农业大数据技术前沿与应用

农业大数据技术前沿与应用内容一、农业进入大数据时代二、前沿技术三、主要应用四、将来展望一、农业进入大数据时代伴随传感器、智能移动设备、互联网等的发展，数据呈现爆炸式增长。农业的新变化特点量大实时复杂类杂数据无处不在数据无时不有数据无物不生数据无人不感地域性季节性多样性周期性农业农业大数据（Bigdata）是指在当代农业生产、经营、管理等多种活动中形成的，具有潜在价值的、海量的、活的数据。是当代农业建设、发展、管理的“基准线”。目前，中国每年产生并被存储的数据总量超出800EB（1018字节），相当于全人类讲过的话160倍。KB（103字节）

MB(兆，106字节)GB(吉，109KB）TB(太，1012字节)

PB(拍，1015字节)

EB(艾，1018字节)ZB(泽，1021字节)

农业每年产生的数据量约为8000PB（1015字节）农业数据每年将以50%-80%的速度增长农业生产数据2500PB农业管理数据1200PB农业自然资源数据3500PB农业市场数据800PB（数据起源：ZDNET《数据中心2023：硬件重构与软件定义》年度技术报告）农业进入大数据时代气象数据生物信息数据资源环境数据生长监测数据农业统计数据全球气候观察系统（GlobalClimateObservingSystem）2023年每天新增超出250GB，政府间气候变化专门委员会（IPCC）第四次评估报告中采用了超出了29,000个观察资料序列，第五次报告中使用的数据量达成了2.3PB。（1）气象数据1.农业大数据的类型1984年，由NIH开办的基因数据库（GenBank）；截止2023年4月，在老式数据存储区，共有1.35亿条序列统计，涉及1265亿个碱基对；在WGS（WholeGenomeShotgun）分区内涉及1914亿个碱基对，6272万个基因组序列。全部数据若是装订成册，将载满700多辆卡车。（2）生物信息数据对地观察（遥感）技术农业资源研究提供空间数据，而且，遥感监测一直向高时空辨别率、高光谱、多频段方向发展，数据生产能力越来越强；美国NASA和USGS硕士产的涉及GLS1975、1990、2023、2023和2023（EO-1）五个子集的一套Landsat卫星影像，总数据量超出5TB；（3）资源环境数据视频监测气象监测-24个指标土壤养分监测-15个指标土壤水分监测-5个指标生长监测-16个指标实时监测仪器、设备全天候监测，伴随设备种类的增长、价格的降低，监测点将成指数级增长，所产生的数据，将迅速增长。仪器监测每10分钟采集1次数据（60多种指标*5万次/年）+市场监测数据+统计监测数据+视频监测数据>15G/年（4）作物生长监测数据（5）农业统计数据农业部统计报表

农业综合调查制度农村经营管理情况统计报表制度全国乡镇企业统计报表制度农业资源环境信息统计报表制度全国土壤肥料专业统计报表全国植保专业统计报表农业机械化管理统计报表制度种子管理机构报表种子企业报表……953个品种，全国1000家市场，每日价格等11个指标的信息，每天超出1000万个数据……大数据最大的作用在于给人们带来了思维上的转变大数据思维互联网思维数据思维产业思维跨域关联思维农业大数据思维数据文化：尊重事实、强调精确推崇理性万物皆比特，一切皆数据!数据制度：数据立法、用数机制尚数环境

数据治理：事前管理、科学决策数据创新

资源配置：精确化、智能化、高效化二、前沿技术农业大数据的发展对老式的数据处理技术体系提出了巨大的挑战，需要我们在数据采集、数据原则、数据处理、数据分析、数据呈现等方面做全新的技术升级。实时性精准性全面性系统性规范性1.数据精确获取技术14可穿戴式的信息获取技术可植入、可嵌入式数据获取技术微型移动信息获取技术生物传感、微纳米传感器、便携式传感器等新型设备。2.数据原则化技术农业领域数据原则化变得极为迫切，信息采集、传播、存储、汇交的原则规范亟需大量出台。农业基准数据库亟需建立。大数据数据原则化原则体系框架传播速率编码原则传播方式传播冗余……汇交措施汇交内容汇交分类汇交范围……采集规范传输标准存储标准汇交标准采集内容采集方式采集时间采集地点……存储格式存储方式存储安全数据构造……农业基准数据库数据增值的关键在于整合，但整合的前提是数据原则的统一。建模技术：农作物生长与产量形成机理建模；农产品消费行为与消费量变化动态建模；基于多代理系统进行农业智能仿真模拟；关联分析：教授会商系统结合；教授智慧动态引入；仿真模拟智能化和自适应；3.农业大数据分析处理技术仿真过程介入；仿真成果反馈；生产与市场决策流程优化。4.数据分析模拟技术模拟育种=大数据+超级计算种子基因数据+环境因子数据+遗传模型+超级计算经过计算机动态模拟种子的生产过程、产量形成过程……5.农业大数据交互式可视化技术农信采监测数据可视化大数据背景下，在交互式数据可视化技术的支撑下，经过对高频变农产品市场数据的处理，实现多品种、多地域、多类型农产品市场变动的内在机理、波动周期、市场走势的可视化呈现。农信采监测数据可视化三、主要应用大数据应用在于从流程优化、知识发觉、辅助决策的过程中发觉大价值。大数据技术与农业领域的进一步耦合，将对我国的农业市场监测预警、智慧农业生产管理、和农业国家宏观管理决策带来前所未有的变化！农业监测预警是当代农业稳定发展的最主要基础之一产量形成产销流通产品消费信息流揭示过程模拟预警与调控物联网当代农业大数据1.农产品市场监测预警---发觉市场风险移动采集技术“农信采”（便携式农产品全息市场信息采集器），是一款新型的农产品市场信息采集设备。“农信采”的推广应用，将为我国农产品市场信息原则化、即时性采集带来革命性的变化，可广泛应用于田头市场、批发市场、零售市场的农产品全息信息采集。Windowsmobile版本安卓版本农信采在全国广泛应用在北京、天津、河北、福建、湖南、广东、海南等省市几百个田头、批发、零售市场进行推广应用，共采集数据59万余条。从2023年9月1日将由发改委、农业部在新疆、黑龙江、吉林、内蒙古4省区用于大豆和棉花的目的价格采集。该设备的定位功能、数据纠错、信息分析功能，可用于审定品种、种业专利数、种子企业、种子价格、种植面积、供需情况等种业信息的采集。数据原则化技术制定了农业部行业原则2项主动推动农业信息原则化科研工作，在建立农产品全息市场信息框架体系起草、制定了《农产品全息市场信息采集规范（NY/T

2138-2023）》与《农产品市场信息分类和计算机编码（NY/T

2137-2023）》2项行业原则农业部于2023年2月21日颁布，并于2023年5月1日起正式实施。模型分析处理技术美国农业部：多国商品联接模型（Baseline模型)食物与农业政策模拟模型（Fapsim模型）FAO-OECD：Aglink-Cosim模型FAO全球粮食信息预警系统平衡表技术：美农部平衡表FAO-OECD平衡表类别2014201520162017201820192020202120222023生产量14214141131401613988139551405014146141931424014290进口量223225226227228229230231233234期初库存6236711277778273866089269193946197309999总供给20673214502201922488228432320523569238852420324523总需求20673214502201922488228432320523569238852420324523消费量13523136331370613787138741396914064141111415814208口粮消费10886109661101111060111161117311235112541127711303饲料消费1658169717331768180318371866189119131933工业消费194203211220228237245253260267其他消费785767751739727722718713709705出口量39394041424344444546期末库存71127777827386608926919394619730999910268库存变化876665496387266267268269269269平衡表中国农产品监测预警模型（CAMES）整体模型框架已经形成。总体上来讲，CAMES要等同于甚至优于ERS/USDA的大型系统。其特点是，监测预警的农产品种类多、品种全，涵盖11大类953个农产品品种；监测预警的空间分布广、区域性强；监测预警时期涉及短期、中期和长久；监测预警模型涵盖气象、投入和管理等影响因子。中国农产品监测预警模型搭建农业监测预警研究空间是中国农科院信息所农业信息学科建设和发展的集中体现。是在线协商的良好平台，也是农业信息分析等学科研究的主要载体。农业监测预警空间建有中国农产品监测预警系统、中国农业监测预警数据库系统、在线会商系统等多套应用系统及先进硬件支撑环境。具有4大功能：实时监测大数据处理智能仿真模拟信息公布农业展望会议---当代农业的高端管理工具美国的农业展望大会第90届澳大利亚的农业展望大会第44届墨西哥的农业展望大会第1届FAO-OECD的农业展望大会第8届至2023年：NASS公布了461篇报告FAS公布了119篇报告。ERS公布了229篇报告美国靠什么引领世界农业？--数据支撑释放市场信号公布产品报告显示权威预期实时、全方面、精确的数据首届中国农业展望大会2023年4月20-21日，首届中国农业展望大会在京召开。标志着中国特色农业信息监测预警体系建设取得成效，开启了提前公布市场信号、有效引导市场、主动应对国际变化的新篇章。参会者涉及全国各地农业生产经营者、科研工作者、政府管理者以及来自OECD、美国、澳大利亚等国际教授。全体大会+18场专题会54位国内外教授演讲500多人参加了大会会议公布了《中国农业展望报告（2023-2023）》分品种展望报告（粮食、棉花、油料、糖料、肉类、禽蛋、奶类、蔬菜、水果等）农产品围绕农业资源环境、农业支持政策、农业科技创新等热点专题进行了研讨。公布了《中国农业展望报告（2023-2023）》首届中国农业展望大会受到了国内外社会各界的广泛关注！据不完全统计，截至2023年4月22日会议结束后第二天，1300多家国内外网站对2023中国农业展望大会进行了报道。2.智慧农业—精确生产、智慧管理对大田生产的农作物长势长相监测农情监测系统：农作物苗情、墒情、病虫情、灾情实现信息采集、监测、预警、决策、调度的闭环应用对农作物生产、管理和抗灾救灾进行快捷高效的调度指挥，实现精细化农业生产与宏观监管对畜牧养殖的智能应用合理优化养殖环境：实时监测空气温湿度以及二氧化碳、氨气等数据，智能分析、判断、调控养殖环境。O2CO2O2CO2NH3CO2精确拟定猪的日粮比：经过大数据技术获取符合营养目的的日粮搭配百分比。数字果园就是以果园系统为研究对象，以当代信息技术和通讯技术为工具，优化果园系统中的信息流程，实现果园优质、高产、高效、安全的生产和管理。主要用途：果树长势监测。果园病虫害的监测和实时辨认。实时提供病虫害防治方案。实现果树生产的专业化指导。实现果品溯源。数字果园现场信息采集系统(采集果园土壤、空气及果园视频等其它环境信息）针对数字果园的应用--为果农管理田园提供了新的方式3.国家农业宏观管理—科学决策优化统计数据、实现产销精确匹配。针对农产品时常出现的区域性、季节性、构造性“卖难”和“买贵”问题，加强农产品产销信息平台建设，经过农产品产销数据的搜集、分析实现产销的精确匹配，增进了农产品供需平衡。利用互联网大数据，辅助决策。国家统计局与BAT(百度、阿里巴巴和腾讯)签订了大数据战略合作框架协议。进一步发挥大数据对于常规渠道统计决策的参照、补充作用。对内部优化决策对外跟踪国际贸易，合理引导国际市场预期目前，国际农产品价格联动性增强，为了适应世界农业格局的变化，利用大数据技术，跟踪、监测、分析、应对国际市场变化已成为当代农业发展迫切要求。数据开发已经成为全球发展的主要趋势加紧农业信息开放步伐，改善中国数据质量，提升数据国际公信力，正确引导国际市场对中国农产品市场变化的预期，增长我国在国际市场上的影响力和话语权。四、将来展望一切围绕“数据”这一关键运营将来农业监测预警将围绕“数据”关键，开展采集、原则化、存储、分析处理、公开公布、展望预测，影响预期，管理将来。使用、利用开发才会产生大价值数据能力将成为当代农业发展的新型力量！数据资源将成为国家新型战略资源！数据能力将成为推动国家进步的新型竞争力！农产品市场信息流监测技术市场信息获取、传播、处理的原则化技术市场信息移动监测设备市场交易混沌场景下的信息辨认技术市场信息流的定量测度技术“信息流”监测、分析、模拟技术将成为要点多品种市场关联预测技术高频变农产品市场数据处理关键技术