農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)可視化平臺研究

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摘要：圍繞當(dāng)前溫州市農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，融合物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、地理信息系統(tǒng)等先進技術(shù)，根據(jù)農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)可視化平臺建設(shè)內(nèi)容、關(guān)鍵技術(shù)、實施路線進行逐一分析，構(gòu)建了溫州市農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)可視化平臺整體建設(shè)方案。通過對農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)可視化平臺建設(shè)的研究與探討，可為未來國內(nèi)農(nóng)業(yè)農(nóng)村信息化發(fā)展提供借鑒與參考。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)；可視化平臺；地理信息系統(tǒng)；云計算

1概述

我國溫州市農(nóng)村面積大、地域廣，在國家、省、市各類農(nóng)業(yè)信息化政策的指引下，近年來積極開展農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)，建設(shè)了農(nóng)產(chǎn)品/禽肉溯源查詢平臺、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)，提升了農(nóng)業(yè)管理與服務(wù)的信息化水平[1]。盡管如此，溫州市農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)仍存在一些問題，農(nóng)業(yè)信息化工作仍需要進一步利用大數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)空間可視化等技術(shù)，挖掘農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)價值，發(fā)揮農(nóng)業(yè)信息化的優(yōu)勢。在國家、省、市政策背景驅(qū)動和各級領(lǐng)導(dǎo)部門積極響應(yīng)的大環(huán)境下，圍繞當(dāng)前溫州市農(nóng)業(yè)發(fā)展問題，提出建設(shè)溫州市農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)可視化平臺的構(gòu)想，旨在研究融合物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、地理信息等先進技術(shù)，整合全市農(nóng)業(yè)時空信息資源，建成全市農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)中心，全面掌握農(nóng)業(yè)資源底數(shù)；開展農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)可視化平臺建設(shè)，直觀、動態(tài)地顯示各類農(nóng)業(yè)資源的空間分布狀況，分析評價農(nóng)業(yè)資源變化及利用效率，深度挖掘農(nóng)業(yè)信息資源價值，提高溫州市農(nóng)業(yè)資源管理水平，促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。因此，溫州市農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)可視化平臺的建設(shè)對于溫州農(nóng)業(yè)農(nóng)村信息化發(fā)展水平的提升具有重要意義。

2農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)可視化平臺建設(shè)內(nèi)容

主要建設(shè)內(nèi)容包括農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)中心建設(shè)、農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析模型構(gòu)建、農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)可視化平臺建設(shè)等3部分。通過農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)中心建設(shè)，建立數(shù)據(jù)采集、運算、應(yīng)用、服務(wù)體系，為大數(shù)據(jù)可視化平臺建設(shè)提供大數(shù)據(jù)支撐，農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)中心擬以永嘉縣為試點開展建設(shè)工作。農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析模型構(gòu)建則是通過對農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)中心各農(nóng)業(yè)資源數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)分析，結(jié)合農(nóng)業(yè)領(lǐng)域需求，確立綜合的多因素影響因子，應(yīng)用關(guān)聯(lián)規(guī)則、聚類、時間序列等數(shù)據(jù)挖掘模式，最終建立農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)分析模型，為農(nóng)業(yè)可視化平臺中的智能統(tǒng)計分析、空間決策分析等功能實現(xiàn)提供模型支撐。農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)可視化平臺建設(shè)利用大數(shù)據(jù)可視化、地理大數(shù)據(jù)、并行處理等技術(shù)對農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)資源進行綜合、全面展示，對農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)潛在規(guī)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理科學(xué)化決策。2.1農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)中心建設(shè)。農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)中心是一個集空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)與大量文本（圖片）信息于一體的海量農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)庫，涉及多年份、多學(xué)科、多專業(yè)的數(shù)據(jù)內(nèi)容[2]。溫州農(nóng)業(yè)局現(xiàn)有數(shù)據(jù)包括地表農(nóng)業(yè)覆蓋數(shù)據(jù)、各類作物種植區(qū)產(chǎn)量、特色種植范圍（獼猴桃、葡萄、柚子）、土地確權(quán)數(shù)據(jù)、反映歷史農(nóng)田變化的影像數(shù)據(jù)以及農(nóng)業(yè)休閑、民宿、農(nóng)家樂、電商等類型數(shù)據(jù)。項目在整合現(xiàn)有數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，結(jié)合項目分析可視化需求，將數(shù)據(jù)建設(shè)內(nèi)容歸納為基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、農(nóng)業(yè)區(qū)劃數(shù)據(jù)、農(nóng)業(yè)資源數(shù)據(jù)、農(nóng)村經(jīng)濟數(shù)據(jù)、農(nóng)業(yè)休閑旅游數(shù)據(jù)、農(nóng)業(yè)監(jiān)測數(shù)據(jù)、農(nóng)業(yè)電商數(shù)據(jù)、農(nóng)業(yè)災(zāi)情數(shù)據(jù)8大類。通過數(shù)據(jù)整理、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)建庫、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)服務(wù)等一系列環(huán)節(jié)建設(shè)農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)中心，為農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)可視化平臺建設(shè)提供大數(shù)據(jù)支撐。2.2農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析模型建設(shè)。在充分分析現(xiàn)有農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)成果情況的基礎(chǔ)上，結(jié)合農(nóng)業(yè)領(lǐng)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(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)為解決相關(guān)實際問題提供信息化決策服務(wù)，并研究建立農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)分析成果目標(biāo)、統(tǒng)計分析模型和可視化展示方式，為農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)可視化平臺中的智能統(tǒng)計分析、空間決策分析、農(nóng)業(yè)資源利用評價等功能建設(shè)奠定理論基礎(chǔ)。2.3農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)可視化平臺建設(shè)。建立農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)可視化平臺時，采用GIS技術(shù)對農(nóng)業(yè)資源數(shù)據(jù)進行空間和時間化組織[3]，統(tǒng)一全市的農(nóng)業(yè)信息資源，建立一張權(quán)威、現(xiàn)勢性高的農(nóng)業(yè)資源底圖。在此基礎(chǔ)上，融合數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)挖掘、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)，結(jié)合農(nóng)業(yè)空間布局和農(nóng)業(yè)資源評價模型，對農(nóng)業(yè)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理部門提供農(nóng)業(yè)資源信息綜合統(tǒng)計、預(yù)測預(yù)警分析以及各類專題圖表輸出功能，實現(xiàn)對農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)挖掘和可視化，為掌握現(xiàn)狀、制定政策、未來預(yù)測提供輔助支持，保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理的科學(xué)化決策。其中農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)可視化平臺具體建設(shè)內(nèi)容包括：（1）農(nóng)業(yè)資源一張圖。依托實時、動態(tài)的農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)中心，構(gòu)建全市農(nóng)業(yè)資源一張圖。集成農(nóng)業(yè)區(qū)劃、農(nóng)業(yè)資源、農(nóng)村經(jīng)濟、農(nóng)業(yè)休閑旅游、農(nóng)業(yè)災(zāi)情等多源、多級、多專題數(shù)據(jù)，基于資源目錄的形式對各類數(shù)據(jù)進行有序組織，并在地圖上疊加展示各類農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)，為全市農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃、結(jié)構(gòu)調(diào)整提供各類潛在信息，提高管理決策能力。（2）農(nóng)業(yè)要素精準(zhǔn)定位。基于電子地圖對農(nóng)業(yè)資源及相關(guān)要素進行精準(zhǔn)定位，能精確定位每處農(nóng)業(yè)資源、休閑旅游、農(nóng)業(yè)災(zāi)情等信息，并逐層反饋全市、區(qū)縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、行政村等區(qū)域的農(nóng)業(yè)資源分布，把握全局和局部情況，便于精準(zhǔn)管理和輔助決策。（3）智能統(tǒng)計分析。對各類數(shù)據(jù)進行智能統(tǒng)計分析。可以按時間、區(qū)域、行業(yè)等多種方式對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，可以從不同視角展現(xiàn)數(shù)據(jù)內(nèi)容；支持數(shù)據(jù)的橫向、縱向等不同維度對比分析以及歷史和現(xiàn)狀的對比分析；可以對歷年的歷史數(shù)據(jù)進行分析，制定分析模型和預(yù)案，自動化研判潛在漏洞和風(fēng)險?？梢赃x擇不同統(tǒng)計展示分析方式，如熱力圖、柱狀圖、餅狀圖、折線圖等。各種數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析支持數(shù)據(jù)和圖表的導(dǎo)出。（4）空間決策分析。利用空間布局模型，進行農(nóng)業(yè)資源的空間布局決策，包括適宜性分析、發(fā)展?jié)摿Ψ治龅龋_定優(yōu)勢農(nóng)業(yè)資源的區(qū)域布局，促進農(nóng)業(yè)資源在不同的區(qū)域?qū)哟蔚玫接行У睦谩＃?）農(nóng)業(yè)資源利用評價。通過對農(nóng)業(yè)資源利用目標(biāo)體系的研究，確定農(nóng)業(yè)資源利用評估指標(biāo)體系，以農(nóng)業(yè)資源利用評價模型為核心，適時地對不同區(qū)域內(nèi)農(nóng)業(yè)資源利用及其空間分布狀況進行綜合評價。根據(jù)評價結(jié)果，結(jié)合農(nóng)業(yè)資源利用的動態(tài)監(jiān)測，對農(nóng)業(yè)資源利用未來發(fā)展的變化趨勢進行預(yù)警預(yù)報。（6）物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)接入與應(yīng)用。接入已有的各類農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能監(jiān)控設(shè)施，并在平臺上予以展示應(yīng)用，實現(xiàn)對農(nóng)作物生長全生命周期監(jiān)控、獲取各地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動開展情況。另外也可將農(nóng)產(chǎn)品智能化物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控示范點數(shù)據(jù)接入到平臺中，實現(xiàn)7*24小時連續(xù)采集和記錄監(jiān)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(shù)情況，實現(xiàn)對作物生長過程實時環(huán)境數(shù)據(jù)的狀態(tài)監(jiān)控、異常預(yù)警、動態(tài)變化跟蹤。

3農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)可視化平臺關(guān)鍵技術(shù)

3.1數(shù)據(jù)挖掘。利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，提煉農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)潛在模式和規(guī)律。項目建設(shè)過程中借助數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，應(yīng)用關(guān)聯(lián)規(guī)則、聚類、時間序列等數(shù)據(jù)挖掘模式，對多源農(nóng)業(yè)資源數(shù)據(jù)進行深層次的關(guān)聯(lián)分析和挖掘，發(fā)現(xiàn)農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)內(nèi)在規(guī)律和模式，用數(shù)據(jù)支撐相關(guān)農(nóng)業(yè)決策制定，促使農(nóng)業(yè)管理更加科學(xué)化、精細化。3.2地理大數(shù)據(jù)。通過依托地理大數(shù)據(jù)技術(shù)，提供豐富、準(zhǔn)確、動態(tài)的農(nóng)業(yè)資源信息服務(wù)。平臺建設(shè)時將根據(jù)各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與專題數(shù)據(jù)應(yīng)用的特點，對平臺涉及的時空信息數(shù)據(jù)進行分類，最大限度挖掘數(shù)據(jù)利用價值；通過整合包括多比例尺的矢量數(shù)據(jù)、多分辨率及不同時相的影像數(shù)據(jù)以及其他應(yīng)用相關(guān)的專題等信息，建設(shè)全市農(nóng)業(yè)信息資源的集散中心，依托多終端、不同網(wǎng)絡(luò)覆蓋的分析可視化平臺，為政府領(lǐng)導(dǎo)管理決策、部門業(yè)務(wù)工作等提供豐富、準(zhǔn)確、動態(tài)的農(nóng)業(yè)資源信息服務(wù)；為滿足用戶更為深入、靈活的應(yīng)用需求，平臺還可以根據(jù)應(yīng)用主題，對現(xiàn)有或擴充的基礎(chǔ)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(yè)務(wù)主題信息、區(qū)域主題信息、時空主題信息等。3.3大數(shù)據(jù)可視化。基于大數(shù)據(jù)可視化技術(shù)，提供更為清晰直觀的數(shù)據(jù)洞察力。根據(jù)農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)時空特性和應(yīng)用需要，項目充分融合了大數(shù)據(jù)可視化技術(shù)，借助各類統(tǒng)計圖表、分布熱力地圖、時間序列圖等多形式，將農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)進行準(zhǔn)確、直觀的展現(xiàn)，從而幫助用戶快速理解數(shù)據(jù)，找出海量農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)中的規(guī)律，提取有用信息的方式。3.4分布式數(shù)據(jù)存儲處理。通過運用分布式數(shù)據(jù)存儲和處理技術(shù)，實現(xiàn)海量農(nóng)業(yè)時空數(shù)據(jù)高效存儲與并行計算。傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫難以支持海量農(nóng)業(yè)時空數(shù)據(jù)的存儲與統(tǒng)一管理。平臺建設(shè)過程中運用Hadoop的分布式文件系統(tǒng)HDFS提供的分布式存儲方法[4]，各數(shù)據(jù)塊存儲在不同的數(shù)據(jù)節(jié)點，實現(xiàn)海量農(nóng)業(yè)時空數(shù)據(jù)分層、動態(tài)分配存儲，從而有效提高數(shù)據(jù)讀寫性能。另外以Hadoop的MapReduce分布式計算模型[5]為支撐，實現(xiàn)海量農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)并行處理與計算，從而快速響應(yīng)用戶需求。

4農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)可視化平臺實施路線

依托物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)和3S等技術(shù)[6]的感知、信息傳輸、數(shù)據(jù)計算和空間顯示，圍繞溫州市基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、農(nóng)業(yè)區(qū)劃數(shù)據(jù)、農(nóng)業(yè)資源數(shù)據(jù)、農(nóng)村經(jīng)濟數(shù)據(jù)、農(nóng)業(yè)休閑旅游數(shù)據(jù)、農(nóng)業(yè)監(jiān)測數(shù)據(jù)、農(nóng)業(yè)電商數(shù)據(jù)、農(nóng)業(yè)災(zāi)情數(shù)據(jù)等8大主題，建設(shè)農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)中心，為農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)可視化平臺建設(shè)提供大數(shù)據(jù)支撐。同時，研究建立農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)分析成果目標(biāo)、統(tǒng)計分析模型和可視化展示方式，為農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)可視化平臺中的智能統(tǒng)計分析、空間決策分析、農(nóng)業(yè)資源利用評價等功能建設(shè)奠定理論基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，建立農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)可視化平臺，采用GIS技術(shù)對農(nóng)業(yè)資源數(shù)據(jù)進行空間和時間化組織，統(tǒng)一全市的農(nóng)業(yè)信息資源，建立一張權(quán)威、現(xiàn)勢性高的農(nóng)業(yè)資源地圖，融合數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)挖掘、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)，結(jié)合農(nóng)業(yè)空間布局和農(nóng)業(yè)資源評價模型，對農(nóng)業(yè)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理部門提供農(nóng)業(yè)資源信息綜合統(tǒng)計、預(yù)測預(yù)警分析以及各類專題圖表輸出功能，實現(xiàn)對農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)挖掘和可視化，為掌握現(xiàn)狀、制定政策、未來預(yù)測提供輔助支持，保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理的科學(xué)化決策?？傮w技術(shù)路線如圖1所示。

5結(jié)語

我國正處于農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)的關(guān)鍵時期，通過GIS與云計算技術(shù)對溫州市農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)平臺進行研究與建設(shè)，可加快農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全過程的信息化改造，全面實踐數(shù)字化農(nóng)業(yè)體系變革。農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)可視化平臺的合理建設(shè)，將促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理更加精準(zhǔn)高效，從而推動農(nóng)業(yè)提質(zhì)增效、拓寬農(nóng)民新型就業(yè)和增收渠道，最終提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理效能。通過對農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)可視化平臺建設(shè)內(nèi)容、關(guān)鍵技術(shù)、實施路線進行逐一分析，并對具體技術(shù)方案展開探討，可為國內(nèi)農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)可視化平臺的建設(shè)提供有效參考。

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作者:崔曉軍 高子航 單位:溫州科技職業(yè)學(xué)院信息技術(shù)學(xué)院