基于BP神经网络的油茶产量预测模型构建

摘要

【目的】改良传统农业生产预测方法,实现油茶产量的快速高效预测,为油茶实际生产提供参考。【方法】收集油茶栽种较为集中的湖南、江西、浙江、广西的油茶籽年度总产量、实有油茶林面积、气象等数据,选择17个气象指标作为油茶产量的影响因素,使用MATLAB软件,通过主成分分析提取出主成分,再将主成分作为BP神经网络的输入集,在传统神经网络模型基础上构建主成分分析与BP神经网络组合模型,对4个地区油茶籽单位面积年产量进行预测。BP神经网络的训练集和测试集选用1990—2018年的数据,采用2019年的数据对模型预测效果进行验证,最后应用模型对2025年油茶籽单位面积产量进行预测。【结果】对主成分有重要贡献的气象因子有日照时长、6—11月气温、3—5月降水量、平均最低气温、露点温度、平均风速、最大持续风速以及海平面气压。改进后模型迭代耗时更少,拟合度较高,对4个地区油茶产量的预测结果的平均相对误差均低于3%。应用模型预测得到2025年湖南、江西、浙江、广西的单位面积油茶干籽产量分别为0.831、0.583、0.449、0.512 t/hm^(2)。【结论】与传统预测模型相比,改进后的主成分分析与BP神经网络组合模型的预测效率和预测精度均有提高,在今后一段时期内4个地区的油茶产量有较好的发展趋势。