农业大数据技术前沿与应用

农业大数据技术前沿与应用许世卫研究员农业部农业信息服务技术重点试验室主任中国农业科学院农业信息研究所所长

年10月南京农业大数据技术前沿与应用第1页内容一、农业进入大数据时代二、前沿技术三、主要应用四、未来展望农业大数据技术前沿与应用第2页一、农业进入大数据时代农业大数据技术前沿与应用第3页“大数据”,主要是来描述和定义信息爆炸时代产生海量数据，并命名与之相关技术发展与创新。互联网行业是大数据应用领跑者，当前，大数据正在加速向农业领域拓展。基础架构关键分析主要应用开源项目农业大数据技术前沿与应用第4页伴随传感器、智能移动设备、互联网等发展，数据展现爆炸式增加。农业新改变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、管理等各种活动中形成，含有潜在价值、海量、活数据。是当代农业建设、发展、管理“基准线”。农业大数据技术前沿与应用第5页当前，中国每年产生并被存放数据总量超出800EB（1018字节），相当于全人类讲过话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)

农业每年产生数据量约为8000PB（1015字节）农业数据每年将以50%-80%速度增加农业生产数据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：硬件重构与软件定义》年度技术汇报）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农业大数据技术前沿与应用第6页全球气候观察系统（GlobalClimateObservingSystem）年天天新增超出250GB，政府间气候改变专门委员会（IPCC）第四次评定汇报中采取了超出了29,000个观察资料序列，第五次汇报中使用数据量到达了2.3PB。（1）气象数据1.农业大数据类型农业大数据技术前沿与应用第7页1984年，由NIH创办基因数据库（GenBank）；截止年4月，在传统数据存放区，共有1.35亿条序列统计，包含1265亿个碱基对；在WGS（WholeGenomeShotgun）分区内包含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）生物信息数据农业大数据技术前沿与应用第8页对地观察（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分辨率、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硕士产包含GLS1975、1990、、和（EO-1）五个子集一套Landsat卫星影像，总数据量超出5TB；（3）资源环境数据农业大数据技术前沿与应用第9页视频监测气象监测-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，伴随设备种类增加、价格降低，监测点将成指数级增加，所产生数据，将快速增加。仪器监测每10分钟采集1次数据（60多个指标*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）作物生长监测数据农业大数据技术前沿与应用第10页（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个指标信息，天天超出1000万个数据……农业大数据技术前沿与应用第11页大数据最大作用在于给人们带来了思维上转变农业大数据思维数据文化：尊重事实、强调精准推崇理性

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、科学决议数据创新

资源配置：精准化、智能化、高效化农业大数据技术前沿与应用第12页二、前沿技术农业大数据技术前沿与应用第13页农业大数据发展对传统数据处理技术体系提出了巨大挑战，需要我们在数据采集、数据标准、数据处理、数据分析、数据展现等方面做全新技术升级。农业大数据技术前沿与应用第14页1.数据精准获取技术可穿戴式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。农业大数据技术前沿与应用第15页2.数据标准化技术农业领域数据标准化变得极为迫切，信息采集、传输、存放、汇交标准规范亟需大量出台。农业基准数据库亟需建立。大数据数据标准化标准体系框架传输速率编码标准传输方式传输冗余……汇交方法汇交内容汇交分类汇交范围……采集规范传输标准存放标准汇交标准采集内容采集方式采集时间采集地点……存放格式存放方式存放安全数据结构……农业基准数据库数据增值关键在于整合，但整合前提是数据标准统一。农业大数据技术前沿与应用第16页建模技术：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改变动态建模；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；仿真结果反馈；生产与市场决议流程优化。农业大数据技术前沿与应用第17页4.数据分析模拟技术农业大数据技术前沿与应用第18页模拟育种=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生产过程、产量形成过程……农业大数据技术前沿与应用第19页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支撑下，经过对高频变农产品市场数据处理，实现多品种、多地域、多类型农产品市场变动内在机理、波动周期、市场走势可视化展现。农信采监测数据可视化农业大数据技术前沿与应用第20页三、主要应用农业大数据技术前沿与应用第21页大数据应用在于从流程优化、知识发觉、辅助决议过程中发觉大价值。

大数据技术与农业领域深入耦合，将对我国农业市场监测预警、智慧农业生产管理、和农业国家宏观管理决议带来前所未有改变！农业大数据技术前沿与应用第22页农业监测预警是当代农业稳定发展最主要基础之一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---发觉市场风险农业大数据技术前沿与应用第23页移动采集技术

“农信采”（便携式农产品全息市场信息采集器），是一款新型农产品市场信息采集设备。“农信采”推广应用，将为我国农产品市场信息标准化、即时性采集带来革命性改变，可广泛应用于田头市场、批发市场、零售市场农产品全息信息采集。Windowsmobile版本安卓版本农业大数据技术前沿与应用第24页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目标价格采集。该设备定位功效、数据纠错、信息分析功效，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采集。农业大数据技术前沿与应用第25页数据标准化技术制订了农业部行业标准2项主动推进农业信息标准化科研工作，在建立农产品全息市场信息框架体系起草、制订了《农产品全息市场信息采集规范（NY/T

2138-）》与《农产品市场信息分类和计算机编码（NY/T

2137-）》2项行业标准农业部于年2月21日颁布，并于年5月1日起正式实施。农业大数据技术前沿与应用第26页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20222023生产量14214141131401613988139551405014146141931424014290进口量223225226227228229230231233234期初库存6236711277778273866089269193946197309999总供给2067321450222488228432320523569238852420324523总需求2067321450222488228432320523569238852420324523消费量13523136331370613787138741396914064141111415814208口粮消费10886109661101111060111161117311235112541127711303饲料消费1658169717331768180318371866189119131933工业消费194203211220228237245253260267其它消费785767751739727722718713709705出口量39394041424344444546期末库存71127777827386608926919394619730999910268库存改变876665496387266267268269269269平衡表农业大数据技术前沿与应用第27页

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大型系统。其特点是，监测预警农产品种类多、品种全，涵盖11大类953个农产品品种；监测预警空间分布广、区域性强；监测预警时期包含短期、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农业大数据技术前沿与应用第28页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集中表达。是在线协商良好平台，也是农业信息分析等学科研究主要载体。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。农业大数据技术前沿与应用第29页含有4大功效：实时监测大数据处理智能仿真模拟信息公布农业大数据技术前沿与应用第30页农业展望会议---当代农业高端管理工具美国农业展望大会第90届澳大利亚农业展望大会第44届墨西哥农业展望大会第1届FAO-OECD农业展望大会第8届至年：农业大数据技术前沿与应用第31页NASS公布了461篇汇报FAS公布了119篇汇报。ERS公布了229篇汇报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汇报显示权威预期实时、全方面、准确数据农业大数据技术前沿与应用第32页首届中国农业展望大会

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、主动应对国际改变新篇章。参会者包括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。农业大数据技术前沿与应用第33页全体大会+18场专题会54位国内外教授演讲500多人参加了大会农业大数据技术前沿与应用第34页会议公布了《中国农业展望汇报（-2023）》分品种展望汇报（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《中国农业展望汇报（-2023）》农业大数据技术前沿与应用第35页首届中国农业展望大会受到了国内外社会各界广泛关注！

据不完全统计，截至年4月22日会议结束后第二天，1300多家国内外网站对中国农业展望大会进行了报道。农业大数据技术前沿与应用第36页2.智慧农业—精准生产、智慧管理对大田生产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、决议、调度闭环应用对农作物生产、管理和抗灾救灾进行快捷高效调度指挥，实现精细化农业生产与宏观监管农业大数据技术前沿与应用第37页对畜牧养殖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准确确定猪日粮比：经过大数据技术获取符合营养目标日粮搭配百分比。农业大数据技术前沿与应用第38页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，优化果园系统中信息流程，实现果园优质、高产、高效、安全生产和管理。主要用途：果树长势监测。果园病虫害监测和实时识别。实时提供病虫害防治方案。实现果树生产专业化指导。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）针对数字果园应用--为果农管理田园提供了新方式农业大数据技术前沿与应用第39页3.国家农业宏观管理—科学决议优化统计数据、实现产销精准匹配。针对农产品时常出现区域性、季节性、结构性“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搜集、分析实现产销精准匹配，促进了农产品供需平衡。利用互联网大数据，辅助决议。国家统计局与BAT(baidu、阿里巴巴和腾讯)签署了大数据战略合作框架协议。深入发挥大数据对于常规渠道统计决议参考、补充作用。对内部优化决议农业大数据技术前沿与应用第40页对外跟踪国际贸易，合理引导国际市场预期当前，国际农产品价格联动性增强，为了适应世界农业格局改变，利用大数据技术，跟踪、监测、分析、应对国际市场改变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主要趋势加紧农业信息开放步伐，改进中国数据质量，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改变预期，增加我国在国际市场上影响力和话语权。农业大数据技术前沿与应用第41页四、未来展望农业大数据技术前沿与应用第42页一切围绕“数据”这一关键运行未来农业监测预警将围绕“数据”关键，开展采集、标准化、存放、分析处理、公开公布、展望预测，影响预期，管理未来。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！数据能力将成为推进国家进步新型竞争力！农业大数据技术前沿与应用第43页农产品市场信息流监测技术市场信息获取、传输、处理标准化技术市场信息移动监测设备市场交易混沌场景下信息识别技术市场信息流定量测度技术“信息流”监测、分析、模拟技术将成为重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多品种、多地域、多类型农产品市场预测模型系统智能预警基础算法智能算法BECDA预警算