馮思輝,魏霖靜,劉志祖
(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院,甘肅 蘭州 730000;2.臨夏州農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心,甘肅 臨夏 731100)
農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)是一種基于農(nóng)業(yè)與大數(shù)據(jù)結(jié)合的智慧應(yīng)用系統(tǒng),也是未來(lái)大數(shù)據(jù)應(yīng)用的一種趨勢(shì),對(duì)于推動(dòng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展,具有重要意義[1-3]。農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)可以結(jié)合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn),比如周期性、季節(jié)性等,進(jìn)行相關(guān)的搜索、存儲(chǔ)、計(jì)算以及分析[4]。隨著社會(huì)的發(fā)展,農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用的形式也日漸多樣。其中,云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等都為其提供了足夠的技術(shù)支持,具有較強(qiáng)的價(jià)值[5]。
本文查閱與農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)相關(guān)的文獻(xiàn)資料,對(duì)其觀點(diǎn)進(jìn)行總結(jié),對(duì)于本文的研究,具有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。在現(xiàn)有的研究當(dāng)中,內(nèi)容十分豐富,具體如下:
1.農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用方面:何巖巍和李慧強(qiáng)(2021)[6]指出農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的發(fā)展,需要大量的科研人員,投入到數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)優(yōu)化當(dāng)中,避免數(shù)據(jù)異構(gòu)所造成的影響。謝楚鵬和溫孚江(2015)[7]從協(xié)同機(jī)制的角度出發(fā),對(duì)農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的科學(xué)性進(jìn)行了論證,認(rèn)為農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的應(yīng)用需要建立多元的規(guī)范平臺(tái),形成針對(duì)性的動(dòng)態(tài)監(jiān)控,監(jiān)控的內(nèi)容包括:農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)投入、農(nóng)業(yè)產(chǎn)出等。李道亮等指出,農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)未來(lái)需要與人工智能相結(jié)合,保證數(shù)據(jù)獲取的敏捷性。李秀峰等認(rèn)為農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)需要充分的表達(dá)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的信息,建立數(shù)據(jù)綜合查詢系統(tǒng)。Tumpe 等(2021)[8]認(rèn)為農(nóng)業(yè)發(fā)展離不開(kāi)大數(shù)據(jù)的應(yīng)用,其結(jié)合天氣預(yù)報(bào)等方面,給出了模型分析。Ji Luo 等(2021)[9]通過(guò)對(duì)季節(jié)性條件,基于云計(jì)算工具,分析了農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量的影響。認(rèn)為在農(nóng)產(chǎn)管理與決策當(dāng)中,通過(guò)大數(shù)據(jù),可以提高生產(chǎn)勞作的效率和質(zhì)量。
2.農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)方面:王一歡指出,可以利用大數(shù)據(jù),構(gòu)建專門的信息平臺(tái),采集和上傳到云端的農(nóng)場(chǎng)土壤、氣象、生產(chǎn)等數(shù)據(jù)管理農(nóng)場(chǎng),借助于大數(shù)據(jù)平臺(tái)和移動(dòng)設(shè)備,提高了管理的精確性。李瑾等結(jié)合我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀,設(shè)計(jì)了通用型的農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)框架,包括:數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、市場(chǎng)跟蹤等[10]。Srikanta 和Kamaljit(2021)[11]構(gòu)建了認(rèn)為,需要將農(nóng)業(yè)育種、畜牧業(yè)、農(nóng)機(jī)作業(yè)、智慧生產(chǎn)管理、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯等方面的內(nèi)容,融合到數(shù)據(jù)平臺(tái)當(dāng)中,形成統(tǒng)一管理,統(tǒng)一分析。
本文在構(gòu)建模型的過(guò)程中采用DEA 模型并按照三大原則來(lái)完成,第一大原則具體是實(shí)現(xiàn)分析目的,針對(duì)于對(duì)象的評(píng)價(jià)要展開(kāi)具體詳細(xì)地分析研究,一定要做到全面且客觀,只要與此相關(guān)的全部對(duì)目標(biāo)產(chǎn)生影響的因素都一定要分析到;第二大原則就是精簡(jiǎn)投入指標(biāo),DEA 模型,基于理論層面而言,能夠有聯(lián)系性的產(chǎn)出指標(biāo)有數(shù)以千計(jì),然而,指標(biāo)的增長(zhǎng)程度和效果之間呈現(xiàn)出了反比的關(guān)聯(lián)性,所以,一般針對(duì)于投入產(chǎn)出指標(biāo)的數(shù)量選取問(wèn)題而言,一定要控制在決策單元個(gè)數(shù)的3 倍范圍之內(nèi);第三大原則具體是一定要盡可能將數(shù)據(jù)收集成本考慮其中,在績(jī)效評(píng)價(jià)內(nèi)存在著大量的指標(biāo),所以相對(duì)應(yīng)的搜集成本不好估量,一般都十分巨大,因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)種種因素帶來(lái)的限制性,所以只能在其中選擇一部分可行的關(guān)鍵指標(biāo)來(lái)開(kāi)展并完成。在翻閱并借鑒大量資料,同時(shí)具體分析研究了技術(shù)難度,并基于DEA 模型選取確定的基本原則和調(diào)整公式基礎(chǔ)上,本文最終確定了表1 這部分指標(biāo)體系來(lái)展開(kāi)具體分析。
表1 大數(shù)據(jù)農(nóng)業(yè)質(zhì)量監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系
由于農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)測(cè)應(yīng)用系統(tǒng)仍然處于探索階段,相關(guān)的環(huán)節(jié)都不是十分的完善,因此,在指標(biāo)的評(píng)估當(dāng)中,可以選擇主要的投入量和產(chǎn)出量,以最優(yōu)選擇為標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)行設(shè)定。本文結(jié)合相關(guān)的文獻(xiàn),經(jīng)過(guò)咨詢專家的意見(jiàn),對(duì)表1 所構(gòu)建的指標(biāo)進(jìn)行取舍和綜合判定。選擇了最能夠直觀反映大數(shù)據(jù)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測(cè)效果的投入和產(chǎn)出指標(biāo)。分析投入指標(biāo)與產(chǎn)出二者存在的相聯(lián)系性,通過(guò)SPSS 19.0 進(jìn)一步來(lái)完成校驗(yàn)過(guò)程。為了使得樣本更為嚴(yán)謹(jǐn)化,本文重點(diǎn)考慮了相關(guān)系數(shù)≠1 的這部分指標(biāo)。在一系列取舍考慮之后,最終,我們確定了投入和產(chǎn)出因素中分別三項(xiàng)指標(biāo),如表2 所示。
表2 大數(shù)據(jù)農(nóng)業(yè)質(zhì)量監(jiān)測(cè)績(jī)效評(píng)價(jià)投入產(chǎn)出指標(biāo)
針對(duì)2015—2020 年農(nóng)業(yè)部以及各省農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用中心、智慧農(nóng)業(yè)研究院等發(fā)布的相關(guān)報(bào)告,形成了由1 987 個(gè)數(shù)據(jù)組成的平衡面板進(jìn)行觀測(cè)。研究使用的數(shù)據(jù),技術(shù)資金投入數(shù)據(jù)源于企業(yè)查數(shù)據(jù)庫(kù),其余的相關(guān)指標(biāo)來(lái)自于農(nóng)業(yè)部以及農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)研究院、各地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)企業(yè)、縣域?qū)用娼y(tǒng)計(jì)年鑒、各省商務(wù)廳、阿里研究院,個(gè)別缺失數(shù)據(jù)使用插值法補(bǔ)足。表3 是主要變量的描述性統(tǒng)計(jì)結(jié)果。
表3 變量描述性統(tǒng)計(jì)結(jié)果
為了了解相關(guān)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,本文對(duì)所搜集的變量進(jìn)行了相關(guān)性檢驗(yàn),具體的結(jié)果如表4 所示。
表4 變量相關(guān)性分析結(jié)果
首先對(duì)于所有解釋變量進(jìn)行相關(guān)性分析,發(fā)現(xiàn)控制變量中經(jīng)濟(jì)效益和技術(shù)直接產(chǎn)出相關(guān)系數(shù)較大,可能存在自相關(guān)問(wèn)題。為進(jìn)一步檢驗(yàn)解釋變量間的相關(guān)性問(wèn)題,下面進(jìn)行VIF 檢驗(yàn),經(jīng)檢驗(yàn)表4 中所有VIF 值小于10,不存在多重共線性問(wèn)題,可進(jìn)行下一步回歸。
表5 VIF 檢驗(yàn)結(jié)果
1.績(jī)效變量分析。此處用到的工具是DEAP 2.1 軟件,利用此進(jìn)一步對(duì)上文中提到的指標(biāo)來(lái)展開(kāi)具體的計(jì)算過(guò)程,能夠知道的是農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品影響的績(jī)效統(tǒng)計(jì)結(jié)構(gòu),將五個(gè)主要評(píng)價(jià)指標(biāo)納入主體部分,由專家提供子模塊,共計(jì)得到涉及到的子數(shù)據(jù)以及相關(guān)的模塊主要有15 個(gè)。分別用DMU(1~15)代替,具體如表6、表7 所示。
表6 大數(shù)據(jù)農(nóng)產(chǎn)品監(jiān)測(cè)投入產(chǎn)出子模塊
表7 大數(shù)據(jù)農(nóng)產(chǎn)品監(jiān)測(cè)投入產(chǎn)出績(jī)效表
結(jié)果能夠看得出:11 個(gè)單元的綜合效率具體是1,這也就意味著EDA 是有效的,結(jié)果能夠得知的是大數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)投入產(chǎn)出目前具體處于尚可的狀態(tài)。
純技術(shù)效率X 規(guī)模效率=綜合技術(shù)效率。綜合技術(shù)效率涵蓋了一系列內(nèi)容,具體內(nèi)容是分配優(yōu)化、資源的使用率等等。在綜合效率=1 的情況下,就能夠得知的內(nèi)容是目前的狀態(tài)是最佳的。通過(guò)表6 能夠得知的是,現(xiàn)階段我國(guó)農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)的綜合效率均值具體是0.998,一共有11 個(gè)目前已經(jīng)能夠處于最優(yōu)狀態(tài)中,并沒(méi)有帕累托改進(jìn)。綜合效率=1 的時(shí)候,也就能夠直接說(shuō)明技術(shù)創(chuàng)新投入管理方面已經(jīng)處于最優(yōu)情況下了,沒(méi)有再進(jìn)行改進(jìn)的必要性,但是如果發(fā)生了未達(dá)到1 的綜合效率有4 個(gè)且不達(dá)標(biāo)率已經(jīng)處于26%的狀態(tài)的話,那就能夠直接說(shuō)明還是需要再改進(jìn)的。
2.松弛變量分析。就投入冗余值(S-)而言,能夠做到的是衡量既定產(chǎn)出水平。在這一模型中的話,冗余值(S-)以及產(chǎn)出不足值(S+)這兩個(gè)數(shù)值皆處于0 的狀態(tài),那就能夠說(shuō)明此時(shí)正是帕累托最優(yōu)狀態(tài)。針對(duì)投入量、產(chǎn)出量的不足與冗余這些方面來(lái)展開(kāi)一系列具體的比對(duì)過(guò)程,進(jìn)一步可以獲取最終的研究結(jié)論。具體如表8 所示。
表8 大數(shù)據(jù)農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)投入松弛變量值表
通過(guò)表8 能夠得知的是,在這部分的15 個(gè)評(píng)價(jià)單元內(nèi),只有3 個(gè)評(píng)價(jià)單元需要進(jìn)入到進(jìn)一步改進(jìn)的過(guò)程中,針對(duì)具體的產(chǎn)出指標(biāo)不足值而言,有2 個(gè)需要改進(jìn),其他有1 個(gè)。整體而言,農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)對(duì)于農(nóng)產(chǎn)品監(jiān)測(cè)的功能得到有效的發(fā)揮,但是相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)均衡性以及具體原因,仍然需要進(jìn)一步結(jié)合單個(gè)模塊投影進(jìn)行隨機(jī)分析。
3.單個(gè)DMU 的投影分析。針對(duì)于DEA 不具備有效的導(dǎo)致性因素而言,投影能夠做到對(duì)此展開(kāi)具體研究探討。所以,我們選取3、8、9 這3 個(gè)無(wú)效決策單元來(lái)進(jìn)行投影的過(guò)程,具體的最終結(jié)果如表9所示。
表9 部分?jǐn)?shù)據(jù)投影結(jié)果
DMU3 投入指標(biāo)中,相對(duì)值和實(shí)際值二者之間是一樣的,這就能夠直接體現(xiàn)出這一數(shù)值有效最優(yōu)數(shù)量差值,存在差異,說(shuō)明該數(shù)據(jù)指標(biāo)需要進(jìn)一步的改良。結(jié)合數(shù)據(jù)可以看出,在所選擇的三個(gè)模塊當(dāng)中,目前農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)技術(shù)監(jiān)測(cè)方面,除了絕對(duì)量指標(biāo)外,在相對(duì)量指標(biāo)、人力投入方面,都需要進(jìn)一步的改進(jìn),這也是影響其作用發(fā)揮的主要原因。具體改進(jìn)方面,需要利用技術(shù),加大人力資源投入,通過(guò)政策,建構(gòu)技術(shù)性平臺(tái)形成指導(dǎo)。
第一,在人才的投入方面,各個(gè)地方需要結(jié)合地方經(jīng)濟(jì)和農(nóng)業(yè)發(fā)展的特色,引入大量的計(jì)算機(jī)專業(yè)人才、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人才、專家團(tuán)隊(duì),負(fù)責(zé)大數(shù)據(jù)農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的建構(gòu)和指導(dǎo),將與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相關(guān)的日常信息納入其中[12]。同時(shí),要積極的培育新型農(nóng)民,增強(qiáng)其數(shù)據(jù)應(yīng)用意識(shí)。加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)的從業(yè)人員培訓(xùn)。
第二,在資金投入方面,需要通過(guò)計(jì)算投入產(chǎn)出的均衡數(shù)值,加大農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)的財(cái)政資金支持力度,增強(qiáng)影響力。建立國(guó)家—省—市—縣—鄉(xiāng)四級(jí)財(cái)政支持模式[13]。同時(shí),提高資金的利用效率,做到專款專用,增強(qiáng)影響力,從而進(jìn)一步提高思想認(rèn)識(shí)。
根據(jù)IDC 相關(guān)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),目前可聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備數(shù)量突破2 000 億臺(tái),其中140 億臺(tái)能夠連接并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。在農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測(cè)的過(guò)程中,可以利用多種設(shè)備,通過(guò)不同的數(shù)據(jù)模型,獲取不同的數(shù)據(jù),進(jìn)行統(tǒng)一的加工處理,實(shí)現(xiàn)24 小時(shí)常態(tài)化監(jiān)控。在農(nóng)產(chǎn)品的田頭市場(chǎng)、產(chǎn)地市場(chǎng)、銷售市場(chǎng)等,布設(shè)可以隨時(shí)捕捉、整合、拆分農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的移動(dòng)設(shè)備,能夠有效地解決農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)量多、數(shù)據(jù)分散的問(wèn)題[14]。同時(shí),還需要建立農(nóng)產(chǎn)品多元控制平臺(tái),從化肥農(nóng)藥的使用、土壤情況、自然環(huán)境、生產(chǎn)情況、加工制造等環(huán)節(jié)出發(fā),設(shè)置不同的模塊,每個(gè)模塊搜集不同的數(shù)據(jù)信息,使得質(zhì)量監(jiān)測(cè)的方式更加健全。比如化肥農(nóng)藥的使用,在農(nóng)產(chǎn)品生長(zhǎng)周期內(nèi),通過(guò)大數(shù)據(jù)模塊,記錄施肥的時(shí)間、地點(diǎn)、效果等基本數(shù)據(jù),輸入到數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)當(dāng)中,并有智能監(jiān)測(cè)設(shè)備作為參照,對(duì)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行預(yù)測(cè)評(píng)估,設(shè)計(jì)最優(yōu)方案,進(jìn)行系統(tǒng)化的調(diào)整[15]。
表10 多元數(shù)據(jù)平臺(tái)建構(gòu)的內(nèi)容
本文建立大型智能模型系統(tǒng)過(guò)程具體如下:第一,從傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化處理,逐漸轉(zhuǎn)向非結(jié)構(gòu)性數(shù)據(jù),從單一數(shù)據(jù)采集逐漸轉(zhuǎn)向迭代數(shù)據(jù)采集,從批量處理逐漸轉(zhuǎn)向流動(dòng)處理,進(jìn)而保證信息更新的及時(shí)、高效[16]。第二,制定更加符合實(shí)際的數(shù)據(jù)算法,根據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)以及質(zhì)量數(shù)據(jù)信息,制定個(gè)性化的推薦算法,將質(zhì)量監(jiān)測(cè)情況,及時(shí)反饋給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員。第三,需要充分的利用云計(jì)算,挖掘數(shù)據(jù)的價(jià)值,對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的各個(gè)環(huán)節(jié),結(jié)合可移動(dòng)設(shè)備、數(shù)據(jù)庫(kù)信息等,找到農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量控制體系的發(fā)展軌跡以及農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量變化的本質(zhì)規(guī)律[17]。建立質(zhì)量與人員、技術(shù)、環(huán)境、資源等方面的關(guān)聯(lián),將大數(shù)據(jù)分解為小數(shù)據(jù),逐一分析。具體的模型控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖1所示。
圖1 農(nóng)業(yè)質(zhì)量監(jiān)測(cè)模型系統(tǒng)構(gòu)成示意圖
首先,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的過(guò)程中,通過(guò)多維度可視化模擬、信息圖表技術(shù)、云智能聚類等在平臺(tái)當(dāng)中的集合,對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的具體質(zhì)量情況,以動(dòng)畫(huà)、視頻、數(shù)據(jù)等方式展示出來(lái)[18]。由專業(yè)的人員進(jìn)行預(yù)測(cè),并找到可能存在的問(wèn)題,并作出有效預(yù)警。其次,在農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)加工的過(guò)程中,將數(shù)據(jù)信息,通過(guò)各種媒介,公開(kāi)化、透明化,并且搜集生產(chǎn)過(guò)程中的農(nóng)產(chǎn)品篩選、運(yùn)輸、加工、銷售等全流程數(shù)據(jù)信息,對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)通過(guò)數(shù)據(jù)標(biāo)簽歸類處理,并利用模糊評(píng)價(jià),得出綜合結(jié)果,對(duì)可控風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行預(yù)警并處理。第三,在市場(chǎng)銷售的過(guò)程中,及時(shí)的搜集消費(fèi)者的信息和需求情況,根據(jù)消費(fèi)者的反饋,建立數(shù)據(jù)集成處理網(wǎng)絡(luò),將其生產(chǎn)、加工等環(huán)節(jié)銜接在一起,獲得立體化的數(shù)據(jù)[19]。并借助于更為直觀的形式,提交專業(yè)技術(shù)人員,進(jìn)一步完善優(yōu)化方案,具體如表11 所示。
表11 智慧化預(yù)警平臺(tái)建構(gòu)的內(nèi)容
大數(shù)據(jù)的高容量、高效率、高速度為農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測(cè)提供了更為有效的手段?;诖髷?shù)據(jù),構(gòu)建大平臺(tái),獲得大發(fā)展,已經(jīng)成為我國(guó)現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的共識(shí)。在農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測(cè)的過(guò)程中,需要盡快轉(zhuǎn)換思維,以數(shù)據(jù)為驅(qū)動(dòng),做好動(dòng)態(tài)控制和信息預(yù)警。強(qiáng)化合作,積極聯(lián)系各方面的技術(shù)專家,針對(duì)質(zhì)量監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行討論,合理的選擇數(shù)據(jù)分析工具。本文主要針對(duì)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測(cè)當(dāng)中所涉及到的大數(shù)據(jù)應(yīng)用模式進(jìn)行了探究,從構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化的農(nóng)業(yè)基準(zhǔn)數(shù)據(jù),保證監(jiān)測(cè)精準(zhǔn)性;搭建多元化的數(shù)據(jù)獲取平臺(tái),保證監(jiān)測(cè)常態(tài)化;構(gòu)建大型模型系統(tǒng),保證監(jiān)測(cè)的可靠性給出合理的方案。