七星农场智慧农业评价研究

徐靖宇，韩光鹤

黑龙江八一农垦大学，黑龙江大庆 163000

近年来，国家大力推进智慧农业的发展，七星农场也不断加大了对智慧农业发展的投入。智慧农业虽已在七星农场有多年的探索历程，但受理论和技术发展的制约，其发展仍处于初期阶段。要想实现智慧农业的长远、高效发展，需加强科技创新和技术合作，加快智慧农业发展进程。而农业生产基数较大，通过农业科技改革，发展智慧农业，可提高经济效益，减少农业投入成本，加速实现农业强国，强化农业科技与装备支撑，加快农业现代化建设进程。

1 智慧农业基本概念与理论

1.1 智慧农业内涵

智慧农业，又被称为农业中的智慧经济，是农业经营中高端的综合性顶层设计系统。其依托物联网、云计算、遥感技术、地理信息系统、全球定位系统等现代信息技术，通过对农业生产环境的自动控制和智能感知，实现农业生产的智能化、科学化和智慧化[1]。智慧农业以智慧生产为核心，智慧产业链为其提供信息化服务支撑。使得农业全产业链中的营销、物流、消费成为智慧农业生产可靠的信息支撑网络，引导农业生产信息化决策、高效化生产、差异化服务[2]。智慧农业是现代农业发展的新模式，它充分应用大数据技术、智能技术和物联网技术，提高现代农业的生产效率，增强农业产品的竞争力与可持续发展能力，并应用信息技术促进现代农业生产优化资源配置，从而保护农业生产环境、改善生态环境[3]。

1.2 智慧农业的重要性

智慧农业是农业发展的高级阶段，对提高农业生产效率、保护生态环境、完善经营管理系统均具有重要作用[4]。智慧农业发展是一项长期、艰巨的工程，建设周期较长，涉及部门较多，影响因素多种多样[5]。智慧农业是现代信息技术发展至一定阶段的产物，是加快转变农业发展方式的现实需求、是解决我国农业发展出现“三量齐增”“三低”问题的重要举措、是实现农民增产增收、建设美丽乡村的有效途径[6]。

2 智慧农业发展评价指标体系构建

2.1 指标选取说明

主要研究七星农场农业智慧化发展水平，运用熵值法确定农业智慧化各项指标的权重，分析影响其发展的主要因素，提出合理的改善建议。从核心内涵方面更多地考虑“智慧农业”的因素，在其发展内容上又包括多类因素，不以某单一因素的最终达成为主要目标，而是追求多维度之间的协调发展。

从全新的视角运用多项数据指标剖析、衡量农业智慧化标准，智慧化农业质量评价的复合型指标体系多从经济、设施、合作、人才等方面入手，智慧农业作为一种经济活动，涉入主体可以分为政府、企业、科研机构、农民，作为政策、法律、市场、利益、科技成果、人才、文化、教育等驱动要素的载体[7]。具体选取说明如下。

2.1.1 农场经济水平建设智慧农业的基础设施需要投入大量成本，农民较难承担。智慧农业基础设施成本过高主要表现为农业机械设备和信息化需要投入较高的成本[8]。经济是智慧农业发展不可或缺的动力。传统农业转变为智慧农业的建设离不开经济的支撑，选取农场地区生产总值X1、农场人均可支配收入X2、公共财政收入X3、智慧农机投入补贴值X4作为表现经济发展动力的指标。

2.1.2 智慧农业基础设施建设智慧化农业发展的本质内涵与对“科技”需求的相关因素息息相关，因智慧农业基础设施的完善程度能够清晰地体现出智慧农业基础设施的承载力与建设水平，将直接影响农业生产中科技的应用水平。经营主体采用智慧农业技术面临较高的知识门槛。智慧农业的基本原理以大数据、物联网、人工智能、遥感等技术为支撑，涉及数字、计算、空间等学科以及传统农业科学、气象环境、经营管理等方面知识[9]。

2.1.3 科技合作水平智慧农业的发展需要高素质的专业化涉农人员[10]。根据智慧化农业“产研学”的核心内涵与要求，选取校企合作立项保有量X10、技术推广成效率X11、培育指导学生数量X12、合作合同终止量X13，来体现农业智慧化所开展的新技术推广的社会服务水平与科技合作水平。

2.1.4 提高农民质量我国农民受教育水平有限，现代化农业生产意识淡薄，部分务农人员在农业生产过程中缺乏科学的规划和有效的管理，对农业智能化的认知和对智能化农业设备的使用意愿不强，智慧农业发展的内生动力不足[11]。在智慧农业快速发展的同时，不可忽视对农民的培养。选取指导培训场次X16用于体现智慧农业培育发展情况，而人均应用智慧农业覆盖面积X17则能较为直观地体现出农场的智慧农业人均质量水平。现将具体指标体系绘制成表1。

表1 七星农场智慧农业发展质量评价指标体系

2.2 数据来源

所选取的样本数据来源于2020—2022年北大荒集团黑龙江七星农场《企业统计年鉴》和国家统计局《国有农场统计年鉴》，少量数据通过黑龙江省七星农场20个管理区农业生产指标汇总获取。

3 评价方法及权重的确定

3.1 熵值法

运用熵值法对智慧农业质量评价中的各项指标进行权重赋值，实现对每个评价指标的赋权。根据熵值判断指标离散程度的特点，可知若智慧农业质量评价中某项指标的离散程度越大，则其对评价结果的影响程度(权重值Wj)就越大，反之亦然。通过标准化值与权重之间的乘积计算各项指标评价结果，分析七星农场智慧农业发展的协调程度，从而实现整体的评价研究。

3.1.1 构建数据矩阵

其中，Xij为第i个方案第j个指标的数值。

3.1.2 无量纲化处理为保障样本数据的有效性，运用极值法对不同属性、量纲的指标进行无量纲化处理，以消除指标间的差异，消除其带来的影响。针对指标所包含的正、负不同属性的处理公式如下。

针对正向指标的处理公式：

针对负向指标的处理公式：

式(2)、(3)中，min{Xij,…,Xnj}和max{Xij,…,Xnj}分别表示全部年份第j个指标观测值中的最小值和最大值，公式中Xij为某地某年某项指标无量纲化后的数值。

3.1.3 具体计算步骤第一步，通过公式计算第i年第j项指标值的贡献度标准化处理：

第二步，基于贡献度数值计算第j项指标的信息熵值：

第三步，第j项指标的信息效用值的计算：

第四步，对j项指标的权重系数计算公式：

第五步，通过对权重值与标准化后值之积计算出指标的最终评价得分：

上述公式中，Xij代表评价体系第i年第j项指标数值，而max{Xij,…,Xnj}与min{Xij,…,Xnj}则代表全部年份第j项指标的最大值与最小值。其中，n为七星农场智慧农业发展质量的评价年数，m为具体指标数。

3.2 七星农场智慧农业发展质量评价指标权重确定

通过公式计算得出各指标权重大小，继而对4类维度权重分值进行初步观测，数据结果表明：在各项维度权重值Wj中，智慧农业基础设施建设A2为最高权重，权重值为31.32%，其中，以田间技术人员拥有量X8为最高权重值，表明其对七星农场20个管理区农业智慧化发展质量的影响巨大(图1)。

图1 七星农场智慧农业发展质量评价指标权重图

根据农业智慧化“科技”的核心内涵，基础设施建设A2中的各项指标与“科技”的普及应用推广范围息息相关。而后依次分别为农场经济水平A1为23.67%、培育农民质量A4为22.60%，两者之间的权重占比差距不大，培育农民质量A4的指标均关乎基本的育民问题。而农场经济水平A1则是农业智慧化发展的重要支撑来源，两者对农业智慧化水平的影响程度较为明显。科技合作水平A3的权重值占比最低，表明科技合作水平对七星农场的农业智慧化发展水平的影响程度不大。

在农场经济水平维度中，以智慧农机投入补贴值X4为最高权重值，表明其对农业智慧化发展水平的影响巨大，智慧农机投入补贴值直接关系到各个管理区经济增长与农业发展，智慧农业投资建设与研发支出都与智慧农机投入补贴值相关。在四项维度中，排在第一为X8田间技术人员拥有量，表明田间技术人员拥有量对农业智慧化发展水平的影响显著，可直接反映地区科研创新现状。同时关系到农业新技术推广，对基础设施建设的影响显著，田间技术人员拥有量越少，说明农业智慧化程度越高，也能够间接体现出农场智慧化农业的发展水平。

4 智慧农业发展存在的问题

4.1 网络通信技术普及度不高

目前，七星农场各个管理区网络化建设存在明显不足。一方面，七星农场现阶段构建的智慧农业网络化平台存在应用不成熟、采集数据渠道较为单一、信息收录时效性较弱的问题，且许多管理区的网络普及率不高，网络覆盖率暂不能满足智慧农业高质量发展的需要，在一定程度上阻碍了七星农场农业智慧化建设。

另一方面，信息数据与农业信息整合度较低，缺乏信息与数据共享，存在数据不全面、不精确、不及时等问题。智慧农业的正常运转需要多项数据的融合分析，而这些数据信息的采集者归属于不同管理区，管理区之间缺乏联动和协作，数据信息不能实现充分共享，造成数据与信息资源的浪费和闲置。

4.2 推广力度不足

当前，七星农场各个管理区的智慧农机投入补贴参差不齐，补贴数值取决于各个管理区的条件，由于农业智慧化生产的设备价格及其后期维护保养的费用相对较高，普通农民往往无法承担。政府投入补贴力度远不及农户支出的费用，在此情况下，先进的农业智慧化技术得不到大范围的推广与应用，间接阻碍了智慧农业的发展。

5 智慧农业发展策略

5.1 加大科研投入、加强数据共享

目前，各大农场的大数据存在保密性和有偿机制，影响了农户获取信息的积极性。因此，农场相关科技信息部门应进一步展开免费的农业大数据平台建设，共享农业生产指标数据，进而提前制定农业生产措施。同时，将大数据共享平台与农业实际生产相结合，利用大田智能装备，如地下水位监测装置、小型气象站，实现大田种植环境实时监测的数字化、可控化、可视化；构建基于农业大数据的物联网管控平台，增强涉农综合服务数据云平台的应用时效性和灵活性，甚至可以将数据云平台转移至手机端进行实时监测控制。

5.2 加强与高校的产研学合作和人才联合培养

充分发挥出科研院校技术知识储备和人才优势，强化企事业单位与各类高校、研究机构开展交流，开展田间科技服务，强化新型职业农民人才培养。并且提高人才的收入待遇，完善人才引进体系，培育和吸引更多高素质人才。建立奖励机制，使热衷于智慧农业发展的人才积极学习、掌握智慧农业所需技能，使其成为既了解农业生产发展，又精通信息数据运用的技术型人才。

6 结束语

农业智慧化是农业现代化发展的高级阶段，利用大数据、物联网、人工智能等信息技术手段，有效解决农业生产过程中出现的问题。此外，发展智慧农业可以降低农业投入成本，实现农业经济的稳定、快速发展，提升农产品品质，使农业朝着高效、高产的产业化方向发展，推进农业的可持续发展。以七星农场为参照，提高整体农业智慧化水平，建设智慧型农业科技产业园区，推广新型技术，促进推动农业的智慧化发展，为后续农业发展提供发展思路。