農業(yè)合作社數(shù)據可視化技術應用分析

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摘要：隨著信息技術的應用日益廣泛，農業(yè)現(xiàn)代化需要信息技術與農業(yè)生產過程的深度融合，大數(shù)據挖掘技術和可視化技術在武梅農業(yè)合作社數(shù)據分析中的應用，可以提高武梅農業(yè)合作社的運作效率，降低生產經營成本，為消費者提供更優(yōu)質農產品服務。

關鍵詞：農業(yè)合作社；大數(shù)據；可視化

1武梅農業(yè)合作社現(xiàn)狀

農業(yè)合作社是以農民為主體、家庭為單位，通過提供農產品銷售、加工、運輸、貯藏等與經營有關的服務來實現(xiàn)成員互助目的的經濟性組織。根據有關數(shù)據統(tǒng)計，截至2019年10月，全國有220.3萬家依法登記的農業(yè)合作社，農業(yè)合作社總體數(shù)量較2009年初期增長近9倍?；窗彩形涿忿r業(yè)合作社起源于1987年共產黨員劉桂蘭自費到蘇南取經，學習農業(yè)集約化經營的經驗，進行辣椒制種，逐步發(fā)展壯大。合作社成立以來，分別被評為“全國科普惠農興村先進單位”“淮安市先進農民合作組織”“淮安市合作示范社”“全國示范合作社”“巾幗示范基地”。2010年合作社的二代領導人獲得“淮安市三八紅旗手”稱號，2014年獲得“全國三八紅旗手”稱號，2015年獲得“江蘇帶頭致富優(yōu)秀企業(yè)家”稱號。第三代接班人轉向網絡銷售和網下訂購，種植40多種瓜果蔬菜，為“陶氏果業(yè)”“大熊水果店”和30多家大型水果店供應水果。2012年合作社整合建立了“農產品質量安全溯源系統(tǒng)”，且成功注冊了“武梅”牌西瓜商標，并先后于2014年、2015年獲得“淮安市知名商標”“江蘇省著名商標”和“綠色產品證書”等榮譽，“武梅西瓜”銷往上海、北京、徐州等地。在現(xiàn)代社會，隨著科學和信息技術的快速發(fā)展，大數(shù)據技術越來越成熟，與人們的生活聯(lián)系越來越緊密。在這樣的大環(huán)境中，各行各業(yè)都利用大數(shù)據來擴大經營范圍。但就目前而言，農業(yè)合作社由于其本身的特性，和大數(shù)據技術融合度不高。雖然有相應的網絡銷售方式，但隨著農業(yè)合作社的逐步擴大，在合作社實際運行過程中，信息收集方面缺乏相應機制，信息技術應用能力低下，無法及時掌握行業(yè)的變化，產品調節(jié)滯后，產品反饋機制有待提高，難以發(fā)揮合作社的綜合效益等。

2已有的研究

數(shù)字化已滲透到農業(yè)產業(yè)鏈中，在農業(yè)大數(shù)據的應用中，美國農業(yè)部通過龐大、完整的農業(yè)信息體系，及時、準確地收集、整理和發(fā)布信息，不僅影響本國的農業(yè)生產，還對世界上其他農業(yè)大國的農業(yè)生產和農民收入產生影響[1]；韓國以傳感器和網絡為基礎的大數(shù)據收集和體系化的農業(yè)生產系統(tǒng)、植物工廠技術是其主要的農業(yè)生產技術[2]?！吨腥A人民共和國國民經濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》提出，加快構建全國一體化大數(shù)據中心體系，建設若干國家樞紐節(jié)點和大數(shù)據中心集群，加快發(fā)展智慧農業(yè)。我國農業(yè)大數(shù)據技術與應用發(fā)展較快，“天空地”大數(shù)據獲取、大數(shù)據建模分析預測、數(shù)據驅動智慧決策等取得較大進展，大數(shù)據應用正向農業(yè)全產業(yè)鏈全過程覆蓋[3]。在農業(yè)大數(shù)據的研究中，通過采集各種農業(yè)統(tǒng)計數(shù)據，運用數(shù)據挖掘技術對農業(yè)生產和經營提出指導性建議。隨著物聯(lián)網、大數(shù)據和人工智能時代的到來，基于信息流動態(tài)監(jiān)測的農業(yè)全產業(yè)鏈的數(shù)據經濟將呈現(xiàn)快速發(fā)展態(tài)勢。農業(yè)大數(shù)據工作，要突出品種導向，聚焦水稻、小麥、玉米、大豆、棉花、油菜籽、糖料、橡膠、蘋果、柑橘、茶葉、蔬菜、生豬、牛羊、魚類等重要農產品，進行重要農產品全產業(yè)鏈大數(shù)據建設，構建包括生產、消費、貿易、價格、成本、收益的重要農產品單品種大數(shù)據資源，實現(xiàn)重要農產品全程大數(shù)據管理[4]。SwatiHira和P.S.Deshpande（2015）[5]構筑農業(yè)參數(shù)、環(huán)境特性、地理特性等全方位分析、統(tǒng)計分析，進行相關數(shù)據的全方位使用模型和數(shù)據挖掘技術的多維分析。楊凌雯（2016）[6]針對農業(yè)信息網站缺乏對數(shù)據進行動態(tài)的分析和預測功能，構建基于數(shù)據挖掘的智慧農業(yè)生產系統(tǒng)，以算法為核心，實現(xiàn)地力等級分析和產量預測等功能。徐勇（2017）[7]分析了農業(yè)大數(shù)據平臺的主要技術，搭建了具有挖掘功能的大數(shù)據平臺，使用多維數(shù)據的可視化技術，實現(xiàn)平臺的可視化功能。黃文秀（2018）[8]根據我國農業(yè)數(shù)據多維動態(tài)、不完整和不確定性等特點，將NET、C#、Web服務和SQLServer技術結合起來，開發(fā)基于Web農產品市場數(shù)據挖掘系統(tǒng)，為企業(yè)決策者提供有價值的知識信息。侯亮等（2018）[9]認為現(xiàn)代農業(yè)發(fā)展過程中出現(xiàn)了大量非關系型、非結構化數(shù)據，大數(shù)據環(huán)境下的數(shù)據挖掘技術能夠挖掘出有助于探索農業(yè)信息潛在的相關性和規(guī)律，并根據農業(yè)大數(shù)據的特征構建了Hadoop的農業(yè)大數(shù)據挖掘系統(tǒng)。張澤等（2019）[10]認為農業(yè)大數(shù)據應用將推動生產和銷售一體化、推動農業(yè)生產鏈各個環(huán)節(jié)的銜接，對利用互聯(lián)網信息技術完善農業(yè)管理結構、優(yōu)化農業(yè)信息化模式、普及農業(yè)種植技術、改善種植環(huán)境具有關鍵作用。肖朋和（2019）[11]認為農業(yè)生產過程中的物聯(lián)網、大數(shù)據、云計算、人工智能等技術普及和應用，產生了海量數(shù)據，數(shù)據結構不盡相同。從海量數(shù)據到可用信息的轉換需要進行大量的統(tǒng)計分析和數(shù)據挖掘，設計基于web的農業(yè)數(shù)據挖掘系統(tǒng)，從大量、不完全、有噪聲、模糊和隨機的數(shù)據中提取有效的信息，通過可視化顯示，協(xié)助用戶進行農業(yè)生產決策。孟國慶（2020）[12]利用網絡爬蟲技術抓取數(shù)據，實現(xiàn)多源數(shù)據采集，在數(shù)據整合的基礎上，進行影響因子篩選，結合網絡開發(fā)技術，利用djangoWeb框架進行設計，實現(xiàn)農業(yè)統(tǒng)計數(shù)據挖掘和可視化系統(tǒng)。JieWang等（2016）[13]針對大部分農業(yè)數(shù)據分散在不同信息系統(tǒng)中的現(xiàn)狀，采用JSoup技術構建一個用于農業(yè)數(shù)據的Web爬蟲系統(tǒng)，對數(shù)據進行有關挖掘和回歸分析，為用戶提供有價值的信息，提高數(shù)據深度處理能力。顧穎和祁小敏（2020）[14]構建一種基于GIS的南京市農業(yè)大數(shù)據可視化平臺，平臺可以根據用戶需求準確聚類南京市農業(yè)數(shù)據，運用可視化操作界面進行反饋。劉海燕等（2021）[15]根據新疆不同地區(qū)及不同成熟度的棉花種植分區(qū)，建立我國典型棉田生態(tài)系統(tǒng)的微生物數(shù)據庫，建成包含土壤微生物多樣性的可視化分析流程。綜上所述，數(shù)據挖掘技術為農業(yè)生產發(fā)展和技術創(chuàng)新起到重大作用。常用的數(shù)據挖掘方法有關聯(lián)規(guī)則、主成分分析法、灰色預測等。數(shù)據挖掘技術通過將挖掘算法和計算機技術結合，利用各種編程語言進行數(shù)據處理，挖掘信息，可以在海量數(shù)據中快速高效地獲取各種有用信息，還可以采用可視化手段展示挖掘結果以便于使用。對農業(yè)大數(shù)據的挖掘和可視化應用在農業(yè)生產、銷售等過程中的研究越來越具體、深入大數(shù)據技術與傳統(tǒng)農業(yè)的結合符合實踐發(fā)展的要求。

3武梅農業(yè)合作社可視化應用優(yōu)勢

數(shù)據可視化涉及數(shù)據圖像化創(chuàng)建與展示，可用任何可用的技術和手段來制作圖表、圖片或動畫以進行交流、溝通，具體表現(xiàn)為統(tǒng)計圖形、圖表、信息表和其他工具的形式。目前，農產品企業(yè)利用互聯(lián)網進行生產、銷售、運作已成為常態(tài)，越來越多的企業(yè)通過數(shù)據可視化應用來節(jié)約成本，尋求利潤增長點，提高市場占有率。經過調研分析，淮安市武梅農業(yè)合作社可視化應用水平較低，數(shù)據分析利用效率低，知名度不高。武梅農業(yè)合作社通過收集、整理、分析用戶消費數(shù)據，利用可視化分析，可以獲得下列優(yōu)勢。（1）供求趨于平衡。通過對比市場動態(tài)和用戶消費數(shù)據，進行相應預測，根據客戶需求調整農產品種植種類，使得農產品供求在季節(jié)、供求量上趨于一致。（2）有利于拓展營銷渠道，擴大市場占有率。運用可視化技術可以根據客戶的需求進行相應的促銷活動，提高市場占有率，擴大利潤空間。（3）改善服務，提高服務質量。利用可視化技術，更加及時準確地預測客戶需求變化，進行數(shù)據挖掘分析，積極改善服務，提高售前、售中、售后全流程服務質量。（4）有利于武梅農業(yè)合作社回饋社會。根據盈利狀況的可視化分析，武梅農業(yè)合作社盡可能雇傭農村閑散人員，充分利用農業(yè)生產的季節(jié)性特點，以散工形式增加當?shù)剞r民經濟收入，銷售有余的農產品免費分發(fā)給有需要的群體。

4武梅農業(yè)合作社可視化設計

武梅農業(yè)合作社采用瀏覽器、服務器，用戶界面通過WWW瀏覽器實現(xiàn)，采用開源MySQL數(shù)據庫進行數(shù)據存儲，利用爬蟲技術抓取數(shù)據，采用ECharts展示爬取到的大量農業(yè)數(shù)據和其他銷售、訂單數(shù)據。武梅農業(yè)合作社可視化設計具有農產品市場趨勢的可視化、銷售數(shù)據的可視化和消費者偏好的可視化功能。除了功能需求以外，非功能需求分析包括性能需求、安全性、可維護性、可拓展性、可靠性、易用性等，這些特性影響系統(tǒng)能否持續(xù)、穩(wěn)定、高效地提供服務。在數(shù)據整理和抽取過程中，從服務器端獲取網頁URL，URL的獲得途徑有從客戶端獲得已形成的解析網站和獲得更新的URL兩種方式。根據所獲取的URL鏈接網頁，獲取網頁源代碼，再獲取網頁源代碼中標簽、空格等內容，形成XML文檔。在爬取某些網頁時，需要注意一些網頁在設計時特意進行了防止惡意采集信息的反爬蟲設置。因此需要設置Headers信息去模擬瀏覽器進行訪問，在數(shù)據公開的網站爬取數(shù)據時，不需要設置Headers信息。在農產品市場趨勢的可視化設計中，選用中華人民共和國農業(yè)農村部官網，其網站上公開全國各地農產品價格。確定好數(shù)據爬取的網站和數(shù)據的關鍵詞后，對其URL對應的網站進行內容的抓取，遍歷整個網頁的html代碼，尋找需要的數(shù)據信息，包括產品名稱、生產地名稱、產品規(guī)格、產品單位、最高價格、最低價格、均價等。完成數(shù)據爬取后，將抓取的內容進行簡單的處理并保存到本地文件中，在數(shù)據庫設計完成后，將爬取的數(shù)據內容清洗、整理后放置到數(shù)據庫中。在可視化具體模塊設計中梳理需求后，根據展示內容，列出所有需要的數(shù)據。武梅農業(yè)合作社數(shù)據可視化展示的內容如表1所示。在總體設計中，系統(tǒng)進入界面，登錄初始界面后，在信息一欄中點擊產品名稱，即可進入價格趨勢可視化展示界面。以圖1和圖2為例，比較了草莓、無花果、蘿卜這三種農作物在2020年3個月內銷售量和單價變化趨勢。根據趨勢圖，武梅農業(yè)合作社可以及時調整種植產品和種植量，減少潛在風險帶來的損失。

5結束語

數(shù)據挖掘技術、可視化技術與傳統(tǒng)行業(yè)的融合日益深入，農業(yè)現(xiàn)代化離不開信息技術的應用，農產品數(shù)據具有獨特的特點，也有數(shù)據的共性。有效挖掘數(shù)據隱藏信息，提煉出有價值的知識信息，可以提高農業(yè)企業(yè)的生產效益和決策效率。在后期研究中，可以從自然條件、企業(yè)發(fā)展水平等方面建立多因素預測模型，對各種作物的種植面積進行預測，從供給側角度優(yōu)化種植結構，采用完全集成的方式構建出“預測—種植—銷售”一體化模型。

作者:朱洪云 王金兵 單位:淮陰工學院