农业大数据关键技术及应用进展
赵 冰1，毛克彪2，3※，蔡玉林1，王 涵4，孟祥金5，袁紫晋2
【摘 要】摘要：【目的】为了保障我国的粮食安全，促进农业大数据在农业领域的充分应用。【方法】通过对国内外大数据文献的调研和分析，对大数据理论的提出、发展和应用做了简单回顾。以此为背景，对农业大数据的关键技术和瓶颈问题进行分析，指出中国农业大数据发展中存在的主要问题，在此基础上，探索了农业大数据发展的理论、应用方法以及相关案例等，并对未来农业大数据发展进行了展望。【结果/结论】我国农业现代化需要大数据技术提供决策支持，并结合人工智能技术、物联网技术、互联网技术在农业全产业链中的发挥合力，促进农业转型升级，实现我国农业全要素的现代化、信息化发展。 【期刊名称】中国农业信息 【年(卷),期】2018(030)006 【总页数】10
【关键词】大数据；农业大数据；应用领域；关键技术
*基金项目： 国家重点研发计划课题“高时空分辨率多源卫星遥感气象灾害产品融合技术”（2018YFC1506502）和陆面过程模拟与数据同化分析（2018YFC1506602），国家自然科学基金项目“基于遥感研究气候变化背景下农业旱灾时空变化对粮食生产影响”（41571427）
0 引言
据联合国粮食及农业组织估计，到2050 年，全球人口将增长30%以上，这意味着粮食增产规模必须达到70%［1］。而2018 年3 月以来，美国打响的中美贸易战持续升级，我国的农业发展受到冲击，面临挑战。农业对国民经济的稳
定发展具有重要作用。据国家统计局数据显示，2017 年末我国总人口为13.9 亿，世界总人口约75 亿，我国人口占世界总人口的18.5%。我国是个人口众多的大国，解决好吃饭问题，始终是治国理政的头等大事［2］。然而，耕地流失［3］、农业环境污染［4］、极端天气频发［5］、农产品质量安全等问题，制约着我国农业发展。
2005 年以来，随着物联网、云技术、移动互联网等技术的飞速发展，数据量增长速度非常快，其中所隐含的信息也发生了质的变化。数据量的爆炸式增长极大地提高了挖掘分析的价值，传统的数据库和分析方法不能满足新时代的需求，这极大拓展了数据挖掘产品的应用范围。大数据在这种背景下诞生，为海量数据分析提供了契机。大数据首先在金融、医疗、交通等领域发挥了巨大作用，IBM 公司投资160 亿美元进行30 多次与大数据相关的收购，使业绩稳定高速增长，2012 年，IBM 股价每股突破200 美元大关，3 年内翻3 番［6］；2009 年谷歌通过对网络检索词条挖掘分析成功预测了H1N1 在全美地区的传播范围，预测结果比传统的疾控中心数据更加有效和及时［7］；伦敦在2012 年奥运会期间对地铁、公交和社交网络等方面数据实时采集，利用数据挖掘分析预判和控制交通情况，在道路使用率增加25%情况下保障了城市交通的井然有序。
由于农业领域产品附加值不高等特殊性，大数据在农业领域应用发展相对较慢。随着互联网、物联网、云计算的发展，全球导航卫星系统、遥感、地理信息系统技术在农业领域的应用，智慧农业、精准农业、设施农业的不断实践，农业产业链中获得的生命信息数据、环境信息数据、位置数据和农产品储藏运输数据以前所未有的速度增长。人们开始意识到大数据应用对农业的重要性，大数
据技术有助于加强农业生产各部门的深度耦合作用，对于提高农业生产效率、保障食品安全与产品质量、促进农产品市场供需信息流通，推动农业优质高效可持续发展具有十分重大的意义。
1 大数据在农业领域的应用进展
自2010 年以来，农业大数据的发展已经引起了高度关注，以美国为首的发达国家起步较早。2012 年3 月，美国政府投资2 亿美元以上，正式启动“大数据发展计划”，计划在科学研究、环境、生物医学等领域利用大数据技术进行突破［8］；2013 年，美国在第二次国家政府行动方案的实践中对data.gov 网站进行改进，开放了农业和营养方面等政府数据供公众下载使用；2013 年，英国在大数据研究上投资1.89 亿英镑，并启动了农业技术战略，利用大数据推动农业科技商业化。在学术研究层面，Morota 等［9］研究了大数据挖掘和机器学习方法在精准畜牧业中的作用，并分析了机器学习在动物基因组预测、乳房炎检测、图像分析等中的应用。Young 等［10］利用对遥感影像大数据的分析结合网页爬虫技术，研究了美国Baltimore 市城市农业试点的情况。Frelat 等［11］对撒哈拉以南地区超过13 万个小农家庭的土地利用和粮食生产数据进行研究，得出了粮食供应变化的驱动因素，并提出了改善粮食安全、消除贫困现状的建议。
我国也对农业大数据的发展给予了重视，2015 年12 月，农业部印发了《关于推进农业农村大数据发展的实施意见》；2018 年9 月，国务院印发了《乡村振兴战略规划（2018—2022 年）》，明确提出要实施数字乡村战略，深化大数据的创新应用。在具体研究实施方面，“渤海粮仓”大数据平台［12］、国家农业科学数据共享中心［13］、农业大数据应用云平台、全国基层农技推广信息
农业大数据关键技术及应用进展
