大数据推动农业现代化发展的应用探究

梅红星

（滨州市农业技术推广中心 山东滨州 256600）

我国是农业大国，也是人口大国，农业的发展关系到国计民生和社会稳定。 党的十八大以来，以习近平同志为核心的党中央高度重视“三农”工作。 党的十九大报告强调要“发展乡村特色产业，拓宽农民增收致富渠道”和“促进农村一二三产业融合发展”。 当前，我国正处于经济转型升级、加速推进农业现代化的关键时期， 大数据技术在现代农业生产经营活动中的应用，能有效提高农业生产效率、农产品质量安全水平、农业技术推广和农产品营销能力[1]。 基于大数据对农业领域的研究正从定性向定量转变， 大数据在促进农业现代化发展中的应用也成为新时代建设社会主义现代化强国过程中的重要课题。 本研究基于大数据视角， 从农业产业大数据、 智慧农业系统、 农作物遥感监测、 病虫害远程诊断和预测预警、 智慧农产信息服务等方面深入挖掘大数据价值， 围绕 “数据资源—数据分析—数据挖掘—业务应用”开展深入研究，并提出大数据推动现代农业发展的建议， 为推进我国农业现代化进程提供新思路和方法参考。

1 大数据的基本概念

目前， 国内外学者对于大数据的概念没有统一的定义。 一般认为，大数据是指无法在一定时间内用常规软件工具对其进行获取、存储、管理和分析的数据集合，也是在数量、速度和多样性等方面表现出爆发式增长的数据集合[1]。 大数据包括3 个层面的含义，一是体量层面的数据总量大； 二是信息维度层面的信息维度多；三是增长速度层面的爆发式增长。 大数据是一个很宽泛的概念， 国内外学者对于大数据有不同定义，本文作者将其定义为海量数据、高速增长和多样化，且具备商业价值等。

2 大数据与农业现代化的关系

农业现代化是指在现代科学技术支撑下， 以新的生产要素投入为主，以现代物质装备为基础，以现代科学技术应用为先导， 农业生产方式向有利于环境保护的方向转变， 生产技术向有利于提高农业综合效益的方向转变， 经营模式向有利于农民增收和农业增效的方向转变， 以及农业生产要素质量和效率向有利于改善农业效益的方向转变。 当前中国农业现代化正处于关键时期， 建设现代农业面临着诸多挑战[2]。 如我国的土地资源、人口压力日益加剧和耕地后备资源不足等问题， 必须通过现代化技术提高土地生产率以实现可持续发展。 但是我国在传统农业方面由于对大数据利用不足， 导致生产效率低下。 同时在高投入、高产出方面与发达国家也存在明显差距。

大数据是信息技术高度发展的产物， 其价值在于能通过数据整合、 分析和挖掘技术有效降低信息成本、提升信息价值。 大数据与农业现代化的关系可以概括为数据是驱动农业现代化发展的重要动力和基础。 在互联网时代，数据作为新生产要素引入农业领域，发挥了重要作用[3]。 现代科技也在推动大数据与农业现代化深度融合， 创新运用大数据技术挖掘预测病虫害等相关问题并提供决策参考。 通过大数据平台实现智慧化、 数字化管理是未来农业发展方向，通过对生产过程中的大数据采集、传输、存储、分析和应用实现对全产业链数据的整合及应用分析，能够帮助农民获得更加准确和及时的市场信息及产品信息。

3 大数据对推动农业现代化的作用

3.1 提高了农业生产效率

大数据技术的应用能够有效提高农业生产效率，如在农作物栽培中，通过运用计算机技术能够对农田土壤进行分析，科学地制定种植方案，通过优化种植结构来提高农作物产量。 此外，通过大数据技术可以对农作物生长环境进行实时监测， 将采集到的数据进行整理分析并在第一时间作出反应， 能够及时调整农作物栽培方案以达到最好的栽培效果。 另外， 通过对农业生产数据进行分析还可以有效降低农业生产风险，如在农作物病害防治中，通过运用大数据技术可以实现对病害发生情况的实时监测和分析， 及时了解农作物病害发生情况并采取相应措施来避免病害对农作物造成的危害。

3.2 实现对农作物生长环境的实时监测

在传统农业生产中农民通常会使用人工方式来观察农作物生长情况并进行调整以达到最好的栽培效果， 但是这种方式很容易受到人为因素影响从而导致栽培结果不理想。 通过大数据技术可以在第一时间对作物生长环境进行监测并及时做出调整来达到最好的栽培效果。 如在玉米生长过程中由于降雨过多导致土壤含水量过高导致玉米叶片出现焦边、枯尖等情况， 可以通过运用大数据技术来监测土壤水分情况， 并根据土壤水分状况采取相应措施来避免玉米出现焦边、枯尖等现象。

3.3 降低了农业生产成本

由于我国农业生产成本较高， 因此在当前市场竞争激烈的情况下很难获得足够大的利润空间，在这种情况下就需要农业生产中充分利用大数据技术来降低农业生产成本。 如在农作物种植过程中利用大数据技术可以对气象变化、 病虫害发生情况等进行实时监测并在第一时间作出反应， 以采取相应措施来降低农业生产成本。 此外还可以利用大数据技术对市场价格进行预测以确定农产品价格、 产量等信息，以降低农产品生产成本，从而促进农业现代化建设进程。

4 大数据技术在现代农业发展中的应用

4.1 大数据获取技术

农业大数据是以农业为研究对象， 以各类空间和时间分布的、 与农业生产密切相关的数据为核心内容，以特定目的为目标而收集、存储、管理和处理的信息系统。 农业大数据获取技术主要包括地理信息系统（GIS）、遥感技术（RS）和全球定位系统（GPS）等技术。

4.1.1 地理信息系统（GIS） 地理信息系统是一种数字化的工具， 它可以从地理位置上获取与农业相关的数据，并通过数学模型对数据进行分析。 GIS 技术能对空间数据进行科学计算、展示和管理，将数据转化为直观的信息，具有数量庞大、类型多样、维度丰富、价值密度低等特点。 因此，对其进行深入研究能够更好地了解农业生产的情况， 从而为精准农业的发展提供数据支撑。

4.1.2 遥感技术（RS） 遥感技术是一种现代高科技测绘技术，主要应用于地理国情监测、自然资源调查与评价、军事情报获取及灾害监测等领域。 遥感技术能够实现对各种地物和地表情况的实时监测， 其主要优势在于具有动态观察的能力， 而且可以进行遥感图像分析处理，从而获得所需要的信息。

4.1.3 全球定位系统（GPS） 全球定位系统是一种通过卫星导航进行位置服务的系统， 能够为用户提供全天候、全天时的地理位置服务，也是大数据采集、处理和分析系统中最常用的一种技术。

4.1.4 网络数据采集技术 网络数据采集技术指通过网络对收集到的数据进行分析处理， 可以获得具有较高价值信息的新型数据采集技术。 在农作物生产领域，通过对作物生长情况进行监测与分析，能够进一步了解农田气候环境状况及其变化趋势， 预测可能出现的自然灾害的发生时间、范围、强度和危害程度。 在牲畜养殖领域，通过对牲畜生长情况和健康状况进行监测分析， 可以对牲畜饲料选择与饲喂管理提供科学指导。

4.2 大数据分析处理技术

（1）数据清洗：收集到的大数据先要进行清洗，以确保数据的完整性和准确性。 在对数据进行清洗之前，应对数据进行预处理，对一些特殊的问题进行剔除，并提取一些有价值的数据[4]。 常用的预处理方法有过滤、转换、加载和封装等。

（2）数据存储：由于数据量巨大，而传统数据库在存储、管理、查询速度等方面都比较慢，为了更好地适应大数据时代的需求，大数据技术应运而生。 大数据处理过程中，可将海量的、杂乱无章的海量数据进行关联、分解和整合，这样才能更好地发现事物之间的规律和联系，便于挖掘出有价值的信息。

（3）数据挖掘：在计算机网络环境下，从大量的、不完全的、 有噪声的、 随机的数据中提取隐含在其中并等待被发现和验证的规律或信息。 数据挖掘可以通过归纳分析处理大量数据并从中提取出有价值的信息。 通过数据挖掘得出的结果可对农产品进行有效管理和市场营销， 从而提高农民种植及销售水平。 所以数据挖掘是实现农业产业信息化建设的一个重要环节， 是农业产业化建设中不可缺少的重要技术之一。

4.3 大数据服务应用技术

农业大数据技术在现代农业中的应用是一项综合性强、涉及面广的系统工程，涉及到农业生产、经营管理、科研教育等领域，应用前景广阔。 首先，以互联网为基础的大数据平台不仅可以实现农业资源的科学管理，还可以推动农村地区产业结构的调整。 其次， 现代科技信息技术在农业发展中的应用为现代农业提供了先进、高效的服务，通过大数据技术可以进行科学研究和分析，实现资源合理配置。 最后，在大数据技术支撑下， 建立了信息共享机制和协同工作平台，通过有效的沟通和协调，可以提高各部门之间的合作效率。 总的来说，随着大数据技术的发展和应用进程不断深入， 在现代农业发展中的作用也将越来越明显。 大数据技术在现代农业中的应用要求在大数据背景下进行有效利用信息技术分析处理各种数据和信息资源， 通过应用系统提高农业生产管理效率和水平[5]。

5 大数据在现代农业中的应用成效

5.1 提升精准农业生产决策

过去农户通过传统方式进行生产决策时， 通过对农作物生长所需的温度、湿度、光照、土壤水分等条件进行估算，然后再结合自己的种植经验，决定是否进行某项生产活动。 通过将大数据技术与传统的种植经验相结合， 能够帮助农户实现科学精准生产决策。 如在龙胜各族自治县开展的智慧农业试点项目中， 通过应用大数据技术对农户所种植的蔬菜水果进行监测分析， 能够帮助农户及时掌握种植环境的变化状况， 并在出现极端天气情况时及时采取应对措施。

5.2 跟踪流程全程，保障食品质量安全

在智慧农业试点项目中应用大数据技术对农作物进行全面检测，从而提高了农产品的质量安全。 应用大数据技术后， 不仅可以监测农产品在各个阶段的生长状况， 还可以准确掌握农产品整个流程中的生产成本变化情况， 进而帮助农户制定合理的生产计划。 在农产品销售环节，大数据技术对农产品的生产、加工和运输等各个环节进行数据监控，让消费者可以通过手机App 实时了解农产品的生长和销售情况，并可以根据实时情况购买到新鲜、安全、高质量的农产品。

5.3 挖掘用户需求，促进产销精准匹配

通过大数据技术可以采集用户需求信息， 对采集到的用户需求信息进行分析和挖掘， 从而提高农业生产和销售的针对性。 如在龙胜各族自治县的智慧农业试点项目中， 通过大数据技术对用户需求进行分析， 可以提前将当地农户的种植意向及销售产品向市场投放，从而避免出现农产品滞销情况。 通过大数据分析能够得出农产品的需求信息,当农户种植的农产品有销售意向时， 可以根据该信息预先向市场投放产品，也能避免出现滞销问题。

5.4 实现农村生态的绿色化

在农业生产中应用大数据能够对农业资源进行有效的管理和合理利用， 这对改善农村生态环境具有重要的作用。 通过利用遥感监测、地面观测、信息采集等手段对农田生态环境进行监测， 以对农田环境污染进行预警和科学评价。 同时利用现代信息技术采集数据，建立农业污染源档案，为及时有效地处理污染提供基础数据。 此外，应用大数据还能促进环保技术的研发和推广应用。 应用大数据技术后，能够提高生态环境保护效率和水平、 减少农业生产的污染和节约能源等。

5.5 促进农民收入的多元化

利用大数据分析对农业产业进行转型升级，可使农业产业更加多元化，有利于农民收入的增加。 首先，在现代农业生产过程中运用大数据，可以为农民提供更加科学的种植方案；其次，通过大数据分析可以发现农产品在市场上的需求量及价格变动， 并据此对农产品进行优化调整， 以实现农产品生产成本的降低；再次，通过对农业产业大数据分析还可以为农民提供更加专业、精准的种植技术指导，如精准的施肥和灌溉等。 通过大数据分析和农业产业转型升级， 农民不仅可以获得更加专业的种植技术服务和农产品销售指导，而且能够获得更高的收入。

6 结语

基于大数据技术推动农业现代化发展已成为现代农业发展的重要战略，以大数据为中心，构建智慧农业系统、建立农业产业大数据平台、开展农作物遥感监测、病虫害远程诊断和预测预警、智慧农产品信息服务等已成为当前农业现代化建设中的重要内容。 本文作者结合我国现代农业发展现状，以大数据技术推动现代农业发展为目标， 分析了大数据在促进现代农业发展过程中的应用现状， 探讨了大数据在现代农业生产过程中的主要作用， 提出了充分利用大数据技术提升现代农业发展的思路和建议。 今后还需继续深入研究大数据在农业领域的应用，加强大数据技术与智能装备、物联网、移动互联网等信息技术的融合，深度挖掘大数据的应用价值，进一步以信息技术推进农业现代化的发展。