數(shù)字農業(yè)的概念

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數(shù)字農業(yè)的概念范文第1篇

關鍵詞：農業(yè)機械設計；數(shù)字化設計技術；現(xiàn)代化

農業(yè)機械產品具有種類多、結構復雜、易操作等特點，我國是農業(yè)大國，農業(yè)機械具有非常廣闊的市場潛力。然而，受到傳統(tǒng)設計理念與設計工藝的影響，我國機械產品的整體設計水平偏低，數(shù)字化設計技術的應用，顛覆了農業(yè)機械的傳統(tǒng)設計模式，極大地提升了農業(yè)機械設計的效率與質量，尤其是CAD、CAE等技術，更是改變了產品的生命周期，實現(xiàn)了對農業(yè)機械設備整體設計的優(yōu)化。

1數(shù)字化設計技術的內涵與優(yōu)勢

1.1數(shù)字化設計技術的內涵

數(shù)字化設計技術指的是一種將聲音、圖文轉化為數(shù)據(jù)，之后再轉化成二進制代碼，經過計算機進行信息傳遞與處理的技術。在信息化時代，數(shù)字化設計技術逐漸演變成為依靠計算機進行輔助的新型設計技術，故計算機是數(shù)字化設計的基礎，也是核心。從另一個角度來說，數(shù)字化設計技術，即以計算機為核心構建數(shù)字化模型，再通過數(shù)字化平臺展開產品研發(fā)的一種技術，數(shù)字化技術最明顯的特點即不需要實物模型。

1.2數(shù)字化設計技術的優(yōu)勢

（1）數(shù)字化設計技術視為一種產品定義模型，其可以在各行業(yè)領域發(fā)揮作用，且具有較大的發(fā)展空間；（2）數(shù)字化設計技術可進行仿真模擬處理，不需要實物模型，因而可有效降低設計成本；（3）相比傳統(tǒng)產品設計形式，數(shù)字化設計技術依托數(shù)字化平臺，以計算機為基礎，產品設計更具靈活性，不受時間、地點的限制；（4）在數(shù)字化設計中，可以采取分工合作模式進行多元設計，將不同板塊的設計交由不同小組同步進行設計，整體設計更加系統(tǒng)化，提高了設計效率。

2農業(yè)機械設計的特征與現(xiàn)狀

農業(yè)機械設計的特征主要體現(xiàn)在：第一，我國農作物類型比較豐富，所以農業(yè)機械種類繁多，例如播種機就包括條播機、精密播種機、穴播機等多個類型；第二，雖然農業(yè)機械種類豐富多樣，但大多數(shù)功能比較簡單，上手難度低，操作也比較便利。目前我國的農業(yè)機械設備大部分是由傳動系統(tǒng)、機件、鎮(zhèn)壓器、軸輪等構件組成。這些均為數(shù)字化設計技術在農業(yè)機械設計中的應用，提供了良好基礎與廣闊前景。目前，數(shù)字化設計已經在國內外農業(yè)機械設計中得到了廣泛應用，主要應用技術包括CAD、CAE等技術。數(shù)字化技術的應用，不僅提高了設計效率，降低了設計成本，而且也極大地縮短了農業(yè)機械的設計周期，更便于達到設計要求。而且，為了給農業(yè)機械后續(xù)維修工作提供便利，在初期設計時，更注重農業(yè)機械的整體化設計。隨著農業(yè)機械化水平的不斷提升，農業(yè)機械的市場需求增加，產品定制需求增多，而且對產品的品質要求也更加嚴格。在這一新的商業(yè)環(huán)境下，農業(yè)機械設計更應注重數(shù)字化設計技術的應用，必要時進行跨部門合作，更好地展開農業(yè)機械產品的設計與制造，為農業(yè)生產的規(guī)模化、自動化發(fā)展，提供保障，為農業(yè)經濟發(fā)展水平的進一步提升，提供內動力。

3數(shù)字化設計技術的應用熱點

3.1計算機輔助技術

計算機輔助技術簡稱CAD，以現(xiàn)代設計理念為基礎，不僅具有開放性較強的產品設計模式，而且開發(fā)程序也具有較強規(guī)范性。從數(shù)字技術層面來看，CAD技術在概念、任務、技術等層面均有所優(yōu)化，可以設計更多優(yōu)秀產品。以CAD技術為核心設計的產品，大部分是以概念設計產品與構型設計產品。其中，概念設計即制定產品設計方案的具體內容，而構型設計即明確具體細節(jié)。

3.2虛擬原型技術

虛擬原型技術簡稱VR是最近5年內數(shù)字化設計技術的翹楚，得到了設計領域的重點關注。VR技術是在CAD、CAM、CAE技術的基礎上發(fā)展而來的，其可以在特有技術基礎上，對多方面技術進行全面整合。VR技術可以實現(xiàn)成品信息與基本概念的整合，并從行為、感官以及功能等方面不斷對其進行優(yōu)化。在該技術中，產品設計的整個過程被視為多個不同極端，且逐漸向全生命周期進行轉變，以此推動產品設計與生產兩個階段的融合，在很大程度上推動了各行業(yè)的發(fā)展。

3.3知識工程技術

知識工程技術簡稱KBE，是現(xiàn)階段應用率最高，且特色最明顯的一種數(shù)字化設計技術。KBE技術主要應用在提前預測未來市場技術發(fā)展趨勢，因而該技術的應用比較依賴新知識內容。同時，KBE技術在信息傳遞、知識展示等方面，也具有較好的應用效果。而且，還能夠單獨構建顯性、隱性知識統(tǒng)一建模，有利于技術創(chuàng)新的橫縱向發(fā)展。

4數(shù)字化技術在農業(yè)機械產品中的具體應用

4.1VR技術的應用

VR技術在農業(yè)機械產品設計中的應用，將影音資料、3D影像、多媒體等進行整合，使設計人員可以更好地利用個人想法，創(chuàng)設相應的設計情境，所以應用VR技術，設計人員可以享受身臨其境般的設計體驗。目前，VR技術主要應用在大型設備的設計中，對設備的特殊性能進行模擬，之后逐步實現(xiàn)設備與功能之間的優(yōu)化。與此同時，通過其創(chuàng)設的信息反饋平臺，能夠加速產品的投放，提升產品應用效果，讓用戶直接了解產品的優(yōu)勢，進而更好地掌握設備應用要點。在國外，應用VR展開農業(yè)機械設計的技術有很多種，最具代表性的即可視化技術，該技術以CAD技術為基礎，構建功能性模型，再通過模型輸入的方式，將其傳遞到VR環(huán)境中，最終實現(xiàn)設備強化。例如，用戶可以通過VR頭盔顯示器，直接對農業(yè)機械設備進行操控體驗。同時，VR技術在農業(yè)設備拆裝中也有廣泛應用，如小麥聯(lián)合收獲機的各方面功能，均可以通過VR技術展現(xiàn)出來，包括原理展示、內部結構等，讓使用者可以進行拆裝練習，不斷提升自身對機械設備的操控與應用能力。此外，VR-CAD系統(tǒng)在虛擬環(huán)境設計中也可以發(fā)揮作用，優(yōu)化農業(yè)機械設備的設計模式與功能效果。

4.2農業(yè)機械設備產品的創(chuàng)新

數(shù)字化設計技術在農業(yè)機械設計中的應用，主要體現(xiàn)在農業(yè)機械設備產品的創(chuàng)新方面，即利用數(shù)字化設計技術對農業(yè)機械產品的使用性能、使用效果等進行創(chuàng)新，增強產品的新穎性，并提供給消費者更多選擇。目前，在農業(yè)機械產品的數(shù)字化設計中，主要從該類型農業(yè)機械設備的常見使用問題或故障入手，從設計層面針對性地采取改進措施，進而降低故障發(fā)生率以及農業(yè)生產成本，提升該類型農業(yè)機械設備的市場競爭力，擴大市場份額。一般情況下，在利用數(shù)字化設計技術對農業(yè)機械產品進行創(chuàng)新時，主要從技術分析、材料優(yōu)選等方面進行。例如，近幾年我國研發(fā)出了一種新型拖拉機，該拖拉機不同于傳統(tǒng)低功率拖拉機，其采用了數(shù)字化同步器與動力換擋配合靜液壓傳動系統(tǒng)，具有獨立的控制機構與控制面板，不僅更易操作，而且系統(tǒng)更加靈活，功率更高。

4.3協(xié)同化優(yōu)化設計

在當下復雜的市場環(huán)境下，農業(yè)機械生產不僅涉及市場競爭，而且為了更好地滿足消費者個性化的定制需求，必要時還需要進行跨企業(yè)合作。所以，農業(yè)機械設計中，數(shù)字化設計的應用與協(xié)同化發(fā)展，已經成為農業(yè)機械設計與制造企業(yè)生存的關鍵。因此，數(shù)字化設計技術在農業(yè)機械產品的協(xié)同化設計中具有較好的應用效果。為了從海量的技術信息與零件資源中，找到所需要的信息與數(shù)據(jù)，必須利用數(shù)字化技術對搜索技術進行優(yōu)化，進而實現(xiàn)對所需零件參數(shù)與性能的高效率搜索。例如，PTC企業(yè)的Web服務器，其中儲存了海量的技術型方案，我國的農業(yè)機械產品制造企業(yè)應借鑒這一做法，以不斷地提升數(shù)字化設計技術的應用效果。此外，隨著環(huán)保理念不斷深入人心，為了建設環(huán)境友好型社會，農業(yè)行業(yè)也應朝著綠色化方向發(fā)展，而數(shù)字化技術的應用，極大地促進了農業(yè)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。數(shù)字化技術的應用，顯著提升了農業(yè)機械產品的節(jié)能效果，降低了能源損耗，充分發(fā)揮了環(huán)保能力。

5結語

總而言之，我國農業(yè)機械設計的數(shù)字化發(fā)展還處在探索性階段，很多理論、方法等還不夠成熟。在進入數(shù)字化時代后，農業(yè)機械設計更應注重數(shù)字化設計技術的應用，充分利用數(shù)字化設計效率高、成本低、可控性強等優(yōu)勢，持續(xù)提升農業(yè)機械設計的科學性、高效性，并不斷利用數(shù)字化設計技術展開農業(yè)機械產品設計的創(chuàng)新，以不斷促進農業(yè)生產的現(xiàn)代化發(fā)展，實現(xiàn)農業(yè)生產的智能化、規(guī)模化，進而推動農業(yè)經濟發(fā)展水平更上一層樓。

參考文獻：

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數(shù)字農業(yè)的概念范文第2篇

關鍵詞：數(shù)字農業(yè)；時空推理；專家系統(tǒng)

0引言

數(shù)字農業(yè)應用涉及大量的氣象、環(huán)境、水文、地質、土壤等領域的時空數(shù)據(jù)。這些時空數(shù)據(jù)分散在異構系統(tǒng)中，有著不同的數(shù)據(jù)格式和規(guī)范，采用不同的概念和術語，基于不同的數(shù)學模型和分析推理方法。這些多領域時空信息對農業(yè)生產、決策均起著重要作用。但是以前由于缺乏高效、合理的技術手段，即使付出很高的代價，也很難將這些時空信息完整無損地共享和融合集成到數(shù)字農業(yè)應用中，在很大程度上制約了數(shù)字農業(yè)的應用發(fā)展。同時GIS等商業(yè)軟件平臺成本較高也不利于大規(guī)模應用推廣。

為此，本文基于自主版權GIS、專家系統(tǒng)等系統(tǒng)軟件，應用時空推理、本體論、語義Web、關系數(shù)據(jù)挖掘和專家系統(tǒng)等技術，建立一個數(shù)字農業(yè)時空信息智能管理平臺，對多源、異構的數(shù)字農業(yè)時空數(shù)據(jù)和推理分析方法進行集中統(tǒng)一的規(guī)范化管理，便于在實際應用中進行融合、集成和共享。基于該平臺快速建立起了數(shù)字化測土施肥系統(tǒng)、大豆種植標準化管理系統(tǒng)、無公害水果蔬菜栽培指導系統(tǒng)等一批智能應用系統(tǒng)。這些應用系統(tǒng)精確控制農田每一地塊種子、化肥和農藥的施用量，在提高作物產量的同時，能夠實現(xiàn)精確控制農業(yè)生產過程，有效降低成本，充分保證農業(yè)資源科學地綜合開發(fā)利用，減少和防止對環(huán)境和生態(tài)的污染破壞，保持農業(yè)生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)，是實現(xiàn)“綠色農業(yè)”的重要途徑。

1主要關鍵技術研究現(xiàn)狀

1．1數(shù)字農業(yè)

數(shù)字農業(yè)是在“數(shù)字地球”的基礎上提出并發(fā)展的，是21世紀新型的農業(yè)模式和挑戰(zhàn)性的國家目標，包括精準農業(yè)、虛擬農業(yè)等內容，其核心是精準農業(yè)。以3S技術應用為核心的數(shù)字農業(yè)空間信息管理平臺開發(fā)研究是數(shù)字農業(yè)研究的突破口[1,2]。美國于20世紀80年代初提出數(shù)字農業(yè)的概念，它是針對農業(yè)生產穩(wěn)定性差、技術措施差異程度大等情況，運用衛(wèi)星全球定位系統(tǒng)控制位置，用計算機精確定量，把農業(yè)技術措施的差異從地塊水平精確到平方厘米水平，從而極大地提高種子、化肥、農藥等農業(yè)資源的利用率，提高農產量，減少環(huán)境污染。法國農業(yè)部植保總局建立了全國范圍內的病蟲測報計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)。日本農林水產省建立了水稻、大豆、大麥等多種作物品種、品系的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。新西蘭農牧研究院利用信息技術向農場主提供土地肥力測定、動物接種免疫、草場建設、飼料質量分析等各種信息服務。同時，我國緊跟國際研究的前沿，開展了系統(tǒng)工程、數(shù)據(jù)庫與信息管理系統(tǒng)、遙感、專家系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)等技術在農業(yè)、資源、環(huán)境和災害方面的應用研究。

1．2時空推理

近年來，時空推理（Spatio－temporalReasoning）已成為十分活躍的研究方向，在軍事、航天、能源、交通、農業(yè)、環(huán)境等領域有著廣泛的應用。近十年來我國國家基礎地理信息中心、清華大學、信息大學、中國科學院、武漢測繪科技大學、武漢大學、吉林大學等單位在時態(tài)GIS、時空數(shù)據(jù)模型、時空拓撲、時空數(shù)據(jù)庫等時空推理相關領域開展了大量研究工作。

1．3時空數(shù)據(jù)標準與共享

不同領域和應用環(huán)境對時空數(shù)據(jù)的理解存在很大差異，這造成了異構時空系統(tǒng)集成的困難，因此時空數(shù)據(jù)共享、互操作和標準化的研究具有重要意義。這方面研究最初從空間數(shù)據(jù)入手，近期開始向時間數(shù)據(jù)和時空結合數(shù)據(jù)發(fā)展。時空數(shù)據(jù)的共享有以下方式：

（1）空間數(shù)據(jù)交換

空間數(shù)據(jù)交換的基本思想是各系統(tǒng)使用自身的數(shù)據(jù)格式，通過標準格式進行數(shù)據(jù)交換。目前空間數(shù)據(jù)交換標準有：SDTS、DIGEST、RINEX等國際標準；以色列的IEF、英國的MOEPSTD、加拿大的SAIF、我國的CNSDTF等國家標準；AutoDesk的DXF、ESRI的E00、MapInfo的MIF等廠商標準。盡管各GIS軟件廠商提供了公開的交換文件格式來進行空間數(shù)據(jù)的轉換，但由于底層數(shù)據(jù)模型的不同，最終導致不同的GIS的空間數(shù)據(jù)不能無損的共享。雖然空間數(shù)據(jù)交換仍然在使用，但效果并不理想。空間數(shù)據(jù)互操作標準是當前國際公認的，比空間數(shù)據(jù)交換標準更有前途的數(shù)據(jù)標準。

（2）基于GML的空間數(shù)據(jù)互操作

開放式地理信息系統(tǒng)協(xié)會(OpenGISConsortium，OGC)提出了簡單要素實現(xiàn)規(guī)范和地理標記語言(GeographyMarkupLanguage，GML)。OGC相繼推出了一整套GIS互操作的抽象規(guī)范，包括地理幾何要素、要素集、OGIS要素、要素之間的關系、空間參考系統(tǒng)、定位幾何結構、存儲函數(shù)和插值、覆蓋類型及地球影像等17個抽象規(guī)范，2003年1月推出GML3.10版[3]。近年來，國內外眾多學者基于GML在空間數(shù)據(jù)共享等方面開展了大量研究。2001年Rancourt等人[4]將GML與先前所定義的空間標準進行比較，認為GML能有效地滿足空間數(shù)據(jù)交換標準。2002年，ZhangJianting等人[5]提出了一種基于GML的Internet地理信息搜索引擎。2003年，ZhangChuanrong等人[6]在網(wǎng)絡環(huán)境下以GML作為異構空間數(shù)據(jù)庫交換共享空間數(shù)據(jù)的格式，成功實現(xiàn)數(shù)據(jù)的互操作。2003年，崔希民等人[7]提出了GIS數(shù)據(jù)集成和互操作的系統(tǒng)架構，在數(shù)據(jù)層次上實現(xiàn)GIS數(shù)據(jù)的集成和互操作。2003年，張霞等人[8]提出一種基于GML構造WebGIS的框架結構,給出實現(xiàn)框架技術。其中采用GML作為空間數(shù)據(jù)集成格式。2004年，朱前飛等人[9]提出了一種新的基于GML的數(shù)據(jù)共享解決方案。2005年，陳傳彬等人[10]提出了基于GML的多源異構空間數(shù)據(jù)集成框架。GML數(shù)據(jù)類型較完整，支持廠家較多，相關研究豐富，是目前最有前景的時空數(shù)據(jù)標準。本文選擇GML作為農業(yè)時空數(shù)據(jù)標準。

1．4時空本體

1．4．1本體、語義Web和OWL

本體方法目前已經成為計算機科學中的一種重要方法，在語義Web、搜索引擎、知識處理平臺、異構系統(tǒng)集成、電子商務、自然語言理解、知識工程等領域有著重要應用。尤其是目前隨著對語義Web研究的深入，本體論方法受到了越來越多的關注，人們普遍認為它是建立語義Web的核心技術。OWL是當前最有發(fā)展前景的本體表示語言。2002年7月29日,W3C組織公布了本體描述語言(WebOntologyLanguage,OWL)的工作草案1.0版。目前工作草案的最新更新為2004年2月10日的版本[11]。

1．4．2時空本體

基于本體方法對時空建模的相關研究工作如下：

1998年，Roberto考慮了作為地理表示基礎的某些本體問題，給出了關于一般空間表示理論的某些建議[12]。2000年ZhouQ.和FikesR.定義了一種考慮時間點和時段的時間本體[13]。2000年，Córcoles基于XML定義了一個類似SQL的時空查詢語言，該語言包含八種空間算子和三種時態(tài)算子用于表達時空關系[14]。2003年，Grenon基于一階謂詞邏輯定義了時空本體，使用斯坦福大學的Protégé環(huán)境實現(xiàn)[15]。2003年，Bittner等人[16]提出了用于描述復雜時空過程和其中的持續(xù)實體的形式化本體。以上工作中Grenon的時空本體研究相對完整，相關研究成果已經在網(wǎng)上共享，本文在此基礎上開展研究，建立農業(yè)時空本體。

2主要研究內容

（1）農業(yè)時空數(shù)據(jù)規(guī)范

現(xiàn)階段我國還沒有公認的農業(yè)時空數(shù)據(jù)標準出臺。本文基于時空推理技術，研究通用性更強的時空數(shù)據(jù)表示模型，能表示氣象、土壤、環(huán)境、水文、地質等各領域的農業(yè)時空數(shù)據(jù)。GML是目前公認的時空數(shù)據(jù)標準，利用上述模型擴充GML，兼容中國農業(yè)科學院的“農業(yè)資源空間信息元數(shù)據(jù)的分類及編碼體系草案”等國內現(xiàn)有的地方性標準，構建針對數(shù)字農業(yè)中時空數(shù)據(jù)的DA－GML標準，作為數(shù)字農業(yè)基礎時空數(shù)據(jù)的規(guī)范。現(xiàn)有的土壤、環(huán)境等基礎空間數(shù)據(jù)庫均支持到GML格式的轉換。

（2）農業(yè)基礎時空數(shù)據(jù)庫

基于筆者自主開發(fā)的GIS平臺建立農業(yè)基礎時空數(shù)據(jù)庫，該平臺具有運行穩(wěn)定、資源占用少、結構靈活、功能可裁減、成本較低、便于移植等特點。采用了時空推理技術，支持對空間和時空信息的表示和推理。通過DA－GML能夠直接從現(xiàn)有系統(tǒng)中獲取領域農業(yè)基礎時空數(shù)據(jù)，主要包括土壤數(shù)據(jù)庫、環(huán)境數(shù)據(jù)庫、氣象資料數(shù)據(jù)庫、農業(yè)生產條件數(shù)據(jù)庫、林業(yè)信息數(shù)據(jù)庫、影像數(shù)據(jù)庫等。

（3）農業(yè)時空分析方法庫與農業(yè)時空知識庫

時空推理是研究時間、空間及時空結合信息本質的技術，通過時空推理技術將現(xiàn)有面向農業(yè)領域的時空分析技術進行整合和規(guī)范化表示，形成農業(yè)時空分析方法庫。對領域農業(yè)時空知識進行歸納、整理，同時通過數(shù)據(jù)挖掘方法從基礎數(shù)據(jù)中提煉知識，建立農業(yè)時空知識庫。

（4）農業(yè)時空本體庫

在(2)、(3)中存儲的數(shù)據(jù)、方法和知識需要一個有效的機制進行組織和管理。就目前技術而言，本體是表達一個領域內完整的體系（概念層次、概念之間的關聯(lián)等）的最有效工具，所以本文選擇建立農業(yè)時空本體庫。具體包括本體獲取、本體管理、本體服務與展示三個模塊。使用Protégé做本體開發(fā)環(huán)境編輯。Protégé是斯坦福大學開發(fā)的基于Java的本體編輯與知識獲取工具，帶有OWL插件的Protégé可以支持OWL格式的本體編輯與輸出。

以上三個庫通過WebService方式提供基于Internet的服務，可以在線對庫中信息進行維護和檢索，并能無縫集成到應用系統(tǒng)中。

（5）系統(tǒng)體系結構

系統(tǒng)工作原理如圖1所示。首先，外部系統(tǒng)的時空數(shù)據(jù)轉換成GML格式（現(xiàn)在絕大多數(shù)系統(tǒng)支持該數(shù)據(jù)標準），進入農業(yè)基礎時空數(shù)據(jù)庫。通過本體獲取與編輯模塊將時空數(shù)據(jù)和時空知識整理，形成本體庫。外部系統(tǒng)的請求通過WebSer－vices發(fā)給仲裁者，仲裁者區(qū)分各類情況調用三個庫調用服務、提取數(shù)據(jù)和執(zhí)行操作，結果返回給用戶。

（6）基于平臺開發(fā)農業(yè)生產智能應用系統(tǒng)

基于數(shù)字農業(yè)時空信息管理平臺建立數(shù)字化測土施肥系統(tǒng)、作物種植標準化管理系統(tǒng)、無公害水果蔬菜栽培指導系統(tǒng)等一批農業(yè)生產智能應用系統(tǒng)，解決實際問題。

3相關系統(tǒng)對比分析

3．1數(shù)字農業(yè)空間信息管理平臺

平臺基于信息和知識支持的現(xiàn)代農業(yè)管理的集成技術，對農田信息進行動態(tài)采集、分析、處理和輸出，從而根據(jù)農田區(qū)域差異、農事安排進行模擬分析、決策支持管理和指揮控制，并對農業(yè)生產過程的區(qū)域差異進行精確定位、動態(tài)控制等定量操作[17]。

3．2全國農業(yè)資源空間信息管理系統(tǒng)

全國農業(yè)資源空間信息管理系統(tǒng)(NASIS)實現(xiàn)對全國農業(yè)資源空間信息的查詢分發(fā)，具有系統(tǒng)管理、動態(tài)數(shù)據(jù)字典、數(shù)據(jù)檢索、查詢、數(shù)據(jù)分發(fā)、制圖、報表統(tǒng)計、數(shù)據(jù)分發(fā)等功能。該系統(tǒng)已經用于全國農作物遙感監(jiān)測、農業(yè)資源調查、農業(yè)科研和農業(yè)政策信息支持服務等方面[18]。

3．3中國西部農業(yè)空間信息服務系統(tǒng)

計算機技術、互聯(lián)網(wǎng)技術的迅速發(fā)展為建立基于Web的中國西部農業(yè)空間信息服務系統(tǒng)提供技術支撐。本文從西部農業(yè)空間信息服務系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫構建開始，全面地介紹了系統(tǒng)的運行模式和數(shù)據(jù)庫訪問技術，詳細論述了系統(tǒng)的總體結構、平臺環(huán)境和開發(fā)實現(xiàn)等。

（1）基于平臺提供的開發(fā)框架，能方便、高效地建立大量的數(shù)字農業(yè)智能應用系統(tǒng)，基層農業(yè)科技人員也能快速開發(fā)出技術含量高的應用系統(tǒng)，各應用系統(tǒng)能互通、共享，便于升級維護。

（2）由于大量的底層服務、數(shù)據(jù)、知識和方法由平臺集中統(tǒng)一提供，簡化了開發(fā)數(shù)字農業(yè)應用軟件的工作，節(jié)約了成本。

4結束語

數(shù)字農業(yè)時空信息管理平臺從系統(tǒng)目標、適用范圍、采用技術、系統(tǒng)接口等方面不同于任何現(xiàn)有的基礎農業(yè)空間數(shù)據(jù)管理平臺，是一個概念全新的系統(tǒng)，定位于基礎農業(yè)空間數(shù)據(jù)管理平臺的上層，更便于開發(fā)數(shù)字農業(yè)應用。其中的本體庫等機制為將來建立農業(yè)時空數(shù)據(jù)網(wǎng)格奠定了良好的基礎。

參考文獻：

［1］于淑惠.數(shù)字農業(yè)及其實現(xiàn)技術[J].農業(yè)圖書情報學刊,2004,15(7):5－8.

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數(shù)字農業(yè)的概念范文第3篇

關鍵詞：數(shù)字化設計技術；農業(yè)機械設計；應用

近年來，信息技術發(fā)展十分迅速。伴隨著信息技術研究的深入與推廣應用，由此衍生出了數(shù)字化設計技術，同樣在社會各行業(yè)中得到廣泛應用，并發(fā)揮了巨大的作用，為社會進一步發(fā)展作出了突出貢獻。就數(shù)字化設計技術在農業(yè)機械設計中的應用而言，一定程度上實現(xiàn)了農業(yè)機械設計的標準化與前沿化發(fā)展。然而技術的發(fā)展是必然的，就農業(yè)機械設計中應用數(shù)字化設計技術進行更深層次的剖析十分重要，這對推動農業(yè)機械設計的進步與發(fā)展具有十分重要的現(xiàn)實意義。本文主要以數(shù)字化設計技術與農業(yè)機械設計為主線，分3部分進行論述，主要目的在于促進農業(yè)機械設計中數(shù)字化設計技術應用價值提升。

1數(shù)字化設計技術相關內容概述

1.1數(shù)字化設計技術概念

所謂“數(shù)字化設計技術”，是指在計算機數(shù)字化技術發(fā)展到一定程度的背景下，用于輔助設計領域的部分工作[1]。就當前大家所了解的數(shù)字化設計技術而言，涉及眾多技術，核心處理技術主要有數(shù)字壓縮、數(shù)字編碼以及數(shù)字調制等。伴隨著信息技術與計算機技術的不斷深入應用與發(fā)展，數(shù)字化設計技術也得到了長足發(fā)展，逐步建立了一個以計算機為基礎框架的模型，現(xiàn)如今在社會眾多領域當中得到了廣泛應用[2]。

1.2數(shù)字化設計技術特點

數(shù)字化設計技術在實踐應用中，彰顯了眾多特點，總結起來，主要包括以下幾個方面：首先，一個統(tǒng)一化產品定義模型，在社會眾多領域當中能夠得到更加廣泛的應用，并且有著巨大的、潛在的應用空間；其次，數(shù)字化設計技術可實現(xiàn)并行設計，能夠實現(xiàn)多小組同時作業(yè)，在一定程度上，可以大大提高工作效率[3]；再次，基于統(tǒng)一化模型，設計質量也有相應的保障；最后，設計可以實現(xiàn)虛擬仿真處理，主要是利用計算機技術來實現(xiàn)，避免了傳統(tǒng)設計對實物模型依賴程度高的弊端，相比傳統(tǒng)設計而言，具有明顯的優(yōu)勢，具體表現(xiàn)在工作效率與成本2個方面。

2農業(yè)機械設計中數(shù)字化設計技術應用現(xiàn)狀分析

在數(shù)字化設計技術推廣應用之前，設計主要是滿足設計對象的一些具體要求，在局部優(yōu)化或者整體優(yōu)化方面，并沒有重點考慮，導致無法實現(xiàn)總體設計優(yōu)化。數(shù)字化設計技術的應用，主要是在產品設計過程中，注重CAD、CAE等多類處理技術的應用，使得產品設計周期影響因素發(fā)生巨大改變，從而達到各項要求，例如設計質量、設計成本等。與此同時，為保障后期維護工作的便捷，設計會重視總體設計的優(yōu)化。就農業(yè)機械而言，具有種類繁多、市場需求量大等特點，在具體設計中，主要是在傳統(tǒng)設計理念的支撐下，采用一些傳統(tǒng)的設計工藝，造成整體設計水平低下，然而數(shù)字化設計技術具有一定的先進性，基于農業(yè)機械設計現(xiàn)狀，無形中為數(shù)字化設計技術的應用提供了巨大的空間。縱觀當前數(shù)字化設計技術的應用，尤其是在農業(yè)機械設計中的應用，有效促進了農業(yè)機械設計效率與質量的提升，然而在實際應用中，相關設計人員還需要高度重視一些注意事項，包括農業(yè)機械設計特點，同時對數(shù)字化設計技術的特點引起高度重視，確保兩者的兼容性，以此有效提升農業(yè)機械設計的總體水平。農業(yè)機械設計特點眾多，概括起來，主要包括以下2個方面：首先，從結構方面而言，結構類型較多且較為復雜；其次，從功能角度而言，功能多樣，操作較為方便、簡單。就前者而言，以播種機為例，在具體的設計過程中，設計人員通常需要重視的僅有2項，一是農作物的品種，二是農藝特點。根據(jù)上述2項要求，播種機便可以大致分為條播種機、穴播種機以及精密播種機等，在此基礎上，結合工作原理加以區(qū)分，播種機又可以分為2大類，分別是機械式與氣力式。基于此，農業(yè)機械種類繁雜。就后者而言，為滿足播種的各項需求，即使農業(yè)機械型號不同，在功能方面也沒有本質差異。

3農業(yè)機械設計中數(shù)字化設計技術應用前景

數(shù)字化設計技術在農業(yè)機械設計中的應用，具有十分重要的現(xiàn)實意義。伴隨著各項技術的進一步發(fā)展，有必要對數(shù)字化設計技術的應用前景進行更深層次的剖析。對其應用前景進行論述，具體內容如下：（1）農業(yè)機械設計中引入虛擬技術。虛擬技術在農業(yè)機械設計中的應用，最大優(yōu)勢在于有效解決復雜結構設計問題，具體操作：借助聲音定位技術以及三維成像技術實現(xiàn)仿真處理，在計算機上完成結構設計，以此簡化設計，有效降低設計難度。另外，虛擬技術的應用，可以真實再現(xiàn)機械運動過程，并且可以在虛擬的情況下，借助計算機進行機械運動的力學分析，以此有效提升農業(yè)機械設計的可行性與質量。（2）實現(xiàn)產品設計以及制造的協(xié)同性，主要是注重兩者的協(xié)調，才能保障農業(yè)機械設計質量。然而傳統(tǒng)設計在設計與制造2個方面，存在嚴重的脫節(jié)問題。因此，在今后的設計中，設計人員需要高度重視農業(yè)機械產品設計與制造的協(xié)同化，并且落實到具體的設計工作中，以此實現(xiàn)農業(yè)機械設計優(yōu)化、降低成本以及周期縮減等目的。關鍵工作是落實數(shù)字化設計技術的集成式應用，恰當運用這一技術，能夠實現(xiàn)設計效果的最優(yōu)化。（3）重視技術的創(chuàng)新。21世紀是知識時代，也是一個創(chuàng)新時代。一項技術是否能可持續(xù)發(fā)展，關鍵在于技術是否能夠與時俱進、不斷創(chuàng)新。數(shù)字化設計技術也需要不斷創(chuàng)新，才能滿足農業(yè)機械設計的各項實時要求。隨著時間推移，農業(yè)機械設計將會不斷衍生出新問題，數(shù)字化設計技術的應用將會面臨諸多挑戰(zhàn)。基于這一認識，為滿足農業(yè)機械設計的可行性與前沿性，實現(xiàn)數(shù)字化設計技術的創(chuàng)新顯然具有十分重要的現(xiàn)實意義。與此同時，農業(yè)機械設計必然朝著高標準方向發(fā)展，這無形中對數(shù)字化設計技術提出了更高的要求。數(shù)字化設計技術的創(chuàng)新，注重理念與技術的同時創(chuàng)新，以新理念推動技術的深入研究與實踐，以此推動技術的發(fā)展，切實使設計水平得到有效提升。

數(shù)字農業(yè)的概念范文第4篇

這次參加科學普洱專家論壇，是我第一次踏上云南普洱這神奇、迷人、一見就忘不掉的紅土地。面對層巒疊嶂、一望無際的綠色，所有曾經的期待、想象都被這一抹清涼所覆蓋，我只能被震撼著、感動著、憧憬著、征服著、榮幸著……

歷史賦予普洱茶以厚重，而我得以加入“數(shù)字化茶山工程”將帶給普洱茶新的使命――切實推動數(shù)字化精準農業(yè)的發(fā)展。

如果我們把數(shù)字化茶山工程比作一個人，那么他必將是一個智者，是俠士，更是中堅力量。智者?!

說他是智者，是因為他天賦異稟，能目窮千里、逍遙神游、能事無巨細、過目不忘，更能統(tǒng)攬全局、運籌帷幄。分布在千年古茶山上的新一代無線傳感器網(wǎng)絡，就是他窮千里而逍遙游之的根本。這些傳感器有的能攝像、有的能測海拔、有的能測溫濕度，有的能測土壤成分；他們彼此分工，卻又緊密協(xié)作，在現(xiàn)代化網(wǎng)絡技術的支持下，這些傳感器獲取的信息時刻不停的匯成數(shù)據(jù)的洪流，延綿流淌在茶山上，流向數(shù)字化茶山的大腦――存儲分析中心。現(xiàn)代化的機房中，海量存儲器實時記錄著茶山上的視頻圖像、氣象資料、土壤變化。面對一排排的存儲服務器，你仿佛能聽到歷史流淌進現(xiàn)代的嘀嗒聲。不僅如此，通過計算機信息挖掘技術，我們可以從幾年、十幾年、甚至幾十年的數(shù)據(jù)中分析出茶山上每寸土地更適合種植什么種類、什么等級的茶葉。俗語說“高山云霧出好茶”，什么樣的高山、什么樣的云霧、什么樣的好茶、好到什么程度，你都可以盡皆知曉，千年俗語，卻在現(xiàn)代的今天第一次明了地貼近了你。

俠士?!

說他是俠士，因為懷他濟世而憂之心，握資源而不獨享，網(wǎng)羅天下英才而為民所用。我雖是不懂茶道之人，但我也能感受到：當你左持砂杯，靜品絕世香茗，右握鼠標，網(wǎng)目千里茶園云霧縹緲美景，是何等悠然和超脫。也許你不僅是愛茶之人，更是做茶之人，那么你可以通過網(wǎng)絡翻舀所中崽茶園的數(shù)據(jù)記錄，做到每一片葉子從發(fā)芽到生長到采摘的每一個環(huán)節(jié)你都可了然于胸。數(shù)字化茶山工程，不僅能通過網(wǎng)絡和3G手機終端將千里之外的茶山拉到你咫尺眼前，更能為“科學普洱”的研究計劃提供支撐平臺。在這個研究計劃中，身處云南、北京、東北、乃至海外的眾多生化專家，正通過這個平臺共享著采樣數(shù)據(jù)、實驗方案、試制設備和科研成果；正通過這個平臺密切協(xié)作，研究著普洱茶的功效和機理；正通過這個平臺踐行著新一輩科研工作者的責任和使命。不難設想，在不久的將來，當一個普通消費者買到一餅普洱茶。打開包裝，會看見一個條碼標簽，將祭碼輸入瀏覽器，就可以點擊查看到這餅茶葉產門茶山的哪片土地；餅中每一枚茶葉生長全過程的視頻記錄和氣象記靈，采購、粗制、發(fā)酵、翻堆、千蝶、分篩、揀剔、拼配，和壓制、包裝與貯運等所有環(huán)節(jié)的監(jiān)控記求，你甚至可以知道每個茶工的工號、運輸?shù)能囂枴Ｄ憧吹降牟粌H是全部的細節(jié)，更是茶人傾注其中的汗水和熱忱。更為重要的是，數(shù)字化茶山還是預警平臺和專家系統(tǒng)，當監(jiān)控端發(fā)現(xiàn)氣象異常或病蟲害，會采用手機短信的形式通知茶農；隨著更多專家的加入，科研成果也將植入這個平臺，茶農遇到問題可以通過手機查詢解決方案。

記得我在論壇上把普洱數(shù)字茶山歸納為“六化”：數(shù)據(jù)采集綜合化；信息存儲長期化；網(wǎng)絡傳輸點播化；多點監(jiān)控實時化；科學研究協(xié)同化；成果受眾普適化。與前端技術特點相比，我個人更看重最后這一點“成果受眾普適化”。數(shù)字茶山是一個科技成果，更是一個網(wǎng)聚優(yōu)勢力量的平臺，這個平臺的受眾不可謂不廣：政府、企業(yè)、茶農、專家……。政府，是數(shù)字茶山工程的規(guī)劃者和踐行哲，但更是受益者，有了數(shù)字化茶…，政府可以即時掌握第一手資料，作出精準的決策；企業(yè)在數(shù)字化茶山的支撐下，可在原葉采購階段就進行優(yōu)中選優(yōu)，可將生產環(huán)節(jié)接入數(shù)字化茶山，既促進標準化生產，又提升了品質公信力，擴大了品牌影響；茶農在數(shù)字化茶山專家知識庫的輔導下，可從容面對各種問題，高產不說，更可以瀟灑的從手機中監(jiān)控茶山，一改而朝黃土背朝天的形象，完成山“茶農”向“茶工”的轉變；專家，更離不開數(shù)字化茶…這樣一個優(yōu)勢共享的平臺。在網(wǎng)絡實驗室上。交流討論大大開闊了思路，加快了研究進度，這也是科研工作者耕耘的茶山

中堅?!

說他是中堅力量，是因為他肩負著數(shù)字化精準農業(yè)示范和推廣的重要使命。2007年中央1號文件把發(fā)展現(xiàn)代農業(yè)作為社會主義新農村建設的首要任務擺在了全黨和全國人民面前，并且提出要用現(xiàn)展理念引領農業(yè)。這就要求跳出傳統(tǒng)農業(yè)發(fā)展的思維定勢，以與時俱進的精神積極探索現(xiàn)代農業(yè)發(fā)展的新思路。傳統(tǒng)農業(yè)的技術模式只是在區(qū)域尺度上進行品種選擇和土肥監(jiān)測，通過地區(qū)試驗積累適于當?shù)氐脑耘喙芾泶胧┫蜣r戶推薦使用，從而形成了“傳統(tǒng)精耕細作”的生產管理經驗，但因缺乏現(xiàn)代科學方法的定量研究和現(xiàn)代工程手段的支持而形不成大規(guī)模的生產力。而20世紀80年代未由美國農學家提出的精準農業(yè)，將高新技術與地理學、農學、生態(tài)學。植物生理學和土壤學等基礎學科有機結合，融現(xiàn)代信息技術、現(xiàn)代生物技術和現(xiàn)代工程技術等一系列高新技術為一體，形成現(xiàn)代農田“精耕細作”技術。通過在農業(yè)生產過程中對農作物、土地、土壤從宏觀到微觀的實時監(jiān)測，通過對農作物生長、發(fā)育、病蟲害、水肥狀況以及相應的環(huán)境狀況進行定期信息獲取和動態(tài)分析及滲斷，實時決策，進行田間作業(yè)的精細管理。據(jù)測算，采用精準農業(yè)技術，可以節(jié)約30％以上的肥料和農藥，可使作物生產成本降低20％以上，在科學利用投入的情況下增加產量，節(jié)約資源，降低成本，減少污染，保護環(huán)境。精準農業(yè)是當今世界農業(yè)發(fā)展的新潮流，它使農業(yè)生產由粗放型向集約型經營，其重要特征是使各種原料的用量達到非常精確，像工業(yè)流程一樣連續(xù)進行，從而實現(xiàn)科學化經營。發(fā)展“精準農業(yè)”的關鍵是加強地理信息系統(tǒng)、遙感遙測、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)等技術的研發(fā)和應用。

應時而生的普洱數(shù)字茶山，不僅應用了上述技術，更開創(chuàng)性的融合了新一代無線傳感器技術、下一代互聯(lián)網(wǎng)技術和計算機高性能并行計算和數(shù)據(jù)挖掘技術。

數(shù)字農業(yè)的概念范文第5篇

關鍵詞：數(shù)字圖書館；用戶畫像；數(shù)據(jù)建模

Edwards等[1]通過研究發(fā)現(xiàn)，1945年以后，科研產出量每九年可翻一番，此外計算機、通信、網(wǎng)絡及存儲技術的高速發(fā)展，催生了科研產出數(shù)字出版的新業(yè)態(tài)。數(shù)字圖書館容納的電子資源數(shù)量、類型和知識內容空前增長。海量資源衍生出知識冗余及知識迷航問題，知識消費者的獲得感低。新形勢下，通過對科研用戶精細刻畫，實現(xiàn)用戶需求與館藏資源的精準匹配，優(yōu)化數(shù)字圖書館知識服務形式成為突出問題。用戶畫像作為數(shù)字化、虛擬化描述真實用戶的技術手段，可整合用戶資源，從動態(tài)增長的用戶行為日志中挖掘用戶的場景域、資源域及服務域需求。將其應用于數(shù)字圖書館領域用戶建模，一方面可充分釋放館藏資源價值，促進圖書館各項服務增值；另一方面，可準確把握用戶脈搏，提升圖書館智能化、個性化服務水平。同時，近年來用戶畫像在電商、智慧出行等智能信息服務領域的成功應用，也為數(shù)字圖書館領域提供了相對成熟的技術應用經驗及成功案例[2]。

1圖書館用戶畫像概述

1.1概念界定

圖書館及信息學界對用戶畫像的概念界定目前尚不統(tǒng)一。用戶畫像這一概念最早源于交互設計/產品設計領域，交互設計之父Cooper[3]于2004年提出了用戶畫像概念，并指出用戶畫像是真實用戶的虛擬代表，是建立在真實數(shù)據(jù)之上的目標用戶模型。陳慧香等[4]認為用戶畫像是建立在一系列真實數(shù)據(jù)之前的描述用戶需求和偏好的目標用戶模型，該模型可全方位、立體化地反映用戶特征。胡媛等[5]認為數(shù)字圖書館將知識社區(qū)用戶信息抽象化并運用聚類、關聯(lián)規(guī)則及分類等數(shù)據(jù)挖掘方法匯制所得的用戶可視化畫像即為用戶畫像。陳冬玲等[6]將用戶畫像稱為“userprofile”，認為其是用戶興趣的描述文件，是用戶個性化需求的體現(xiàn)，是個性化搜索的基礎設施。總之，由于總體設計思路及實現(xiàn)技術的不同，不同學者對用戶畫像的理解各有側重。

筆者引入互聯(lián)網(wǎng)用戶行為分析領域用戶畫像概念，擬通過用戶行為信息標簽化以實現(xiàn)數(shù)字圖書館用戶畫像的構建。筆者認為數(shù)字圖書館用戶畫像主要指面向真實讀者用戶，以用戶的靜態(tài)屬性（人口統(tǒng)計特征、科研屬性特征、空間和地理特征等）和動態(tài)屬性（訪問行為、資源檢索及獲取行為、學術社交行為、學術成果發(fā)表行為等）數(shù)據(jù)為基礎，綜合應用文本挖掘、機器學習等方法提煉出的具有顯著特征的用戶標簽集合，該標簽集合應該是關聯(lián)、無歧義并且富含語義的。

1.2國內外研究現(xiàn)狀

以“圖書館用戶畫像”作為檢索詞搜索谷歌學術相關主題中文文獻，得到800余條檢索結果，發(fā)文時間在2010年之后。以“l(fā)ibraryuserprofile”作為檢索詞搜索谷歌學術外文文獻，檢索結果數(shù)達百萬余條，最早文獻發(fā)表時間可追溯至20世紀50年代。由此可見，國外相關研究起步較早，在理論及實踐探索層面已相對成熟和完善，國內用戶畫像的研究在互聯(lián)網(wǎng)產業(yè)的帶動下開始成為熱點，目前國內發(fā)文主要處于理論研究和前期探索階段，實踐層面研究成果相對較少。按照建模的數(shù)據(jù)對象來劃分，用戶畫像包含基于用戶行為及基于科研產出兩類方法。

基于用戶行為的畫像構建方面，Leung等[7]通過搜集搜索引擎日志中的正向與反向反饋為目標用戶畫像并完成聚類分析。國家圖書館在其大數(shù)據(jù)項目中通過匯總讀者的注冊、到館、搜索、借閱等系列行為數(shù)據(jù)，搭建HadoopMapReduce大數(shù)據(jù)管理與計算框架，構建了包括三級標簽的讀者畫像[8]。

基于科研產出的畫像構建方面，美國加州圣瑪麗學院圖書館研究并設計了PlumX管理工具，該工具以學者興趣領域的科研產出為對象，構建可視化學者畫像以響應本校科研管理戰(zhàn)略[9]。Gu等[10]以學者的研究成果為分析對象，設計MagicFG算法，以出版成果數(shù)據(jù)為對象從中抽取學者基本信息，挖掘學者研究興趣，并構建了Aminer研究者學術搜索網(wǎng)站。

綜上可知，基于用戶行為的建模方法受限于用戶行為數(shù)據(jù)的離散性；基于科研產出的建模方法則更聚焦于學術興趣，無法兼顧行為模式研究。筆者以國家農業(yè)圖書館各項知識資源內容及應用服務用戶群體為研究對象，綜合使用基于用戶行為及興趣偏好的方法開展學術用戶的畫像建模，以期從行為模式、使用場景及學術興趣多維度刻畫目標用戶。

2數(shù)字圖書館用戶畫像建模

數(shù)字圖書館用戶畫像建模是指面向各類數(shù)字圖書館服務場景，抽象用戶描述標簽體系，此外綜合使用多種渠道獲取可信用戶數(shù)據(jù)集，選取數(shù)據(jù)挖掘模型及算法實現(xiàn)標簽抽取與映射，支撐對各類用戶的精準描述與可視化呈現(xiàn)。整體技術路線如圖1所示，主要包括模型設計、數(shù)據(jù)準備、數(shù)據(jù)挖掘與標簽映射3部分工作，用戶畫像可為開展畫像可視化、資源評價、個性化推薦及精準推送等系列個性化服務提供支持。

2.1用戶畫像模型設計

信息識別是用戶畫像構建的重要內容，其核心工作就是給用戶貼“標簽”，標簽通常是高度凝練的用戶特征標識，將所有的標簽綜合起來，就可以勾勒出該用戶的畫像。

根據(jù)數(shù)字圖書館業(yè)務特點，筆者將畫像標簽分為固定屬性、訪問環(huán)境、忠誠度及研究興趣4類，共計16個維度，具體標簽體系如表1所示。其中，固定屬性是對用戶基礎特征的描述，該類標簽主要用于識別用戶身份，標簽值可直接從用戶注冊信息或其成果署名信息中獲取；訪問環(huán)境類是對用戶訪問場景的描述，主要記錄時間、地點、硬件設備及軟件環(huán)境4個要素，這類標簽一般需要以多值字段形式來描述；忠誠度類描述科研用戶對數(shù)字圖書館服務的黏性及認可度，通過訪問頻率、訪問深度及距離上次訪問時間3個標簽值來體現(xiàn)；研究興趣類是數(shù)字圖書館與其他領域建模不同之處的體現(xiàn)，該類標簽描述用戶的學術屬性，從關注學科主題、資源類型、作者及機構多維度表征用戶對科技知識資源的偏好。

2.2用戶數(shù)據(jù)準備

圍繞用戶畫像標簽體系的設計框架，搜集圖書館自身業(yè)務系統(tǒng)、三方業(yè)務系統(tǒng)等多種渠道的可信數(shù)據(jù)，以此數(shù)據(jù)集作為下一步數(shù)據(jù)標簽與標簽映射的對象語料。具體來說，用戶數(shù)據(jù)準備主要包括數(shù)據(jù)獲取及入庫存儲兩部分工作。

用戶畫像基礎數(shù)據(jù)集由用戶靜態(tài)基本屬性、動態(tài)行為數(shù)據(jù)和科研成果數(shù)據(jù)3部分組成，以上3類數(shù)據(jù)均以結構化數(shù)據(jù)為主。其中，用戶靜態(tài)基本屬性主要包括用戶標識、姓名、電子郵箱、性別和工作機構等信息，這些信息相對較好采集，通常采用系統(tǒng)直接導入的方式。動態(tài)行為數(shù)據(jù)主要包括用戶紙質與電子資源的查找、檢索及借閱行為，項目立項的查新查引需求、學術社交網(wǎng)站的互動行為等數(shù)據(jù)，這類數(shù)據(jù)較為分散，主要通過鎖定信息來源后應用網(wǎng)絡爬蟲和日志記錄技術進行提取。其中用戶日志記錄的采集主要包括WEB日志、JavaScript標記（代碼埋點方式）和包嗅探器3種方式。相比而言，JavaScript標記方式收集數(shù)據(jù)靈活，可定制性強；可以記錄緩存、服務器訪問；對訪問者行為追蹤更為準確[11]。科研成果數(shù)據(jù)主要包括用戶作為科技創(chuàng)新主體的科研項目、論文、專利及獲獎成果等各類成果描述信息，該類數(shù)據(jù)可從機構知識庫及成果數(shù)據(jù)庫中對應抽取。

對應數(shù)據(jù)類型特點及標簽描述需要，預先為上述3類信息設計元數(shù)據(jù)描述與存儲規(guī)范。圖2展示了包括以上3類數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)關聯(lián)描述模型[12]，該模型設計了通用容器和用戶描述容器兩類數(shù)據(jù)描述集合，通用容器類主要包括管理通用、主題、學科、責任機構、責任者5類公共描述元素，用戶描述容器類主要包括用戶基本屬性、用戶行為、用戶行為情景及用戶成果4類用戶描述元素。后者將在描述目標對象時直接引用通用容器中各類描述元素。遵循上述各類元數(shù)據(jù)描述規(guī)范，綜合考慮數(shù)據(jù)管理工具的安全性及穩(wěn)定性，選取合適的數(shù)據(jù)庫管理工具并設計定時冷備份機制來完成原始數(shù)據(jù)從關系型數(shù)據(jù)庫到大數(shù)據(jù)存儲工具的備份。

2.3數(shù)據(jù)挖掘與標簽映射

數(shù)據(jù)挖掘與標簽映射階段主要以用戶描述模型為依據(jù)，設計標簽挖掘計算模型及規(guī)則，從各類用戶數(shù)據(jù)集中對應挖掘并抽取用戶標簽值，設計標簽管理流程，實現(xiàn)標簽值提取、規(guī)范化、標引及存儲等系列操作，并支持個性化服務對各類畫像標簽的靈活調用。該管理流程主要包括標簽值提取、自動映射及標準化存儲3個關鍵步驟，見圖3。具體來說，標簽抽取是指按照標簽值是否直接可見將用戶描述標簽分為兩類，遵循對應數(shù)據(jù)模型并基于ETL工具實現(xiàn)標簽值抽取。自動映射是指完成標簽值的去重、合并、消歧歸一等系列規(guī)范化處理并生成最終標簽值，以實現(xiàn)自動化批量標引的過程。需要去重及合并處理的主要為訪問瀏覽器、設備、訪問時段、訪問地點等多值類標簽；需要消歧歸一的主要為研究領域、興趣作者及興趣機構等可能存在同義詞、中外文對照詞及別名等多值類標簽。標準化存儲規(guī)范是為了兼顧單值標簽與多值標簽的存儲要求同時滿足前端多項個性化服務模式對畫像數(shù)據(jù)的靈活調用，設計了索引的存儲規(guī)范，并選擇以Solr、ES為代表的索引管理工具實現(xiàn)用戶畫像標簽庫的索引構建及調用響應。

4類標簽中，固定屬性類、訪問環(huán)境類及忠誠度類標簽大都屬于顯性標簽，隱性標簽則主要包括跨渠道用戶標識、研究興趣及興趣實體的標簽值確定，下面詳細介紹以上3項隱性標簽挖掘的實現(xiàn)思路。

（1）跨渠道用戶標識打通。數(shù)字圖書館用戶在科技創(chuàng)新的全生命周期中會用到包括聯(lián)合檢索、參考咨詢、館際互借、查新查引及成果認證等多個圖書館服務平臺，此外，這些用戶也會使用包括ResearchGate、LinkedIn等在內的第三方學術社交平臺來跟蹤國內外同行的最新研究和成果，因此用戶畫像的數(shù)據(jù)來源包括來自數(shù)字圖書館本地及第三方的多個平臺，為實現(xiàn)對目標用戶的數(shù)據(jù)化建模，需要集合多渠道用戶行為數(shù)據(jù)，完成標識間的打通串聯(lián)，實現(xiàn)單用戶跨系統(tǒng)用戶行為的關聯(lián)。目前跨渠道用戶標識打通主要基于id-mapping算法，以包括MAC（MediaAccessControl）、AndroidID、IDFA、手機號碼及電子郵箱等終端訪問及信息標識為關聯(lián)依據(jù)，為不同訪問途徑下記錄下了不同ID。基于ID間的共現(xiàn)關系，該算法將不同ID進行路徑鏈接，這些相連路徑則可被認定為同一位用戶。

（2）研究領域識別。研究領域識別是指綜合行為模式及科研成果，識別圖書館用戶所關注的研究主題。因此，該過程可轉化為對用戶歷史互動數(shù)據(jù)的文本集合進行主題挖掘，其中歷史互動數(shù)據(jù)包括檢索詞、借閱書目及文獻等。目前文本主題挖掘的實現(xiàn)方法按照是否需要先驗知識可以分為文獻計量及概率主題模型兩類方法，前者以基于關鍵詞的詞頻分析方法和共詞分析方法為代表，后者以LDA、DMM、BTM、CTM等潛在主題信息挖掘方法為代表，此外隨著詞向量模型的應用優(yōu)勢，結合深度學習思想的概率主題模型也在近幾年嶄露頭角[13]。

（3）興趣實體識別。同領域專家學者和專業(yè)機構也是用戶在使用數(shù)字圖書館各項信息與知識服務過程中重點關注的命名實體類型。對于數(shù)字圖書館各項服務來說，用戶具有多角色屬性，一方面是各類科技信息資源的消費者，另一方面作為專家學者也是各類科技信息資源的供應者。故此，可以從用戶資源使用行為及成果發(fā)表行為兩類數(shù)據(jù)中識別用戶興趣專家及機構標識。用戶資源使用行為中，根據(jù)用戶資源檢索、查閱各類資源的描述文本，抽取責任作者、責任機構等信息，根據(jù)不同操作行為的質量權重，進行加權求和。根據(jù)求和結果降序排列，抽取規(guī)定閾值數(shù)目的作者及機構名單作為目標用戶興趣專家及機構標簽值。用戶成果發(fā)表行為中，抽取目標用戶的合作發(fā)文作者及機構網(wǎng)絡，將閾值范圍內的合作專家及機構補充作為該用戶的興趣作者和興趣機構標簽值。

3國家農業(yè)圖書館用戶畫像實踐探索

國家農業(yè)圖書館研建了農業(yè)科技信息資源共建共享平臺，該平臺以整合知識檢索及獲取為核心，為農業(yè)及相關學科的科研主體提供知識資源發(fā)現(xiàn)及多渠道全文供給。筆者以該系統(tǒng)及其用戶群體為對象，遵循第2章所述用戶畫像模型，完成用戶行為數(shù)據(jù)準備工作，研發(fā)用戶畫像管理工具，該工具支持對用戶畫像的可視化展示及標簽化維護。

3.1用戶數(shù)據(jù)準備

通過對系統(tǒng)用戶使用邏輯的分析梳理，筆者確定了該系統(tǒng)用戶畫像所需的基礎數(shù)據(jù)體系，主要包括用戶基本屬性、科研屬性、訪問行為、知識資源檢索行為、知識資源獲取行為及知識資源瀏覽行為6類信息，具體記錄字段如圖4所示。其中，右側2類屬于靜態(tài)信息，可直接從用戶注冊信息表中獲得；左側4類屬于動態(tài)信息，使用JavaScript標記方式實現(xiàn)對4類動態(tài)信息的記錄及實時入庫。

適應上述各類數(shù)據(jù)的來源及數(shù)據(jù)規(guī)范，設計數(shù)據(jù)實時傳輸、解析及入庫規(guī)則，以結構化形式存儲在數(shù)據(jù)表中，構建完成的用戶行為數(shù)據(jù)集主要包括用戶屬性表、訪問場景表、關鍵行為表，其中關鍵行為表又包含資源檢索、資源瀏覽及資源獲取3類子表。以資源檢索為例，圖5展示了資源檢索行為中檢索時間、檢索詞及資源類型等關鍵字段的記錄代碼及已記錄數(shù)據(jù)示例。

3.2畫像管理實踐

以農業(yè)科技信息資源共建共享平臺用戶行為數(shù)據(jù)集為基礎語料，對應固定屬性、訪問環(huán)境、忠誠度和研究興趣4類標簽體系，完成對應屬性值抽取及標注。為實現(xiàn)對數(shù)字圖書館用戶畫像的可視化及標簽體系管理，筆者構建了用戶畫像管理工具，該工具為數(shù)字圖書館的用戶運營管理提供綜合看板、標簽管理及用戶畫像呈現(xiàn)等系列功能。

綜合看板以雷達圖標形式集中展示所有用戶的農業(yè)知識服務訪問情況，并支持從PV、UV、搜索量、停留時間、下載量、注冊時間等多個維度自定義排序篩選用戶訪問情況，頁面示例如圖6。

標簽管理是通過標簽組定義、標簽增刪改等功能提供對用戶畫像標簽體系的維護及集中式管理。使用該管理功能，按照標簽組添加、標簽名添加、標簽值管理的流程，實現(xiàn)農業(yè)科技信息資源共建共享平臺用戶的畫像標簽體系自定義維護與管理。

用戶畫像呈現(xiàn)是基于數(shù)據(jù)建模及可視化技術，實現(xiàn)對包括用戶基本情況、綜合訪問表現(xiàn)、用戶標簽及歷史搜索關鍵詞的整合顯示，以真實用戶為例，使用畫像管理工具對其畫像數(shù)據(jù)進行可視化展示，頁面效果見圖7。

4結語