農業大數據可視化平臺研究

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摘要：圍繞當前溫州市農業發展現狀，融合物聯網、云計算、大數據、地理信息系統等先進技術，根據農業大數據可視化平臺建設內容、關鍵技術、實施路線進行逐一分析，構建了溫州市農業大數據可視化平臺整體建設方案。通過對農業大數據可視化平臺建設的研究與探討，可為未來國內農業農村信息化發展提供借鑒與參考。

關鍵詞：農業大數據；可視化平臺；地理信息系統；云計算

1概述

我國溫州市農村面積大、地域廣，在國家、省、市各類農業信息化政策的指引下，近年來積極開展農業信息化建設，建設了農產品/禽肉溯源查詢平臺、農產品質量監控系統，提升了農業管理與服務的信息化水平[1]。盡管如此，溫州市農業信息化建設仍存在一些問題，農業信息化工作仍需要進一步利用大數據挖掘、數據空間可視化等技術，挖掘農業大數據的數據價值，發揮農業信息化的優勢。在國家、省、市政策背景驅動和各級領導部門積極響應的大環境下，圍繞當前溫州市農業發展問題，提出建設溫州市農業大數據可視化平臺的構想，旨在研究融合物聯網、云計算、大數據、地理信息等先進技術，整合全市農業時空信息資源，建成全市農業大數據中心，全面掌握農業資源底數；開展農業大數據可視化平臺建設，直觀、動態地顯示各類農業資源的空間分布狀況，分析評價農業資源變化及利用效率，深度挖掘農業信息資源價值，提高溫州市農業資源管理水平，促進農業可持續發展。因此，溫州市農業大數據可視化平臺的建設對于溫州農業農村信息化發展水平的提升具有重要意義。

2農業大數據可視化平臺建設內容

主要建設內容包括農業大數據中心建設、農業大數據統計分析模型構建、農業大數據可視化平臺建設等3部分。通過農業大數據中心建設，建立數據采集、運算、應用、服務體系，為大數據可視化平臺建設提供大數據支撐，農業大數據中心擬以永嘉縣為試點開展建設工作。農業大數據統計分析模型構建則是通過對農業大數據中心各農業資源數據間的關聯分析，結合農業領域需求，確立綜合的多因素影響因子，應用關聯規則、聚類、時間序列等數據挖掘模式，最終建立農業大數據分析模型，為農業可視化平臺中的智能統計分析、空間決策分析等功能實現提供模型支撐。農業大數據可視化平臺建設利用大數據可視化、地理大數據、并行處理等技術對農業大數據資源進行綜合、全面展示，對農業大數據潛在規律和模式進行清晰、有效的傳達，使用戶快速獲取所需信息，保障農業生產管理科學化決策。2.1農業大數據中心建設。農業大數據中心是一個集空間數據、屬性數據與大量文本（圖片）信息于一體的海量農業大數據庫，涉及多年份、多學科、多專業的數據內容[2]。溫州農業局現有數據包括地表農業覆蓋數據、各類作物種植區產量、特色種植范圍（獼猴桃、葡萄、柚子）、土地確權數據、反映歷史農田變化的影像數據以及農業休閑、民宿、農家樂、電商等類型數據。項目在整合現有數據基礎上，結合項目分析可視化需求，將數據建設內容歸納為基礎地理數據、農業區劃數據、農業資源數據、農村經濟數據、農業休閑旅游數據、農業監測數據、農業電商數據、農業災情數據8大類。通過數據整理、數據處理、數據建庫、數據管理、數據服務等一系列環節建設農業大數據中心，為農業大數據可視化平臺建設提供大數據支撐。2.2農業大數據統計分析模型建設。在充分分析現有農業大數據成果情況的基礎上，結合農業領域在種植、銷售、物流、旅游等方面的實際問題，研究探討如何利用農業大數據為解決相關實際問題提供信息化決策服務，并研究建立農業大數據分析成果目標、統計分析模型和可視化展示方式，為農業大數據可視化平臺中的智能統計分析、空間決策分析、農業資源利用評價等功能建設奠定理論基礎。2.3農業大數據可視化平臺建設。建立農業大數據可視化平臺時，采用GIS技術對農業資源數據進行空間和時間化組織[3]，統一全市的農業信息資源，建立一張權威、現勢性高的農業資源底圖。在此基礎上，融合數據融合、數據挖掘、大數據分析等技術，結合農業空間布局和農業資源評價模型，對農業資源信息按不同視角、不同維度進行分析，從宏觀、中觀、微觀等多個層面為各級農業生產管理部門提供農業資源信息綜合統計、預測預警分析以及各類專題圖表輸出功能，實現對農業大數據的數據挖掘和可視化，為掌握現狀、制定政策、未來預測提供輔助支持，保障農業生產管理的科學化決策。其中農業大數據可視化平臺具體建設內容包括：（1）農業資源一張圖。依托實時、動態的農業大數據中心，構建全市農業資源一張圖。集成農業區劃、農業資源、農村經濟、農業休閑旅游、農業災情等多源、多級、多專題數據，基于資源目錄的形式對各類數據進行有序組織，并在地圖上疊加展示各類農業數據，為全市農業產業發展規劃、結構調整提供各類潛在信息，提高管理決策能力。（2）農業要素精準定位?；陔娮拥貓D對農業資源及相關要素進行精準定位，能精確定位每處農業資源、休閑旅游、農業災情等信息，并逐層反饋全市、區縣、鄉鎮、行政村等區域的農業資源分布，把握全局和局部情況，便于精準管理和輔助決策。（3）智能統計分析。對各類數據進行智能統計分析?？梢园磿r間、區域、行業等多種方式對數據進行統計分析，可以從不同視角展現數據內容；支持數據的橫向、縱向等不同維度對比分析以及歷史和現狀的對比分析；可以對歷年的歷史數據進行分析，制定分析模型和預案，自動化研判潛在漏洞和風險?？梢赃x擇不同統計展示分析方式，如熱力圖、柱狀圖、餅狀圖、折線圖等。各種數據的統計分析支持數據和圖表的導出。（4）空間決策分析。利用空間布局模型，進行農業資源的空間布局決策，包括適宜性分析、發展潛力分析等，確定優勢農業資源的區域布局，促進農業資源在不同的區域層次得到有效的利用。（5）農業資源利用評價。通過對農業資源利用目標體系的研究，確定農業資源利用評估指標體系，以農業資源利用評價模型為核心，適時地對不同區域內農業資源利用及其空間分布狀況進行綜合評價。根據評價結果，結合農業資源利用的動態監測，對農業資源利用未來發展的變化趨勢進行預警預報。（6）物聯網數據接入與應用。接入已有的各類農業生產智能監控設施，并在平臺上予以展示應用，實現對農作物生長全生命周期監控、獲取各地區農業生產活動開展情況。另外也可將農產品智能化物聯網監控示范點數據接入到平臺中，實現7*24小時連續采集和記錄監測點位的空氣溫濕度、土壤溫濕度、葉面光照度、室外光照度等各項參數情況，實現對作物生長過程實時環境數據的狀態監控、異常預警、動態變化跟蹤。

3農業大數據可視化平臺關鍵技術

3.1數據挖掘。利用數據挖掘技術，提煉農業大數據潛在模式和規律。項目建設過程中借助數據挖掘技術，應用關聯規則、聚類、時間序列等數據挖掘模式，對多源農業資源數據進行深層次的關聯分析和挖掘，發現農業大數據內在規律和模式，用數據支撐相關農業決策制定，促使農業管理更加科學化、精細化。3.2地理大數據。通過依托地理大數據技術，提供豐富、準確、動態的農業資源信息服務。平臺建設時將根據各類基礎數據與專題數據應用的特點，對平臺涉及的時空信息數據進行分類，最大限度挖掘數據利用價值；通過整合包括多比例尺的矢量數據、多分辨率及不同時相的影像數據以及其他應用相關的專題等信息，建設全市農業信息資源的集散中心，依托多終端、不同網絡覆蓋的分析可視化平臺，為政府領導管理決策、部門業務工作等提供豐富、準確、動態的農業資源信息服務；為滿足用戶更為深入、靈活的應用需求，平臺還可以根據應用主題，對現有或擴充的基礎地理信息、專題信息進行重組、智能運算與挖掘分析，形成具有特定主題的信息資源，如業務主題信息、區域主題信息、時空主題信息等。3.3大數據可視化?；诖髷祿梢暬夹g，提供更為清晰直觀的數據洞察力。根據農業大數據時空特性和應用需要，項目充分融合了大數據可視化技術，借助各類統計圖表、分布熱力地圖、時間序列圖等多形式，將農業大數據進行準確、直觀的展現，從而幫助用戶快速理解數據，找出海量農業數據中的規律，提取有用信息的方式。3.4分布式數據存儲處理。通過運用分布式數據存儲和處理技術，實現海量農業時空數據高效存儲與并行計算。傳統關系型數據庫難以支持海量農業時空數據的存儲與統一管理。平臺建設過程中運用Hadoop的分布式文件系統HDFS提供的分布式存儲方法[4]，各數據塊存儲在不同的數據節點，實現海量農業時空數據分層、動態分配存儲，從而有效提高數據讀寫性能。另外以Hadoop的MapReduce分布式計算模型[5]為支撐，實現海量農業大數據并行處理與計算，從而快速響應用戶需求。

4農業大數據可視化平臺實施路線

依托物聯網、移動互聯網、云計算、大數據和3S等技術[6]的感知、信息傳輸、數據計算和空間顯示，圍繞溫州市基礎地理數據、農業區劃數據、農業資源數據、農村經濟數據、農業休閑旅游數據、農業監測數據、農業電商數據、農業災情數據等8大主題，建設農業大數據中心，為農業大數據可視化平臺建設提供大數據支撐。同時，研究建立農業大數據分析成果目標、統計分析模型和可視化展示方式，為農業大數據可視化平臺中的智能統計分析、空間決策分析、農業資源利用評價等功能建設奠定理論基礎。在此基礎上，建立農業大數據可視化平臺，采用GIS技術對農業資源數據進行空間和時間化組織，統一全市的農業信息資源，建立一張權威、現勢性高的農業資源地圖，融合數據融合、數據挖掘、大數據分析等技術，結合農業空間布局和農業資源評價模型，對農業資源信息按不同視角、不同維度進行分析，從宏觀、中觀、微觀等多個層面為各級農業生產管理部門提供農業資源信息綜合統計、預測預警分析以及各類專題圖表輸出功能，實現對農業大數據的數據挖掘和可視化，為掌握現狀、制定政策、未來預測提供輔助支持，保障農業生產管理的科學化決策?？傮w技術路線如圖1所示。

5結語

我國正處于農業信息化建設的關鍵時期，通過GIS與云計算技術對溫州市農業大數據平臺進行研究與建設，可加快農業生產全過程的信息化改造，全面實踐數字化農業體系變革。農業大數據可視化平臺的合理建設，將促進農業生產管理更加精準高效，從而推動農業提質增效、拓寬農民新型就業和增收渠道，最終提升農業生產管理效能。通過對農業大數據可視化平臺建設內容、關鍵技術、實施路線進行逐一分析，并對具體技術方案展開探討，可為國內農業大數據可視化平臺的建設提供有效參考。

參考文獻

[1]楊藝,朱翠明,王霞.我國農業信息化建設存在的問題,成因與發展對策研究[J].情報科學,2019,37(5):53-57.

[2]姜侯,楊雅萍,孫九林.農業大數據研究與應用[J].農業大數據學報,2019,1(1):5-10.

[3]蘇奮振,吳文周,張宇,等.從地理信息系統到智能地理系統[J].地球信息科學學報,2020,22(1):2-10.

[4]李濤,馮仲科,孫素芬,等.基于Hadoop的氣象大數據分析GIS平臺設計與試驗[J].農業機械學報,2019,(1):180-188.[

]彭大為.基于MapReduce技術的WebGIS系統研究[J].江西科學,2019,(5):28.

[6]王兆蘭.3S技術在農業方面的應用探討[J].南方農業,2019,(20):97.

作者:崔曉軍 高子航 單位:溫州科技職業學院信息技術學院