一种农业认知智能服务构建框架及其应用实践

随着大数据、人工智能、物联网、云计算等现代信息技术与农业领域的深度融合,现代农业正朝着智能化方向迈进.知识工程在整合、管理、挖掘和利用农业知识方面发挥了至关重要的作用,为实现个性化、精准化的农业认知智能服务提供了强有力的技术支持.探讨了当前农业知识工程及认知智能服务面临的主要挑战,综述了国内外农业认知智能服务领域的研究现状,提出了集成数据层、算法层和认知服务层的基础研究框架.在此基础上,创新性地设计了基于主动元学习思想,通过软件智能体与科学大数据双向偶联自指循环方式完成农业大数据整合和知识建模、知识抽取、知识融合以及知识推理的农业认知智能服务构建框架,梳理了各环节涉及的关键技术和服务应用.最后,对农业认知智能服务领域的未来发展趋势和对策建议进行总结与展望.

基于农业时空多模态知识图谱的水稻精准施肥决策方法

为构建基于农业时空大数据的管理系统,实现田间养分精细化管理,提出了一种面向精准施肥的农业时空多模态知识图谱的构建及其控制与决策方法。通过基于深度学习的子图匹配方法,将地块待查询图和农业时空多模态知识图谱中的节点和关系嵌入表示;利用向量相似度计算获取候选子图,并从存储历史数据信息的子图中获取适合查询地块的施肥模型数据。结果显示,基于实例化后的待施肥地块查询图,在农业时空多模态知识图谱中可获取与给定地块查询图同构的子图,并从存储历史决策信息的子图中,获得适合当前地块的农业施肥模型。结果表明,基于农业时空多模态知识图谱的农业模型自动化选择结果可为精准施肥任务提供新思路和决策支撑。

农户跟踪调查全流程组织与运行——以农业农村现代化跟踪调查(ARMS)为例

加快建设农业强国,推进农业农村现代化,离不开对我国农业农村现代化现状的观察和调查。通过跟踪调查可以深入了解我国农业农村现代化的发展过程与现状,更有针对性地支持国家和地方实施乡村振兴战略的科学决策和支撑“三农”问题的前沿学术研究。本文作者以华中农业大学经济管理学院和宏观农业研究院连续5年组织的农业农村现代化跟踪调查为例,围绕调查前的准备与人员组织、调查中的制度保障与规范化工作以及调查后的总结与维护,系统地概述了跟踪调查过程中各个环节的组织和开展过程。

我国农业农村数字化现状、问题及对策

农业农村数字化是我国实现乡村全面振兴的一个重要手段。当前,我国在建设数字化农业农村进程中取得了一定成效,但同时也面临着诸多挑战。本文从技术推广角度,农作物遥感制图角度,低空无人机遥感角度以及农业模型角度分析了我国农业农村数字化现状,并给出相应对策,以期助力农业农村数字化加速完成。

“农业农村社会经济数据:资源与方法”专刊导读

农业农村社会经济数据是刻画和反映农业农村社会与经济系统的各类数据,主要包含农业农村领域与人以及人的社会经济活动相关的各类数据,是农业农村大数据不可或缺的组成部分。农业农村社会经济数据的收集、分析和应用有其特有的方法和传统。在推进农业农村大数据发展的背景下,梳理农业农村社会经济数据的现有资源、获取分析方法以及应用场景是一项紧迫且重要的工作。为此,《农业大数据学报》策划推出“农业农村社会经济数据:资源与方法”专刊。

农村最低生活保障制度对脱贫户儿童营养健康状况的影响研究

低保作为农村福利体系最基础的环节,其减贫效应被学界广泛关注,但低保对脱贫户儿童营养健康状况的影响却常被忽视。从消费行为理论视角出发,构建理论模型讨论低保对脱贫户儿童营养健康状况的影响。基于中国家庭追踪调查(CFPS)2010−2014年三期数据,采用倾向得分匹配法(PSM)和中介模型分析低保对儿童营养健康状况的影响及作用机制。研究发现:①低保可以改善儿童的短期营养,不会影响儿童长期营养和健康结果;②儿童健康食品摄入得分对儿童短期营养状况的中介效应不显著,摄入过量则不健康食品得分在低保对儿童的短期营养状况的影响中产生遮掩效应;家庭食品支出起部分中介作用;③从流动性约束强度差异来看,低保对儿童短期营养状况的改善强度随脱贫户面临的流动性约束增强而减弱。由此可见,我国的低保制度仍有待完善,还需积极探索适合中国国情的有条件的现金转移支付模式,建立健全具有中国特色的转移支付体系。

农户技术采纳行为的影响因素:基于2000—2019年典型实证研究的元分析

准确认识影响农户技术采纳行为的关键因素是科学制定农技推广政策的基础。学界已经就此开展了大量实证研究,然而这些研究的结论不尽一致。为了统一不同文献中解释变量对被解释变量的影响强度及其随发表时间的动态变化、检验其影响强度在不同文献中是否存在异质性并确定其来源,本文运用元分析(meta-analysis)方法对2000—2019年20年间考察农户技术采纳行为的79篇实证研究文献进行了分析。结果表明:受教育程度、风险偏好、农业劳动力数量、非农劳动力数量、家庭总收入、技术有用性、耕地面积、人均耕地面积、资金支持和是否加入合作社对农户技术采纳行为具有显著正向影响,村干部经历、非农收入占比和耕地细碎化程度对农户技术采纳行为具有显著负向影响;受教育程度、风险偏好、非农劳动力数量和技术有用性对农户技术采纳行为的影响强度随发表时间逐渐增强。不同文献结果的异质性来源于期刊影响因子、发表情况、估计模型、研究区域、作物类型和技术类型。本文的结论对决策者采用更有针对性的措施以提高农技推广效率、对研究者开展更细化的研究以提高结论的可靠性都具有参考意义。

基于能量效率与碳效率的长江中游不同水旱轮作系统可持续性分析

长江中游地区是我国典型水旱轮作区,合理评价不同水旱轮作模式的生态经济效益对推动该区稻田可持续生产具有重要意义。本研究选取玉米-晚稻(MR)、油菜-中稻(RR)和小麦-中稻(WR)3种水旱轮作模式,对比其在秸秆还田(S+)与秸秆不还田(S–)处理下的作物产量、能量效率和碳效率等方面的差异。结果表明:(1)MR模式作物产量较RR和WR模式显著高22.25%和14.81%。秸秆还田显著提高MR、RR和WR模式作物产量7.12%、6.54%和6.43%。(2)MR模式光能利用率和产投比均显著高于RR与WR模式,耗能强度显著低于RR和WR模式。秸秆还田显著提高MR、WR模式光能利用率和RR、WR模式耗能强度,显著降低MR、RR和WR模式产投比。(3)MR模式碳生产效率和碳生态效率显著高于RR和WR模式。秸秆还田显著提高了MR、RR和WR模式碳生产效率和碳生态效率。(4)MR模式碳足迹显著低于RR和WR模式。秸秆还田显著降低了MR、RR和WR模式碳足迹。综上,与油菜-中稻和小麦-中稻模式相比,玉米-晚稻模式具有较高的作物产量、能量效率、碳效率和较低的碳足迹;秸秆还田利于提高作物产量,同时提高了各模式能量效率和碳效率,降低了碳足迹。可见,玉米-晚稻水旱轮作配合秸秆还田具有较好的生态经济效益,可作为长江中游水旱轮作区一种可持续生产技术。

基于Sentinel-1/2数据的中国南方单双季稻识别结果一致性分析

【目的】微波遥感因具有全天时、全天候数据获取的特点,在多云雨的中国南方水稻识别研究中表现出巨大潜力。本研究通过对比Sentinel-1SAR遥感数据和Sentinel-2光学遥感数据用于水稻遥感制图的效果,分析光学和SAR遥感数据对于单双季稻识别结果的一致性,并探索水稻识别的最优SAR影像特征。【方法】本研究使用Sentinel-1/2卫星数据,基于面向对象的随机森林分类算法和Google Earth Engine平台,提取洞庭湖平原4个典型水稻种植区的单双季稻空间分布。通过比较9种不同传感器和特征组合场景的分类精度和分类结果统计指标,并计算NDVI和SAR特征时序(VH、VV、VH/VV)的R^(2)和DTW距离,分析识别单双季稻的最优SAR特征,评估光学和SAR遥感数据对于单双季稻识别结果的一致性。【结果】VH、VV和VH/VV时序识别单双季的总体精度分别为90.42%、82.08%和88.33%,而联合VH和VH/VV时序识别单双季稻的总体精度可达91.67%。VH(VH/VV、VV)时序与单双季稻NDVI时序的R^(2)和DTW距离分别为0.870(0.915、0.986)、4.715(1.896、5.506)(单季稻)和0.597(0.783、0.673)、2.396(1.839、3.441)(双季稻)。较高的R^(2)和较低的DTW距离说明单双季稻的VH/VV时序与NDVI时序相关度更高,可以较好地反映单双季稻的生长周期规律。同时,VH可以较好地反映单双季稻移栽期的淹水特征。基于光学数据和SAR数据在6个时间窗口的特征(S-2:NDVI、EVI、LSWI;S-1:VH、VH/VV)识别单双季稻的总体精度分别为91.25%和90.00%,识别结果面积相关性可达95.70%。【结论】SAR遥感数据与光学遥感数据水稻识别结果一致性较高。应用Sentinel-1在多云雨区识别单双季稻具有巨大潜力,VH和VH/VV后向散射系数时序是识别水稻的优质特征。研究结果为多云多雨区使用SAR数据进行特征优选以高精度识别单双季稻提供了重要技术支撑。

区块链如何促进数据要素的价值实现:以食品供应链为例

在数字经济时代,数据的应用渗透到经济社会的各个领域,数据资源在产品和服务的生产中逐渐发挥与劳动力、资本、技术等具有同等重要的基础性作用,业已成为生产产品和服务不可或缺的一项生产要素。目前,对于数据要素在经济活动中如何发挥其价值在理论上的讨论还不充分,对于如何破解“数据孤岛”、数据拥有者之间的信任等制约数据要素价值实现的问题尚缺乏深入的认识。区块链技术的应用为数据要素发挥其作用、实现其价值提供了新的条件。本文通过对食品供应链的考察,分析区块链技术在数据要素实现其经济价值中的作用。在阐述数据要素的内涵及其价值实现的机理的基础上,通过对传统食品追溯系统与基于区块链的食品追溯系统的对比分析,梳理了食品供应链中的数据要素及其发挥的作用;进而归纳出区块链技术对数据要素价值实现的作用。本研究表明,区块链技术的应用能够从增加数据要素的数量、打通“数据孤岛”、优化生产要素的配置方式、增进数据拥有者之间的信任、提升数据使用的安全性五个方面促进数据要素的价值实现。

协同多时相国产GF-1和GF-6卫星影像的艾草遥感识别

艾叶具有巨大的食用和医用价值,近些年艾草种植面积在中国南方地区显著增加。掌握艾草空间分布信息对于区域作物种植结构调整、艾草产业布局优化具有重要现实意义。该研究以中国艾草主要生产地——湖北省蕲春县为例,探讨国产高分1号(GF-1)和高分6号(GF-6)卫星影像识别艾草的潜力。本文首先基于高分影像构建了20个光谱特征,然后采用随机森林分类器进行分类,最后分析了红边指数对识别艾草的贡献度。为了评估协同GF-1和GF-6影像识别艾草的潜力,研究还比较了不同影像组合情景识别艾草的精度。结果表明,协同GF-1和GF-6影像提取的蕲春县艾草的用户精度是92.73%,制图精度是88.74%,均显著高于基于单一GF-1或GF-6影像识别艾草的精度。各乡镇艾草遥感制图面积和统计面积拟合的相关性系数R^(2)达到0.7,表明研究结果能够准确反映艾草的种植面积和空间分布。基于随机森林的重要性得分排名前50的特征中,红边波段以及红边植被指数的数量占比达54%,其中6月23日GF-6影像的红边波段I贡献度得分最高,是识别艾草的最优光谱特征。GF-6的另一新增的紫波段相较于其他传统波段,也对于区分艾草和其他作物做出了重要贡献。5月上旬和9月上旬分别为艾草第一茬和第二茬叶片快速繁殖生长阶段,是艾草的最佳识别时期,6月下旬和9月下旬也是区分艾草和其他作物的关键时期。研究表明,GF-6 WFV影像的新增波段以及基于红边波段构建的植被指数能够有效提高作物识别的准确性,协同GF-1和GF-6影像通过提高影像时间信息,能较好捕获作物的关键物候特征,从而提高作物识别精度。该研究为充分发挥多源国产高分卫星协同利用优势提供了典型应用示范,呈现的作物识别方法不仅适用于艾草,也适用于其他区域和其他农作物。

协同多源国产高分影像和面向对象方法的南方农作物遥感识别

【目的】中国南方地区云雨频繁且农业景观破碎,是我国农作物遥感监测最具挑战的区域之一。我国自主研发的高分系列卫星具有高时空分辨率和高质量成像的特点。本研究挖掘多源高分系列卫星的时间和空间双重优势,实现多云雨及景观异质区作物精细化识别。【方法】基于国产高空间分辨率高分二号(GF-2)影像表征农田空间几何特征,协同中空间分辨率高分一号(GF-1)和高分六号(GF-6)加密影像观测时间序列,充分表征农作物光谱季相节律。通过构建光谱-时相-空间三维分类特征,基于随机森林进行农作物分类并计算不同特征的重要性。同时,设置不同影像组合和不同分类单元下的多种分类场景,进一步分析不同高分数据协同利用在农作物识别上的表现差异。【结果】基于GF-1、GF-2和GF-6影像和面向对象的农作物分类在湖北省潜江市研究区的总体精度为95.49%,Kappa系数为0.94;在枣阳市的总体精度为93.78%,Kappa系数为0.92。协同GF-2和GF-6进行农作物分类精度优于协同GF-2和GF-1。此外,基于GF-2进行面向对象的农作物分类效果优于面向像元,其中潜江总体精度提升了1.4%,枣阳提升了1.32%。相比GF-1和GF-2对应的光谱和空间特征,GF-6光谱波段对农作物遥感识别的贡献度最大,累计重要性得分占全部光谱波段的82%(潜江)、77%(枣阳)。其中GF-6新增的红边Ⅰ波段(B5)、红边Ⅱ波段(B6)、紫波段(B7)和黄波段(B8)4个光谱波段对作物识别的贡献度分别为47%(潜江)和33%(枣阳)。【结论】协同发挥不同国产高分数据各自光谱-时间-空间优势,不仅缓解了农业景观破碎导致的“混合像元”问题,同时一定程度上降低了多云多雨气候对农作物识别影响的不确定性,为我国南方地区农作物精准识别提供了巨大潜能。

流程变体向可配置流程模型的变更传播

鉴于大型企业中不同使用者修改同一业务流程时,业务流程变体将随业务需求的更改发生变化,为了进一步管理业务流程家族,需要一种可以将施加于流程变体上的变更操作传播到可配置流程模型上的变更传播机制,着重研究了有效完成流程变体与可配置模型变更传播和协同进化的方法。该方法将流程变体与可配置模型的映射关系规范化,进一步定义了一系列变更操作,将在变体上的修改同步映射到可配置模型中,然后用清洁操作清除传播后模型的不合法部分。通过SAP EPC参考业务流程数据集上的实验证明了所提流程变更传播方法的可行性和普适性。

断点回归方法及其应用

文章通过对断点回归分析方法的总结,延伸出模糊性断点回归的处置效应与处置意向分析框架,在一定的条件下解决了缺失解释变量观测值可能引起的因果关系阐述不完整的情况。结合北美影响力巨大的WIC项目,实证分析了收入冲击对家庭人口结构的影响,介绍了断点回归在经济社会研究中的应用,包括其需要符合的前提条件、应用假设以及实证步骤等;同时,提出了应用方面的扩展。

2022年内蒙古自治区鄂托克前旗种养生产调查数据集

鄂托克前旗位于内蒙古自治区西部的鄂尔多斯市,由于其特殊的地理环境,形成了种植业与养殖业并存的农业生产模式。课题组对鄂托克前旗的4个镇30个村(嘎查)开展了问卷调查,收集了2022年当地农户个人及家庭的基本情况、农户的种养殖业生产经营状况、农业机械使用情况等方面的数据。形成了2022年内蒙古鄂托克前旗种养生产调查数据集,包含451个样本和163个变量。该数据集为研究种养循环情况、农业机械的投资和使用情况等提供了支撑。

2020年我国鸡蛋消费选择偏好调查统计数据集

我国是世界范围内鸡蛋生产和消费的第一大国,鸡蛋也是我国居民膳食结构中主要的蛋白质来源之一,了解我国消费者对鸡蛋的偏好具有现实意义。本研究旨在了解中国消费者对鸡蛋的生产方式、认证标准和其他相关属性的偏好,以提供市场定位策略和科学依据,并为相关政策制定和饮食健康教育提供指导。问卷设计以离散选择实验设计为主体,结合对受访者相关食品安全知识的了解程度和人口学特征变量等数据的收集。最终课题组通过在线问卷平台收集到了全国30个省级行政区共1085份鸡蛋消费者样本数据,形成了2020年我国鸡蛋消费选择偏好数据集。数据集包括消费者鸡蛋消费过程中购买频率、购买来源,以及对鸡蛋价格、饲养方式、蛋鸡种类、食品安全认证属性的偏好等13个方面的内容。该数据集表明消费者对鸡蛋的生产方式、认证标准等属性有明确的偏好。这份数据集为我国禽蛋产品的消费偏好提供了基础数据,对于了解居民的消费习惯与偏好,保障国家食品安全,为食品企业制定市场策略,以及为政府科学制定决策提供了有力支持。

社会仿真国际研讨会2020

2020年8月6日,社会仿真国际研讨会(International Symposium on Social Simulation,简称ISSS)在华中农业大学召开。会议由华中农业大学经济管理学院与中国仿真学会农业建模与仿真专委会主办,华中农业大学宏观农业研究院承办。本次会议旨在激发从事社会仿真研究的学者之间的交流和互动,邀请来自包括中国、英国、美国、德国、意大利、荷兰和日本等国家的14位学者及6位华中农大—英国帝国理工“计算社会科学方法论”暑期学校优秀学员进行报告,共计百余人次参加。

农户自发性土地流转行为机制研究:仿真、验证与应用

深刻认识农户的土地流转决策行为对于完善农地流转政策具有重要意义,而现有研究聚焦于流转结果,缺乏对流转决策过程和行为机制的深入考察。本研究利用仿真模型模拟城镇化和农村老龄化背景下农户开展土地流转的行为规则和动态过程,基于现实数据进行参数校准后的模型所输出的结果得到了样本村实际土地流转数据的验证,其在多个模拟场景下的初步应用为农地流转政策的制定提供了直观的参考。本研究揭示了异质性农户自发性土地流转的决策机制和自下而上农村土地集中化的发生机制,为在更为复杂条件下考察土地流转和土地集中的机理和演化过程提供了一个基准模型,也为开展农地流转政策实施效果的事前评估提供了一个有力工具。

计算经济学的学科属性、研究方法体系与典型研究领域

计算经济学是经济学、管理学与计算机技术交叉融合而形成的新兴学科,其在方法论上的本质特征是运用求解数学问题的数值解(而非解析解)的计算性方法开展研究。本文讨论了计算经济学与计量经济学等相关经济学分支学科的关系,尝试界定其在我国现有学科体系中的位置。目前广泛使用的计算经济学研究方法可以归纳为数学规划、计算机仿真和机器学习三类,本文梳理了这三类方法的特征及其所包含的常用具体研究方法和工具,同时指出它们所涉及的数学问题的结构化程度递减,而建模所需的数据量和算力递增。本文归纳了计算经济学能够发挥其独特作用的应用领域,具体包括异质性个体的经济行为、经济主体之间的交互作用、经济系统的微观-宏观关联、经济动态过程及发展趋势等问题。此外,本文探讨了计算经济学研究的发展趋势和值得探索的方向。

光学遥感三维计算机模拟模型的研究进展与应用

三维计算机模拟模型是遥感辐射传输机理研究的重要内容,在复杂地表正向模拟和遥感反演中扮演着重要角色。经过最近20年的发展,三维计算机建模研究取得了显著进展,在地表辐射传输过程分析、模型和算法的验证及遥感反演等方面应用广泛。为了更加充分理解三维计算机模拟模型的发展和模型间的差异,及探讨如何将其更好的应用于生活、生产,本文对三维计算机模拟模型在光学遥感的研究进行了综述。本文从模型的原理、应用和发展趋势3个方面展开了论述。首先,简要介绍了光线追踪方法和辐射度方法的原理及现有的模型;然后,对三维计算机模拟模型在遥感的主要应用进行了总结;最后,对模型未来的发展趋势展开了讨论,从运行效率、模拟精度和功能集成等方面存在的问题和需求出发,分析了三维计算机模拟模型发展和遥感应用的趋势。随着复杂地表遥感建模研究的深入,计算机技术的发展和多源遥感数据特别是高时空分辨率数据的应用,三维计算机模拟模型将在遥感理论研究和应用发挥更加重要的作用。