加速农业数据采集、畅通和办理的尺度系统扶植,以推进大数据之间的兼容取交互,切实提拔高质量数据的供给能力。
江西吉安市的“硒农管家”富硒功能农业数字化平台是大数据赋能农业转型的典型案例。包拆营销、可视溯源的全链条一体化管控,从而保障了功能农产物的价值实现。富硒农产物的出产需要大量的相关土壤、水质、施肥等无益成分和前提的数据,以及生物养分强化或生物手艺培育过程的监测数据。这些数据成为农业出产不成或缺的要素,即数据要素。数据要素和保守出产要素形成新型的农业出产要素组合,改变了出产函数的禀赋布局,鞭策了农业出产函数布局和形式的跃迁。农产物做物发展、发展过程、质量尺度等全生命周期的数据消息也提高了农产物出产的通明度和可逃溯性,有帮于成立高端农产物标识,加快了高端农业新业态的构成。
立脚我国农业农村大数据根本,鞭策数据中台等数据根本设备扶植,打通涉农数据整合取畅通的渠道。
③ 成立完美农业决策支撑系统的“数据库系统”“模子库系统”“方式库系统”“学问库系统”子系统架构,摸索开辟经验驱动式决策取数据驱动式决策融合的现代农业决策支撑系统。
② 对农业办事性企业、科研院所供给公共算力并进行补助,摸索使用“算力券”等政策东西,激励中国挪动、中国联通等算力供应商拓展农业财产营业,降低农业范畴获取算力资本的门槛,鞭策数字经济取农业财产的无效融合。
我国涉农大数据的畅通性较弱,无效的大数据共享生态尚未建立。正在数据特征上,分歧于其他财产数据,土壤、景象形象、遥感等农业出产相关的数据具有必然的涉密性,从体数据顾虑多、阻力大、动力小。正在数据质量上,我国公开可共享的涉农数据类型无限、联系关系松散、时空持续性不脚,企业、科研机构收集拾掇的农业数据一般仅供满脚内部营业需求,数据动力小,正在必然程度上形成了数据反复收集,以及社会资本的华侈。正在数据共享平台扶植上,我国农业相关从体的数据资本互换整合平台正处于起步成长阶段,优良数据获取门槛较高,难以实现多向和高效的数据共享。
李颖明中国科学院科技计谋征询研究院研究员。次要研究范畴:手艺驱动的绿色成长管理系统、农业可持续成长、智库人才。
通过调研发觉,北大荒锦河、逊克、军川等农场正在玉米大田种植中,按照景象形象部分取传感设备供给的气候前提、土壤墒情数据进行2—3次中耕精准逃肥;相较于保守的1次逃肥,可以或许无效达到防止土壤板结、提高地温、推进玉米壮苗等结果。正在巴彦淖尔河套灌区的智能化切确控水灌溉系统试点工程中,对7级灌排系统取用水量进行精准正在线计量、对水情消息进行及时监测,不只能节约30%摆布的水、20%摆布的化肥,且产量至多添加10%,还能小麦植株健康、籽粒丰满,卵白质、面筋质等分析目标连结正在较高程度。调研案例均表现出了高频农业大数据对出产手艺效率的提高感化。
2023年12月,我国国度数据局等部分发布了《“数据要素×”三年步履打算(2024—2026年)》,此中现代农业是主要场景之一。数据已成为取地盘、劳动力、本钱、手艺等并列存正在的根本性出产要素,深度融入管理、企业出产和居平易近糊口等各类使用场景。农业大数据是指通过各类传感器、遥感手艺、物联网等手段,收集、存储、阐发和挖掘的取农业出产、运营、办理、办事等方面相关的海量数据。这些数据具有多样性、及时性、动态性等特点,不竭堆集可以或许构成笼盖农业出产、畅通和消费的复杂数据集。大数据是先辈手艺的表示形式之一,通过大数据手艺的使用可实现价值创制。当大数据从手艺范围改变到要素范围,取其他保守农业出产要素协调联动将愈加深切,大数据要素对农业出产影响的广度和深度也会进一步扩展,成为鞭策农业财产升级和模式立异的环节力量。
农业大数据呈现出多源异构的特点,缺乏数据采集和处置尺度,分歧来历的数据难以兼容,农业大数据冗余取不脚并存。涉及农业、天气、土壤等方面的宏不雅数据正在多个部分统计和监测,这些数据的统计时段分歧,丰年度数据、季度数据、月度数据等;数据笼盖区域划分分歧,有以行政区划、地舆区划的,还有以地盘用处为区划的;数据获取体例方式也分歧,有统计数据、监测数据、遥感数据,以及来自“天空位”等各类先辈手艺终端的数据。这形成了有些数据的反复采集和统计,可是相关现代农业出产的做物发展监测、病虫害防治、土壤无机质含量等细颗粒度的数据又严沉不脚,难以构成支持现代农业出产的大数据系统。
大数据的要素化为现代农业带来了全新机缘,其取地盘、劳动力、本钱、手艺等出产要素之间交互,不只赋能要素的高效操纵,也要素的设置装备摆设款式。大数据推进了要素禀赋布局的优化、实现了要素设置装备摆设的再平衡,正在保守农业、鞭策现代农业出产的高质高效转型中至关主要。然而,大数据做为新的出产要素参取现代农业出产的内正在逻辑和具体径尚不清晰,正在必然程度上限制着数据要素参取现代农业出产潜力的阐扬。为此,本文聚焦农业出产过程,正在要素化的布景下大数据支持现代农业出产的根基逻辑和实现径,从而充实阐扬大数据正在现代农业出产中的感化,为培育农业新质出产力、扶植现代农业出产系统供给决策参考。
现代农业财产系统是多方针、多要素、多从体的系统,是一个复杂巨系统。基于海量数据的农业决策支撑系统是现代农业科学决策的根本。农业决策支撑系统融合大数据、人工智能、从动化节制等手艺,通过对大数据的深度挖掘,整合专家系统(Expert System,ES)、数据库办理系统(Database Management System、DBMS)等多类消息系统,衍生出了智能决策支撑系统(Intelligent Decision Support System,IDSS)、群体决策支撑系统(Group Decision Support System,SS)等新形式,将数据为切确、精确的农业出产。基于大数据的农业决策支撑系统将农业出产决策从保守的技术经验驱动改变为学问手艺驱动,实现决策能力的提拔,构成大数据驱动的农业出产办理决策新范式。
农业现代化是实现中国式现代化的根本。过去较长一段时间,我国农业出产次要依托劳动力、地盘、化肥农药等保守要素的高投入来支持高产出,农业出产要素投入模式粗放、投入布局失衡。提高农业全要素出产率,实现农业出产要素立异性设置装备摆设,积极培育农业新质出产力是成长示代农业必由之。
② 明白各类数据的特征,并据此进行数据尺度设想的初步摸索。沉点针对农业资本、监测及根本农业等具有公共好处的数据,制定响应的数据采集、处置取监管法则。
③ 按照现代农业“绿色、生态、高效”的成长方针,对数据要求、手艺要求、对接接口、运转及摆设、平安保障等进行同一规范。应分阶段推进农机辅帮驾驶、做物质量检测、设备调控等分歧出产环节的数据采集尺度的细则扶植,以实现全面、系统的数据办理。
正在数据获取范畴上,农业相关数据的获取冲破了地区,数据共享范畴曾经从乡镇、县域扩展到全国以至全球。劳动力、种子、化肥等两头投入品,以及农用机械等环节要素的大数据收集取消息共享,也包罗土壤理化性质、初步实现从乡镇和县域范畴向全国范畴的扩展。正在数据获取渠道上,除了保守的统计数据和人工不雅测数据,农业数据来历还包罗通过传感器收集的数据、遥感数据、农业尝试数据等。传感数据通过安拆正在农田中的传感器收集,包罗温度、湿度、土壤成分等目标。遥感数据则来侵占星或无人机,用于监测做物发展、水资本分布和地盘操纵环境。尝试数据来自农业试验田或农场中的尝试设备,收集做物发展、产量和病虫害等专业化、定向化的根基消息。
我国农业大数据算法模子相对亏弱,算力投入相对不脚,这正在必然程度上限制了前沿手艺取性手艺的成长,以及农业出产模式的立异转型。取其他农业强国,如美国和荷兰比拟,我国正在算法取模子开辟方面起步较晚,这些国度的数据阐发模子虽然已达到较高的成熟度,但正在我国农业出产中并不完全合用。目前,国内现有的CropGrow等模子仍处于试验阶段,正在极端天气效应模仿、区域出产力预测、办理方案设想,以及效应评估等方面,仍需进一步改良和完美。正在算力投入方面,现代农业出产需要高频次、度和多源数据的采集,而大规模的土壤、景象形象和遥感数据处置则要求强大的计较资本。然而,因为农业财产链投资收效慢、效益低等特点,社会对农业范畴的算力投入积极性较低。相关统计数据指出,2022年中国的算力收集使用次要集中正在互联网、政务、电信、金融和制制等行业,农业范畴的占比不脚3%。这一现状亟须惹起注沉,以鞭策农业范畴的数字化转型和手艺立异。
正在数据类型上,农做物数据的收集不再局限于农业投入产出等出产数据,而是扩展到做物发展、病虫害预警等农业生物数据,空气质量、湿度、温度等农业出产数据,以及农时、做物发展周期等稼穑操做数据。正在数据内容上,数据消息愈加。耕地的数据消息从保守的面积、土壤类型、坡度等根基目标,扩展到土壤pH值、无机质含量等的土壤特征数据消息;粮食产出的数据消息从粮食产量统计,扩展到粮食的卵白质、糖分等养分成分的数据消息,为产物细分和质量节制供给更为全面的数据支撑;产后数据的开辟使用正在农业出产范畴同样具有主要价值。例如,电子商务平台的农产物畅通数据、农产物供应链办理数据等,有帮于农户控制农产物市场供需预期,进而实现以需促产,降低农业出产市场风险,加强农业出产参取从体的市场议价能力。
厘清大数据支持现代农业出产的内正在逻辑,有帮于培育和成长农业新质出产力。从经济学视角出发,本文提出大数据正在现代农业出产中的感化次要表现正在2个层面:提拔农业保守出产函数的全要素出产率;改变农业出产的要素禀赋布局,构成新的农业出产函数。基于此,大数据支持现代农业出产的实现形式能够归纳综合为提拔现代农业手艺效率、优化农业出产设置装备摆设效率,以及鞭策农业深度转型升级,从而构成新的出产范式。按照大数据支持现代农业成长的逻辑阐发,以及我国农业大数据成长示状,文章提出3点,以供决策参考:(1)成立农业数据尺度化系统,以确保分歧来历的数据可以或许无效整合取阐发;(2)鞭策数据中台等数据根本设备扶植,打通涉农数据畅通渠道,建立健全的数据共享机制,推进、科研机构、企业取农人之间的数据畅通;(3)鞭策农业智能算法模子的结合攻关,指导社会算力资本向农业范畴适度倾斜,提高农业大数据阐发能力,成立现代农业决策支撑系统。
① 鞭策由农业科研院所、农机出产商、农业办事企业、收集办事商等相关从体构成立异结合体,协同开展沉点做物发展模子、病害人工智能视觉诊断等急需前沿手艺的研发攻关,力图构成强无力的手艺冲破。同时,摸索农业智能模子算法软件的开源社区,激励各方配合参取,分享手艺和数据,从而提高农业智能算法取我国农业出产的适配性。
省搭建的农机安排大数据平台是大数据优化要素设置装备摆设的典型案例。该平台可以或许对农机的跨区域功课进行优化安排,平台根据做物发展周期及稼穑勾当的具体需求,切确规划农机功课的时间放置和行进线,显著降低设备的闲置率取反复购买成本。基于大数据的农机安排功课体例取得了显著成效,我国于2024年启动了“全国农机功课批示安排平台”,农机每5秒从动上传一次数据,供给切确的定位、形态消息和功课进度反馈。该平台已成功接入91万台套农机设备,基于及时的数据消息跨区域安排空闲农机、送油到田,实现了“平急两用”。此外,大数据也鞭策了要素投入类型上的婚配,通过农业出产社会化分工和出产性办事的外包,无效帮力农业规模运营,优化了农业出产的全体结构。
李颖明, 王子彤, 汪明月, 等。 大数据支持现代农业财产高质量成长的内正在逻辑取政策。 中国科学院院刊, 2025, 40(1)! 172-180。
① 有打算地逐渐推进数据平台成长。以整合现有平台资本功能和弥补功能短板为次要手段,聚焦手艺成长前沿鞭策沉点品类数据的汇聚,支撑面向沉点焦点品类的区域性农业根本数据库、数据中台扶植,鞭策数据共享的根本支持平台扶植。
要素设置装备摆设效率关心若何优化资本设置装备摆设,确保资本正在最无效率的部分或出产单位获得利用,焦点是多种出产要素的合理分派和利用。数据获取范畴的扩大降低了农业出产的不确定性,带来资本劣势互补,消息的不合错误称被无效缩小,要素投入的婚配有帮于出产效率的提拔。跟着农业数据获取渠道的增加,更多非布局化数据集成纳入农业数据系统。例如,做物发展的高光谱图像数据有帮于切确评估做物的健康情况和养分需求,从而更精准地设置装备摆设农用物资的品种和数量。
① 落实全国消息化尺度扶植想谋决策摆设。自创国际上IPSO(IP-base Smart Object)、OMA(Open Mobile Association)等通信和谈尺度的使用经验,加速我国通用型设备配备通信和谈尺度制定的历程,同时其兼容性和可扩展性。
农业财产的转型升级需要挖掘新增加点,大数据取保守要素的组合支持了多样化财产形态的构成。农业大数据维度取内容的快速扩展,使农业出产函数曾经逐渐由地盘、劳动取资金的保守要素组合发生改变,实现保守出产要素取数据要素的新组合,改变了农业出产函数的要素禀赋布局,鞭策了前沿手艺的前进和农业新业态的构成。农业出产需求由农产物出产不竭向产物的功能价值开辟拓展,出产不只要提高农产物产量,也要可以或许精准满脚愈加细分的、多元的农产物需求。
鞭策农业智能算法模子的结合攻关,指导社会算力资本向农业范畴适度倾斜,成立支持农业财产转型升级的决策支持系统。
大数据正在现代农业出产的使用笼盖了多个维度和分歧阶段,为现代农业转型供给了强力支持。从经济学角度来讲,农业大数据全面提拔了农业出产的全要素出产率,包罗改良办理和操做流程推进现有农业出产要素更无效操纵带来的手艺效率提高,和推进现有农业出产要素正在更无效率的地域或出产从体中利用带来的设置装备摆设效率的提高,从而提拔了出产从体操纵耕地、劳动力、水资本,以及两头投入品等农业出产要素的能力和程度。除了对农业全要素出产率的提拔,农业数据类型和内容的扩展还添加了数据消息的维度,为保守出产要素赋能,推进立异性、性出产模式取财产形态的构成,鞭策现代农业向高质高效转型。全体逻辑布局如图1所示。
依托农业大数据采集手艺、存储手艺、处置手艺、阐发挖掘手艺、展现手艺等,海量的农业决策支撑平台逐渐构成。跟着农业出产相关算法不竭完美、算力不竭加强,农业运营从体可操纵精准农业决策模子分析阐发景象形象参数、土壤属性和做物发展周期等环节目标,并进一步连系专家系统供给的消息,以此构成定制化、顺应性强的农业出产策略。农业大数据平台的成立推进了聪慧农业的专家办事系统、近程智能节制系统、农机取稼穑办事系统的成长,提拔了农业运营从体科学决策、规避农业天气风险、推进农业降本提质增效的能力。
正在全要素出产率的语境下,手艺效率关心若何通过改良办理和操做流程来实现现有资本更无效地操纵,焦点是提高现有要素的操纵效率。单元时间获取数据的频次添加使农业出产形态节制愈加精准。以新兴传感手艺(如传感器、红外器和无人机等)、计较手艺(如云计较等),以及收集通信手艺(如5G通信等)配合形成的新型农业物联网系统,为农业出产供给了海量的精细监测数据。借帮天气变化取农业空间优化模子、动动物发展优化模子等农业出产模子,有帮于实现更精细的农业出产流程监测和更精准的农业要素投入节制,使农业出产要素的投入更趋近抱负的投入形态,鞭策农业现代化手艺的无效使用,并提高农业出产的手艺效率。
② 全面深化公共数据的程度,鞭策数据办理部分取相关机构配合扶植和共享高价值数据集。加速及科研机构涉农公共数据的脱密取脱敏处置,正在确保消息平安的前提下,摸索低成本或有前提免费的数据供给模式,以推进数据的普遍操纵。
基于农业大数据支持现代农业出产的逻辑阐发,环绕成立完美农业大数据系统、提高峻数据要素的操纵效率,以及成立农业大数据决策支持系统等问题,立脚于我国农业大数据的成长示状,本文提出鞭策大数据支持现代农业成长的3条。
正在调研中领会到,省农业农村厅建立了农业决策支撑系统并已投入利用。该系统基于省近10年生态功能区划、土壤类型分布、做植结构、汗青施肥策略等35万余条分歧类型数据,可以或许融合做物保产、生态、降低面源污染等多方针要求;并按照分歧区域内土壤无机质合理范畴,提出农业出产的测土配方手艺方案。基于大数据的农业决策支撑系统可以或许无效提拔现代农业出产决策的科学性,实现多方针、复杂的现代农业决策优化。基于农业决策支撑系统的分析决策可以或许实现对农业出产风险的前瞻性预判,识别并规避影响农做物产量和市场价钱的风险峻素,减轻极端气候、病虫害等对农业系统的潜正在损害,加强农业抵御风险的能力。
表征农业出产特征、记实农业出产过程的数据消息自古代文明期间(如苏美尔文明、古埃及文明)就存正在,正在近代则逐步被归纳为对农业出产投入的耕地、劳动力、化肥农药等农业出产要素的统计数据,以及基于统计数据构成的相关阐发和判断。斯蒂格勒曾提出“踪迹工业”概念,指出大数据素质上是对勾当踪迹的捕获取使用。延长到农业范畴,大数据也同样暗示了对农业出产过程中度消息的记登科使用。农业大数据融合了农业的区域性、季候性和周期性等特征,兼具显著的全面性和立即性。通过对大量分歧类型、标准数据的整合阐发,既可以或许实现农业出产勾当的全程逃踪,也有帮于从宏不雅上研判农业出产的总体趋向。相较于保守的农业统计数据,农业大数据呈现出4个典型特征。
农业大数据的获取频次受收集手艺、收集成本,以及数据需求等多种要素的影响。当前,数据收集和传输手艺程度不竭提高、高质量精准农业的需求日益增加,农业数据获取的频次大幅添加。例如,农业出产范畴所需的景象形象监测办事大数据超越了保守日常预告的范围,逃求更为精细化和专业化的景象形象消息。经由景象形象监测取数据的立即传输,农业出产中的景象形象预告系统从保守的每日更新模式,演进为每2小时以至更屡次的及时更新,有帮于及时调整稼穑打算以应对气候变化。又如,安拆正在田间的传感器收集有帮于将对湿度的保守经验性估量,改变为每周至多1—2次的按期监测,以至正在部门更为先辈的农业系统中可以或许实现每日多次监测,从而为农业灌溉系统的动态办理供给更为切确的数据支持。