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智慧农业作为一种新兴的农业发展趋势，主要强调在农场的信息物理系统中应用新的信息技术和通信技术。物联网和云计算等新技术引入了大量的农业机器人和人工智能，引领了智慧农业的发展方向。所有这些新技术的应用，都离不开大数据的支持。大数据具有广泛的应用潜力，可以从多方面收集、分析和应用数据，以支持决策制定。

本文综述了2010年1月至2015年3月期间114篇相关文献，并引入了灰色文献（包括9篇博客和9篇杂志文章），深入探讨了智慧农业中大数据应用的最新进展及其面临的社会经济挑战。研究表明，智慧农业中的大数据不仅覆盖了初级农业生产，还影响了整个食品供应链。大数据被广泛应用于农业产业的预测分析，推动实时决策，并重新设计传统农业生产流程，从而改变现有商业模式。未来智慧农业可能会打破现有的两种极端农业场景：一种是封闭模式，农民的专有系统是高度集成的食品供应链的一部分；另一种是开放模式，农民与其他利益相关方合作，形成灵活的食品生产和商业伙伴关系。数据产业和基础设施的发展将在智慧农业中发挥关键作用。从社会经济角度来看，建议优先解决大数据产业的组织问题，并探索不同供应链场景下的数据共享模式。

为了更好地理解智慧农业大数据应用的分析问题和概念，研究人员开发了一个概念框架。该框架利用了关于链式网络管理和数据驱动策略的文献，包括三个紧密相关的元素：网络结构、业务流程和管理组件。业务流程（底层）关注在农业过程中生成和使用大数据。涉众网络（中层）由所有参与这些过程的利益相关方组成，不仅包括大数据用户，还包括负责数据管理和政策参与的公司。最后，网络管理层（顶层）代表网络中的组织和技术结构，促进利益相关者之间过程的协调和管理。

大数据技术在智慧农业中的应用已经改变了农业的范围和组织方式。许多全球性问题（如食品安全、可持续性、提高效率）都可以通过大数据解决，使其应用范围远远超出了农业本身，甚至覆盖了整个供应链。物联网的发展、无线通信以及供应链中各种物品和设备的使用，产生了大量实时可访问的数据。这些数据嵌入到农业网络物理系统中，指导农作物生产的全过程。传感器和机器人收集的图像和视频等非传统数据提供了许多新的数据源，许多初创公司都希望通过提供各类应用程序来服务农民，其中最重要的是与传感器部署、基准测试、预测模型和风险管理有关的应用。大量的数据提供了信息和决策能力，这是一种前所未有的组织和决策方式，大数据分析技术是创造数据价值的关键成功因素，也是智慧农业发展的关键。

智慧农业中的大数据应用是由多种因素共同驱动的，包括拉动因素和推动因素。从商业角度看，农民们在寻找提高盈利能力和效率的方法，一方面希望降低成本，另一方面希望提高产品价格。此外，天气因素对农业有重要影响，大数据分析的精确预测能力可以模拟区域气候，辅助农业决策。智慧农业不仅能为农户提供决策支持，还能改善管理控制。从公众角度来看，消费者对食品安全和营养的关注推动了技术的进步。

物联网被认为是未来的通用技术之一，精准农业和智慧农业被视为物联网的重要推动力。这将导致农业管理的根本性变革，所有类型的设备——智慧物体——将通过本地或全球的无线网络相互连接和互动。将大数据技术和方法应用于农业，是实现农业部门额外价值的主要机会。虽然农业大数据应用不是严格的初级生产，但它在提高整个供应链效率和解决粮食安全问题方面发挥了重要作用。

随着大数据和智慧农业带来的技术变化，现有的农业食品链中不同参与者的角色和权力关系发生了重大转变。例如，像孟山都这样的大型农业公司花费巨资获取详细数据（如土壤类型、种子品种和天气状况），帮助农民降低成本和提高产量。尽管市场在很大程度上参与了智慧农业大数据的应用，但在价值链上向农场或农企提供解决方案，公共机构也发挥了重要作用。它们利用互联网农业设备、无人机数据和卫星影像等精确农业数据，包括位置数据、土壤数据、时间数据、农场农户数据、农药化肥使用数据和产量数据，以实现粮食安全和可持续性等政策目标，解决粮食供需不平衡问题。目前，各国政府的农业机构也在积极投资大型、开放的数据项目，预计开放数据将与大数据技术结合，为农户、市场、政府和消费者提供正确的信息，从而做出最佳决策。

智慧农业大数据的应用面临技术和组织上的挑战。如果能够在智慧农业大数据领域创造出足够的商业机会，技术挑战将得到解决，因此需要明确的投资回报。在价值方面，增加用户数量会产生巨大的数据交互价值，但让农民负担得起智慧农业解决方案是一项挑战。在成本方面，由于数据通常保留在个别数据公司手中，需要在公共基础设施中进行投资，以转移和集成数据，最终利用这些数据进行应用，发挥更大的数据价值。大数据管理面临的最大挑战之一是保护隐私和安全，导致获取农户掌握的数据较为困难。因此，需要加大信息安全投入，确保信息安全，并在此基础上与农户建立信任，这是大数据应用的起点之一。

上述所有挑战表明，当前的农业数据量尚未得到充分利用。数据缺乏有效整合、匿名化处理、数据不兼容、基础信息系统不统一等问题都阻碍了农业大数据的利用效率，这也是智慧农业大数据需要面对的挑战。建立一套公共标准是首要解决的问题。

大数据将促进智慧农业的范围和组织发生重大变化。智慧农业将以前所未有的规模和速度进行业务分析，不断创新商业模式。可以预期，农场管理和运营将会发生巨大变化，包括实时数据、实时预测、物品跟踪和农场自动化物联网。智慧农业和大数据还将导致农业利益相关者之间的权力关系发生重大转变。