基于大數據分析的國內外智慧農業研究現狀

摘" 要：隨著大數據技術以及人工智能的迅速發展，智慧農業作為信息技術和農業領域深度融合的標志性技術，必將為現代農業的高端發展帶來技術創新。其中，掌握國內外智慧農業研究現狀是現代農業發展的重要環節。該文基于文獻數據分析智慧農業的內涵、關聯領域、相關技術、應用案例及國內外應用情況。該文以智慧農業作為關鍵詞搜索，與其相關聯的關鍵詞包含物聯網、鄉村振興、物聯網技術、大數據、農業物聯網、數字鄉村、鄉村振興戰略、農業大數據和農業信息化等方面。隨著年限增長，關于智慧農業的發文量均呈現二次函數，并有顯著增長趨勢。中國在全世界智慧農業方面的熱度最高，其次是美國和印度。發展智慧農業在不同國家不同區域的側重點不同，應該因地域特色因地制宜地發展智慧農業，結合當地主導農作物，創新“互聯網+”的模式，推動智慧農業發展。

關鍵詞：智慧農業；大數據；互聯網；國內外；研究機構

中圖分類號：S126" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2096-9902（2023）20-0005-06

Abstract： With the rapid development of big data technology and artificial intelligence， smart agriculture， as a symbol of the deep integration of information technology and agriculture， will bring revolutionary technological innovation to modern agriculture. Understanding the research status of smart agriculture at home and abroad is a key link in the development of modern agriculture. Based on literature data， this paper analyzed the connotation， related fields， related technologies， application cases and domestic and foreign applications of smart agriculture. Using smart agriculture as a keyword search was associated with the Internet of Things， rural revitalization， Internet of Things technology， big data， agricultural Internet of Things， digital countryside， Rural Revitalization Strategy， agricultural big data， agricultural informatization， etc. With the increase of years， the number of publications on smart agriculture showed a quadratic function and a significant increasing trend. China is the top country in the world with the highest degree of smart agriculture， followed by the United States and India. The development of smart agriculture has different emphases in different countries and regions. It is necessary to develop smart agriculture according to regional characteristics， combine local dominant crops， innovate the \"Internet Plus\" model， and promote the development of smart agriculture.

Keywords： smart agriculture; big data; Internet; domestic and foreign; research institution

農業涉及到多個環節，其影響范圍已從過去的單一領域逐漸擴展為一系列復雜領域的融合。這導致了原本只針對農業領域的單一信息已無法滿足當前這種復雜局面。2023年的中央一號文件提出了深入推進數字鄉村發展行動，加速農業大數據應用和智慧農業的發展。新一代信息科技與農業的融合孕育了第三次綠色革命，使得農業進入了網絡化、數字化、智能化的新時代。同時也強調要推廣數字化應用場景，并加快其研發工作。但是，仍需要很長時間或者完善很多環節助力傳統農業向智慧農業的轉化，才能使這個過程轉化得更有意義。因此，本文旨在解決現有研究對智慧農業內涵和相關領域的闡釋不夠全面、國內外智慧農業前沿科技動態把握不系統以及未來智慧農業發展趨勢不明確等問題。作者將從多個角度對智慧農業的內涵或理論進行深入探討，并結合文獻分析國內外智慧農業核心關鍵技術的最新進展，為我國未來的智慧農業發展提供重要參考。

1" 智慧農業的內涵及關聯領域

1.1" 智慧農業的內涵

簡單來說，智慧農業就是在傳統農業中運用物聯網技術，比如利用傳感器設備和軟件，通過電腦平臺或者APP對農業的生產進行調控，實現農業可視化遠程診斷、遠程控制、災變預警等智能管理。

根據智慧農業的應用范圍和場景來看，信息和知識是其核心要素。通過現代信息技術以及智能設備等工具，如互聯網、物聯網、地理信息系統（GIS）、視頻圖像處理、傳感器、移動設備、自動控制系統、3S技術以及專家知識與智慧的融合，將它們與農業種植過程相結合，在整個農業生產過程中實現了新型的方式：即信息感知、定量決策、智能控制、精準投入和個性化服務等[1]。

在當今信息技術的新發展下，智慧農業是一種將互聯網、云計算、大數據和農業專家知識平臺有機結合的方法。它利用部署在每個農場現場的傳感器來收集所需的農業數據，并通過無線網絡傳輸到平臺上。通過對大數據進行分析和監控，實現對農業生產各個環節進行智能化管理。這種新興技術手段是多種技術高度融合的體現，也是農業生產發展的最高水平[2]。

智慧農業利用傳感器收集各種數據，并將這些信息傳輸給不同的農業經濟活動，以應用決策模型進行數據分析和處理的資源傳輸系統和科學管理系統[3]。

1.2" 智慧農業的范疇

本研究以智慧農業為關鍵詞，在中國知網（CNKI）、萬方數據知識服務平臺（WANFANG DATA）、Google Scholar、Web of Science和Science Direct 等主要數據庫進行檢索，收集了2023年3月之前發表的相關論文，共搜索4 505篇文獻，424篇學位論文。與智慧農業類似或關聯的名詞術語有精準農業、數字農業、智能農業等，這些不同的名詞概念強調或側重點有所不同，在本文中均列入智慧農業的范圍。

從圖1可以看出，以智慧農業為關鍵詞搜索相關聯的有物聯網、鄉村振興、物聯網技術、大數據、農業物聯網、數字鄉村、鄉村振興戰略、農業大數據和農業信息化等方面，其中物聯網和鄉村振興方面的發文量最多，可見物聯網技術以及智慧農業在鄉村振興方面起著很重要的作用。而且，隨著年限的增長，智慧農業的發展非常迅速，呈顯著正增長的趨勢。因此，智慧農業在我國農業發展中發揮的作用越來越明顯。在Science Direct數據庫中發現智慧農業相關聯的主題詞有農業、環境科學、工程、作物科學、計算機科學和經濟貿易等，可以看出，國內外對智慧農業的關注點不相同。

從圖1還可以看出，通過中國知網和Science Direct數據庫搜索結果顯示，隨著年限增長，關于智慧農業的發文量均呈現二次函數，并有顯著增長趨勢，可見國內外對智慧農業的關注熱度在迅速增長。

2" 智慧農業包含的技術

精確化農業、數字化農業、信息化農業都能體現智慧農業的內涵，但智慧農業又有它的不同之處，智慧農業偏向于應用現代化信息技術成果，整合物聯網技術、無線通信技術、音視頻技術以及農業專家的知識，綜合解決并完成農業事件的突發狀態預警、農業可視化診斷、遠程操控以及線上治理等智能化管理。傳感器技術、感知技術、人工智能技術、無線網絡技術和云計算技術等都是智慧農業的核心技術。通過3S技術、IoT技術、互聯網技術、LoRa技術、大數據技術及AI技術等現代信息技術與傳統農業深度融合，助力農業產業快速發展。詳細技術指標見表1。

3" 國內外智慧農業機構部門分布

從圖2可以看出，中國在全世界智慧農業方面的熱度最高，占比最大（21%），其次是美國（12%）和印度（12%）。美國大規模發展智能機械化，生物信息平臺與育種技術的結合應用、人工智能與大數據的應用等方面，美國都走在了世界的前列[29]。SPOWDI智慧農業是印度典型的應用技術，主要側重于節約水資源，適用于小農社區和節約用水，是一種可持續的方式。美國、英國、德國、加拿大、日本和韓國等農業發達國家對智慧農業的發展關注力度較大，這主要得益于國家層面的政策扶持。

圖2" 不同國家智慧農業占比

從圖3可以看出，國內對智慧農業關注較大的有廣東省、江蘇省、北京市、河北省和山東省等。廣東省的重點智慧農業產業園有現代農業產業園區、農業科技園和“一村一品”、一鎮一業，建設一批省級5G智慧農業產業園區和5G網絡的智慧農業互聯網。江蘇省側重于種植業、畜牧業、漁業生產、農機設備作業、農產品產后加工等與新一代信息技術的深度融合。北京率先基本實現農業農村現代化。河北省實施六項工程（智慧農業大數據工程、智慧農業創新工程、智慧農業示范工程、“互聯網+”農產品出村進城工程、智慧農業監測預警工程、智慧農業人才培育工程）。山東省以濟南、青島為核心建立智慧農業試驗區、種業大數據研發、休閑農業等。山東省最具有代表性的是溫室農業智能化[30]。

此外，我國智慧農業相關技術分別在棉花生產[31-32]、玉米長勢監測分析[33]、小麥收獲[34]、水稻機械化收獲[35]、西紅柿生產[36]等作物方面進行了應用，并取得良好效果。

4" 智慧農業的作用

智慧農業是信息化農業從數字化到網絡化再到智能化發展的最高階段。實行智慧農業可以緩解國家的貧困，在農業經濟方面作出突出貢獻[37-42]。

一是實行不同生產階段數據采集并進行分析后，促進生產的各個環節緊密銜接，減少因為部分環節的生產等待時間，有效減少勞動力成本，避免資源的無形浪費，有效提高農業生產效率，推動生產、加工、銷售、服務為一體的現代農業產業鏈的變革。

二是智能化灌溉系統將物聯網與水肥一體化技術相結合，有效解決傳統灌溉施肥利用率低，農業資源浪費的問題，按需灌溉，噴灑均勻，減少對作物根系的破壞性，促進作物對水肥的吸收，提高農業水肥利用效率。

三是通過開展智慧農業，不僅能夠促進農業產業的優化升級，推動產業鏈的延伸，還有助于三產的融合發展。同時可以推動休閑觀光農業、農村生態旅游等新興產業的發展。

5" 結束語

隨著新興技術的發展和應用，農業的各個環節都開始體現出智慧農業的特色。我國鄉村振興發展目標的實現離不開智慧農業的融合，但是發展智慧農業在不同國家不同區域的側重點不同，應該因地域特色因地制宜地發展智慧農業，結合當地主導農作物，創新“互聯網+”的模式，推動智慧農業發展，為我國鄉村振興提供基礎保障和技術支持。

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