湖北十三五农业信息化科技创新战略研究报告.doc
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1、湖北省“十三五”现代农业科技创新战略研究子课题五:湖北省现代农业领域信息化科技创新战略研究报告(征求意见稿)湖北省科技信息研究院华中师范大学2014年10月目 录一、农业信息化科技创新发展现状及趋势分析3(一)国外农业信息化科技创新现状3(二)全球农业信息化科技创新发展趋势4(三)国内农业信息化科技创新发展现状研究5二、湖北农业信息化科技创新需求与问题分析14(一)农业信息化科技需求分析14(二)农业信息化科技创新重大瓶颈问题19三、湖北农业信息化科技创新发展思路、原则和目标研究22(一)发展思路22(二)基本原则22(三)发展目标23四、湖北现代农业信息化科技创新战略布局与重点任务研究25(
2、一)湖北现代农业信息化科技创新战略布局研究25(二)湖北现代农业信息化科技创新重点任务研究27(三)湖北现代农业信息化科技创新重大专项32五、湖北农业信息化科技创新的保障措施研究34(一)九省比较34(二)措施建议36附表 41湖北省现代农业领域信息化科技创新战略研究2014年10月26日 农业信息化是现代农业建设的重要内容,始终与农业现代化相伴相随。农业信息化科技创新是指农业信息化领域原创性科学研究和技术创新的总称。农业信息化原创性科学研究是提出新观点(包括新概念、新思想、新理论等)、新方法、新发现和新假设的科学研究活动,并涵盖开辟新的研究领域、以新的视角来重新认识已知事物等。其原创性的科学
3、研究与技术创新结合在一起,使人类知识系统不断丰富和完善,认识能力不断提高,产品不断更新。农业信息化科技创新是转变农业增长方式、实现农业高效和可持续发展最活跃的因素。考虑到省级层面的实际情况,本研究偏重于农业信息技术应用中的技术创新。根据鄂科技厅201416号文关于印发湖北省十三五科技发展规划编制工作方案的通知精神,本课题组承担了专题6“湖北现代农业发展科技创新战略研究”中的子课题“湖北省现代农业领域信息化科技创新战略研究”的相关工作。现将研究情况报告如下:一、农业信息化科技创新发展现状及趋势分析(一)国外农业信息化科技创新现状国外农业信息技术科技创新始于20世纪60年代,经过近50年的发展,在
4、农业生产过程、农业灾害监测预报、农业育种、农业资源、畜禽饲养、水产养殖、植物保护及经济决策、农产品加工等方面都开展了相应的研究和应用。在强大的数据系统支持下,利用计算机、网络系统收集、处理并传递来自各地的农业技术信息;开展病虫害预测、作物专家诊断、智能化作业等方面的研究应用。世界各国都在不遗余力的研究探讨如何将信息技术与农业生产相结合,减少劳动力消耗,提高农业生产效益,促进农业经济的快速增长。如美国的精准农业信息化技术,德国强大的涉农数据库系统,法国集成信息、通信卫星及专家系统服务于现代农业,澳大利亚的农业生产全程信息化及农产品安全追溯,韩国建立的农场信息技术系统、土壤环境信息系统、农产品出口
5、产品管理系统等,这些是发达国家信息技术研发和应用的代表和趋势。(二)全球农业信息化科技创新发展趋势分析全球农业信息化科技创新总体上呈现以下发展趋势:一是信息采集、处理、存储、表示越来越智能化。神经元网络、面向对象、机器学习、多媒体及计算机视觉等技术研发和应用日趋普遍。研究的热点包括各类多媒体信息的表示、存储、显示;各种用于数据表格、推理中间结果显示;地理导航和GIS功能;预制文本、路径跟踪和策略解释等。从信息处理的环节上看,农业数据采集应用新的信息技术受到更多的关注。面向特定领域的农业专家系统研究开发与示范推广将继续成为发展重点。二是技术交叉融合化。如3S(全球定位系统、遥感技术、地理信息系统
6、)与作物管理信息系统的结合、专家系统与模型的结合。通过建立GIS+GPS+DSS的综合作物生产管理集成系统,为作物的播种、施肥、灌溉、病虫草害防治等实现精确管理提供技术决策支持。要解决的关键技术包括:谷物流量传感器及在线测量理论方法、产量计算数学模型的建立;差分GPS基准站的建立,GPS游动站与基站的通讯,GIS在农田空间地理信息的数学建模;田间数据信息的数据快速采集技术等。三是研发手段工具化。面向不同用户层(程序员、知识工程师、农业科技工作者和生产者)开发建立智能化农业信息技术应用系统生成和辅助工具,提高系统开发效率。四是农业信息技术集成化。某些农业信息技术单独应用局限性大,通过技术集成,把
7、它们作为一个综合的信息系统的一部分,这些系统就能发挥更大的作用,并且可以从信息技术发展为市场上的销售商品。今后应特别关注农业信息技术的集成。五是农业信息技术开发网络化。网络信息资源将得到充分开发,包括智能决策系统的网络移植,区域性农业科技成果数据库开发、农业市场经济信息数据库开发、区域性农业生产动态信息服务数据库开发、农业科技政策及管理数据库开发、农业科技资源数据库开发等可借助网络技术完成。(三)国内农业信息化科技创新发展现状研究1、全国概况我国农业信息化科技创新起步于20世纪70年代末。从本世纪初开始,发展速度加快。“十五”期间,以互联网平台应用的科技创新为特征;“十一五”以低成本信息终端应
8、用的科技创新为标志;“十二五”以移动互联终端应用的科技创新为主流。迄今已在农业自然资源数据处理、农业信息管理与推广服务、农业规划与决策、农业生产过程实时处理与控制、人工智能专家系统开发与应用、信息网络研究与建设等方面取得了长足的进步。以专利为例,从1986至2013年全国共取得涉农信息技术专利3973件,其中2013年为689件。主要技术包括:(1)农业信息采集、定位技术,主要包括全球定位系统、遥感技术、地理信息系统;(2)农业生产决策技术,主要包括空间决策支持系统、农业专家系统等;(3)农业生产过程信息技术,主要包括作物病虫害预测预报模型、精确施肥、精确播种、精确施药、精确灌溉、自动检测、远
9、程监控、智能控制,及农作物增长模型等;(4)农产品质量安全追溯技术;(5)农产品电子交易技术;(6)农业物联网技术;(7)农业信息存储、加工、处理及搜索技术,包括:智能搜索、云计算等。当前,全国农业信息化科技创新的形势开始出现六个转变:一是从注重基础设施建设开始向注重资源整合转变;二是终端开发应用开始由传统终端向高效便捷智能终端转变;三是产业信息化开始由单一环节的信息化科技创新向全产业链信息化科技创新转变;四是开始由单一信息技术创新向集成技术创新转变;五是农业信息服务科技手段开始由传统单一方式向协同化、精准化、个性化、可视化、智能化方向转变;六是在创新机制上开始由高校科研机构为主体、国家无偿投
10、入为主,向以企业为主体、产学研结合、国家有偿投入的方向转变。2、湖北概况湖北农业信息化科技创新起步于70年代末。在专利方面,全省共取得涉农信息技术专利479项,其中,2000年前20项,2001至2013年底一共459项。在软件开发方面,2010年至2013年底登记的涉农信息技术软件共185件。农业信息技术研发和应用主要在以下几个方面:一是农业专家系统开发。如湖北省林科院1999年开发了兴林灭螺专家系统并在疫区应用。2002年开始,在政府的推动下,一些科研单位开发了波尔山羊等15个品种的电脑农业专家系统,并在鹤峰、五峰、长阳等少数民族地区应用示范;湖北大学生命科学院开发了麦田杂草综合治理专家系
11、统,并在江汉平原、鄂北岗地应用。二是3S技术研发与应用。如武汉大学空间信息与数字工程研究中心开发的3S技术在蕲春县等地应用示范。三是农产品质量安全信息技术研发。近年来我省对农产品质量安全追溯技术开发开始重视。华中农业大学、武汉华工赛百数据系统有限公司、武汉理工大学等科研院所相继开发出农业不同领域的质量安全追溯系统,并开展应用。中百仓储旗下100多家超市已实现预包装食品全程可追溯。目前我省已建立农产品质量安全监控信息平台,下设18个分中心。四是农业模拟模型技术。如三峡大学研究的“一种模拟土体受极端气候作用的装置及运用该装置测试的方法”;长江水利委员会长江科学院研发的“一种温排水模型多点水流温度同
12、步测量系统”;中国科学院武汉岩土力学研究所开发的“一种用于土壤-植被-大气连续体系模型试验的人工气候系统”等。五是农业物联网技术研发与应用。如武汉恒巨科技有限责任公司、中国地质大学(武汉)、武汉爱迪智能工程有限公司、湖北九洲农信科技有限公司、湖北第二师范学院、长江水利委员会长江科学院等科研院所针对农业不同领域和生产环节开发了一批物联网的技术和设备。今年1月,湖北省人民政府发布了湖北省物联网发展专项行动计划(20142017年),对物联网发展指导思想、发展目标、基本原则、重点任务、保障措施做了全面安排。其中涉农领域包括森林、水生态、野生动植物保护等生态监测,以及冷链物流及全程监控管理等。农业信息
13、化科技创新对湖北农村经济的贡献是明显的。我们对表1-1中农业信息化科技创新的7个指标:农村信息消费(XX)、邮电业务总量(YZ)、信息传输、计算机、软件固资投入(XT)、R&D经费内部支出(YF)、R&D人员数(RY)、涉农信息技术软件收入(NC)、涉农信息技术专利数(NZ)进行了主成分分析,得到1个主成分。采用皮尔逊(Pearson)分析方法和双尾检验法(2-tailed),将这个主成分与反映农业经济的指标农林牧渔产值进行相关性分析,发现农业信息化科技创新与农林牧渔产值的相关系数达到0.982,呈高度相关。农业信息化科技创新对湖北农村农业经济有正向推动作用。其影响主要是:(1)农业信息化科技
14、创新能最大限度地节约成本。如采用3S技术对土地精确定位,按土壤肥力确定播种量和施肥量,可节省肥料 lO,节约农药23 %;依靠精量播种,每公顷可节省种子25公斤, 大幅度提高农业效益。(2)农业信息化科技创新能促进农产品市场流通。利用发达的网络技术、电子商务技术,可以使贫困山区的农副产品走出深山、流向海内外,推动农村经济的发展。十堰市郧西县涧池乡下营村339户村民,开了32家淘宝网店,2014年前三季度网上农副产品交易金额就达到3000万元。(3)农业信息化科技创新对农业机械化有强力促进作用。一方面通过信息技术对农机具进行改造,使农机具向自动化、智能化方向发展,有助于降低能耗、物耗,且大幅度提
15、高生产效率。同时通过多媒体课件、互联网、远程教学等信息技术手段,培训培养具有较高文化素质、掌握操作技能、懂得新型农机的性能、原理、构造,能进行故障维修、有经营管理经验的实用型人才,是实现农业机械化的一个很重要的方面。(4)农业信息化科技创新能有效提高农业生产管理水平。在农田基本建设、农作物栽培管理、农作物病虫害防治、畜禽饲养管理中采用信息技术,能实现智能化管理、精准化作业,大大提高管理效率和效益。(5)农业信息化科技创新有利于控制农业风险。如利用3S技术等信息技术可对自然风险进行预测;利用网络技术和通信技术可对市场风险进行评估和预测。表1-1 2003-2013年湖北农业信息化科技创新相关数据
16、年份农林牧渔产值(现价)(亿元)NC农村信息消费(亿元)XX邮电业务总量(亿元)YZ信息传输、计算机、软件固资投入(亿元)XTR&D经费内部支出(亿元)YFR&D人员数(万人)RY涉农信息技术软件收入(亿元)RC涉农信息技术专利数(件)NZ20031342.0914.88162.6155.6754.825.190.70520041695.4418.31176.5972.0156.764.810.68720051775.5829.42373.6349.6284.156.531.221420061842.2031.96456.677.0194.756.261.591920072296.8440.5
17、6580.9455.17112.506.794.792620082940.4740.46713.862.98149.067.306.763120092985.1942.62841.7879.19213.4513.1710.364620103501.9947.431028.0975.6264.1214.2712.075320114253.9063.671233.7182.16323.0116.6415.107220124732.1077.541480.4594.29384.5218.5719.878720135161.0081.831785.27114.95446.2720.5240.6599注
18、:1、数据来源:湖北统计年鉴、中国统计年鉴;2、邮电业务总量:按2000年不变价计算。其2011、2012、2013 年数据因与以前的统计口径不一致,进行了技术处理(按过往平均增长率计算)。3、湖北与其他省份比较 我们对全国农业信息化工作做得比较好且具有代表性的江苏、广东、山东、吉林、宁夏、四川、安徽、湖南等8个兄弟省份进行了重点调查。根据数据的可获得性、可比性、科学性,我们共设置了8个指标:包括农业信息化科技创新的投入,用2个指标代替,即:万人R&D研究人员数,R&D经费支出占GDP比重;农业信息化科技创新产出,设置4个指标,即:百万人涉农信息技术论文数、百万人涉农信息技术专利数、人均涉农信
19、息技术软件收入、信息传输、计算机服务和软件业增加值占生产总值比值;农业信息化科技创新环境用百户居民计算机拥有量、万人国际互联网上网人数两项指标代表。通过上述指标的比较分析,湖北在9项指标中,在9省中处于前列的有万人R&D研究人员数、百万人涉农信息技术论文数、百万人涉农信息技术专利数。各项指标在中部基本都处于领先地位。通过加权平均,湖北在9省中综合排名为第3位。(详见表1-2)湖北的主要优势有三个方面:一是研发力量较强。湖北的教育科研力量在中部是“领头羊”,在全国也处于前列。全省每万人R&D研究人员数为10.84,位居中部第一,全国第10位。在涉农信息技术研发上有华中农业大学、武汉大学等国家队,
20、也有长江大学、三峡大学、湖北文理学院、湖北农业信息化工程技术研究中心等一批省级代表队。二是农业信息化科技创新学术研究实力雄厚。湖北每百万人涉农信息技术论文数为14.07篇,位居全国第9位,九省中排第2位,中部第1位。三是农业信息化技术创新能力较强。湖北每百万人涉农信息技术专利数达到1.65件,位居九省第3位,中部第1位。湖北与农业信息化强省主要差距有三个方面:一是农业信息化科技创新投入力度不足。江苏、广东、山东等省设立有农村农业信息化专项资金,重点支持农业信息化科技创新;四川设立了省级农业信息化专项;吉林连续三年设立“农业信息技术集成示范与推广应用专项”。我省尚没有这样的专项。二是相关软件开发
21、差距较大。湖北2013年人均涉农信息技术软件收入为67.89元,而江苏则达到124.35元,是湖北的近1倍,广东更是湖北的5倍多,四川也比湖北高。三是在电子商务、信息终端、食品质量安全等领域信息化科技创新也落后于江苏、广东、浙江、山东等省份。如浙江的电子商务、广东的无线互联网与即时通信、江苏的终端开发、山东的农产品质量安全等领域的信息化科技创新都走在全国甚至世界的前列,湖北差距很大。表1-2 2013年九省农业信息化科技创新相关指标一览表省份科技创新投入科技创新产出科技创新环境加权值及综合排名万人R&D研究人员数(人/万人)R&D经费支出占GDP比重(%)百万人涉农信息技术论文数(篇/百万人)
22、百万人涉农信息技术专利数(件/百万人)人均涉农信息技术软件收入(元/人)信息传输、计算机服务和软件业增加值占生产总值比值(%)百户居民计算机拥有量(台/百户)万人国际互联网上网人数(人/万人)123456789江苏16,535/22.384/119.485/13.17/2124.356/22.0416/578.36/25022.028/284.43(2)广东17.474/12.175/210.3813/41.16/6357.733/12.845/286.14/16347.123/1141.7(1)山东11.019/32.047/37.8920/81.24/550.0513/51.1129/86
23、0.079/34032.1817/455.2(5)吉林10.512/50.9221/811.0310/31.04/717.5315/72.114/449.5514/53866.620/647.42(6)宁夏5.9622/90.7823/98.3717/64.20/17.9522/82.943/138.7623/84076.0916/347.21(7)四川6.4719/81.4712/68.4516/51.29/4105.738/32.5310/335.8325/93184.6225/857.05(4)安徽7.2615/61.6410/57.2921/90.63/84.5828/91.1130/
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