农业大数据研究与应用进展

【目的】在全球快速发展和数据信息量迅猛增长背景下,大数据技术也成为各行业应对海量数据的重要助力。国内对于农业大数据的研究起步较晚,缺乏对相关研究的归纳总结。文章通过对目前农业大数据应用、技术等研究进行论述,对未来农业大数据的发展方向进行展望。【方法】文章采用文献综述法,概述了国内外农业大数据的研究进展,分析了农业大数据的应用方向与关键技术,简要介绍了部分农业大数据平台,指出了目前发展存在的问题并提出未来发展方向。【结果】我国农业大数据发展十分迅速,目前已应用在了农业育种、生产与养殖、农业气象预测、市场管理与农产品追溯等领域,相关的农业大数据平台也已投入使用,但目前仍存在数据缺乏统一标准、共享水平低、缺乏大数据人才、缺乏自主核心技术、已有大数据平台缺乏实用性、数据保护体系不完善等问题。【结论】未来要进一步完善农业大数据采集体系,提高数据共享水平,增强大数据尤其是农业大数据的人才培养力度,优化大数据分析技术,让数据挖掘变得更加高效,自主研发大数据处理框架减少对国外技术的依赖,此外要对原有的大数据平台进行升级,建设出包含农业旅游、文化等丰富的、能够为基层群众提供更加实用性服务的农业大数据平台以及针对大数据资源特点,完善大数据的安全保障工作。     

农业大数据研究与应用进展综述

【目的】在全球快速发展和数据信息量迅猛增长背景下,大数据技术也成为各行业应对海量数据的重要助力。其中农业数据具有广而分散,来源复杂的特点,传统的数据处理方式难以满足对海量农业数据的处理任务,大数据的发展为解决这类问题提供了良好的环境基础。然而国内对于农业大数据的研究起步较晚,缺乏对相关研究的归纳总结。文章通过对目前农业大数据应用、技术等研究进行论述,对未来农业大数据的发展方向进行展望。【方法】文章采用文献综述法,概述了国内外农业大数据的研究进展,分析了农业大数据的应用方向与关键技术,简要介绍了部分农业大数据平台,指出了目前发展存在的问题并提出未来的发展方向。【结果】我国农业大数据发展十分迅速,目前已应用在了农业育种、生产与养殖、农业气象预测、市场管理与农产品追溯等领域,相关的农业大数据平台也已投入使用,但目前仍存在数据缺乏统一标准、共享水平低、缺乏大数据人才、缺乏自主核心技术、已有大数据平台缺乏实用性、数据保护体系不完善等问题。【结论】未来要进一步完善农业大数据的采集体系,提高数据的共享水平,增强大数据尤其是农业大数据的人才培养力度,优化大数据分析技术让数据挖掘变得更加高效,研发自主的大数据处理框架减少对国外技术的依赖,此外要对原有的大数据平台进行升级,建设出包含农业旅游、文化等丰富的、能够为基层群众提供更加实用性服务的农业大数据平台以及针对大数据资源的特点,完善大数据的安全保障工作。     

基于微软数据仓库的农业科技支撑数据应用分析与展望

农业科技支撑数据资源是国家农业科技发展的数据基础,是重要的战略资源。目前,中国农业科技支撑数据零散存储,缺乏有效管理,无法进行有效的数据交叉分析,影响数据分析和利用效率。对此,基于Microsoft SQL Server数据仓库架构及其相关软件体系,分析梳理了利用Microsoft数据仓库建立农业科技支撑数据信息平台的关键应用技术,设计并实现农业科技支撑数据展现平台,解决了因科技支撑数据分散、数据量巨大、数据关系复杂以及范围广等问题导致的分析效率低、无法交叉分析及数据不统一的问题。设计实现的信息平台能从多方面直观、简洁地系统展现农业科技支撑数据,为决策人员综合分析支撑数据做出决策提供了便利。最后,对基于微软数据仓库技术的数据信息平台的发展和作用进行了展望。     

农业物联网技术研究进展与发展趋势分析

以人力为主的现有生产模式与劳动力持续减少、人均农业资源匮乏与农业资源利用率低、新农民年轻化与一线劳动力老龄化是阻碍我国农业实现现代化的主要矛盾。依赖智能装备实现精准化、自动化和智能化的农业生产,提高农业生产率、资源利用率和土地产出率,是解决以上矛盾的重要途径。农业物联网是以挖掘农业生产力、提高农业装备精准化水平、实现农业生产智能化的新兴技术,集农业信息感知、数据传输、智能信息处理技术于一体,并根据大田种植、设施园艺、畜禽养殖、水产养殖以及农产品物流的重大需求,形成典型的产业应用。本文重点总结了近年来农业信息感知方向在农业个体标识研究与感知机理、工艺的最新发现、农业信息传输方向在低功耗广域网的最新成果、农业智能信息处理方向在农业大数据技术与农业人工智能技术的重大突破,提出以农业业务模型驱动农业业务控制、以设备管理设备的农业物联网架构,人的主要角色是实时数据与价值信息的消费者,农业物联网驱动的农机装备智能化作业是最主要的劳动力来源;进而对比国内外农业物联网技术应用与集成现状,分析农业物联网发展的制约因素,提出我国农业物联网发展策略,最终得出农业物联网技术的未来研究重点与发展方向。     

基于WebGIS的县域农业资源信息共享系统研究

数字农业(Digital Agriculture)技术的实施和完善离不开各种农业资源数据的强有力支持。笔者针对重庆江津市农业资源信息“信息孤岛”的现状,在统一网络平台的支持下,集成3S技术、Web技术和空间数据库技术,以农业资源数据库为基础,采用“元数据集中,实体数据集中”和“元数据集中,实体数据分散”相结合的模式,建立了一个集数据管理、数据的查询和检索以及数据发布等功能为一体的农业资源共享系统。应用结果表明,系统可以最大限度地利用现有农业资源数据,为农业部门的生产决策提供依据;能有效减少农业资源信息采集、加工整理过程中人力、物力和财力的投入,促进农业信息化、规范化发展。同时,系统为农业资源管理和共享提出的思路也适用于其他的行业应用,具有一定的推广意义。     

农业环境数据共享应用框架及关键技术

农业环境数据是农业应用系统、模型进行分析和决策的重要参数。经调查,目前农业应用系统、模型运行缺少农业环境数据支持,而基于物联网技术采集的农业环境数据成为越来越不可忽视的重要资源,因此考虑搭建一座农业应用与农业环境数据之间的桥梁,集成共享基于物联网技术采集的环境数据以满足农业应用系统、模型的需求。针对实现过程中存在的集成、共享、实现设计等方面的问题,采用面向对象分层设计思想,提出了农业环境数据集成共享应用框架,基于该框架低成本地实现分散的农业环境数据集成共享和一站式在线数据服务与应用。该研究具有理论价值和实际意义,同时也为其他类型的农业科学数据共享应用提供借鉴。     

智慧土肥管理技术在资源环境保护型农业中的应用分析

随着经济的快速发展以及技术的进步,中国农业的发展日益加快,智慧土肥管理技术在资源保护型农业中的应用也越来越广泛。该文主要分析智慧土肥技术对资源保护性农业的促进作用,以及探讨智慧土肥技术在资源保护性农业中的应用,例如,为了提高农田的灌溉与施肥效率,运用物联网技术对土壤数据进行分析,以进一步推动中国智慧农业的发展。     

基于GIS和.NET的农业资源管理信息系统研究

随着农业技术的发展,农业生产系统所产生的海量数据依靠传统的数据管理手段与方法己远远不能满足需要。本文基于Super Map Objects.NET 6R和Visual Studio.NET 2008实现了农业资源管理信息系统的设计和部署。根据设计目标和原则,构建了农业资源管理信息系统的软硬件环境,实现了空间信息查询及农业资源现状三维展示,研究区综合地形、地貌三维模拟等功能,使资源管理部门对农业资源的管理更为直观、简单和便捷。     

基于语义网的农业知识本体研究

随着农业信息技术的发展,"信息孤岛"成为了农业信息技术进一步发展的一个障碍,而资源的组织与描述是解决这一问题的前提。基于语义网构建农业元数据和农业知识本体,从而实现农业信息资源的透明共享。另外还根据面向服务的系统开发方法,研究分析了农业数据资源、农业软件资源和农业硬件资源的服务化方法。     

数字农业研究现状和发展趋势分析

【目的】数字农业是21世纪农业发展的必然趋势,也是现代农业发展的必然选择。【方法】文章概括了数字农业的内涵,系统梳理和总结了国内外数字农业研究进展,探讨数字农业的发展趋势,并对我国未来数字农业研究重点任务进行了展望。【结果】(1)美国、德国、日本等发达国家在数字农业研究方面处于领先地位,已形成了科学的理论和技术体系;(2)国内数字农业起步相对较晚但发展速度快,在农业数据信息资源建设、"3S"技术、农业模拟模型与专家系统、智能装备与自动控制以及数字农业成果的普及与应用等方面已有突破。【结论】新时代下,我国未来数字农业研究重点是构建天空地一体化的数字农业观测系统、加强数字农业关键技术与产品的研究开发、建设数字农业技术系统集成与平台、加强数字农业技术应用示范、创新数字农业信息服务模式以及农业标准规范研制。     

农业土地资源遥感研究动态评述

【目的】作为地球陆地系统最重要的组成部分,农业土地系统对于确保国家粮食安全与资源安全,科学理解人—地耦合关系具有重要作用。【方法】文章从农业土地系统科学视角出发,系统梳理了农业土地资源遥感的总体框架,围绕4个核心内容的研究现状、进展和存在问题进行了深入论述。【结果】农业土地资源遥感包括资源调查和变化监测两个主要任务,其核心内容包括:耕地资源的数量和空间分布调查、农作物种植结构调查、农业土地集约化利用监测、农业土地利用时空变化监测等。【结论】面向当前和今后相当长时间内智慧农业、农业高质量与绿色发展的迫切需求,农业土地资源遥感需要从系统性和整体性的科学视角来开展综合研究,天空地一体化、多源数据、多时空尺度和多技术方法的综合集成将是未来农业土地资源遥感研究的重点发展方向。     

农业物联网体系结构与应用领域研究进展

农业物联网是计算机、互联网、移动通信等信息技术在农业领域的高度集成和具体应用,是农业信息化、智能化的必要条件。随着农业物联网产业发展,各种农业物联网系统层出不穷,由于缺乏对整个农业物联网系统层次结构的分析,导致当前各农业物联网应用呈现出碎片化、垂直化、异构化等问题。如何从农业物联网各种应用需求中统一抽取出系统的组成部件以及它们之间的组织关系,建立农业物联网体系结构,实现农业物联网设计与实现方法的统一是当前急需解决的问题。文中从农业物联网的概念发展、基本特征、体系结构研究现状等方面进行深入分析后认为,当前各个国家与机构制订的物联网发展和管理计划对科研人员从事物联网研究与应用开发起到了很好的引导作用,但是都没有指出设计与实现物联网系统的具体方法,并且农业生产环境的多样性和生产流程的复杂性决定了必须统筹考虑农业各行业的具体应用特点来建立农业物联网体系结构。为此在文章中首先讨论了农业物联网体系结构构建原则包括可扩展性、可复用性、安全性和可靠性等,在此基础上结合农业产业的具体需求及工程实践经验,进一步划分农业物联网的基本结构,提出五层农业物联网结构模型,该模型由下至上划分为感知层、接入层、网络层、数据层及应用层五层,各层对应不同的通信协议,农业物联网层次结构模型与协议体系的配套构成了农业物联网体系结构。该体系结构与传统的三层、四层物联网体系结构相比,增加的农业物联网接入层针对泛在环境中多数物体的资源和计算能力受限问题,着重强调了底层异构感知网络与网络层的无缝连接,可以有效屏蔽底层异构感知网络的复杂性,并提供统一的抽象管理接口,为农业物联网硬件感知系统的快速搭建提供便利。增加的农业物联网数据共享层,主要针对当前农业物联网系统存在垂直化、封闭化导致不同系统之间农业数据资源无法共享,农业生产、经营、管理、服务历史数据无法得到充分利用,形成信息孤岛问题,通过面向服务的数据资源共享架构,为各农业物联网应用系统间数据交换与共享提供有效解决方案。五层农业物联网体系结构中各层功能更加清晰独立,有利于各层服务器之间的网络负载均衡,降低企业网络的通信负担。随后提取农业各行业应用的共性问题,按照监测对象的不同,分析了农业生产环境监控物联网、动植物生命信息监控物联网、农产品质量安全追溯物联网、农机作业监控物联网等不同应用的研究现状和涉及的主要技术。从农业物联网体系结构角度出发,可以发现当前农业物联网各领域研究与应用存在两方面的问题,一方面是异构网络接入层硬件网关研究较多,嵌入式网关中间件研究应用相对较少的问题;另一方面是农业物联网数据共享层研究应用严重缺失,各应用系统通常将感知层获取的数据直接发送至农业物联网应用层,缺乏对感知数据的深度挖掘和分析,难以达到进一步指导农业生产的效果。最后讨论了未来农业物联网技术研究和应用发展的重点方向。     

基于GPRS农田数据采集系统设计与实现

本文讨论了基于GPRS技术实现农田远程数据采集系统的设计,主要介绍系统的框架结构及二作流程、数据采集现场总线结构、农田数据采集系统软件的设计与实现。目的是解决农业信息技术研究中的实时数据缺乏的问题,为农业决策、生产管理提供有效的数据支持。     

基于ArcGIS Engine的区域农业资源管理信息系统设计

农业资源是农业生产的物质基础,农业资源的信息化管理及应用是区域农业可持续发展的重要保障。本研究利用ESRI公司的二次开发工具ArcGIS Engine,在Visual Basic环境下运用空间数据引擎结合数据库技术,进行了区域农业资源信息系统的设计开发。该系统能够方便的组织管理农业资源信息,友好的人机交互界面方便用户查询,输出分析与制图信息,其功能模块可对农业资源信息数据进行专业化的分析和挖掘,实现耕地地力评价、测土配方施肥、农田监测、农田水利管理等专业应用,为区域农业资源的信息化、农业生产实践的科学决策提供信息和技术支撑。     

科学家研发新一代全球高精度耕地分布制图数据产品

正中国农业科学院农业资源与农业区划研究所智慧农业创新团队与国际食物政策研究所(IFPRI)、国际应用系统分析研究所(IIASA)等单位合作,历时3年,突破了基于众源数据融合的耕地空间分布制图技术瓶颈,研制和共享了新一期全球高精度耕地分布制图数据产品,为全球尺度农业遥感制图及相关研究提供了新思路和新方法,为全球农业监测、粮食估产和全球变化研究等提供准确可靠的耕地空间分布信息。研究成果在线发表于《地球系统科学数据》。     

大数据推动农业现代化应用研究

中国农业发展面临资源环境约束日益趋紧,农产品国内外市场“双重挤压”,农业稳产、农民增收困难等严峻挑战,亟需转型升级、优化结构和提质增效。大数据作为一种与材料和能源一样的新型战略资源,在生产要素耦合、农业系统协同等方面发挥着重要作用,正成为驱动农业现代化发展的重要力量。目前,大数据技术在农业信息获取、分析处理和综合服务等方面取得了多方面的研究进展,并在精准生产决策、食品安全保障、消费需求挖掘和市场贸易引导等方面开始应用。面对当前及未来一段时期内农业转型升级的艰巨性和漫长性,应该建立大数据技术创新与组织创新的双重驱动机制。技术上,重点加强数据科学与农业科学交叉融合,夯实现代农业基准数据基础,快速突破适农智能模型分析处理技术以及推动数据服务持续创新;组织上,树立数据意识,加强数据立法,完善数据顶层治理结构,尤其要处理好数据安全与数据开放共享等关系。     

宁夏休闲农业SWOT分析及发展对策

休闲农业是利用农业自然景观、农业生产条件、农业经营活动、农村人文资源,发展休闲、旅游的一种新型农业生产形态.宁夏休闲农业在近年来得到迅速发展,虽然在生态、技术、产业各方面都形成了一定优势,但也不可避免地存在一些问题,包括重视不够、宣传不足、缺乏规划、层次较低、规模偏小等,制约了宁夏休闲农业的整体发展和提升.该研究通过宁夏休闲农业SWOT分析,将与研究对象密切相关的优势、劣势、机遇和威胁等因素进行深入的比较分析和客观的识别评价,提出符合宁夏休闲农业发展状况的对策.     

《农业土地系统遥感制图》专著

正农业土地系统是以土地为核心承载的农业系统,关乎人类社会的粮食安全、资源安全和生态安全。遥感是农业土地系统时空格局探测与分析的主要技术手段。然而,已有农业土地系统遥感制图研究多侧重于农业土地系统的某一特定要素或组成部分,缺少农田多熟种植制度、农作物种植结构、农业土地集约化和规模化利用、农田综合生产能力等多维度特征。同时,农业土地系统遥感制图对象的异质性、区域的复杂性、数据的多源性、技术的差异性,使得农业土地系统遥感制图尚未进行系统地梳理和总结,难以满足科学研究和实际应用的迫切需求。针对上述问题,中国农业科学院农业资源与农业区划研究所智慧农业团队,依托国家数字农业创新中心、国家智慧农业科技创新联盟、农业农村部农业遥感重点实验室等科研平台,长期致力于农业土地系统学科领域的理论、技术、方法和应用研究,取得了显著进展。     

上海农业数据资源梳理和共享服务研究

在大数据的应用背景下,农业大数据资源的共享是必然趋势。通过介绍农业大数据的相关概念之后,梳理了当前农业信息资源的共享现状,即初步形成了一批农业数据共享与发布平台、数据共享水平不高。同时,从现有农业资源梳理情况、现有数据资源类型两个方面介绍了上海市数据资源现状。为了更好更快地实现上海农业数据资源的开放与共享格局,指出需要进一步完善包括数据标准、安全标准、应用标准、网络标准、管理标准在内的共享标准体系框架,需要加快建立共享技术体系,包括数据标准化技术、海量数据存储技术、共享系统平台对接技术、共享数据安全技术。最后,提出了上海农业信息资源共享平台的体系架构初步构想。     

农业绿色发展数字技术体系内涵及其架构探讨

【目的】农业绿色发展是农业发展观的一场深刻革命，构建农业绿色发展数字技术体 系，是破解农业资源效率低、环境问题突出、数字技术标准缺乏、劳动力紧缺、产业国际竞 争力弱等重大瓶颈问题，实现传统产业向高质量发展转型的紧迫需求。【方法】文章系统总 结了农业绿色化与数字化的发展历程，从内涵、对象和技术三方面厘清了绿色农业、数字农 业和农业绿色发展概念的异同，提出了农业绿色发展数字技术体系架构。【结果】农业绿色 发展数字技术体系以“数字化”和“绿色化”的深度融合为基本思路，通过智能监控、数据 采集、远程传输、智能分析和自动控制，实现农业绿色生产、加工、销售及流通等全环节和 全链条的数字化，形成广泛互联、智能互动、灵活柔性、安全可控的数字结构和功能。【结 论】筑牢农业绿色发展的基础性数据支撑、夯实农业绿色发展的数字基础建设、研发农业绿 色发展的关键技术和核心装备、拓展农业绿色发展数字技术典型应用场景、完善农业绿色发 展数字技术的保障体系是“绿水青山就是金山银山”实现路径。农业绿色发展与数字技术的 深度融合是实现农业绿色高质量发展的必然要求。