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摘要：農業高質量發展是中國現代化建設的重大戰略目標選擇，是新階段農業高效化推動生產、科學化施策管理、精準化拓展服務的重要要求。農業高質量發展目標的實現離不開農業大數據的基礎作用和推動力量。當前農業大數據越來越被人們所重視，應用大數據思維、方法和技術解決農業的生產、經營、管理、服務的問題，將使農業發生重大變革。未來一段時期，農業大數據建設應著力構建農業基礎數據資源體系、標準體系、關鍵技術體系，突出問題導向、品種導向、應用導向、市場導向，大力開展中國主要農產品大數據建設，發展農業全產業鏈數據經濟和數據產業。

關鍵詞：農業高質量發展；農業大數據應用；農業大數據建設；農業大數據技術體系

在中國農業發展取得重大歷史性成就之后，農業增長的基礎條件、發展機制、外部環境發生了重要變化。農業正處在轉變發展方式、優化產業結構、轉換增長動力的關鍵時期，農業發展目標導向由增產導向轉向增產提質并重導向。質量興農是加快推進農業由增產導向轉向提質導向的必由之路，也是農業實現高質量發展的必然要求。為深化農業供給側結構性改革，引導農業加快向綠色化、優質化、特色化、品牌化發展，農業農村部將2018年確定為“農業質量年”，以全面部署推進農業高質量發展，提高農產品質量安全水平，滿足人民群眾對美好生活的需要，為實施鄉村振興戰略、培育農業農村發展新動能提供重要支撐。中國提出農業高質量發展目標，必然會給農業帶來新的發展路徑。要想達到理想目標需要多種環境和條件共同支撐，其中，最基礎的就是要改善農業高質量發展的數據條件。以數字化、信息化為特征的農業基礎建設，將會為農業高質量發展、鄉村全面振興帶來新的力量。數據是基礎性戰略性資源，大數據是農業信息化發展的新階段。大力發展農業大數據，推動農業全產業鏈數字化改造和提升，將會提升農業產業效率，優化農業要素配置，降低農業生產成本，優化農產品產銷匹配，提高農業管理效率，催生農業新業態。

1高質量發展目標對農業大數據的需求

農業高質量發展是建設現代農業、實現鄉村振興的重大任務。農業高質量發展目標，就是要從建設現代化農業體系出發，適應農業發展階段重大變化，轉變農業增長方式，優化農業產業結構，加強農業發展戰略支撐。1.1需要以大數據為引導，轉變農業增長方式。改革開放40年來，中國農業發展成績顯著。1978—2017年，中國的糧食、棉花、油料、茶葉、水果、肉類、牛奶產量分別增長1.17、1.61、5.66、8.18、37.4、9.11、33.4倍（數據來源于國家統計局），肉蛋菜果等產量穩居世界第一。農產品產量在幾十年內如此高速增長，是農業發展史上的奇跡。這種增長憑借政策支持、科技發展的同時，更多地依靠了農業生產規模增加、投入增長、外延擴大。但長期依靠這種增長方式，也帶了資源匱乏、環境污染、食品安全等諸多問題，付出了高物質與高成本投入的代價。2017年中國水稻、玉米、小麥三大糧食作物化肥利用率為37.8%，農藥利用率為38.8%，盡管已經提前3年實現到2020年化肥、農藥使用量零增長的目標，但是與發達國家相比，仍處于較低水平。顯然，當前農業的發展依然面臨著自然資源約束以及生產效率低下的困境。這種困境主要是農業增長過程缺乏有效管理與精準控制所致，需要堅持規劃先行，合理區分農業空間、城市空間、生態空間，進一步優化農業生產力區域布局，規范農業發展空間秩序，推動形成與資源環境承載力相匹配、生產生活生態相協調的農業發展格局[1]。大數據的興起與應用，恰恰可以為改變這種困境找到出路。農業大數據以更好反映客觀存在信息特征見長，將為客觀、快速、有效發現因素關系，辨別事物聯系，精準施策提供最重要基礎條件[2]。農業大數據可以挖掘農業資源間的發展潛力、搭配關系和最佳使用途徑，精確計算最優化配置模式，幫助農業實現生產需求變化與資源變化的深度耦合，做到農業“全要素、全過程、全系統”精準生產的一體化。依靠數據驅動，能使傳統農業從主要追求產量和依賴資源消耗的粗放經營轉向數量質量效益并重、注重提高生產效率、注重可持續的集約發展，從而走上產出高效、產品安全、資源節約、環境友好的現代農業發展道路。1.2需要以大數據為基礎，優化農業產業結構。當前中國農業的主要矛盾已經由總量不足轉變為結構性矛盾，集中體現在階段性供過于求和供給不足并存，特色優勢產業規模不大、產品不優、產業融合不夠等方面。現代農業更多的是強調綠色、安全、高質量、品牌化。所以要圍繞市場需求變化，以提高農業供給質量為主攻方向，優化農業產業體系、生產體系、經營體系，促進農業發展由主要滿足量的需求，向追求綠色生態可持續、更加注重滿足質的需求轉變。農業大數據在從量到質的優化轉變中能夠發揮巨大作用。（1）大數據可以引導產銷對接。通過發揮互聯網+、電子商務、移動互聯等先進信息技術優勢，將消費者的消費偏好、消費升級需求、消費余缺狀況等及時反饋到生產端，緩解產銷對接過程中存在的信息不對稱問題，實現農產品產銷精準對接。（2）優化供給側結構。當前農業矛盾的主要方面在供給側，大數據技術可以分析供給側結構，進行要素配置優化、結構精準優化，比如優化糧經飼三元種植結構，努力擴大市場短缺品種的生產規模，多途徑調整市場過剩產品的種植結構。（3）大數據助力產業區域精準布局。糧食生產功能區、重要農產品保護區、特色農產品優勢區“三區”建設，需要建檔立卡、上圖入庫，全面實現數字化、精準化管理，形成耕地、作物、地理空間的“一張圖”，有助于更好實現區劃布局的精準管控。1.3需要以大數據為動能，加強農業發展戰略支撐。農業高質量發展涉及多個方面，支撐發展的動力需要不斷強化和調優。當前在高質量發展方面中國還存在許多不足，比如，綠色化、優質化、特色化、品牌化的產品供給不充足；農業全產業鏈條短，農產品加工業轉型升級滯后；農產品進出口面臨很大的壓力，傳統優勢產業的出口競爭力減弱。這些不足用傳統驅動力量已難有突出效果。國內正在布置實施的特色農產品優勢區創建、優質糧食工程、動植物保護能力提升、農業品牌提升、特色優勢農產品出口提升等諸多重要任務都體現出發展關鍵在于轉換增長支撐力量，注重應用••14許世衛：農業高質量發展與農業大數據建設探討新動能提升產業發展能力、提升國際競爭力。轉換和強化發展動能，實現高質量發展，需要大數據在多個方面提供動力支撐。（1）高質量發展需要數據驅動產品質量安全。食品安全不僅是產出來的也是管出來的，高質量發展迫切需要推進農產品生產和流通標準化、農產品特征標識化、農產品來源身份化，來保障食品安全的全程可監控、可追溯。（2）高質量發展迫切需要大數據賦能農業全產業鏈融合。從生產、流通、消費，到品牌化創建、休閑農業發展、美麗鄉村創建，實現產業聯通，加快一二三產業協同，從而促進生產要素邏輯聚合，提升資源配置效率和產業增值空間。（3）高質量發展需要大數據支撐對外開放。中國作為農產品大國，要提升國際話語權和貿易競爭力，也需要加強全球農產品大數據建設，通過定期農產品市場監測報告、農產品供需平衡表、中長期農業展望報告等信息服務產品，提升中國的大數據科學決策能力和預警水平，服務好“兩個資源”和“兩個市場”的全新開放拓展格局。

2農業大數據應用成效

農業大數據是國家大數據戰略的重要組成部分，發展農業大數據，是推進農業信息化的“中央處理器”[3]。2015年7月1日的《國務院關于積極推進“互聯網+”行動的指導意見》要求，綜合利用大數據、云計算等技術，建立農業信息監測體系，為災害預警、耕地質量監測、重大動植物疫情防控、市場波動預測、科學經營決策等提供服務[4]。2015年8月31日的《國務院關于印發促進大數據發展行動綱要的通知》提出，要統籌國內國際農業數據資源，強化農業資源要素數據的集聚利用，提升預測預警能力。建設農產品全球生產、消費、庫存、進出口、價格、成本等數據調查分析系統工程，加強全球農業調查分析，引導國內農產品生產和消費，完善農產品價格形成機制，縮小城鄉數字鴻溝，促進城鄉發展一體化[5]。農業大數據的技術發展，使得農業監測進入信息感知時代，數據獲取手段不斷改善，數據分析水平不斷提升。大數據可以優化生產布局，優化生產投入，判斷市場變化，促進產銷對接，減少產后損失。從總體應用看，農業大數據已經逐步在生產、經營、管理、服務中發揮重要作用，成為現代農業精準生產的“定位儀”、現代農業市場消費的“導航燈”和現代農業管理決策的“指揮棒”。2.1發揮農業要素耦合效應，提升精準生產決策。大數據有利于發揮要素間耦合作用，提升要素聚集價值。在優化農業生產上，圍繞土壤監測、氣象預報、水肥管理、病蟲害預報、高效養殖等方面已經開展了大量的應用，國內外涌現出一批以大數據等新技術推動農業創新與轉型的IT服務商。在世界農業發達國家，農業大數據已為生產經營提供了有效的應用。美國硅谷土壤抽樣分析服務商Solum利用軟、硬件系統實現精準土壤抽樣分析，給土壤“號脈開方”[6]。美國BlueRiverTechnology通過計算機視覺技術可以從農作物中精準地識別雜草，有選擇性地殺死有害植物，從而減少化學農藥的使用[7]。美國農業部開始在部分農場采用高光譜航空遙感影像和地面觀測數據結合的方式進行面狀病蟲害監測[8]，利用全球的病蟲害數據發現害蟲的傳播規律。在英國，大多數的養牛、養豬場都通過監測與分析數據，實現了飼料配制、日常飼喂、糞便清理、圈舍管理等不同程度的智能化、自動化管理。在中國，隨著物聯網、遙感等信息技術在農業領域的廣泛應用[9]，設施農業、動物養殖、水產養殖等領域的數字化、精準化管理模式正在興起，逐步發揮著大數據提升精準調控和生產決策的重要作用。2.2全面、多維感知農產品流通過程，保障農產品質量安全。在較長一段時間內，由于農產品流通渠道多樣，區域分散，監管不透明，公眾缺乏知情權和監督權，致使國內食品安全事件時有發生，給消費者造成了重大傷害。大數據技術的發展使得全面、多維感知農產品流通成為可能。目前，技術層面上，在產地環境、產品生產、收購、儲存、運輸、銷售、消費全產業鏈條上，物聯網、RFID技術得到廣泛應用，一批監測新技術和農業監管應用系統陸續開發并應用。制度層面上，國內利用大數據開展食品安全監管的力度不斷加強，2015年7月國務院出臺了《關于運用大數據加強對市場主體服務和監管的若干意見》[10]，明確提出建立產品信息溯源制度，對食品、農產品等關系人民群眾生命財產安全的重要產品加強監督管理，利用物聯網、射頻識別等信息技術，建立產品質量追溯體系，形成來源可查、去向可追、責任可究的信息鏈條，方便監管部門監管和社會公眾查詢；電子商務上，阿里巴巴、京東商場等電商企業利用大數據保障食品溯源[11]，全國許多農產品主產區進行了農產品溯源探索并取得效果，針對不同類型農產品特點，通過二維碼來獲取農產品生產地、種養人、生長周期、施肥用藥量、采摘收獲上市日期等溯源信息。2.3充分挖掘用戶個性化需求，促進產銷精準匹配。在過去農業發展中，人們大多關注的是農產品生產的數量問題，而在消費水平提高、消費結構升級的情況下，人們更多關注吃得健康、吃得營養、吃得安全。大數據正在驅動商業模式發生變化，利用大數據分析結果，可以使農產品經營者更加有效地預售和直銷產品，提高經營水平，促進農產品生產與消費匹配，為農產品營銷帶來了新的機遇。如阿里研究院基于農產品銷售額排名，了農產品電商情況，用大數據揭示縣域農產品電商情況。不少農產品經營者通過挖掘海量數據，揭示不同地域、不同人群農產品消費特征。一些經營者還以廚房為消費場景進行農產品消費分析，有效開展農產品廚房消費配送，改變傳統消費方式[12]。在日本，一些銷售便利店會向氣象服務部門購買3天內的衛星云圖，用以預測3天內天氣的變化趨勢，然后按照不同商品與天氣之間的對應關系，組織門店的商品進貨、上架及銷售。一些企業將食品營養含量數據與居民個體的飲食數據、健康數據進行關聯分析，指導人們根據自身健康狀況選擇適當食物。中國已經形成的大量農產品消費數據將為農產品定制化消費、精準化配送提供重要的數據分析來源。截至2017年，中國24個省市區已有了淘寶村，農村電子商務正在深刻改變中國農村的面貌，改變中國傳統農產品營銷的模式[13]。2.4釋放市場信號，引導市場發生有利變化。通過大量數據分析，能夠提供市場供需基本判斷，促進市場朝有利方向發展。世界農業強國除擁有巨大的農產品生產能力外，往往還有很強的農業大數據能力。美國是世界農業大國也是農業強國，其收集農業數據、分析農業信息的能力也是世界一流的。幾十年來，美國已經形成了一套龐大的農業數據獲取系統、分析系統和信息系統，他們定期《農業中長期展望報告》（年度）、《世界農產品供需預測報告》（月度）和《農作物生長報告》（周度），成為引導全球農產品市場變化的重要數據來源。中國的農業數據分析和數據利用也取得重要進展。2003年起，農業農村部建立《農業部經濟信息日歷》制度，生產及市場經濟信息。2014—2018年中國連續召開了5屆中國農業展望大會，了未來10年18個品種的《中國農業展望報告》，基于多品種關聯、融合大數據技術的CAMES智能模型系統技術支撐，對主要農產品品種平衡表進行分析，研判未來農產品的供需形勢，中國農業展望大會開啟了中國提前市場信號、有效引導市場、主動應對國際變化的新篇章。

3農業大數據建設內容探討

目前，國內農業大數據獲取、分析、應用都取得了重要進展，但數據資源不足、標準缺乏、數據共享不暢等問題仍然存在[14]。按照農業高質量發展目標需求，需要加強農業大數據建設，構建農業基礎數據資源體系、構建農業標準化體系、構建數據獲取關鍵技術體系，需要加強重要農產品大數據建設，加強農業大數據應用，在應用中發現和解決問題，提升農業生產經營和管理服務數字化水平，助推農業高質量發展與農業現代化進程。3.1構建基礎大數據資源體系，加強數據服務能力建設。數據將成為一項戰略業務資產，促進農業產業地位提升。中國在農業生產、流通、管理過程中，曾經產生、積累、存貯了大量數據，特別是近年來，隨著物聯網技術、傳感器技術、互聯網技術的快速發展和應用，農業數據獲取更加方便、快捷，在國家、地方、部門都存有大量數據資源。這些數據中有許多是農業過程性數據，大部分只對原有對象具有分析研究作用，不具備普遍應用屬性，但這些資源中仍有相當規模的數據具有共享價值。匯聚這些自然類基礎環境數據、生產類投入數據、經濟類消費數據，構建農業基礎數據資源體系，對提升整個國家農業數據能力十分重要。如構建農業投入品管理大數據，可推動大數據在農業投入品監管、農產品質量安全監控、農業經營主體信用評價、金融保險服務等領域廣泛應用；構建氣象與自然資源服務大數據，可開發生成作物生育期、作物積溫、作物長勢分析判斷服務產品，推進農業生產數據與氣象大數據的深度融合應用，發揮氣象大數據對農作物區域布局、生產精準管理、災害過程防御的作用，提升氣象服務能力；構建集交易主體、交易品種、交易量、交易價格于一體的農產品市場交易大數據，可強化市場交易大數據基礎服務、數據分析與可視化呈現，推進農產品供求預測、營銷服務、質量監測、結構調整的精準化。3.2建設農業標準化體系，加大數據標準制修訂力度。農業標準化是現代農業的重要基石，農業標準化體系建設是農業大數據建設的基礎，是全面推動農業精準化、智能化的前提條件和關鍵所在，要加大數據標準制修訂力度，為現代農業全產業鏈精準管理、提升農產品質量安全提供支撐。農業生產過程是重要的農業大數據來源，要聚焦農產品產地環境、投入品、生產過程控制等環節數據獲取與分析應用標準建設。農產品消費流動數據是農業數據薄弱內容，要推進農產品流通標準化建設，加快制定農產品分類、編碼標識、平臺運行的數據格式、接口規范等關鍵標準。農產品電子商務發展迅速，要推進農產品特征標識化，將電子生產檔案與標識掛鉤，建立全國統一規范、通查通識的農產品標識信息管理系統，增強農產品獲取、分析、比較的方便性。農產品質量安全備受廣大消費者關注，對于農產品身份化數據標準要加快建設，加強生產記錄、品牌標識、合格證等數據的通用性標準化工作，推動農產品流通的快速、高效、安全。3.3建設數據獲取關鍵技術，增強數字技術研發應用能力。未來農業大數據獲取技術將是農業信息科學技術研究領域的重點研究內容。其中傳感器是農業大數據獲取的重要途徑。未來新的農業傳感器感知對象將更加廣泛和細化，能夠檢測更廣泛的農業過程性事件。傳感器成本將進一步降低，應用將更加普及、使用將更加實惠，農業數據新的算法和傳感器結合將幫助從當前傳感器技術中推斷出更多信息。研究新型高性能納米傳感器是未來傳感器發展的重要趨勢。納米結構材料具有界面效應、尺寸效應、量子效應等特征，對外部環境的變化十分敏感，因而納米傳感器具有感應精度高、響應速度快、器件尺度小、功率能耗低等突出優點。柔性納米傳感器、基于納米傳感器的納米系統物聯網、集成化多功能化的納米器件陣列將成為納米傳感器未來發展趨勢。納米傳感器的自身特征和突出優點將使其在構建各類物聯網的進程中擁有巨大的發展前景和應用潛力，有望成為推動新一輪農業生命信息獲取的新技術。未來，新型高性能納米傳感器將在農業生產環境監測、作物本體信息監測、農作物病蟲害監測、農產品質量安全檢測等方面產生廣泛應用價值。3.4開展重要農產品全產業鏈大數據建設，增強國內重要農產品產業數字化能力。隨著物聯網、大數據和人工智能時代的到來，基于信息流動態監測的農業全產業鏈的數據經濟將呈現快速發展態勢。基于農業全程信息監測預警的生產、流通、消費、經營的數據經濟將高度活躍，農業數據產業可能會成為農業增值的一個重要組成部分。未來農業大數據工作，要突出品種導向，聚焦關系國計民生的水稻、小麥、玉米、大豆、棉花、油菜籽、糖料、橡膠，以及蘋果、柑橘、茶葉、蔬菜、生豬、牛羊、魚類等重要農產品，開展重要農產品全產業鏈大數據建設，構建包括生產、消費、貿易、價格、成本、收益的重要農產品單品種大數據資源，實現重要農產品全程大數據管理。以提升重要農產品全產業鏈“產業安全和戰略保障”能力為核心，完成重要農產品數據資源體系建設、大數據分析處理、監測預警服務產品升級建設任務，打造重要農產品全產業鏈的數據、技術、應用與服務協同發展體系，全面提升中國與全球重要農產品產業的數據資源掌控能力、技術分析能力、生產管理決策應用能力，推進國內重要農產品產業數字化、網絡化、智能化，加快現代農業發展。

作者:許世衛 單位:中國農業科學院農業信息研究所