農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)及其應(yīng)用展望

王文生++郭雷風(fēng)

專家簡介：

王文生，博士，研究員，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息研究所副所長，科技部國家農(nóng)村信息化專家委員會評審組組長，農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)專家委員會成員。主要研究方向?yàn)檗r(nóng)業(yè)農(nóng)村信息化，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和云計(jì)算在農(nóng)業(yè)農(nóng)村應(yīng)用，運(yùn)用新一代信息技術(shù)解決“三農(nóng)”問題。部分科研成果先后入選科技部國家“十一五”重大成果和農(nóng)業(yè)部十年重大科技成果，獲國家專利和軟件登記30多項(xiàng)，在國內(nèi)外發(fā)表學(xué)術(shù)論文50余篇，出版英文《信息和通信技術(shù)對中國農(nóng)戶的影響》專著1部，主編《中國農(nóng)村信息化服務(wù)模式與機(jī)制研究》《農(nóng)業(yè)網(wǎng)格技術(shù)研究與應(yīng)用》《大數(shù)據(jù)與農(nóng)業(yè)應(yīng)用》著作3部，參編中英文著作6部。

大數(shù)據(jù)主要來源于大聯(lián)網(wǎng)、大集中、大移動等信息技術(shù)的社會應(yīng)用，不但是信息技術(shù)從單項(xiàng)應(yīng)用到多項(xiàng)融合的結(jié)果，而且是信息技術(shù)從前端簡單處理向后端復(fù)雜分析演變的表現(xiàn)，更是社會高度信息化的必然產(chǎn)物。大數(shù)據(jù)將給我們帶來更大的視野和更新的發(fā)現(xiàn)，進(jìn)而改變我們的生活、工作和思維方式。許多科學(xué)家預(yù)言，在21世紀(jì)，無論是自然科學(xué)領(lǐng)域還是社會科學(xué)領(lǐng)域，大數(shù)據(jù)都將帶來無限的發(fā)展機(jī)遇。

計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)已有30多年的歷史了，經(jīng)歷了從起步、普及、提高、推進(jìn)等一系列階段。進(jìn)入21世紀(jì)以來，農(nóng)業(yè)與農(nóng)村信息技術(shù)的研究和應(yīng)用進(jìn)入高速發(fā)展階段，已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要標(biāo)志。農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中每一項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)步，都從某種程度上加深了農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)存在和研究的必要性。

我國是農(nóng)業(yè)大國，一直非常重視全國性的農(nóng)業(yè)科技信息資源數(shù)據(jù)資源建設(shè)。農(nóng)業(yè)領(lǐng)域是大數(shù)據(jù)產(chǎn)生的無盡源泉，具有浩大的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。隨著各種智能傳感終端在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)來源更加廣泛、新穎、迅速，類型更加多樣，農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)體量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、模態(tài)多變、實(shí)時性強(qiáng)、關(guān)聯(lián)度高，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行農(nóng)業(yè)相關(guān)應(yīng)用研究，其意義將非常明顯。

一、 大數(shù)據(jù)

與云計(jì)算的橫空出世非常相似，大數(shù)據(jù)似乎也在一夜之間家喻戶曉。但略有不同的是，云計(jì)算發(fā)展早期主要由企業(yè)推動，而大數(shù)據(jù)則幾乎同時得到了政府、企業(yè)、學(xué)術(shù)界等各界的共同青睞。大數(shù)據(jù)最早是由著名未來學(xué)家阿爾文·托夫勒在1980年提出的，他在《第三次浪潮》書中，將大數(shù)據(jù)稱為“第三次浪潮的華彩樂章”。大數(shù)據(jù)具備3個基本特征：體量浩大（volume）、模態(tài)繁多（variety）、生成快速（velocity），或者就是簡單的“3V”，即龐大容量、極快速度、種類豐富的數(shù)據(jù)。

二、 農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)

（一）農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)內(nèi)涵

農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)主要是對各種農(nóng)業(yè)對象、關(guān)系、行為的客觀反映，一直以來都是農(nóng)業(yè)研究和應(yīng)用的重要內(nèi)容，但是由于技術(shù)、理念、思維等原因，對農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)的開發(fā)和利用程度不夠，一些深藏的價(jià)值關(guān)系不能被有效發(fā)現(xiàn)。隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)在各行各業(yè)廣泛研究，農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)也逐漸成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。

農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)解決的問題不是存量數(shù)據(jù)激活的問題，而是實(shí)時數(shù)據(jù)的快速采集和利用的問題；農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)解決的問題不是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫集成共享的問題，而是不同行業(yè)、不同結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)交叉分析的問題。農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)至少包括下述幾層含義：

基于智能終端、移動終端、視頻終端、音頻終端等現(xiàn)代信息采集技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、加工以及農(nóng)產(chǎn)品流通、消費(fèi)等過程中廣泛使用，文本、圖形、圖像、視頻、聲音、文檔等結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)被大量采集，農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)的獲取方式、獲取時間、獲取空間、獲取范圍、獲取力度發(fā)生深刻變化，極大地提高農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)的采集能力。

跨領(lǐng)域、跨行業(yè)、跨學(xué)科、多結(jié)構(gòu)的交叉、綜合、關(guān)聯(lián)的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)集成共享平臺取代了關(guān)系型數(shù)據(jù)庫成為數(shù)據(jù)存儲與管理的主要形式，基于數(shù)據(jù)流、批處理的大數(shù)據(jù)處理平臺在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越頻繁，交互可視化、社會網(wǎng)絡(luò)分析、智能管理等技術(shù)在農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全溯源、設(shè)施農(nóng)業(yè)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)等環(huán)節(jié)大量應(yīng)用。

農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)的政府、科研機(jī)構(gòu)、高校、企業(yè)達(dá)成競爭與合作的平衡，農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)協(xié)同效應(yīng)得到更好的體現(xiàn)。農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)形成一個可持續(xù)、可循環(huán)、高效、完整的生態(tài)圈，數(shù)據(jù)隔離的局面被打破，不同部門樂于將自己的數(shù)據(jù)共享出來，全局、整體的產(chǎn)業(yè)鏈得以形成，數(shù)據(jù)獲取的成本、渠道大大降低。

大數(shù)據(jù)的理念、思維被政府、企業(yè)、農(nóng)民等廣泛接受，海量的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)成為決策的依據(jù)和基礎(chǔ)，天氣信息、食品安全、消費(fèi)需求、生產(chǎn)成本、市場價(jià)格等多源數(shù)據(jù)被用來預(yù)測農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格走勢，耕地?cái)?shù)量、農(nóng)田質(zhì)量、氣候變化、作物品種、栽培技術(shù)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、農(nóng)資配置、國際市場糧價(jià)等多種因素用來分析糧食安全問題，政府決策更加精準(zhǔn)，政府管理能力、企業(yè)服務(wù)水平、農(nóng)民生產(chǎn)能力都得到大幅度提高。

（二）農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)獲取

農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)獲取是指利用信息技術(shù)將農(nóng)業(yè)要素?cái)?shù)字化并進(jìn)行有效采集、傳輸?shù)倪^程。目前，農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)積累還處于相對初級階段，達(dá)不到電信、金融、互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)積累水平。然而農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)采集方式的變化，自動化、智能化、人工化信息終端的大量涌現(xiàn)，數(shù)據(jù)的實(shí)時、高清以及長久保存等需求，使得農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)成為可能。農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)源來自農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)科技、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)、農(nóng)業(yè)流通等方方面面，不同的數(shù)據(jù)源，對應(yīng)不同的數(shù)據(jù)獲取技術(shù)。從目前情況分析，農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)獲取主要包括以下幾方面。

1. 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境數(shù)據(jù)獲取

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境數(shù)據(jù)獲取是指對與動植物生長密切相關(guān)的空氣溫濕度、土壤溫濕度、營養(yǎng)元素、CO2含量、氣壓、光照等環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測、采集，主要依靠農(nóng)業(yè)智能傳感器技術(shù)、傳感網(wǎng)技術(shù)等。隨著多學(xué)科交叉技術(shù)的綜合應(yīng)用，光纖傳感器、MEMS（micro-electro mechanical systems）微機(jī)電系統(tǒng)、仿生傳感器、電化學(xué)傳感器等新一代傳感器技術(shù)以及光譜、多光譜、高光譜、核磁共振等先進(jìn)檢測方法在植物、土壤、環(huán)境信息采集方面廣泛應(yīng)用，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境數(shù)據(jù)的精度、廣度、頻度大幅度提高。與此同時，傳感器終端的成本逐漸降低，大范圍、分布式、多點(diǎn)部署成為現(xiàn)實(shí)，數(shù)據(jù)量呈級數(shù)增長。

2. 生命信息智能感知

生命信息智能感知是指對動、植物生長過程中的生理、生長、發(fā)育、活動規(guī)律等生物生理數(shù)據(jù)進(jìn)行感知、記錄，如檢測植物中的氮元素含量、植物生理信息指標(biāo)，測量動物體溫、運(yùn)動軌跡等。常用的生命信息感知技術(shù)包括光譜技術(shù)、機(jī)器視覺技術(shù)、人工嗅覺技術(shù)、熱紅外技術(shù)等。生命信息智能感知改變了原有的、以經(jīng)驗(yàn)為主的、人工檢測模式，使生命信號感知更加科學(xué)、更加智能，實(shí)時性、動態(tài)性、有效性得到大大提高。農(nóng)業(yè)生命信息是對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對象本身的數(shù)字化描述，是對生命個體進(jìn)行監(jiān)測管理的重要依據(jù)，具有典型的時效性。

3. 農(nóng)田變量信息快速采集

農(nóng)田變量信息快速采集主要是對農(nóng)田中的土壤含水量、肥力、土壤有機(jī)質(zhì)、土壤壓實(shí)、耕作層深度和作物病、蟲、草害及作物苗情分布信息采集，一般分為接觸式傳感技術(shù)、非接觸式遙感技術(shù)。國內(nèi)在農(nóng)田空間信息快速采集技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)積累了較豐富的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，已設(shè)計(jì)出便攜式土壤養(yǎng)分測試儀、基于時域反射儀（TDR）原理的土壤水分及電導(dǎo)率測試儀、基于光纖傳感器土壤pH值測試儀，并在作物病蟲草害的識別、作物生長特性與生理參數(shù)的快速獲取等方面開展了有益的探索。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)信息化的重要方向，快速、有效采集和描述影響作物生長環(huán)境的空間變量信息，是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的重要基礎(chǔ)。高密度、高速度、高準(zhǔn)確度的農(nóng)田信息具有數(shù)據(jù)量大、時效強(qiáng)、關(guān)聯(lián)度高等特點(diǎn)。農(nóng)田變量信息主要服務(wù)于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，強(qiáng)調(diào)實(shí)時性、精準(zhǔn)性等特點(diǎn)，屬于局部、微觀、持續(xù)的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)。

4. 農(nóng)業(yè)遙感數(shù)據(jù)獲取

農(nóng)業(yè)遙感數(shù)據(jù)獲取是指利用衛(wèi)星、飛行器等對地面農(nóng)業(yè)目標(biāo)進(jìn)行大范圍監(jiān)測、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)獲取，主要采用遙感技術(shù)。遙感技術(shù)是一種空間信息獲取技術(shù)，具有獲取數(shù)據(jù)范圍大、獲取信息速度快、周期短、獲取信息手段多、信息量大等特點(diǎn)。農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)可以客觀、準(zhǔn)確、及時地提供作物生態(tài)環(huán)境和作物生長的各種信息，主要應(yīng)用在農(nóng)用地資源的監(jiān)測與保護(hù)、農(nóng)作物大面積估產(chǎn)與長勢監(jiān)測、農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測、作物模擬模型等幾個方面。農(nóng)業(yè)遙感數(shù)據(jù)能反映大面積、長時間的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)狀況，屬于宏觀、全局層面的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)。

5. 農(nóng)產(chǎn)品市場經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)采集

農(nóng)產(chǎn)品市場經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)采集是指對農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、質(zhì)量、需求、庫存、進(jìn)出口、市場行情、生產(chǎn)成本等數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)采集，涉及農(nóng)業(yè)流通、農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格、農(nóng)產(chǎn)品市場、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全等，具有較強(qiáng)的突發(fā)性、動態(tài)性、實(shí)時性、變化性，一般由“智能終端+通信網(wǎng)絡(luò)+專業(yè)群體”組成。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，移動終端諸如手機(jī)、筆記本、平板電腦等隨處可見，加上網(wǎng)絡(luò)的寬帶化發(fā)展以及集成電路的升級，人類已經(jīng)步入了真正的移動信息時代，基于智能終端的農(nóng)產(chǎn)品市場經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)采集越來越頻繁，數(shù)據(jù)量越來越大，圖片、視頻等數(shù)據(jù)格式激增?；?G的基層農(nóng)技推廣平臺等是農(nóng)產(chǎn)品市場經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)采集的典型應(yīng)用。

6. 農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)抓取

農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)抓取指利用爬蟲等網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)抓取技術(shù)對網(wǎng)站、論壇、微博、博客中涉農(nóng)數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測、定向采集的過程。網(wǎng)絡(luò)爬蟲（網(wǎng)頁蜘蛛），是一種按照一定的規(guī)則，自動地抓取萬維網(wǎng)信息的程序或者腳本，有廣度優(yōu)先、深度優(yōu)先2種策略。農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)是在互聯(lián)網(wǎng)層面對農(nóng)業(yè)各方面的客觀反映，具有規(guī)模大、實(shí)時動態(tài)變化、異構(gòu)性、分布性、數(shù)據(jù)涌現(xiàn)等特點(diǎn)。搜農(nóng)、農(nóng)搜等搜索引擎都是基于主題爬蟲的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)獲取平臺，在農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)獲取方面具有一定基礎(chǔ)。

（三）農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)現(xiàn)狀

1. 農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)重要性日益凸顯

經(jīng)過多年的發(fā)展，農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)庫、農(nóng)業(yè)信息系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)遙感、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中應(yīng)用取得了非常顯著的成果。云存儲、數(shù)據(jù)倉庫等技術(shù)為數(shù)據(jù)的海量存儲提供了可能，傳感器、遙感數(shù)據(jù)、移動終端、網(wǎng)絡(luò)等都積累了大量的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)。伴隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的飛速發(fā)展，農(nóng)業(yè)信息化的發(fā)展必然從“技術(shù)驅(qū)動”向“數(shù)據(jù)驅(qū)動”轉(zhuǎn)變。目前，農(nóng)業(yè)領(lǐng)域都在積極部署農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)相關(guān)方面的研究，農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)重要性日益凸顯。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息研究所發(fā)起了信息聯(lián)盟，旨在促進(jìn)涉農(nóng)信息資源與專家隊(duì)伍的集成、共享，聯(lián)合推進(jìn)農(nóng)業(yè)信息云服務(wù)；山東農(nóng)業(yè)大學(xué)發(fā)起了農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟（http：//www.nydata.com.cn/），以期促進(jìn)大數(shù)據(jù)在山東農(nóng)業(yè)領(lǐng)域研究及成果應(yīng)用發(fā)展。2014年，科學(xué)數(shù)據(jù)大會舉行，專門設(shè)立農(nóng)業(yè)與農(nóng)村信息化大數(shù)據(jù)技術(shù)與應(yīng)用分論壇。

2. 農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)積累初具規(guī)模

我國農(nóng)業(yè)信息化研究長期以來一直非常重視農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)的積累，目前農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)已經(jīng)具備了一定的規(guī)模，數(shù)據(jù)的存儲格式以結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)為主，視頻、圖片等數(shù)據(jù)量也在不斷攀升。農(nóng)業(yè)科學(xué)數(shù)據(jù)共享中心（試點(diǎn)）項(xiàng)目于2003年正式啟動，重點(diǎn)采集作物科學(xué)、動物科學(xué)與動物醫(yī)學(xué)類科學(xué)、農(nóng)業(yè)科技基礎(chǔ)數(shù)據(jù)等農(nóng)業(yè)科技類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。截至2012年，農(nóng)業(yè)科學(xué)數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)總量448.93GB。全國基層農(nóng)技推廣信息化平臺，構(gòu)建了糧食作物、經(jīng)濟(jì)作物、蔬菜、果樹、畜牧等農(nóng)業(yè)技術(shù)數(shù)據(jù)庫，面向全國70萬農(nóng)技員提供服務(wù)，總記錄超過10萬條，視頻數(shù)據(jù)超過5000個。中國科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中心研發(fā)的地理空間數(shù)據(jù)云平臺（http：//www.gscloud.cn/），現(xiàn)有地學(xué)遙感數(shù)據(jù)資源約280 TB，以中國區(qū)域?yàn)橹?，覆蓋全球地理范圍。中國作物種質(zhì)資源信息網(wǎng)（CGRIS），擁有糧食、 纖維、油料、 蔬菜、果樹、糖、煙、茶、桑、牧草、綠肥、熱作等200種作物，41萬份品種、種質(zhì)、基因信息。

3. 農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)研究具備了一定基礎(chǔ)

農(nóng)業(yè)信息化研究工作一直與農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)密切相關(guān)，相關(guān)方面的研究主要集中在監(jiān)測與預(yù)警、數(shù)據(jù)挖掘、信息服務(wù)等方面，基于數(shù)據(jù)的農(nóng)業(yè)信息處理分析具備了一定的基礎(chǔ)條件。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前全國與農(nóng)業(yè)相關(guān)的主要監(jiān)測、預(yù)警系統(tǒng)共有84個，其中食物保障預(yù)警系統(tǒng)12個，食品安全監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)18個，市場分析與監(jiān)測系統(tǒng)35個，作物分析與預(yù)警系統(tǒng)19個；中國搜農(nóng)作為國內(nèi)首款農(nóng)業(yè)垂直搜索引擎，持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行6年，獲取了海量的農(nóng)業(yè)信息，信息總量超過100TB，信息更新周期平均為30min，目前每周平均信息增長量3GB，每天監(jiān)控3萬多個農(nóng)業(yè)網(wǎng)站發(fā)布的超過2萬多個農(nóng)產(chǎn)品批發(fā)、集貿(mào)市場的2萬多個農(nóng)產(chǎn)品品種的價(jià)格、供求等信息。

三、 農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用展望

基于大數(shù)據(jù)的理論和技術(shù)，不斷推進(jìn)傳統(tǒng)領(lǐng)域創(chuàng)新與應(yīng)用實(shí)踐，為國家經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展提供了新的生長點(diǎn)。在農(nóng)業(yè)信息化不斷發(fā)展的過程中，已有部分領(lǐng)域完成了大數(shù)據(jù)積累，具備了利用大數(shù)據(jù)理論與技術(shù)進(jìn)行深入數(shù)據(jù)分析和價(jià)值發(fā)現(xiàn)的條件。根據(jù)當(dāng)前農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展的現(xiàn)狀，筆者認(rèn)為大數(shù)據(jù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用主要集中在以下幾個方面。

（一）精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)可靠決策支持系統(tǒng)

變量決策分析是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)體系中的核心，致力于根據(jù)農(nóng)田小區(qū)作物產(chǎn)量和相關(guān)因素，在農(nóng)田內(nèi)的空間差異性，實(shí)施分布式的處方農(nóng)作。高密度的農(nóng)田信息獲取后，怎樣根據(jù)這些不同角度的農(nóng)田信息，推出一整套具有可實(shí)施性的精準(zhǔn)管理措施，是需要多學(xué)科交叉的研究課題。專家系統(tǒng)、作物模擬模型、作物生產(chǎn)決策支持系統(tǒng)傳統(tǒng)的生產(chǎn)決策技術(shù)取得了一些成果，但效果并不理想。利用大數(shù)據(jù)處理分析技術(shù)，集成作物自身生長發(fā)育情況以及作物生長環(huán)境中的氣候、土壤、生物、栽培措施因子等數(shù)據(jù)，綜合考慮經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)，突破專家系統(tǒng)、模擬模型在多結(jié)構(gòu)、高密度數(shù)據(jù)處理方面的不足，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)決策者提供精準(zhǔn)、實(shí)時、高效、可靠的輔助決策。

（二）國家農(nóng)村綜合信息服務(wù)系統(tǒng)

國家農(nóng)村綜合信息服務(wù)，按照“平臺上移，服務(wù)下延”的思路，集成與整合各分散的信息資源與系統(tǒng)，在全國范圍實(shí)現(xiàn)信息資源的共享，數(shù)據(jù)資源體量大、數(shù)據(jù)處理流程復(fù)雜、信息服務(wù)模式多樣，需要實(shí)現(xiàn)海量農(nóng)業(yè)信息化數(shù)據(jù)獲取、傳輸、加工、服務(wù)一體化處理。利用大數(shù)據(jù)處理分析技術(shù)，研究復(fù)雜多樣、動態(tài)時變用戶需求的快速聚焦與大規(guī)模服務(wù)及用戶動態(tài)需求組合的學(xué)習(xí)和進(jìn)化機(jī)制模型，突破農(nóng)戶需求智能聚焦技術(shù)，實(shí)現(xiàn)信息服務(wù)按需分配以及云環(huán)境下大規(guī)模部署的智能系統(tǒng)服務(wù)與龐大“三農(nóng)”用戶群的多樣性、地域性、時變性等個性化需求快速對接。

（三）農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)

農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)監(jiān)測預(yù)警是指對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、市場運(yùn)行、消費(fèi)需求、進(jìn)出口貿(mào)易及供需平衡等情況進(jìn)行的全產(chǎn)業(yè)鏈信息采集、數(shù)據(jù)分析、預(yù)測預(yù)警與信息發(fā)布，其主要任務(wù)包括感知市場異常波動、實(shí)時監(jiān)控生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)、及時應(yīng)對突發(fā)事件、推動管理關(guān)口前移等。2002年以來，農(nóng)業(yè)部開始建立農(nóng)產(chǎn)品市場監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，啟動了稻谷、小麥等關(guān)系國計(jì)民生的7種重點(diǎn)農(nóng)產(chǎn)品的市場監(jiān)測預(yù)警工作。目前，監(jiān)測預(yù)警技術(shù)已在農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全、農(nóng)業(yè)病蟲草害、農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格、農(nóng)產(chǎn)品市場等領(lǐng)域進(jìn)行了廣泛應(yīng)用。利用大數(shù)據(jù)智能分析和挖掘技術(shù)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)信息流監(jiān)測、農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)預(yù)測、農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)預(yù)警多維模擬等，大幅度提高農(nóng)業(yè)監(jiān)測預(yù)警的準(zhǔn)確性。

（四）天地網(wǎng)一體化農(nóng)情監(jiān)測系統(tǒng)

農(nóng)情信息遙感監(jiān)測主要是指利用遙感等信息技術(shù)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)情況信息，如作物面積、長勢和產(chǎn)量信息、農(nóng)業(yè)災(zāi)害信息、農(nóng)業(yè)資源信息等進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測和綜合評價(jià)，輔助農(nóng)業(yè)生產(chǎn)決策的過程。基于遙感-地面-無線傳感網(wǎng)的一體化農(nóng)情信息獲取體系，在解決了數(shù)據(jù)時空不連續(xù)的難點(diǎn)的同時，也帶來了海量農(nóng)情數(shù)據(jù)融合處理的問題。與此同時，遙感技術(shù)飛速發(fā)展，特別是傳感器分辨率的提高、新型傳感器的應(yīng)用等，遙感影像的數(shù)據(jù)量急劇增加，海量數(shù)據(jù)的存儲、快速產(chǎn)生、信息提取、融合應(yīng)用等，為遙感數(shù)據(jù)分析帶來了挑戰(zhàn)。利用大數(shù)據(jù)分析處理技術(shù)，研究天地網(wǎng)一體化農(nóng)業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)中的多源多類數(shù)據(jù)的智能融合與分析、定量化反演以及網(wǎng)絡(luò)化集成與共享關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)全局?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)與跨學(xué)科的數(shù)據(jù)集成和互操作，為農(nóng)業(yè)遙感信息的深入分析提供支撐。

（五）農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)測與控制系統(tǒng)

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)測與控制系統(tǒng)屬于復(fù)雜大系統(tǒng)，貫穿農(nóng)業(yè)信息獲取、數(shù)據(jù)傳輸與網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)據(jù)融合與智能決策、專家系統(tǒng)、自動化控制等于一體，在大田糧食作物生產(chǎn)、設(shè)施農(nóng)業(yè)、畜禽水產(chǎn)養(yǎng)殖等方面廣泛應(yīng)用。隨著傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展，農(nóng)業(yè)信息獲取的范圍越來越廣，從農(nóng)作物生長過程中的營養(yǎng)數(shù)據(jù)、生理數(shù)據(jù)、生態(tài)數(shù)據(jù)、根系發(fā)育數(shù)據(jù)以及大氣、土壤、水分、溫度等農(nóng)作物生產(chǎn)環(huán)境數(shù)據(jù)，到針對畜禽個體、群體的生長發(fā)育、環(huán)境和健康數(shù)據(jù)以及動物個體行為、群體行為、動物監(jiān)控狀況數(shù)據(jù)等，數(shù)據(jù)傳輸精度越來越高、數(shù)據(jù)傳輸頻率越來越快、數(shù)據(jù)傳輸密度越來越大、數(shù)據(jù)綜合程度越來越強(qiáng)。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，能夠突破多源數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)高效實(shí)時處理等方面的瓶頸，實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物生長過程的動態(tài)、可視化分析與管理以及畜禽養(yǎng)殖的個性化、集約化、工廠化管理。

伴隨著農(nóng)業(yè)信息化的深入推進(jìn)，云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)等信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營、管理、服務(wù)各方面深入、廣泛應(yīng)用，智慧農(nóng)業(yè)不斷發(fā)展，大數(shù)據(jù)理論與技術(shù)農(nóng)業(yè)應(yīng)用已經(jīng)具備了基礎(chǔ)。在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的建設(shè)中，應(yīng)該極度重視農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的作用，密切跟蹤國際大數(shù)據(jù)前沿技術(shù)，結(jié)合國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)的基本情況，制定國家層面的農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)發(fā)展與應(yīng)用戰(zhàn)略，梳理農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域，凝練農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)，推動大數(shù)據(jù)技術(shù)與理念在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用。