大數(shù)據(jù)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

李朝霞 劉海濤

摘要隨著經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展相關(guān)部門愈發(fā)重視農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境為確保生態(tài)環(huán)境能滿足人們?nèi)粘Ｐ枨笙嚓P(guān)部門將大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中為加強(qiáng)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供了技術(shù)支持但由于大數(shù)據(jù)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中應(yīng)用時(shí)間較短仍然存在很多問題給生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)帶來不利影響基于此文章分析了農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)探究了大數(shù)據(jù)技術(shù)在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中存在的問題并針對(duì)相關(guān)問題提出了解決措施

關(guān)鍵詞大數(shù)據(jù)生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)生態(tài)評(píng)價(jià)

中圖法分類號(hào)：TP311文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Application of big data technology in agricultural ecologicalenvironment monitoring

LI Chaoxia，LIU Haitao

（School ofMathematics and Information 'Technology，Xingtai University，Xingtai，Hebei 054001，China）

Abstract ： With the continuous development of the economy，relevant departments pay more and moreattention to the agricultural ecological environment. In order to ensure that the ecologicalenvironment can meet people 's daily needs，relevant departments have applied big data technology tothe monitoring of agricultural ecological environment，providing technical support for strengtheningagricultural ecological environmental protection.However，due to the short application time of bigdata technology in agricultural ecological environment monitoring，there are still many problems，which have adverse effects on ecological environment monitoring.Based on this，this paper analyzesthe characteristics of agricultural ecological environment monitoring from different aspects，exploresthe problems existing in big data technology in ecological environment monitoring， and proposessolutions for related problems.

Key words： big data，big data of ecological environment，ecological environment monitoring，ecological evaluation

1 ?前言

近年來，我國(guó)科技進(jìn)入高速發(fā)展階段，給信息化技術(shù)帶來了巨大發(fā)展空間的同時(shí)，數(shù)據(jù)獲取渠道趨于多樣化。隨著數(shù)據(jù)日益增加，人們逐漸意識(shí)到大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)日常生活的重要性，很多國(guó)家將大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用到生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中，結(jié)合實(shí)際情況提出科學(xué)的大數(shù)據(jù)發(fā)展戰(zhàn)略。目前，我國(guó)生態(tài)環(huán)境問題愈發(fā)嚴(yán)重，存在森林范圍減少、土地退化、水資源枯竭、環(huán)境污染等，且解決相關(guān)問題的難度較大。在信息化時(shí)代背景下，大數(shù)據(jù)技術(shù)給相關(guān)部門解決生態(tài)環(huán)境問題指明了新的方向，不僅可利用氣候變化、地理學(xué)等來解決生態(tài)環(huán)境問題，還能利用大數(shù)據(jù)技術(shù)來解決生態(tài)環(huán)境問題?；诖?，本文分析了農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)，探究了大數(shù)據(jù)技術(shù)在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中存在的問題，并針對(duì)相關(guān)問題提出了解決措施。

2? 生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)

（1）大數(shù)據(jù)技術(shù)概述

目前，我國(guó)雖然沒有對(duì)大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行定義，但其核心內(nèi)容基本明晰，《促進(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展》明確指出：大數(shù)據(jù)技術(shù)具有存儲(chǔ)效率高、容量大、類型多樣化等特征，可以收集大量數(shù)據(jù)資源，并從各種數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)新價(jià)值，從而提高服務(wù)效率。隨著研究人員對(duì)大數(shù)據(jù)研究不斷深入，將大數(shù)據(jù)的3V 特性逐漸優(yōu)化到6V 特性，讓大數(shù)據(jù)具有價(jià)值性、易變性、真實(shí)性等特點(diǎn)，能通過收集大量數(shù)據(jù)來構(gòu)建健全的監(jiān)測(cè)機(jī)制。

（2）農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)

農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)是指將大數(shù)據(jù)應(yīng)用在農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境檢測(cè)方面，從而準(zhǔn)確檢測(cè)出農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的基本情況。同時(shí)，基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境應(yīng)用方式，是通過利用各種環(huán)境數(shù)據(jù)來詳細(xì)描述農(nóng)業(yè)環(huán)境現(xiàn)狀，也是目前監(jiān)測(cè)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)的主要措施，能給農(nóng)業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供有力支持。在正常情況下，大數(shù)據(jù)技術(shù)在檢測(cè)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境問題中具有諸多優(yōu)勢(shì)，能有效提高農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性，還能給生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)研究帶來各種數(shù)據(jù)資源，讓數(shù)據(jù)收集不再依靠于傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方式，更能從各方面來收集農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)，如地面數(shù)據(jù)、航空航天等方面，讓整個(gè)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)類型趨于多樣化，對(duì)提高農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)應(yīng)用價(jià)值具有至關(guān)重要的作用。另外，工作人員可合理利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，從大量數(shù)據(jù)中獲得關(guān)鍵信息，再采用專業(yè)方式將低價(jià)值數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為高價(jià)值數(shù)據(jù)，給農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作帶來豐富的數(shù)據(jù)資源[1 ]。

3? 基于區(qū)塊鏈實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和保護(hù)方案

我國(guó)針對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)的研究最早出現(xiàn)在2016年，相關(guān)部門在《中國(guó)區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展史》中對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)進(jìn)行了相應(yīng)研究，認(rèn)為區(qū)塊鏈存在狹義和廣義兩種內(nèi)涵，前者是指一種鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，能同時(shí)存儲(chǔ)多個(gè)節(jié)點(diǎn)，這種存儲(chǔ)數(shù)據(jù)技術(shù)通常是利用加密方式來實(shí)施，具有一定的安全性和穩(wěn)定性;后者則是將區(qū)塊鏈作為技術(shù)理念來實(shí)施，是作為分布式基礎(chǔ)來計(jì)算。目前，學(xué)術(shù)界基于不同觀點(diǎn)對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行了不同定義。從產(chǎn)業(yè)角度而言，麥肯錫公司將互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)當(dāng)作是一種能分析、傳輸、存儲(chǔ)的大型數(shù)據(jù)庫，并看重互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要性，以準(zhǔn)確掌握正確的經(jīng)濟(jì)發(fā)展方向。從數(shù)據(jù)專業(yè)工具和融合方法來看，數(shù)據(jù)信息具有多樣化、真實(shí)、大規(guī)模、高效率等特征，將這些特征相互融合，即可形成互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)。目前，相關(guān)部門利用云計(jì)算來計(jì)算數(shù)據(jù)儲(chǔ)存價(jià)值和性能，但由于云服務(wù)無法確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?，給數(shù)據(jù)傳輸帶來嚴(yán)重困擾[2]。

3.1? 數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)模型

（1）數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)層：授權(quán)用戶通過共享模式來保護(hù)從環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備中所收集的數(shù)據(jù)資源，并根據(jù)數(shù)據(jù)類型不同上傳到對(duì)應(yīng)區(qū)域鏈上，再利用區(qū)域鏈的共識(shí)算法來處理相關(guān)數(shù)據(jù)，然后使用數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)將處理結(jié)果添加到區(qū)塊鏈中。同時(shí)，在監(jiān)測(cè)不同環(huán)境下的樣本數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)噪音、水、大氣等環(huán)境因素的數(shù)據(jù)加工工作。

（2）云儲(chǔ)存：通過共享云服務(wù)來存儲(chǔ)用戶角色層的訪問數(shù)據(jù)，詳細(xì)記錄訪問節(jié)點(diǎn)上傳、區(qū)塊鏈的讀寫交互、重加密代理次數(shù)等[3]。

3.2? 農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備所有者對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的保存和加密方案

（1）環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集和保存

從數(shù)據(jù)專業(yè)工具和融合方式來看，大數(shù)據(jù)是傳統(tǒng)應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)、信息的結(jié)合體，利用專業(yè)數(shù)據(jù)管理工具和傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理方法無法有效解決該問題，因此提出了大型數(shù)據(jù)源和功能具有較強(qiáng)的復(fù)雜性。大數(shù)據(jù)的基本含義主要可分為狹義和廣義兩種，廣義代表大量數(shù)據(jù)集合，其中主要包括大數(shù)據(jù)技術(shù)。其與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)技術(shù)相比具有較大差異，即不但具有高效率的處理和分析能力，還在制定管理決策方面具有非常重要的作用;狹義則代表大量信息相互結(jié)合。其中，云存儲(chǔ)是用來保存數(shù)據(jù)庫中檢測(cè)儀器采集的環(huán)境數(shù)據(jù)因子;區(qū)域塊利用智能合約功能將采集到的監(jiān)測(cè)因子節(jié)點(diǎn)添加到區(qū)塊鏈上，從而讓工作人員能在云服務(wù)上讀取所需信息，當(dāng)注冊(cè)節(jié)點(diǎn)后能給監(jiān)測(cè)設(shè)備提供大量數(shù)據(jù)，有利于檢測(cè)空氣和水質(zhì)的監(jiān)測(cè)因子，并將數(shù)據(jù)結(jié)果上傳到云儲(chǔ)存服務(wù)器（如圖1 所示）。例如，在監(jiān)測(cè)空氣中的 CO2 時(shí)，空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)子站可以區(qū)域鏈平臺(tái)為基礎(chǔ)，提高網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的安全性，確保只有擁有授權(quán)的訪問節(jié)點(diǎn)才能查看區(qū)塊信息。面對(duì)新產(chǎn)生的區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)，要根據(jù)分組的方式來取得加密密鑰材料，并結(jié)合實(shí)際情況驗(yàn)證新區(qū)塊[4] 。

（2）用戶請(qǐng)求訪問監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

在一般情況下，大數(shù)據(jù)具有以下幾種特征：第一，大容量。在數(shù)據(jù)整合過程中，存在多個(gè)存儲(chǔ)單位可供企業(yè)挑選的情況，最小值為 TB，而最小值上面有 PB和 EB 等;第二，處理效率高。和傳統(tǒng)處理技術(shù)相比，大數(shù)據(jù)技術(shù)在處理效率方面具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)，可在復(fù)雜的數(shù)據(jù)中用最短時(shí)間來尋找到最適合的資源，以此向外界展現(xiàn)企業(yè)能力;第三，種類多樣化。比如，視頻、文本、圖像等，可為數(shù)據(jù)容量拓展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，讓很多企業(yè)的數(shù)據(jù)需求得到滿足，還能提高數(shù)據(jù)分析和處理效率，為提升管理決策的科學(xué)性和合理性提供有力支持。而環(huán)境監(jiān)測(cè)部門是整個(gè)數(shù)據(jù)訪問的重要環(huán)節(jié)，通常被視為用戶行動(dòng)的數(shù)據(jù)，其主要作用是訪問監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)內(nèi)容和查詢環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，幫助數(shù)據(jù)和區(qū)塊鏈產(chǎn)生交互作用，且通過合理方式加強(qiáng)區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)的安全性。當(dāng)用戶請(qǐng)求訪問省級(jí)監(jiān)測(cè)部門的農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)區(qū)域會(huì)自動(dòng)生成節(jié)點(diǎn)用戶，工作人員可將節(jié)點(diǎn)分配到新節(jié)點(diǎn)，有利于用戶隨時(shí)查看監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以及農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)因子的參數(shù)指標(biāo) [5]。

4? 智能合約技術(shù)在農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

（1）本文利用兩個(gè)智能合約技術(shù)來整合農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)請(qǐng)求等功能。當(dāng)用戶發(fā)出數(shù)據(jù)請(qǐng)求后，請(qǐng)求數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控傳感器，自動(dòng)觸發(fā)傳感器警報(bào)，結(jié)合實(shí)際數(shù)據(jù)來完善智能合約，實(shí)時(shí)共享監(jiān)測(cè)環(huán)境實(shí)體位置，以提高環(huán)境監(jiān)測(cè)參數(shù)收集方式的安全性。同時(shí)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)實(shí)際情況自動(dòng)生成標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)，從而確保數(shù)據(jù)更新的時(shí)效性。

（2）物聯(lián)網(wǎng)端監(jiān)測(cè)設(shè)備，農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器利用管理數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)因素、區(qū)塊鏈賬號(hào)來幫助工作人員進(jìn)行信息儲(chǔ)存，并連接應(yīng)用程序和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集終端，以啟動(dòng)樣品數(shù)據(jù)加密功能，再利用簽密代理提高數(shù)據(jù)安全性。

（3）用戶端應(yīng)用，根據(jù)數(shù)據(jù)用戶請(qǐng)求來選擇不同類型的選項(xiàng)，在實(shí)際運(yùn)行過程中再利用區(qū)塊鏈來構(gòu)建全新的智能合約[6]。

5? 總結(jié)

大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下，我國(guó)數(shù)據(jù)資源的空間結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了翻天覆地的變化，給數(shù)據(jù)帶來質(zhì)的增長(zhǎng)，且衍生出很多特征，如分布廣泛、價(jià)值多元、深度共享等，而信息數(shù)據(jù)作為企業(yè)價(jià)值的體現(xiàn)，是一種最真實(shí)的原生數(shù)據(jù)資源。本文分析了農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)，以探究大數(shù)據(jù)技術(shù)在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中的實(shí)際應(yīng)用，再利用智能合約平臺(tái)過濾無用信息，然后將過濾后的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)過加密代理后上傳到區(qū)塊鏈，從而有效提高數(shù)據(jù)信息管理的穩(wěn)定性。

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作者簡(jiǎn)介：

李朝霞（1979—） ，碩士，講師，研究方向：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)。

劉海濤（1978—） ，碩士，講師，研究方向：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)。