【毕业学位论文】（Word原稿）县域农业结构调整决策支持系统研究 ——以河南省滑县为例管理信息系统硕士论文

I 密级： 论文编号： 中国农业科学院 硕士学位论文 县域农业结构调整决策支持系统研究 以河南省滑县为例 A A A I 摘 要 针对农业结构调整与信息技术发展现状，鉴于当前信息技术在农业结构调整方面研究的不足，本文将决策支持系统应用于县域农业结构调整，利用预测、线性规划等模型支持农业结构调整，并提出一种新的模型开发方法。 本文分析了我国农业结构调整的必要性、农业生产现状及当前存在的主要问题，介绍了决策支持系统的概念、理论与技术，总结了国内外农业决策支持系统的研究进展，简述了面向对象的软件工程、统一建模语言 序开发、 发平台、决策支持系统的模型技术等关键技术，并进行 适当比较，然后在此基础之上，以县级农业管理部门及普通农户为应用对象，完成了县域农业结构调整决策支持系统的分析、设计与开发，并以河南省滑县的种植业数据为例进行系统验证、分析和计算。论文重点阐述了系统实现中遇到的三个关键问题及其解决方案：问数据库、利用 现图形报表、 用 件，特别是 用 件以实现模型是系统开发中的一个亮点。 本研究涉及了系统科学、经济学、运筹学、计算机科学、农业等多种学科知识，主要 成果是在理论上分析了我国农业结构调整的现状、指导原则、现存问题等；在技术上实现了一个组件化的基于 决策支持系统，为县域农业结构调整决策支持系统的深入研究构建了原型框架。另外，在决策支持系统的模型实现方法上，提出 成开发的新思路，并成功完成技术实践，有效降低了模型开发的难度和编码工作量，为决策支持系统中模型的实现及扩展打下了良好的技术基础。 关键词 ：县域，农业，决策支持系统， of of s on to at to a of s of s s at s of it of at as s at a in ua to to s s to is s of to s in a on eb on at a it a to s s by to OM in s s a s 录 第一章 绪论 . 1 题的提出 . 1 究内容、依据意义和研究路线 . 1 究内容 . 1 究依据及意义 . 2 究路线 . 3 业结构调整与决策支持系统概述 . 4 国农业结构调整现状 . 4 策支持系统概述 . 6 第二章 系统构建的技术基础 . 9 向对象的软件工程 . 9 一建模语言 . 10 序开发技术 . 11 发平台 . 13 策支持系统的模型技术 . 14 第三章 系统分析与设计 . 15 统分析 . 15 求分析 . 15 据流程分析 . 16 统采用模型 . 17 统设计 . 20 统体系结构 . 21 能结构设计 . 22 据指标与数据库设计 . 28 面设计 . 30 第四章 系统开发及运行 . 32 统开发环境 . 32 件开发环境 . 32 件开发环境 . 32 统开发中的关键问题及解决方案 . 33 用 问数据库 . 33 用 现图形报表 . 36 用 件 . 38 统运行及决策支持示例 . 43 统运行 . 43 策支持示例 . 48 五章 结束语 . 50 结 . 50 论 . 50 参考文献 . 52 致 谢 . 59 作者简历 . 60 中国农业科学院硕士学位论文 第一章 绪论 1 第一章 绪论 题的提出 农业结构是农业内部各品种、各行业生产的比例关系，包括农产品的品种结构、农业的部门结构和农业生产的地域结构三个最基本的层次。其中，农产品结 构即种植业内部的结构，主要指粮食作物、经济作物和饲料作物的生产分配结构；部门结构即农、林、牧、副、渔之间的行业结构；地域结构指农业生产的地域空间分布结构。农业结构调整是指三个层次的结构要在调整的过程中，通过技术进步、产业和产品创新，超越既有的均衡与协调，形成从量变到质变的飞跃，达到新的均衡与协调，实现由低级（低层次、低科技、低附加值）向高级（高层次、高科技、高附加值）的升迁（曹玉华， 2004）。从横向来看，在世界范围内，不同国家和地区的农业结构存在很大的差别，且各国在农业发展方面都很重视农业结构调整。从纵向 来看，各国在不同的历史时期，其农业结构的要素、构成是不断变化的，实际上总是处于不断调整的过程中。 在当今信息时代，信息技术已广泛应用于社会生活、生产的方方面面。一般地，信息技术是计算机软硬件技术及通信技术的总称（黄梯云， 2002），它是当今世界范围内新技术革命的核心。相对于发达国家来说，信息技术在我国农业上的应用起步晚，但发展快。信息技术是实现我国农业现代化的关键已成为人们普遍共识，农业信息化的概念已经深入人心。 随着我国新农村建设的蓬勃展开，农业结构调整随之进入崭新时期，新时期对其实施的技术手段提出新的要 求。如何将信息技术与农业结构调整恰当结合，利用先进的信息技术促进我国农业结构调整，提高我国农业信息化整体水平，就成为一个有现实与研究意义的课题。目前，在农业结构调整方面，尤其是县域范围内，信息技术的应用研究尚为数不多，也不成熟。本研究即以此为契机，尝试将决策支持系统的理论与技术应用于县域农业结构调整，完成一次信息技术与农业结构调整相结合、理论分析与技术实现并重的探讨性研究。 究内容、依据意义和研究路线 究内容 本研究的最终表现形式是实现一个基于 决策支持系统，为县域农业结构调整提供 信息与决策支持服务。它可以对县域的农业历史数据进行有意义的计算和分析，通过直观友好的图形报表形式，为相关的农业管理部门提供决策支持。同时，还为县级农业管理部门和普通农户提供信息查询和知识帮助等服务，作为将来进一步研究县域农业结构调整决策支持系统的原型系统和基本框架。本研究的最终目标决定了其研究范围和主要内容是： （ 1）农业有广义和狭义之分，广义的农业包括种植业、林业、畜牧业、水产，狭义的农业一般单指种植业。本文研究狭义的农业 种植业内部的结构调整，主要是农业结构第一个层次上的研究。研究范围是县域，系统的应 用对象是县级农业管理部门和普通农户。 中国农业科学院硕士学位论文 第一章 绪论 2 （ 2）理解我国当前农业结构调整的内涵、原则、方针路线，了解我国进行农业结构调整所采取的主要措施、技术手段，总结农业结构调整实施过程中遇到的困难和出现的问题，分析县级农业管理部门和普通农户的特征及其需求。 （ 3）阐述决策支持系统的历史、研究现状及发展方向，学习并研究决策支持系统的理论与技术，尤其是决策支持系统的模型技术。目前，研究经济结构常用的数学模型可归纳为五大类：投入产出分析模型、系统动力学模型、大道模型、数学规划和可计算一般均衡模型（傅丽芳， 2005）。这些模型的理 论基础与技术各有优缺点，根据研究的具体要求，适用不同的场合。本文拟将预测模型、线性规划模型等应用于县域农业结构调整。 （ 4）选择一种适当的软件工程方法和一项 序开发技术，开发基于 决策支持系统。本研究以面向对象的软件工程为指导，进行决策支持系统的分析、设计和开发、调试，应用 术进行系统开发，利用 件技术实现模型的开发。 究依据及意义 20 世纪 80 年代初 ，我国 推行联产承包责任制后，经营的决策权下放到农户，揭开了农业结构大调整的序幕。 90 年代初 提出 “ 两高一优 ” 方针后，农产品质量和务农效益问题开始提上日程，进一步推动了农业结构的调整 （姜心禄， 2001） 。 2003 年，温家宝在研究优势农产品区域布局规划工作的会议上指出：“优化农产品区域布局，进一步发挥农业比较优势，是推进农业和农村经济结构战略性调整的重大步骤，也是我国农业增长方式的重大变革。” 2005 年底，中共中央关于推进社会主义新农村建设的若干意见中进一步强调：“ 积极推进农业结构调整 ， 按照高产、优质、高效、生态、安全的要求，调整优化农业结构。 ”由此可见，我国一直重视农业结构调整。 农业结构调 整，首先是一个经济问题。截止 2005 年，我国农业、工业、服务业占 比重依次为 ： ： 施发启， 2006） 。虽然农业所占比重日渐下降，毕竟我国农村人口仍占 国家统计局， 2006） 。民以食为天，农业在国民经济中的基础地位并未改变。农业结构是否合理、优化，很大程度上制约着农业的良性发展和健康运行。农业结构调整也是一个重大政治问题和社会问题。手中有粮，心中不慌，农业是社会安定、国家自立的保证。没有农民的小康，何谈全面的小康社会？没有农业、农村的现代化，何谈整个国家的现 代化？目前，我国农业生产结构性矛盾日益突出，已经成为制约农业发展的瓶颈。 农业结构调整除了社会现实的必然要求，也有深层次的理论依据。从系统科学的角度分析，农业是一个社会经济生产复杂巨系统，系统研究最关心的是把所有元素关联起来形成统一整体的特有方式，各元素、组分及组分之间关联方式的总和即为系统的结构。系统的功能由系统的结构和外部的环境共同决定（许国安， 2003），甚至有“结构决定功能”之说，这虽然夸大了结构的重要性，但足见结构对系统功能具有至关重要的作用。农业结构调整就是通过改善农业系统的结构，使农业系统最大 程度地呈现整体涌现性，更好地发挥农业系统的功能。从经济学的角度分析，经济学主要研究财富的生产、管理和稀缺资源的配置，当今主流经济学主要研究生产过程中如何实现稀缺资源的优化配置。农业生产中的土地、劳动力、生产工具等均是有限的，从经济学的意义上讲就是稀缺的，如何最优地合理地投入、配置这些资源，实现收入的最大化，这应是有理性的人所追求的目标。农业结构调整实际上就是一个有限生产资源的优化配置问题，即如何将不同中国农业科学院硕士学位论文 第一章 绪论 3 种类、品种的作物分配给有限的土地种植，如何安排农业、工业、服务业间的劳动力结构等。 综上所述，我国农业发展的 整个过程，实际上是一个农业结构不断调整和优化的过程。研究农业结构调整对我国经济、社会的健康发展举足轻重，又有深刻的理论依据。本文将决策支持系统的理论和技术应用于县域农业结构调整，更侧重于对我国农业结构调整所采用技术手段的研究，对我国农业信息技术的发展及农业信息化水平的提高具有一定的研究价值和意义。 究路线 本文使用的研究方法主要是文献研究法及分析比较法。利用文献研究法学习已有的研究成果及研究前沿、进展，分析比较法用以比较各种不同的技术，确定系统实施各阶段所选用的技术。 本文采用的研究路线如下： 首先，查阅大量的相关中外文献，学习决策支持系统的理论、技术与研究情况，分析我国农业结构调整的历史资料，研究我国实施农业结构调整的历程与现状，总结目前我国农业结构调整存在的问题，了解国家当前农业结构调整的指导原则、方针政策与技术手段，完成论文综述。 然后，以县级农业管理部门和普通农户为系统应用对象，分析其进行农业生产结构调整和农业生产过程中的信息需求。选择并掌握一套适当的软件开发方法和工具，在参考文献和已有信息技术基础上，针对系统用户的需求，确定系统边界，进行系统分析、设计和开发、运行及调试，完成决策支持系统 的开发。 最后，整理、撰写、修改论文，完成本研究。具体的研究路线示意图见下图 图 究路线 解农业结构调整 分析政策、现状与问题 识别问题，获取需求 学习 论与技术 掌握一套方法与工具 参考已有的研究成果 系统分析 系统设计 系统开发 系统调试 确定系统边界 综 述 系 统 论 文 中国农业科学院硕士学位论文 第一章 绪论 4 业结构调整与决策支持系统概述 国农业结构调整现状 （ 1）我国农业生产现状及农业结构调整 经过 20 多 年的改革和发展，我国农业和农村经济进入一个 崭新 的发展阶段。农产品供给由长期短缺变为总量基本平衡、丰年有余，农业的发展由资源约束转为资源与市场双重约束，农业由解决温饱的需要转向适应进入小康的需要，人们 对农产品质量有了更高的要求。面对这一新的形势，我国农业生产结构性矛盾日益突出，农产品品种不够丰富，优质农产品相对不足，不能满足市场对农产品优质化和多样化的需求；农业区域性结构协雷同，地区比较优势未能得到充分发挥 （农业部， 1999）。近几年由于退耕还林、退耕还牧导致耕地面积减少，又引发了粮食安全的问题。而对于农民来说，最核心的问题还是增收乏力，农民与城镇居民的收入差距持续加大，想方设法使农民增收是解决“三农”问题的根本出路。笔者认为，增收主要靠开源、节流两种方式，如果说现在取消农业税的政策属于靠减轻农民负担以 节流的增收方式，那么， 农业结构调整 可以说是一种通过提高效率以开源的增收方式。 农业结构调整的基本内容包括：种植业结构调整、畜牧业结构调整、渔业结构调整、乡镇企业结构调整。其根本目的在于使农业增效，农民增收，真正实现农业由数量型向质量型、效益型转变（连华， 2003），通过结构调整提高农业劳动生产率（杨武， 2003）。芮黎明经过研究提出农业结构调整的三重目标：其基础目标是保证有效率的粮食安全，核心目标是提高农业竞争力，战略目标是实现可持续发展农业（芮黎明， 2003）。农业结构调整一般要解决的问题首先是市场需要什 么样的农产品，然后是农民能生产什么农产品，最后是如何配置资源以生产出所需要的农产品，如何把生产出来的农产品销售出去（农村经济结构调整指南编委会， 2001）。 当前我国各地农业结构调整的主要做法是（农业部发展计划司， 2003）： 定扶持政策； 展特色经济； 变农业增长方式； 拓农产品市场； 进农业产业化经营。 （ 2）当前农业结构调整面临的主要问题和困难 念滞后，对农业生产结 构调整的认识还需要深化 由于信息不灵、技术不通、资金短缺，农民担心种植出来的新产品卖不掉或卖不到好价钱，不愿承担太大风险，造成种植结构不会调、不敢调。一些乡村领导只知道效益低下的传统农作物应该调减，但对应该发展哪些高效作物不甚明了，特别是担心调不成功，造成损失，影响政绩（ 渠敬华， 2000）。农民和村领导的这种观念在基层实践中直接阻碍着农业结构调整。 另外，随着社会主义市场经济的建设，市场调节的手段显得日益重要，依靠政府的单向计划调整方式已远远不够，它要求政府在结构调整中改进领导方式和服务内容，将重心由原来直 接介入发展某一产业和产品，转移到对农业和农产品市场信息的分析和报告上，转移到提供优质服务中国农业科学院硕士学位论文 第一章 绪论 5 和指点迷津上，由行政指令型政府向服务型政府转型。与此相对，许多地方领导在思想观念、方式方法上明显滞后于形势要求，知识储备不够，对市场适应性和开拓性不强，引导农民进行结构调整显得乏力（李健聪， 2004）。 业社会化服务体系建设落后 社会主义市场经济条件下，信息引导对于结构优化至关重要，农业结构调整受市场约束日益增强（田玉忠， 2004）。农村从事流通人员的比重很小，多数农民埋头种田，不了解市场行情变化。 由于政府的农产品市场信息工作不到位，缺少一套从事农产品市场信息统计、分析、研究和报告的专门机构，难以做到定期及时发布可靠的农产品市场信息，业已发布的有关农产品市场信息的时效性、分析性和预测性也不强（李健聪， 2004）。即便有国家农业部所发布的市场信息，农民也鲜有计算机网络条件访问。没有形成上下相通、左右相连的信息收集发布体系，农民难以得到可靠的农业信息（ 渠敬华， 2000），信息网络的建设不足限制了农业结构调整的进程。 长期以来，我国农业科技管理体制是以高度集权的行政 管理为主的管理体制，农业科研、推广和农业生产长期各自为政、各行其是。农业科研人员大多深居闹市，对远在农村农民的科技需求很难充分了解，产研脱节导致农业科研成果转化率较低，不能及时地研究农业经济发展中迫切需要解决的问题，农业科技推广部门也未能对科研成果进行迅速有效的推广。究其原因，一是农业科技结构调整滞后于农业结构的调整，二是农业科技目标单一（田玉忠， 2004）。 除上所述，还有弱质农业资源的专用性、现行功能不健全的农业组织制度（项桂娥， 2005）、农民分散经营与大市场的矛盾以致难以实现规模效应、现行的一些政策 制约结构调整等障碍。 （ 3）国家指导农业结构调整的原则 我国农业结构调整是在以国务院及农业部为主体的宏观指导下进行的，国家指导农业结构调整的总体原则是（农业部， 1999）： 满足社会对农产品的数量以及多样化、多层次、优质化 的 需求。 逐步形成具有区域特色的农业主导产品和支柱产业。 持提高农业综合生产能力 。 加速我国农产品品种的更新换代，提高农业技术装备水平，推进农业增长方式转变，加快农业现代化建 设步伐。 通过调整产业政策和发布信息等手段，适时进行宏观调控，引导农民生产适销对路 的 产品 ，促进 总量平衡。 严禁行政干预、强迫命令和搞 “ 一刀切 ” 。 （ 4）宏观上种植业结构调整的重点（农业部， 1999） 种植业要坚持产量、质量、结构、效益的统一，改良品种，提高质量。特别要增加适销对路农 产品的生产，大力发展优质作物品种 。 建立优质农产品基地，提高种植业生产的经济效益。 调整种植业生产格局，逐步形成粮食作物、经济作物和饲料作物的合理结构。要适当调整种植业区 域结构 ， 粮食作物要着力优化品种结构，提高质量。经济作物要合理调整区域布局，充分发挥地区优势，着力提高品质和价值，逐步形成专业化、规模化、集约化的产业带、产业区。粮食作物中，要压缩与市场需求不相适应 的 和品质差的品种，引导和鼓励农民增加市场适销的优质粮食生产。 中国农业科学院硕士学位论文 第一章 绪论 6 策支持系统概述 （ 1）决策支持系统的概念 由于简单的事务处理系统对于非程序化的决策问题难以提供有力的支持， 1971 年，美国 表文章，提出决策支持系统的概念。接着， 人做了开创性工作，决策支持系统的理论研究和实际系统的开发工作迅速开展起来（许多顶， 2003）。由于决策支持系统产生的时间较短，国内外学者各自从不同的角度描述决策支持系统，至今并未形成统一的定义。本文采用的定义为：“以管理科学、运筹学、控制论和行为科学等为基础，以计算机技术、模拟技术和信息技术为手段，用于辅助决策者解决半结构化和非结构化的决策问题的智能化人机系统。” 决策支持系统是管理信息系统向更高一级发展的更先进的计算机系统。 20 世纪 80 年代中期，出决策支持系统应具有不同于一般管理信息系统的特征获得 普遍认同（李东， 2001）： 不是代替用户做决策，决策最终还应由人来做； （ 2）决策支持系统的发展历程 决策支持系统自从问世以来，无论从理论、技术上，还是从实践、应用上均取得长足发展。1971 年， 先提出决策支持系统的概念，指出决策支持系统是在半结构和非结构情况下支持管理者决策的系统。 1978 年， 出了决策支持系统要适应最终系统只能通过学习和演化的自适应过程建立。 70 年代决策支持系统强调的是“支持”而不是“决策过程”。 1980 年 出了决策支持系统的对话部件、数据部件、模型部件的三部件结构。随后出现了三库系统、四库系统，即在最初的决策支持系统基础上增加了方法库、知识库（陈京民， 2006）。 1981 年 提出了决策支持系统三系统结构，即语言系统、问题处理系统、知识系统。 1985 年由 人提出一个决策支持中心的概念，它以了解决策环 境的信息系统组成的决策支持小组作为支持决策的核心。 1986 年， 出，决策支持系统被公认为是支持所有决策及决策过程的系统，支持问题的范围从纯描述性的非结构化问题到常规的结构化问题。可见， 80 年代决策支持系统强调的是“有效性”而非“效率”，并日益强调“智能性”和“柔性”（张勤生， 2001）。 随后的 80 年代末，人工神经元网络及机器学习等技术的研究与应用为知识的学习和获取开辟了途径，专家系统与决策支持系统结合起来，形成了智能决策支持系统（陈文伟， 2000）。 90年代，国外出 现了数据仓库、联机分析处理、数据开采的概念，很快在我国兴起了研究热潮，其与决策支持系统结合，形成了基于数据仓库、数据开采的决策支持系统。把数据仓库、联机分析处理、数据开采、模型库、数据库、专家系统结合起来，形成了综合决策支持系统。随着 种信息系统纷纷上网，又出现了基于 决策支持系统，极大程度地扩大了决策支持系统的使用范围。可见， 90 年代以来，决策支持系统更加注重各种技术的综合运用，注重定性与定量方法的结合，强调决策支持系统的整体优势和综合优势的发挥（张勤生， 2001） 。 中国农业科学院硕士学位论文 第一章 绪论 7 决策支持系统经过近 40 年的发展，其理论框架已经基本确立。但是，随着新技术的不断涌现，决策支持系统的发展仍然日新月异，智能化、综合化、网络化成为决策支持系统发展的三个主要趋势。人工智能技术的兴起为决策支持系统提供了新鲜血液，如何将人工智能技术无缝地应用到决策支持系统中吸引了许多研究人员的兴趣。综合化的决策支持系统具有更强大的功能，整合了更多的信息技术，虽然它的开发技术尚未完善，相信不远的将来会有新的突破。 出现对信息系统产生了里程碑式的影响，大部分的信息系统都逐渐要求在 运 行，决策支持系统也不例外，决策支持系统的分布式、网络化之路势在必然。另外，决策支持系统涉及的技术复杂多样，主要包括软件工程、人工智能、 布式运算等，从规划、分析、设计到开发、调试，整个过程纷繁复杂，涉及人员众多，单靠一人之力，势难开发出结构合理、功能完善、高效运行的决策支持系统。 （ 3）国内外农业决策支持系统的研究 决策支持系统在农业领域的应用和推广研究，国外大约始于 20 世纪 70 年代末，美国、加拿大、印度竞相开展相关研究，有的以作物模拟模型为基础，有的从专家系统出发研制所 在领域的农业决策支持系统。美国夏威夷大学的 80 年代推出的 统（ 1989） ，主要是由数据库管理系统和作物模拟模型支持的决策支持系统，除了数据支持以外，还提供了计算、解题的方法，为决策者提供决策结果。 90 年代初，形成了以知识库系统或由专家系统支持的智能化农业决策支持系统。 1992 年，美国佛罗里达大学农业工程系 人研制了 人研制了农场级智能决策支持系统（ et 1992） 。加拿大的 人开发了水土保持决策支持系统（ et 1992） 。 近年来，随着地理信息系统的广泛应用，农业决策支持系统的研制向更深层次的方向发展。美国佛罗里达大学农业工程系 合地理信息系统集成了农业环境地理信息系统而形成 1994 年该系统发展为 人运用物模拟模型与 结合，建立了印度半干旱地区决策模型； 人运用 间分析农业生产模型的决策支持系统（曹永华， 1997）。 加拿大西部的一个名为“ 的研究机构，于 1992 年开始一项名为“ 研究，简称 直持续研究到今天，开发了一套名为“ 000”的决策支持系统。它可以通过单一的 口进入三个不同层次的决策支持，可以通过 问基层的决策支持功能；第二层是一个工具箱，可以根据不同的需要支持作物生产中的具体决策问题；第三层是最成熟的，可以帮助农户进行作物计划。农户根据自己的记录收集系统，收集相关的农场生产数据输入到数据库， 000 就可以根据专家知识和 据库估算出不同地区不同作物的生产计划