jù)采集錄入、分析展示的必要手段，利用互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)，輔之以安全控制技術(shù)，使得業(yè)務(wù)在任何時(shí)間和地點(diǎn)能夠開展，便于工作開展。

2.5 系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程

林果大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用平臺的主要業(yè)務(wù)包括信息篩選錄入、上報(bào)、上級審批、多元化展示及數(shù)據(jù)共享功能等，通過整合兵團(tuán)前期機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)信息表、農(nóng)戶基礎(chǔ)信息表、林果地基礎(chǔ)信息表和兵團(tuán)林果業(yè)大數(shù)據(jù)調(diào)查表，重新設(shè)計(jì)統(tǒng)一的林果業(yè)信息表，并通過大數(shù)據(jù)平臺系統(tǒng)將該表格下發(fā)到師（市）相關(guān)部門，再由師（市）相關(guān)部門逐級下發(fā)到連隊(duì)辦公室。連隊(duì)辦公室通過數(shù)據(jù)收集和整理，將初步審批的數(shù)據(jù)電子化后，通過大數(shù)據(jù)平臺上報(bào)到團(tuán)（鎮(zhèn)）進(jìn)行數(shù)據(jù)表審核。數(shù)據(jù)審核合格后由團(tuán)（鎮(zhèn)）相關(guān)單位將數(shù)據(jù)上報(bào)師（市）進(jìn)行審核，審核合格后進(jìn)行兵團(tuán)數(shù)據(jù)的匯總和上報(bào)。具體的業(yè)務(wù)流程如圖3所示。

圖2 林果大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用平臺網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫疽釬ig.2 The network topology of big data analysis and application platform of forestry and fruit industry

圖3 林果大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用平臺業(yè)務(wù)流程Fig.3 The business process of big data analysis and application platform of forestry and fruit industry

通過林果大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用平臺除了進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和上報(bào)外，還可以通過通用共享數(shù)據(jù)接口技術(shù)實(shí)現(xiàn)林果產(chǎn)業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù)在兵團(tuán)不同管理部門的共享和發(fā)布功能，供不同部門進(jìn)行查詢、分析和決策，共享數(shù)據(jù)庫詳細(xì)流程如圖4所示。

3 林果大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用平臺開發(fā)與應(yīng)用

在實(shí)際應(yīng)用中，基于大數(shù)據(jù)的農(nóng)業(yè)農(nóng)情大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用平臺采用軟件工程開發(fā)中的結(jié)構(gòu)化和原型化相結(jié)合的方法，自上而下對系統(tǒng)進(jìn)行功能解析和模塊劃分，主要完成了種植信息管理、林果信息管理、職工信息管理、組織機(jī)構(gòu)信息管理、系統(tǒng)信息管理、林果數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析等功能，具體功能模塊如圖5所示。

林果大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用平臺支持定制化集成展示、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)管理、用戶權(quán)限管理、可視化組件管理、多屏聯(lián)合展示等相關(guān)內(nèi)容的開發(fā)與應(yīng)用，支持多種終端的自適應(yīng)顯示交互，并支持不同終端數(shù)據(jù)同步顯示。林果大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用平臺將兵團(tuán)林果相關(guān)產(chǎn)業(yè)信息集中傳輸?shù)较到y(tǒng)平臺中，通過模塊化圖形界面，將林果業(yè)的多類型繁雜數(shù)據(jù)通過柱狀圖、扇形圖、地理信息系統(tǒng)的形式，對多種類、多元化、實(shí)時(shí)變化的信息進(jìn)行集中展現(xiàn)，可以直觀地分析出各師的不同種類林果業(yè)的種植面積、總收支情況、農(nóng)業(yè)凈收入比例等信息。兵團(tuán)林果業(yè)種植面積分析模塊具有空間查詢和屬性查詢功能，能完成點(diǎn)擊查詢、條件查詢、歷史數(shù)據(jù)查詢、空間相關(guān)分析等任務(wù)，可以方便地了解兵團(tuán)不同行政區(qū)域間林果業(yè)的時(shí)空分布及其發(fā)展變動(dòng)規(guī)律，具有全方位、多角度的直觀性，界面如圖6所示。利用大數(shù)據(jù)可視化管理技術(shù)和二三維可視化技術(shù)展現(xiàn)復(fù)雜信息，實(shí)現(xiàn)對海量數(shù)據(jù)的立體呈現(xiàn)。可視化技術(shù)通過模擬人腦的肉眼思考能力，挖掘多源數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)，將若干有關(guān)聯(lián)性的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總處理，可視化呈現(xiàn)揭示數(shù)據(jù)中隱含的規(guī)律和發(fā)展趨勢，從而提高數(shù)據(jù)的使用效率，讓決策者和用戶能夠更快捷和準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)信息的接收、分析和決策[20]。

圖4 林果大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用平臺共享數(shù)據(jù)庫分解Fig.4 The detail sketch of the shared database of the big data analysis and application platform of forestry and fruit industry

圖5 林果大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用平臺功能模塊Fig.5 The functions and applications of the big data analysis and application platform of forestry and fruit industry

兵團(tuán)各師林果業(yè)總收支統(tǒng)計(jì)分析模塊具有空間查詢和經(jīng)濟(jì)分析功能，在完成各師林果業(yè)相關(guān)支出、收入等基礎(chǔ)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)各種查詢?nèi)蝿?wù)的基礎(chǔ)上，可以結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展指數(shù)（GDP、CPI等）進(jìn)行關(guān)聯(lián)性分析，系統(tǒng)了解當(dāng)?shù)亓止a(chǎn)業(yè)對地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平的貢獻(xiàn)率，為產(chǎn)業(yè)和民生協(xié)調(diào)發(fā)展、精準(zhǔn)扶貧政策實(shí)施提供決策支持（圖7）。林果地面積以連隊(duì)為單位統(tǒng)計(jì)各連隊(duì)管理的林地面積，每年年初按照實(shí)際情況上報(bào)。通過上報(bào)林地面積、果業(yè)地面積、大棚林地面積、種植支出、產(chǎn)品收入等基礎(chǔ)信息，通過各級審核實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)信息，兵團(tuán)級用戶按照師統(tǒng)計(jì)分析比較數(shù)據(jù)形成柱狀圖統(tǒng)計(jì)報(bào)表（圖7）。

圖6 兵團(tuán)林果大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用平臺分析界面Fig.6 The analysis interface of the big data analysis and application platform of forestry and fruit industry

圖7 林果業(yè)種植總收支統(tǒng)計(jì)報(bào)表Fig.7 The revenue and expenditure statistics report of forest and fruit industry

兵團(tuán)各師林果業(yè)凈收入總占比模塊具有信息查詢、市場分析、品質(zhì)管理等功能，該模塊將兵團(tuán)各師林果業(yè)收入信息與林果業(yè)市場信息進(jìn)行相關(guān)分析，分析市場上重點(diǎn)林果業(yè)產(chǎn)品的價(jià)格分布、市場供需、產(chǎn)量品質(zhì)等變化對兵團(tuán)林果業(yè)的影響，從而為實(shí)現(xiàn)兵團(tuán)林果業(yè)發(fā)展的優(yōu)化調(diào)整提供決策支持（圖8）。根據(jù)林果支出及收入情況得出各連隊(duì)實(shí)際林果凈收入情況，按照師統(tǒng)計(jì)出各師林果業(yè)總占比數(shù)據(jù)。

兵團(tuán)林果業(yè)種植信息統(tǒng)計(jì)模塊具有信息查詢和分析統(tǒng)計(jì)等功能，該模塊將兵團(tuán)林果業(yè)種植與其它大田作物和設(shè)施農(nóng)業(yè)種植進(jìn)行綜合分析，系統(tǒng)了解林果產(chǎn)業(yè)在兵團(tuán)各師整個(gè)農(nóng)業(yè)發(fā)展板塊中的位置和能量，根據(jù)當(dāng)?shù)氐乩?、生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等發(fā)展情況，對于農(nóng)業(yè)不同種植類型進(jìn)行適宜性區(qū)劃和布局，為協(xié)調(diào)兵團(tuán)整體農(nóng)業(yè)和林果業(yè)綜合生產(chǎn)和收入水平提供決策支持（圖9）。平臺集合兵團(tuán)現(xiàn)有的體制分為兵、師（市）、團(tuán)（鎮(zhèn)）、連四級機(jī)構(gòu)來分權(quán)限，兵、師（市）主要是對數(shù)據(jù)進(jìn)行審核，團(tuán)（鎮(zhèn)）主要是分配確定負(fù)責(zé)上報(bào)人員，連隊(duì)主要是調(diào)研及上報(bào)數(shù)據(jù)。

圖8 各師林果業(yè)凈收入總占比Fig.8 Total ratio of the net income from forestry and fruit industry for each district of XPCC

圖9 林果業(yè)種植統(tǒng)計(jì)報(bào)表Fig.9 Statistics report for forest and fruit industry

兵團(tuán)系統(tǒng)組織機(jī)構(gòu)管理模塊具有各師部、各團(tuán)部人員權(quán)限分配等功能，該模塊將師部與團(tuán)部的管理權(quán)限進(jìn)行分配，使得不同角色與成員所查看編輯的內(nèi)容更規(guī)范、合理，從而達(dá)到機(jī)構(gòu)管理的功能（圖10）。

系統(tǒng)角色管理功能模塊具有角色創(chuàng)建與角色權(quán)限分配等功能，該模塊將師部、團(tuán)部、農(nóng)戶中不同職位、不同管理權(quán)限的人分別創(chuàng)建角色權(quán)限，實(shí)現(xiàn)多角色共同使用、管理系統(tǒng)的功能，管理界面如圖11所示。

圖10 系統(tǒng)組織機(jī)構(gòu)管理功能Fig.10 Organizational structure and management system

圖11 系統(tǒng)角色管理功能Fig.11 Management of system roles

4 結(jié) 論

本文通過分析兵團(tuán)林果業(yè)現(xiàn)狀，論證了新疆兵團(tuán)林果大數(shù)據(jù)平臺構(gòu)建的可行性和應(yīng)用價(jià)值，通過匯聚農(nóng)戶基本信息、林果業(yè)基礎(chǔ)信息、政務(wù)基礎(chǔ)信息，設(shè)計(jì)了服務(wù)于兵團(tuán)林果全產(chǎn)業(yè)鏈的大數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測、預(yù)警、預(yù)測、決策的大數(shù)據(jù)平臺。兵團(tuán)林果大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用平臺通過物聯(lián)網(wǎng)智能感知設(shè)備實(shí)現(xiàn)林果業(yè)海量動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集與存儲，綜合應(yīng)用數(shù)據(jù)診斷、聚合與分析方法挖掘數(shù)據(jù)內(nèi)在價(jià)值并轉(zhuǎn)換為實(shí)際生產(chǎn)管理信息。

基于大數(shù)據(jù)的林果業(yè)信息管理系統(tǒng)，解決了以下三方面難題：兵團(tuán)林果業(yè)數(shù)據(jù)采集規(guī)范不統(tǒng)一，標(biāo)準(zhǔn)不健全；兵團(tuán)林果業(yè)系統(tǒng)與其他業(yè)務(wù)部門間數(shù)據(jù)采集、上報(bào)等管理標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、共享程度不高的問題；兵團(tuán)林果大數(shù)據(jù)決策不準(zhǔn)確和發(fā)布不及時(shí)的問題。同時(shí)，平臺能夠?qū)崿F(xiàn)對林果業(yè)數(shù)據(jù)的分類統(tǒng)計(jì)和分析，并將統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)在兵團(tuán)各單位間共享，供其參考和決策。

為提升林果大數(shù)據(jù)的應(yīng)用價(jià)值，在下一步的建設(shè)中，將進(jìn)一步整合兵團(tuán)涉農(nóng)數(shù)據(jù)資產(chǎn)，建設(shè)兵團(tuán)農(nóng)業(yè)農(nóng)村“數(shù)字大腦”；以善政為基礎(chǔ)，建設(shè)農(nóng)業(yè)政務(wù)綜合管理平臺；以興業(yè)為重點(diǎn)，建設(shè)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺；以惠民為目標(biāo)，建設(shè)農(nóng)村農(nóng)民綜合服務(wù)平臺；從這四個(gè)方面對平臺智能決策分析功能進(jìn)行進(jìn)一步完善。