大數據在農業(yè)發(fā)展中的運用論文
我國目前的農業(yè)生產(chǎn)，還是以手工勞動(dòng)為主的耕作方式，人力畜力使用還比較普遍，農業(yè)機械等現代科技手段在農業(yè)中的進(jìn)入范圍和作用程度，還遠未達到根本扭轉勞動(dòng)生產(chǎn)率低下?tīng)顟B(tài)的目標。自上世紀80年代以來(lái)，農業(yè)用地無(wú)論是耕地總量還是人均耕地占有量都持續減少，加上水旱災害頻繁等自然因素的增加，直接影響到糧食的穩產(chǎn)和增產(chǎn)。與此同時(shí)，還產(chǎn)生了環(huán)境污染和食品安全問(wèn)題。因此，在大數據環(huán)境下，通過(guò)科技政策創(chuàng )新管理體制，引導農業(yè)走向資源節約型、生態(tài)保護型的現代農業(yè)發(fā)展之路，就成為當前最主要的和急需解決的課題。
一、大數據的概念及特點(diǎn)
大數據是IT行業(yè)的術(shù)語(yǔ)，也稱(chēng)為巨量資料，意思是資料量過(guò)于龐大，主流軟件已經(jīng)不能在合理的時(shí)間內進(jìn)行有效的處理，用以幫助企業(yè)進(jìn)行更好的經(jīng)營(yíng)決策。對于大數據概念的界定，至今還沒(méi)有統一，研究機構Gartner將其定義為“需要新處理模式才能具有更強的決策力、洞察發(fā)現力和流程優(yōu)化能力的海量、高增長(cháng)率和多樣化的信息資產(chǎn)”。而大數據時(shí)代最早由麥肯錫提出，認為數據已經(jīng)滲透到每一個(gè)行業(yè)，甚至每一個(gè)業(yè)務(wù)職能，是當今重要的生產(chǎn)因素，人們對海量數據進(jìn)行挖掘和運用，意味著(zhù)大數據時(shí)代已經(jīng)到來(lái)[1]。與傳統的數據庫相比，大數據的數據量更龐大，要進(jìn)行查詢(xún)和分析更加復雜。大數據的特點(diǎn)表現為四個(gè)：一是巨大的數據體量。大數據的體量已經(jīng)不是停留在TB級別，而是屬于PB級別[2]。二是處理效率高。在大數據系統中已經(jīng)應用到了1秒定律，也就是在1秒的時(shí)間內可以從龐大的數據中獲取具有價(jià)值含量的信息。三是數據類(lèi)型多。大數據環(huán)境下的數據信息呈現多樣化，這些信息不僅僅是文字、數字，還包括網(wǎng)絡(luò )中的圖片、日志、地理位置、視頻等等，這些都承載著(zhù)豐富的信息。四是具有高價(jià)值回報。大數據中數據量大，包含很多有價(jià)值的信息，只要懂得正確利用，并擅于分析，就可以帶來(lái)高價(jià)值的回報。概而言之，可以將大數據的四個(gè)特點(diǎn)歸納為數據體量大、處理效率高、數據種類(lèi)繁多、價(jià)值密度高。
二、大數據在農業(yè)發(fā)展中的運用現狀
當下大數據已經(jīng)貫穿了整個(gè)農業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，涉及到的數據多而復雜，如種子、土地、氣象、環(huán)境、土壤、農藥、化肥、農產(chǎn)品加工、物流、經(jīng)營(yíng)等，人們通過(guò)整合利用這些數據優(yōu)化了農業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，進(jìn)一步提升農業(yè)發(fā)展水平�，F今大數據在農業(yè)中的運用已不局限于對農業(yè)數據的收集與傳輸，而是延伸到了運用大數據加速作物育種，以大數據作為驅動(dòng)實(shí)現精準的農業(yè)操作，在大數據的支持下追溯農產(chǎn)品的來(lái)源，以及優(yōu)化產(chǎn)業(yè)鏈等[3]。與其他行業(yè)相比，農業(yè)更為復雜，因為它會(huì )受到多種因素的影響，這些因素包括人類(lèi)活動(dòng)、氣候、土壤、種子等。大數據的運用，可以促進(jìn)農業(yè)生產(chǎn)規避這些因素帶來(lái)的不利影響，減少損失，提高生產(chǎn)質(zhì)量[4]。目前除了上游借用大數據提高生產(chǎn)質(zhì)量之外，下游的農業(yè)也通過(guò)大數據實(shí)現經(jīng)營(yíng)管理的整合優(yōu)化，提高農業(yè)在市場(chǎng)流通中的效益。從中可見(jiàn)，大數據已經(jīng)在農業(yè)產(chǎn)業(yè)中的多個(gè)領(lǐng)域得到了應用，這會(huì )對農業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)帶來(lái)很大的改變。
三、大數據在農業(yè)發(fā)展中應用存在的問(wèn)題
�。ㄒ唬┺r業(yè)信息化的基礎設施還有待完善。比起其他行業(yè)，現代農業(yè)顯然要落后許多，且區域化差異越來(lái)越明顯。盡管當前涉農服務(wù)發(fā)展相當迅猛，然而，其在生產(chǎn)及銷(xiāo)售方面卻滯后許多。各部門(mén)與各行業(yè)齊頭并進(jìn)，有待進(jìn)一步完善的農業(yè)信息化體系，導致各種不良現象頻頻發(fā)生。如不明確分工、建設重復及協(xié)調不力等等，從而存在嚴重的孤島情況；未構建規范的投入體系，建設資金與運營(yíng)資金較少，在總體農業(yè)投入中信息化農業(yè)的投入比例相對較少，從而阻滯了信息化農業(yè)發(fā)展。
�。ǘ⿲r業(yè)大數據的認識有待提高。政府部門(mén)無(wú)法正確認識到應用大數據的必要性及緊迫性，導致無(wú)法在有關(guān)的研究應用方面給予足夠的資金支持；各從業(yè)主體如農民及涉農公司等并未意識到發(fā)展大數據的重要性，在學(xué)習及應用新技術(shù)方面消極應對；沒(méi)有在全社會(huì )中營(yíng)造一個(gè)發(fā)展與應用大數據的氣氛。正是這些因素使分析與應用大數據受到一定的阻滯，遠遠落后于發(fā)達國家的農業(yè)發(fā)展水平，阻滯了我國的農業(yè)發(fā)展。（三）農業(yè)大數據中心和分析平臺有待建設。大數據的特點(diǎn)是容量大且復雜性高，必須構建于先進(jìn)技術(shù)及先進(jìn)結構的新數據中心及研究平臺之上。就技術(shù)層面來(lái)說(shuō)，此平臺根據一流的數據管理能力及數據倉庫能力，使構建出來(lái)的商務(wù)智能項目有著(zhù)高效、先進(jìn)及開(kāi)放等特點(diǎn)。就結構層面來(lái)說(shuō)，此平臺的可配置性相對較好，使資源變化及業(yè)務(wù)流程變化的需求得以滿(mǎn)足。此外，在業(yè)務(wù)發(fā)展越來(lái)越快、業(yè)務(wù)量越來(lái)越多的情況下，平臺的應用及性能也需要進(jìn)一步擴大。（四）對農業(yè)大數據的開(kāi)放共享有待開(kāi)發(fā)。在如今小農經(jīng)濟一家一戶(hù)的情況下，家庭承包生產(chǎn)的不夠集中以及小規模經(jīng)營(yíng)，阻滯了構建標準化的價(jià)值性高的信息數據；收集的許多信息被分布于各部門(mén)、各研究中心及涉農網(wǎng)站中，因為制度及單位利益等諸多因素影響，導致這些信息數據未能互通互聯(lián)；各信息數據沒(méi)有形成規范的標準，致使各信息數據不是重復就是存在沖突，數據應用率相對較低，從而導致信息資源得不到有效利用。不同部門(mén)之間的信息共享存在阻滯和信息孤島現象，使采集與開(kāi)發(fā)農業(yè)大數據受到很大的限制。
四、大數據在農業(yè)發(fā)展中應用的模式創(chuàng )新
�。ㄒ唬┚珳兽r業(yè)模式。精準農業(yè)模式即是做到“精準匹配，知天而做”，降低不良因素的影響，提高生產(chǎn)效益。在精準農業(yè)模式下，可對作物的品種與土壤進(jìn)行精準匹配，在作物生長(cháng)過(guò)程中，可對各種環(huán)境因素和作物的長(cháng)勢進(jìn)行監測，從而實(shí)現精準式的灌溉施肥，趨利避害，對整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節實(shí)現精細化管理，提高生產(chǎn)力。精準農業(yè)模式以生產(chǎn)者的利益為中心，在大數據的支撐下，選擇準確的渠道、合適的時(shí)間、地域，利用高效的方法為生產(chǎn)者提供匹配的耕種方案和服務(wù)[5]。在這個(gè)過(guò)程中，不管是渠道、時(shí)間、土壤、施肥、澆灌，都要實(shí)現精準匹配，不要盲目地進(jìn)行耕種。精準農業(yè)模式是有針對性、目標性地開(kāi)展，具有策略有效、農作物生長(cháng)情況可衡量等特點(diǎn)，它追求的是低成本、高準確、可評估，可見(jiàn)精準農業(yè)模式是對傳統農業(yè)生產(chǎn)的顛覆。在傳統的環(huán)境中，生產(chǎn)者難以獲得環(huán)境、作物長(cháng)勢的信息，在大數據環(huán)境下，生產(chǎn)者可以更容易獲得氣候、土壤、作物成熟度、空氣質(zhì)量、投入的成本、耕種設備等各種可靠的數據。在獲得這些數據之后，生產(chǎn)者可作出前瞻性的決策，可精準地對每一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節進(jìn)行定位，做到心里有數，知天而作，減少損失，提高生產(chǎn)量。
�。ǘ┳詣�(dòng)化農業(yè)模式。自動(dòng)化農業(yè)模式是建立在大數據的基礎上，運用數據聚合技術(shù)將農業(yè)大而復雜的數據整合到農用機械內置的數據系統中，通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )和計算機啟動(dòng)機械進(jìn)行自動(dòng)化的管理模式[6]。自動(dòng)化農業(yè)模式適合大型農場(chǎng)采用，未來(lái)要投入較少的勞動(dòng)力和成本實(shí)現大規模生產(chǎn)，就需要發(fā)展自動(dòng)化管理模式。自動(dòng)化模式需要農用機械的參與，生產(chǎn)者不需要親力親為，只要懂得在計算機上操作管理軟件，即可調動(dòng)農用機械工作，比如施肥、噴灑農藥、除草等。在沒(méi)有駕駛員的情況下，農用機械通過(guò)傳感系統來(lái)感知道路的環(huán)境，對路線(xiàn)進(jìn)行自動(dòng)規劃，管理軟件設置好參數，操作人只要輕點(diǎn)鼠標，即可悠閑地一邊喝茶一邊等待勞作結果。因為機械內置系統中聚合了相關(guān)的農業(yè)信息，機械會(huì )精準地完成相應的任務(wù)，在噴灑農藥、施肥方面比人工勞作更加精確。自動(dòng)化模式適合大規模經(jīng)營(yíng)和產(chǎn)業(yè)化，如農業(yè)公司開(kāi)辟一條產(chǎn)業(yè)鏈，從生產(chǎn)、物流、包裝到市場(chǎng)上的推廣銷(xiāo)售。農業(yè)公司可經(jīng)營(yíng)自己的農場(chǎng)，而農場(chǎng)主不需要雇傭太多的勞動(dòng)者，只需要熟悉農業(yè)機械的'操作，就可輕松管理大規模的農場(chǎng)。農場(chǎng)的生產(chǎn)完全實(shí)現自動(dòng)化，包括人工智能、自動(dòng)控制、視覺(jué)計算等。在計算機科學(xué)、智能控制技術(shù)、模式識別高度發(fā)展的背景下，將農業(yè)數據整合到機械內置的計算機系統中，就可減少勞動(dòng)力成本和時(shí)間成本，提高生產(chǎn)效益。（三）信息化模式。信息化模式建立在信息系統的基礎上，農業(yè)信息系統是由人機組成的管理系統，具有收集信息、傳遞信息、加工信息、統計信息、分析信息、保存信息、查詢(xún)信息、維護及使用信息的功能[7]。生產(chǎn)者可利用這個(gè)系統達到農業(yè)信息化管理的目的，掌控作物生長(cháng)過(guò)程中的信息，從而實(shí)現全面的信息化管理目標。農業(yè)信息系統要實(shí)現的功能目標包括兩方面：一是提供有效的農作物信息渠道，生產(chǎn)者只要登錄系統，就可以通過(guò)自己權限的通道，參與到業(yè)務(wù)流程的對應角色中，反饋農作物信息、審核信息、統計信息、使用信息等，迅速精準地收集、查詢(xún)到想要獲得的信息；二是生產(chǎn)人員可通過(guò)系統對繁雜的農作物信息進(jìn)行統計分析，從中挖掘有價(jià)值的信息，為生產(chǎn)決策提供依據。在信息化管理中，可以將農業(yè)信息系統劃分為農作物信息采集與分析、過(guò)程管理、綜合信息管理等四個(gè)功能，把農產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程和農業(yè)信息系統聯(lián)結起來(lái)。其中農作物信息采集與分析，就是對生產(chǎn)全過(guò)程中的信息進(jìn)行采集、存儲、傳輸和統計分析，建立農作物信息數據庫，為生產(chǎn)者對農產(chǎn)品生長(cháng)過(guò)程實(shí)施有效管理和監督提供依據。
總之，農業(yè)發(fā)展意義重大，它關(guān)系到人類(lèi)的生存、社會(huì )的穩定和國家的發(fā)展。隨著(zhù)人口的不斷增加，糧食的需求量越來(lái)越大，農業(yè)生產(chǎn)承擔的壓力也越來(lái)越大。提高產(chǎn)量，滿(mǎn)足巨大的需求，是農業(yè)發(fā)展的一個(gè)重大課題。如何節約成本，提高產(chǎn)量，這需要順應時(shí)代的發(fā)展，在大數據背景下不斷對農業(yè)的發(fā)展模式進(jìn)行創(chuàng )新，不斷更新生產(chǎn)方式。因此，要借助大數據帶來(lái)的新技術(shù)，發(fā)展精準農業(yè)、自動(dòng)化農業(yè)、信息化農業(yè)；要以提高產(chǎn)量、降低成本、減少對環(huán)境影響為目標，大力推進(jìn)大數據新技術(shù)在農業(yè)發(fā)展中的應用。
作者:劉水 單位:山東管理學(xué)院
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