關(guān)于建設(shè)農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)的研究

吳海洋

(常州紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 常州213164)

在《中共中央關(guān)于制定國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十三個(gè)五年規(guī)劃的建議》中，首次提出推行國(guó)家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略。 大數(shù)據(jù)技術(shù)水平不斷提高，專業(yè)領(lǐng)域人才逐年增多，促使大數(shù)據(jù)技術(shù)滲透到各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域。 精準(zhǔn)扶貧是我國(guó)發(fā)展農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的一大戰(zhàn)略，大數(shù)據(jù)技術(shù)能為農(nóng)業(yè)發(fā)展提供科學(xué)合理的決策依據(jù)。 要想充分發(fā)揮農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的作用，必須以平臺(tái)為依托，對(duì)農(nóng)業(yè)發(fā)展提供強(qiáng)有力的支撐。 文章通過(guò)分析大數(shù)據(jù)與農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的概念內(nèi)涵，理解其核心要義，探討農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)的構(gòu)建總體架構(gòu)和相關(guān)技術(shù)手段，并分析其應(yīng)用的意義。

一、 大數(shù)據(jù)與農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的概念

(一)大數(shù)據(jù)概念

大數(shù)據(jù)(big data)是指無(wú)法在一定時(shí)間范圍內(nèi)用常規(guī)軟件工具進(jìn)行捕捉、管理和處理的數(shù)據(jù)集合，是需要新處理模式才能具有更強(qiáng)的決策力、洞察發(fā)現(xiàn)力和流程優(yōu)化能力的海量、高增長(zhǎng)率和多樣化的信息資產(chǎn)。 在維克托·邁爾舍恩伯格及肯尼斯·庫(kù)克耶編寫的《大數(shù)據(jù)時(shí)代》中，大數(shù)據(jù)指不用隨機(jī)分析法(抽樣調(diào)查)這樣的捷徑，而采用所有數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。 大數(shù)據(jù)的5V 特點(diǎn)(IBM 提出)：Volume(容量)、Velocity(速率)、Variety(多樣性)、Value(價(jià)值)、Veracity(真實(shí)性)。 麥肯錫全球研究所給出的定義：一種規(guī)模大到在獲取、存儲(chǔ)、管理、分析方面大大超出傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件工具能力范圍的數(shù)據(jù)集合，具有海量的數(shù)據(jù)規(guī)模、快速的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)、多樣的數(shù)據(jù)類型和價(jià)值密度低四大特征。 大數(shù)據(jù)被認(rèn)為是繼理論科學(xué)、實(shí)驗(yàn)科學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)之后的一種新的科學(xué)范式。

(二)農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)概念

農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)是融合了農(nóng)業(yè)地域性、季節(jié)性、多樣性、周期性等自身特征后產(chǎn)生的來(lái)源廣泛、類型多樣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、具有潛在價(jià)值并難以應(yīng)用通常方法處理和分析的數(shù)據(jù)集合。 農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)依據(jù)大數(shù)據(jù)的理念、技術(shù)和方法，來(lái)解決農(nóng)業(yè)領(lǐng)域相關(guān)的問題，如農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集、整理和儲(chǔ)存；生產(chǎn)過(guò)程中環(huán)境、器械的實(shí)時(shí)監(jiān)控；后期數(shù)據(jù)的分析、處理和計(jì)算等。農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)在包含了大數(shù)據(jù)所有特征的同時(shí)，也具有自身的特點(diǎn)，如農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的收集方式多種多樣，類型具有文本、圖像、視頻等許多形式；農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)也涉及多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，像基礎(chǔ)的農(nóng)業(yè)設(shè)施、金融管理、保險(xiǎn)服務(wù)、衛(wèi)生安全等；農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)不僅有農(nóng)戶參與，還包含了企業(yè)管理者、政府機(jī)構(gòu)，使其在各個(gè)領(lǐng)域都能得到全面的分析。

二、 農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)的建設(shè)

(一)農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)存在的問題

農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)龐大且復(fù)雜，數(shù)據(jù)獲取、整理和儲(chǔ)存難度大。近年來(lái)科技發(fā)展迅速，將大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域使得農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式進(jìn)入一個(gè)新的階段，但依然沒有改變農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)龐雜的問題。 因此，對(duì)于農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)信息和數(shù)據(jù)的采集、整理和儲(chǔ)存等問題亟待解決。

1. 大數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)缺乏專業(yè)人才

我國(guó)自古以來(lái)都是以農(nóng)業(yè)為基礎(chǔ)發(fā)展經(jīng)濟(jì)，形式多為分散農(nóng)戶和家庭農(nóng)場(chǎng)。 現(xiàn)在步入了信息化的時(shí)代，農(nóng)業(yè)發(fā)展需要與科技手段相結(jié)合。 全國(guó)的農(nóng)業(yè)水平發(fā)展不均衡，一些偏遠(yuǎn)貧困的地區(qū)對(duì)現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)手段知之甚少，具有專業(yè)、高素質(zhì)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)領(lǐng)域技術(shù)人才稀缺。 專業(yè)人才的培養(yǎng)不僅需要金錢、時(shí)間的支持，還需要必要的設(shè)施和配套條件。 現(xiàn)在中國(guó)大部分農(nóng)村與城市存在較大差距，人才培養(yǎng)艱難。 具有豐富的專業(yè)知識(shí)和技術(shù)手段的人才，是更快更好發(fā)展農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵。

2. 數(shù)據(jù)間共享程度和精確度較低、實(shí)時(shí)性差

我國(guó)現(xiàn)在沒有統(tǒng)一的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)平臺(tái)，受體制和技術(shù)的限制，農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)的共享水平有限、精確度較低。 農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)龐雜，收集獲取困難且成本高，數(shù)據(jù)的開放性低、發(fā)布的渠道也有限，不方便使用者和管理者實(shí)時(shí)調(diào)取數(shù)據(jù)分析使用。 除此之外，農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)分析方法不統(tǒng)一，容易受主觀因素的影響；數(shù)據(jù)獲取實(shí)時(shí)性低，采集的數(shù)據(jù)存在誤差，無(wú)法及時(shí)反映整個(gè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過(guò)程中出現(xiàn)的問題。

3. 農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)利用率低

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)和分析工具對(duì)數(shù)據(jù)利用率低，農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)涵蓋廣闊，涉及各個(gè)領(lǐng)域和學(xué)科，存儲(chǔ)方式和格式?jīng)]有固定的標(biāo)準(zhǔn)，在分析過(guò)程中無(wú)法綜合利用，無(wú)形中增加了后期對(duì)數(shù)據(jù)的處理難度。 我國(guó)的農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施不健全，加上環(huán)境污染、可用于種植的耕地面積減少、市場(chǎng)供求信息不對(duì)稱等使得中國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展滯后，不斷進(jìn)口國(guó)外的農(nóng)產(chǎn)品也對(duì)我國(guó)本土的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)造成了很大影響。

(二)農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)建設(shè)的必要性

農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)發(fā)展存在的一些問題，在發(fā)展農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)時(shí)除了加大農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和提升大數(shù)據(jù)技術(shù)水平，爭(zhēng)取政府提供政策上的支持，還應(yīng)該構(gòu)建系統(tǒng)的農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)。 為了充分發(fā)揮農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的價(jià)值，利用農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，加快農(nóng)業(yè)自動(dòng)化、信息化、智能化進(jìn)程，需要依靠農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)及相關(guān)的大數(shù)據(jù)處理分析技術(shù)來(lái)構(gòu)建農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)。 農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)能夠系統(tǒng)快速地收集整理農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者做更全面的生產(chǎn)前準(zhǔn)備工作；及時(shí)監(jiān)控整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中的農(nóng)產(chǎn)品生存條件、設(shè)備的運(yùn)行狀況等；系統(tǒng)分析、整理所有的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)，為生產(chǎn)者、經(jīng)營(yíng)者提供合適的種植方式和合理的經(jīng)營(yíng)管理方案，前瞻性地反映農(nóng)業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)，并預(yù)測(cè)農(nóng)業(yè)未來(lái)發(fā)展方向。 因此，創(chuàng)建、優(yōu)化農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)可以極大地滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展需求，是加快現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)進(jìn)程的必經(jīng)階段。

(三)農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)創(chuàng)建研究

農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)的構(gòu)建大體上主要分為兩部分：農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的采集網(wǎng)絡(luò)和大數(shù)據(jù)分析。 農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)采集涉及農(nóng)作物生產(chǎn)、加工和銷售等各個(gè)環(huán)節(jié)，依據(jù)現(xiàn)有的科技水平和信息技術(shù)手段建立立體、交融、便捷的農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)。 收集到大量的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)，隨后要進(jìn)行的就是儲(chǔ)存和處理分析。 構(gòu)建的農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)需要有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)信息處理能力，統(tǒng)一高效地對(duì)收集到的圖片、文檔、視頻等數(shù)據(jù)資源進(jìn)行分析處理，挖掘農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)和問題所在。總體來(lái)說(shuō)，構(gòu)建農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)主要以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，利用大數(shù)據(jù)采集信息、挖掘、處理等技術(shù)分析結(jié)果，為用戶提供可靠的管理經(jīng)營(yíng)方案。

1. 數(shù)據(jù)信息采集

數(shù)據(jù)是整個(gè)應(yīng)用平臺(tái)最核心的資源。 農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)信息收集困難，構(gòu)建平臺(tái)是為了更快、更全面地收集數(shù)據(jù)。 自農(nóng)作物選種育苗階段開始，其生長(zhǎng)環(huán)境、土壤水分、施肥施藥、采摘收獲等各個(gè)階段的信息都會(huì)錄入平臺(tái)中，包括歷史階段和實(shí)時(shí)信息數(shù)據(jù)。 具體技術(shù)是依靠各類型的傳感設(shè)備，收集基礎(chǔ)生長(zhǎng)信息、環(huán)境信息和人為干預(yù)造成的影響，如溫度傳感器、光照傳感器、土壤養(yǎng)分測(cè)試儀、反射光譜接收儀等。 農(nóng)作物成熟后涉及產(chǎn)品加工和物流倉(cāng)儲(chǔ)，也可以利用GPS、攝像機(jī)監(jiān)控、氣體傳感器等設(shè)備進(jìn)行跟蹤和實(shí)時(shí)監(jiān)控；最后的產(chǎn)品銷售可利用智能終端和物聯(lián)網(wǎng)體系進(jìn)行市場(chǎng)信息的管理和獲取，及時(shí)得到各種經(jīng)濟(jì)、資源信息。

2. 應(yīng)用分析層

通過(guò)管理系統(tǒng)和平臺(tái)的計(jì)算分析，可以得出對(duì)應(yīng)結(jié)果且據(jù)此執(zhí)行相應(yīng)的指示，用于生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)、管理調(diào)控、風(fēng)險(xiǎn)決策等，實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的信息化管理。

3. 大數(shù)據(jù)分析云平臺(tái)

大數(shù)據(jù)分析云平臺(tái)是整個(gè)農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)的核心，相當(dāng)于電腦的CPU，負(fù)責(zé)整個(gè)數(shù)據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)算、分析。大數(shù)據(jù)分析云平臺(tái)對(duì)收集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理、存儲(chǔ)，并提取有效信息，利用設(shè)計(jì)的算法和計(jì)算模型統(tǒng)一進(jìn)行運(yùn)算處理，將計(jì)算結(jié)果傳送到應(yīng)用層和終端系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)智能調(diào)控。

4. 關(guān)鍵技術(shù)

農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)的設(shè)計(jì)需要關(guān)鍵技術(shù)包括大數(shù)據(jù)的采集、整理、存儲(chǔ)技術(shù)。 其中數(shù)據(jù)整理存儲(chǔ)技術(shù)包括云計(jì)算、MapReduce、分布式文件系統(tǒng)和分布式數(shù)據(jù)庫(kù)、大數(shù)據(jù)計(jì)算與挖掘技術(shù)。 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)有機(jī)器學(xué)習(xí)、虛擬化和資源管理技術(shù)等。

三、 農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)的應(yīng)用分析

(一)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)

隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)提供的大量信息將對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、決策提供許多有利的、專業(yè)的科學(xué)依據(jù)，使農(nóng)戶可以精準(zhǔn)生產(chǎn)農(nóng)產(chǎn)品，緩解市場(chǎng)信息不對(duì)稱帶來(lái)的困境。 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)又稱為精確農(nóng)業(yè)或精細(xì)農(nóng)業(yè)，從字面上看，可以理解為精細(xì)準(zhǔn)確的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，以信息技術(shù)為支撐，根據(jù)空間變異，定位、定時(shí)、定量地實(shí)施一整套現(xiàn)代化農(nóng)事操作與管理的系統(tǒng)，是信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全面結(jié)合的一種新型農(nóng)業(yè)。文章提到的農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)即能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，以更科學(xué)的生產(chǎn)管理手段對(duì)農(nóng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行規(guī)劃，不過(guò)分強(qiáng)調(diào)高產(chǎn)，而是更注重效益。

(二)農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)監(jiān)控

農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)可以廣泛收集農(nóng)業(yè)市場(chǎng)信息，不會(huì)再出現(xiàn)生產(chǎn)銷售與市場(chǎng)信息不匹配的情況。 平臺(tái)通過(guò)收集大量的數(shù)據(jù)信息，進(jìn)行分析處理，可以快速準(zhǔn)確地獲得實(shí)時(shí)的市場(chǎng)監(jiān)控和預(yù)警。

(三)綜合服務(wù)平臺(tái)

發(fā)展農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)之前，農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)信息共享性低，利用率差。 構(gòu)建農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)可以將以往的歷史數(shù)據(jù)和近期的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)統(tǒng)一整合、綜合利用、提煉分析，構(gòu)建系統(tǒng)的知識(shí)信息庫(kù)。 如此一來(lái)，全國(guó)各地的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)都可以作為分析的參考，為生產(chǎn)者、管理者、經(jīng)營(yíng)者提供可靠的信息來(lái)源和服務(wù)功能。

四、 農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)的意義

(一)發(fā)展農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的意義

信息化時(shí)代背景下，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)已經(jīng)無(wú)法滿足當(dāng)今社會(huì)的需求，大數(shù)據(jù)技術(shù)的廣泛應(yīng)用為農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展打開新的大門。 傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)方式落后、信息獲取不及時(shí)、沒有系統(tǒng)的管理和保障體系，導(dǎo)致中國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展跟不上時(shí)代潮流，相比于國(guó)外的農(nóng)業(yè)依然落后許多。 發(fā)展農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)可以更便捷、更全面地采集各方數(shù)據(jù)，讓數(shù)據(jù)采集變得智能高效；發(fā)展農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)可以帶動(dòng)培養(yǎng)高素質(zhì)、專業(yè)化大數(shù)據(jù)技術(shù)人才，人才是第一生產(chǎn)力；發(fā)展農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)可以發(fā)展我國(guó)的農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)技術(shù)，開發(fā)適合我國(guó)國(guó)情的農(nóng)業(yè)信息技術(shù)；發(fā)展農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)可以促進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的安全管理及其制度建設(shè)。

(二)農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)的實(shí)踐意義

我國(guó)多地已經(jīng)開始應(yīng)用農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)。 山東省的“渤海糧倉(cāng)科技示范工程大數(shù)據(jù)平臺(tái)”、北京市的“首都農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)中心”“遙感、模型、算法驅(qū)動(dòng)型精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)決策系統(tǒng)”等都是依托大數(shù)據(jù)平臺(tái)為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)提供技術(shù)支持和行動(dòng)決策。 海南省“大數(shù)據(jù)背景下海南農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格分析平臺(tái)”、重慶市的農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)協(xié)同創(chuàng)新中心和重慶市農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)等，通過(guò)平臺(tái)采集詳細(xì)的市場(chǎng)數(shù)據(jù)信息，共享實(shí)時(shí)信息，使企業(yè)可以對(duì)市場(chǎng)信息一目了然，并且能快速做出有利的經(jīng)營(yíng)決策，以獲取更高的經(jīng)濟(jì)效益。 除此之外，京東和科爾沁牛業(yè)聯(lián)合打造全程智能化生產(chǎn)線，產(chǎn)品數(shù)據(jù)、質(zhì)量可追溯平臺(tái)，從中可以精確獲知產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)信息和食品安全信息，確保最終銷售產(chǎn)品質(zhì)量的安全可靠。對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的各類問題，大數(shù)據(jù)平臺(tái)也能相應(yīng)提供解決方案。 如北京農(nóng)林科學(xué)院和經(jīng)濟(jì)研究所開發(fā)的“‘農(nóng)科云’農(nóng)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈大數(shù)據(jù)平臺(tái)”，此平臺(tái)方便快捷，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者或經(jīng)營(yíng)者只需注冊(cè)平臺(tái)賬號(hào)，即可獲得需要的相關(guān)服務(wù)，例如農(nóng)作物生產(chǎn)前的一系列準(zhǔn)備工作。 在農(nóng)作物生長(zhǎng)過(guò)程中或經(jīng)營(yíng)時(shí)遇到的問題，都可以在平臺(tái)上提問并獲得解答，極大地方便了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者和經(jīng)營(yíng)者。