玉米生长计算机动态模拟研究

摘要

以玉米作物为对象，基于作物生理、生态学理论、实验数据，利用系统分析原理和数学建模技术，研究玉米栽培管理的知识表示体系。把玉米生产视为一个由作物、环境、技术、经济等要素构成的整体系统，综合运用计算机仿真、软件理论及数字化技术，研究玉米产量目标、水分需求等产中信息获取、处理、管理和利用的关键技术，从而对玉米生长过程的相关信息流实现数字化表达，使玉米生长过程中的水分需求、产量信息从定性理解到定量分析、概念模式到数字模型、专家经验到优化决策，为实现定时、定量、定位的数字化和精确化农作信息管理与决策支持提供基础依据。 分析了玉米生产中光能生产力、温度、水分、养分供应、栽培管理水平等生理生态过程与环境之间的数量关系，建立了玉米产量目标模型；分析了田间潜在水分蒸发量、有效降雨量等因素的变化及趋势，建立了玉米产中水分需求动态模型。研究了模型的解法，用变量描述系统状态，用数学方程定量表示各变量之间的相互联系，把概念模型转化为问题求解的定量数学模型。设计开发了基于B/S结构的模拟软件，实现了玉米产量及水分需求的计算机模拟及玉米生产方案、管理调控指标的数字化设计。对模型的优化，采用浮点数编码代替二进制编码，引入了分种群的竞争模式，采用基于种群分类的适应值自适应调整的进化算法，将性质相近的个体作为一个种群，初期进化搜索仅限种群内部，使个体进化不受其他种群的影响，每个种群均具有产生优秀个体的机会；进化计算几代后，进行所有种群个体的相互竞争和进化，促使较差个体在种群竞争中逐渐消亡，充分保持群体的多样性，有效地克服了过早收敛和局限于局部最优解的问题。对所用的进化算子进行了详细的描述，鉴于变异操作在浮点数编码算法中的重要性，本文采用自适应调整变异算子，根据个体的适应值调整变异的步伐，使较好的个体在较小的局部区域内小步伐地变异搜索，增加局部寻优的精细度，较差的个体则加大变异幅度，使之尽快跳出较差的区域，进入较有希望的区域。

目录

文摘

英文文摘

声明

1引言

1.1研究意义及背景

1.1.1研究意义

1.1.2研究背景

1.2作物生长研究进展

1.2.1国外研究现状

1.2.2国内研究现状

1.3论文概要及章节安排

1.3.1研究内容

1.3.2章节安排

2玉米生长模型建立

2.1产量目标模型

2.1.1光能生产力和温度计算

2.1.2水分管理和养分供应、栽培管理水平

2.2水分动态模拟模型

2.2.1田间潜在蒸散量计算

2.2.2有效降雨量计算

3玉米生长动态模拟

3.1产量预测动态模拟

3.2水分动态模拟

4用改进的进化计算优化模型

4.1进化计算概论

4.1.1进化计算构成

4.1.2三大分支比较分析

4.2进化计算的改进

4.2.1适应度函数的选取

4.2.2基于动态聚类分析的种群分类

4.2.3从问题解空间到算法搜索空间的编码方案

4.2.4进化算子

4.3改进的进化计算流程

5结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

作者简介

致谢