七星農場智慧農業評價研究

徐靖宇，韓光鶴

黑龍江八一農墾大學，黑龍江大慶 163000

近年來，國家大力推進智慧農業的發展，七星農場也不斷加大了對智慧農業發展的投入。智慧農業雖已在七星農場有多年的探索歷程，但受理論和技術發展的制約，其發展仍處于初期階段。要想實現智慧農業的長遠、高效發展，需加強科技創新和技術合作，加快智慧農業發展進程。而農業生產基數較大，通過農業科技改革，發展智慧農業，可提高經濟效益，減少農業投入成本，加速實現農業強國，強化農業科技與裝備支撐，加快農業現代化建設進程。

1 智慧農業基本概念與理論

1.1 智慧農業內涵

智慧農業，又被稱為農業中的智慧經濟，是農業經營中高端的綜合性頂層設計系統。其依托物聯網、云計算、遙感技術、地理信息系統、全球定位系統等現代信息技術，通過對農業生產環境的自動控制和智能感知，實現農業生產的智能化、科學化和智慧化[1]。智慧農業以智慧生產為核心，智慧產業鏈為其提供信息化服務支撐。使得農業全產業鏈中的營銷、物流、消費成為智慧農業生產可靠的信息支撐網絡，引導農業生產信息化決策、高效化生產、差異化服務[2]。智慧農業是現代農業發展的新模式，它充分應用大數據技術、智能技術和物聯網技術，提高現代農業的生產效率，增強農業產品的競爭力與可持續發展能力，并應用信息技術促進現代農業生產優化資源配置，從而保護農業生產環境、改善生態環境[3]。

1.2 智慧農業的重要性

智慧農業是農業發展的高級階段，對提高農業生產效率、保護生態環境、完善經營管理系統均具有重要作用[4]。智慧農業發展是一項長期、艱巨的工程，建設周期較長，涉及部門較多，影響因素多種多樣[5]。智慧農業是現代信息技術發展至一定階段的產物，是加快轉變農業發展方式的現實需求、是解決我國農業發展出現“三量齊增”“三低”問題的重要舉措、是實現農民增產增收、建設美麗鄉村的有效途徑[6]。

2 智慧農業發展評價指標體系構建

2.1 指標選取說明

主要研究七星農場農業智慧化發展水平，運用熵值法確定農業智慧化各項指標的權重，分析影響其發展的主要因素，提出合理的改善建議。從核心內涵方面更多地考慮“智慧農業”的因素，在其發展內容上又包括多類因素，不以某單一因素的最終達成為主要目標，而是追求多維度之間的協調發展。

從全新的視角運用多項數據指標剖析、衡量農業智慧化標準，智慧化農業質量評價的復合型指標體系多從經濟、設施、合作、人才等方面入手，智慧農業作為一種經濟活動，涉入主體可以分為政府、企業、科研機構、農民，作為政策、法律、市場、利益、科技成果、人才、文化、教育等驅動要素的載體[7]。具體選取說明如下。

2.1.1 農場經濟水平建設智慧農業的基礎設施需要投入大量成本，農民較難承擔。智慧農業基礎設施成本過高主要表現為農業機械設備和信息化需要投入較高的成本[8]。經濟是智慧農業發展不可或缺的動力。傳統農業轉變為智慧農業的建設離不開經濟的支撐，選取農場地區生產總值X1、農場人均可支配收入X2、公共財政收入X3、智慧農機投入補貼值X4作為表現經濟發展動力的指標。

2.1.2 智慧農業基礎設施建設智慧化農業發展的本質內涵與對“科技”需求的相關因素息息相關，因智慧農業基礎設施的完善程度能夠清晰地體現出智慧農業基礎設施的承載力與建設水平，將直接影響農業生產中科技的應用水平。經營主體采用智慧農業技術面臨較高的知識門檻。智慧農業的基本原理以大數據、物聯網、人工智能、遙感等技術為支撐，涉及數字、計算、空間等學科以及傳統農業科學、氣象環境、經營管理等方面知識[9]。

2.1.3 科技合作水平智慧農業的發展需要高素質的專業化涉農人員[10]。根據智慧化農業“產研學”的核心內涵與要求，選取校企合作立項保有量X10、技術推廣成效率X11、培育指導學生數量X12、合作合同終止量X13，來體現農業智慧化所開展的新技術推廣的社會服務水平與科技合作水平。

2.1.4 提高農民質量我國農民受教育水平有限，現代化農業生產意識淡薄，部分務農人員在農業生產過程中缺乏科學的規劃和有效的管理，對農業智能化的認知和對智能化農業設備的使用意愿不強，智慧農業發展的內生動力不足[11]。在智慧農業快速發展的同時，不可忽視對農民的培養。選取指導培訓場次X16用于體現智慧農業培育發展情況，而人均應用智慧農業覆蓋面積X17則能較為直觀地體現出農場的智慧農業人均質量水平。現將具體指標體系繪制成表1。

表1 七星農場智慧農業發展質量評價指標體系

2.2 數據來源

所選取的樣本數據來源于2020—2022年北大荒集團黑龍江七星農場《企業統計年鑒》和國家統計局《國有農場統計年鑒》，少量數據通過黑龍江省七星農場20個管理區農業生產指標匯總獲取。

3 評價方法及權重的確定

3.1 熵值法

運用熵值法對智慧農業質量評價中的各項指標進行權重賦值，實現對每個評價指標的賦權。根據熵值判斷指標離散程度的特點，可知若智慧農業質量評價中某項指標的離散程度越大，則其對評價結果的影響程度(權重值Wj)就越大，反之亦然。通過標準化值與權重之間的乘積計算各項指標評價結果，分析七星農場智慧農業發展的協調程度，從而實現整體的評價研究。

3.1.1 構建數據矩陣

其中，Xij為第i個方案第j個指標的數值。

3.1.2 無量綱化處理為保障樣本數據的有效性，運用極值法對不同屬性、量綱的指標進行無量綱化處理，以消除指標間的差異，消除其帶來的影響。針對指標所包含的正、負不同屬性的處理公式如下。

針對正向指標的處理公式：

針對負向指標的處理公式：

式(2)、(3)中，min{Xij,…,Xnj}和max{Xij,…,Xnj}分別表示全部年份第j個指標觀測值中的最小值和最大值，公式中Xij為某地某年某項指標無量綱化后的數值。

3.1.3 具體計算步驟第一步，通過公式計算第i年第j項指標值的貢獻度標準化處理：

第二步，基于貢獻度數值計算第j項指標的信息熵值：

第三步，第j項指標的信息效用值的計算：

第四步，對j項指標的權重系數計算公式：

第五步，通過對權重值與標準化后值之積計算出指標的最終評價得分：

上述公式中，Xij代表評價體系第i年第j項指標數值，而max{Xij,…,Xnj}與min{Xij,…,Xnj}則代表全部年份第j項指標的最大值與最小值。其中，n為七星農場智慧農業發展質量的評價年數，m為具體指標數。

3.2 七星農場智慧農業發展質量評價指標權重確定

通過公式計算得出各指標權重大小，繼而對4類維度權重分值進行初步觀測，數據結果表明：在各項維度權重值Wj中，智慧農業基礎設施建設A2為最高權重，權重值為31.32%，其中，以田間技術人員擁有量X8為最高權重值，表明其對七星農場20個管理區農業智慧化發展質量的影響巨大(圖1)。

圖1 七星農場智慧農業發展質量評價指標權重圖

根據農業智慧化“科技”的核心內涵，基礎設施建設A2中的各項指標與“科技”的普及應用推廣范圍息息相關。而后依次分別為農場經濟水平A1為23.67%、培育農民質量A4為22.60%，兩者之間的權重占比差距不大，培育農民質量A4的指標均關乎基本的育民問題。而農場經濟水平A1則是農業智慧化發展的重要支撐來源，兩者對農業智慧化水平的影響程度較為明顯。科技合作水平A3的權重值占比最低，表明科技合作水平對七星農場的農業智慧化發展水平的影響程度不大。

在農場經濟水平維度中，以智慧農機投入補貼值X4為最高權重值，表明其對農業智慧化發展水平的影響巨大，智慧農機投入補貼值直接關系到各個管理區經濟增長與農業發展，智慧農業投資建設與研發支出都與智慧農機投入補貼值相關。在四項維度中，排在第一為X8田間技術人員擁有量，表明田間技術人員擁有量對農業智慧化發展水平的影響顯著，可直接反映地區科研創新現狀。同時關系到農業新技術推廣，對基礎設施建設的影響顯著，田間技術人員擁有量越少，說明農業智慧化程度越高，也能夠間接體現出農場智慧化農業的發展水平。

4 智慧農業發展存在的問題

4.1 網絡通信技術普及度不高

目前，七星農場各個管理區網絡化建設存在明顯不足。一方面，七星農場現階段構建的智慧農業網絡化平臺存在應用不成熟、采集數據渠道較為單一、信息收錄時效性較弱的問題，且許多管理區的網絡普及率不高，網絡覆蓋率暫不能滿足智慧農業高質量發展的需要，在一定程度上阻礙了七星農場農業智慧化建設。

另一方面，信息數據與農業信息整合度較低，缺乏信息與數據共享，存在數據不全面、不精確、不及時等問題。智慧農業的正常運轉需要多項數據的融合分析，而這些數據信息的采集者歸屬于不同管理區，管理區之間缺乏聯動和協作，數據信息不能實現充分共享，造成數據與信息資源的浪費和閑置。

4.2 推廣力度不足

當前，七星農場各個管理區的智慧農機投入補貼參差不齊，補貼數值取決于各個管理區的條件，由于農業智慧化生產的設備價格及其后期維護保養的費用相對較高，普通農民往往無法承擔。政府投入補貼力度遠不及農戶支出的費用，在此情況下，先進的農業智慧化技術得不到大范圍的推廣與應用，間接阻礙了智慧農業的發展。

5 智慧農業發展策略

5.1 加大科研投入、加強數據共享

目前，各大農場的大數據存在保密性和有償機制，影響了農戶獲取信息的積極性。因此，農場相關科技信息部門應進一步展開免費的農業大數據平臺建設，共享農業生產指標數據，進而提前制定農業生產措施。同時，將大數據共享平臺與農業實際生產相結合，利用大田智能裝備，如地下水位監測裝置、小型氣象站，實現大田種植環境實時監測的數字化、可控化、可視化；構建基于農業大數據的物聯網管控平臺，增強涉農綜合服務數據云平臺的應用時效性和靈活性，甚至可以將數據云平臺轉移至手機端進行實時監測控制。

5.2 加強與高校的產研學合作和人才聯合培養

充分發揮出科研院校技術知識儲備和人才優勢，強化企事業單位與各類高校、研究機構開展交流，開展田間科技服務，強化新型職業農民人才培養。并且提高人才的收入待遇，完善人才引進體系，培育和吸引更多高素質人才。建立獎勵機制，使熱衷于智慧農業發展的人才積極學習、掌握智慧農業所需技能，使其成為既了解農業生產發展，又精通信息數據運用的技術型人才。

6 結束語

農業智慧化是農業現代化發展的高級階段，利用大數據、物聯網、人工智能等信息技術手段，有效解決農業生產過程中出現的問題。此外，發展智慧農業可以降低農業投入成本，實現農業經濟的穩定、快速發展，提升農產品品質，使農業朝著高效、高產的產業化方向發展，推進農業的可持續發展。以七星農場為參照，提高整體農業智慧化水平，建設智慧型農業科技產業園區，推廣新型技術，促進推動農業的智慧化發展，為后續農業發展提供發展思路。