本發明涉及農業信息，具體是涉及一種基于作物生育期模型的農時農事農藝融合決策方法。

背景技術：

1、為解在現代農業生產中，農作物的種植和管理面臨著諸多挑戰，如氣候變化帶來的不確定性、土壤質量的差異、作物品種的選擇以及田間管理的精細化要求等，傳統的農時農事農藝決策往往依賴于農民的經驗和直觀判斷，這種方法存在較大的主觀性和不確定性，難以適應現代農業生產的需求；

2、隨著農業大數據和人工智能技術的快速發展，為作物種植決策提供了新的技術手段。通過收集和分析大量的作物生育期數據、氣象數據、土壤數據和農事活動數據，可以構建出作物生育期模型，用于預測作物的生長情況和最佳管理策略。這種基于數據的決策方法不僅可以提高決策的準確性和科學性，還可以降低生產成本，提高農業生產效率，現有的作物生育期模型往往存在數據收集不全、模型構建不準確、預測精度不高等問題，難以在實際農業生產中得到廣泛應用，對此，我們提出了一種基于作物生育期模型的農時農事農藝融合決策方法。

技術實現思路

1、為解決上述技術問題，提供一種基于作物生育期模型的農時農事農藝融合決策方法，本技術方案解決了上述的問題。

2、為達到以上目的，本發明采用的技術方案為：

3、一種基于作物生育期模型的農時農事農藝融合決策方法，包括：

4、需要收集并整理某地區的作物生育期數據、氣象數據、土壤數據和農事活動數據。在收集作物生育期數據時，要全面涵蓋某地區不同作物品種在各種不同環境條件下的生育期信息。其中，生育期信息包括播種期、出苗期、分蘗期、拔節期、孕穗期、抽穗期、開花期、灌漿期和成熟期等各個階段的時間跨度。這些階段對于了解作物的生長發育過程至關重要，通過詳細記錄各個階段的時間，可以更好地把握作物的生長節奏。

5、對于氣象數據的收集，要涵蓋該地區的氣溫、降水、日照時數和風速等多個方面。氣溫的高低直接影響作物的生長速度和發育進程，不同作物在不同生長階段對溫度的要求也各不相同。降水是作物生長不可或缺的因素，充足的水分供應對于作物的正常生長和發育至關重要。日照時數決定了作物進行光合作用的時間長短，進而影響作物的生長和產量。風速則對作物的生長產生一定的影響，例如強風會對作物造成倒伏等損害。

6、在確定土壤數據方面，需要通過專業的測試來確定土壤的質地、肥力、ph?值和含水量等指標。土壤質地影響著土壤的通氣性、保水性和肥力保持能力。肥力則直接關系到作物能否獲得充足的養分供應。ph?值對于不同作物的生長適宜性有著重要影響，一些作物對土壤酸堿度有特定的要求。含水量則反映了土壤的水分狀況，合適的土壤含水量對于作物的生長至關重要。

7、還要記錄既往的農事操作，包括播種、施肥、灌溉、病蟲害防治的時間和方法。播種時間的選擇直接影響作物的生長發育和產量，不同作物有不同的適宜播種時間。施肥的種類、數量和時間對于作物的生長和發育起著關鍵作用，合理施肥可以提高作物的產量和品質。灌溉的時間和水量要根據作物的需水情況和土壤水分狀況進行合理調整。病蟲害防治的時間和方法要及時有效，以減少病蟲害對作物的危害。

8、基于收集并整理的數據構建作物生育期模型，并對模型進行驗證與優化。首先，確定影響因素和變量。生育期階段方面，將播種期、出苗期、分蘗期、拔節期、孕穗期、抽穗期、開花期、灌漿期和成熟期作為不同的生育期階段變量。這些階段變量反映了作物生長發育的不同階段，對于模型的構建至關重要。氣象因素方面，將氣溫、降水、日照時數和風速作為氣象變量。這些氣象變量對作物的生長發育有著重要影響，例如氣溫和降水直接影響作物的生長速度和發育進程，日照時數決定了作物進行光合作用的時間長短，風速對作物造成倒伏等損害。土壤因素方面，將質地、肥力、ph?值和含水量作為土壤變量。這些土壤變量反映了土壤的物理、化學性質，對于作物的生長發育有著重要影響。農事活動方面，將播種、施肥、灌溉、病蟲害防治的時間和方法作為農事活動變量。這些農事活動變量反映了人為干預對作物生長發育的影響。

9、基于數據構建作物生育期模型。可以采用數學建模的方法，將各個影響因素和變量進行量化和分析，建立起能夠反映作物生育期與各個因素之間關系的模型。在構建模型的過程中，需要充分考慮各個因素之間的相互作用和影響，以提高模型的準確性和可靠性。

10、將收集到的數據隨機劃分為訓練集和測試集，使用訓練集數據對模型進行訓練，使用測試集數據對訓練好的模型進行評估。通過不斷調整模型的參數和結構，提高模型的準確性和可靠性。

11、這種基于作物生育期模型的農時農事農藝融合決策方法，通過收集和整理多方面的數據，構建并優化作物生育期模型，能夠為農業生產提供科學的決策依據，提高農業生產的效率和質量。

12、其中，作物生育期模型的表達式為：

13、

14、式中，表示生育期階段變量，分別表示變量氣溫、降水、日照時數、風速、質地、肥力、ph值、含水量、播種、施肥、灌溉、病蟲害防治的時間和方法的回歸系數，分別表示變量氣溫、降水、日照時數、風速、質地、肥力、ph值、含水量、播種、施肥、灌溉、病蟲害防治的時間和方法，表示誤差項，i表示第i個變量。

15、使用測試集數據對訓練好的模型進行評估具體包括：均方根誤差、平均絕對誤差和決定系數；

16、其中，均方根誤差計算公式為：

17、

18、式中，表示均方根誤差，n表示樣本數量，表示實際值，表示預測值；

19、其中，平均絕對誤差計算公式為：

20、

21、式中，表示平均絕對誤差；

22、其中，決定系數計算公式為：

23、

24、式中，表示決定系數，表示實際值的平均值。

25、基于作物生育期模型，篩選作物品種具體包括：

26、將不同作物品種的數據分別代入作物生育期模型中。在這個過程中，需要仔細觀察模型預測的生育期階段與實際生育期階段的差異。這種差異涵蓋多個方面，其中包括在相同氣象、土壤和農事活動條件下，不同作物品種的生育期長短。生育期長短對于農業生產安排至關重要，較長的生育期需要更多的時間和資源投入，而較短的生育期則更適合快速輪作或在特定季節進行種植。此外，還需考慮不同作物品種的產量差異。產量是衡量作物品種優劣的重要指標之一，高產量的作物品種能夠為農民帶來更高的經濟收益。同時，品質也是不可忽視的因素。品質包括作物的口感、營養成分、外觀等方面，優質的作物品種在市場上更具競爭力。

27、分析當地的氣象數據和考慮土壤因素。通過對當地氣象數據的深入分析，了解當地的氣溫、降水、日照時數和風速等氣象條件。不同的作物品種對氣象條件的適應能力各不相同，例如一些作物品種適合在溫暖濕潤的環境中生長，而另一些則更能適應干旱或寒冷的氣候。同時，土壤因素也對作物品種的選擇起著關鍵作用。考慮土壤的質地、肥力、ph?值和含水量等因素，確定適合當地土壤條件的作物品種。例如，酸性土壤適合種植某些特定的作物品種，而堿性土壤則更適合其他品種。

28、根據生育期模型的預測結果和確定適合當地氣候條件和土壤條件的作物品種，考慮作物的產量、品質、抗病蟲害能力，對不同作物品種進行綜合評估。產量是評估的重要方面之一，高產量的作物品種能夠滿足市場需求并為農民帶來更多的經濟收益。品質則關系到作物在市場上的競爭力和消費者的滿意度。抗病蟲害能力也是關鍵因素，具有較強抗病蟲害能力的作物品種能夠減少農藥的使用，降低生產成本，同時也有利于環境保護和農產品的安全。在綜合評估過程中，需要對這些因素進行權衡和分析，以確定每個作物品種的綜合優勢和劣勢。

29、根據評估結果選擇最優的作物品種。在選擇過程中，要綜合考慮各種因素，包括生育期長短、產量、品質、抗病蟲害能力以及當地的氣候和土壤條件等。選擇最優的作物品種不僅能夠提高農業生產的效率和質量，還能夠降低生產成本，增加農民的收入，同時也有利于實現農業的可持續發展。

30、綜合評估的表達式為：

31、

32、式中，e表示綜合評估值，分別表示生育期匹配度、產量潛力權重、品質等級權重和抗病蟲害能力權重，表示生育期匹配度，表示產量潛力，表示品質等級，表示抗病蟲害能力。

33、預測最佳播種期和收獲期具體包括：

34、基于獲取的氣象數據，將當地的氣象預測數據代入作物生育期模型中。在這個過程中，模型會充分利用氣象數據中包含的各種信息，如氣溫、降水、日照時數和風速等。這些氣象因素對于作物的生長發育有著至關重要的影響。模型會根據氣象數據中不同時間點的具體數值，預測作物在相應時間點的生育期階段。例如，氣溫的高低會影響作物生長的速度，較高的氣溫會使作物的生長進程加快，而較低的氣溫則導致生長緩慢。降水的多少決定了作物是否能夠獲得充足的水分供應，過多或過少的降水都對作物的生長產生不利影響。日照時數的長短則會影響作物進行光合作用的時間，進而影響作物的生長和發育。風速的大小會對作物的形態和生長環境產生影響，強風會使作物倒伏或受損。

35、通過不斷調整播種時間假設，尋找使得作物在關鍵生育期階段處于最適宜氣象條件下的播種時間，即為最佳播種期。在這個過程中，需要對不同的播種時間進行假設和模擬。通過將不同的播種時間代入作物生育期模型中，可以預測出在不同播種時間下作物在各個生育期階段的時間分布。然后，結合當地的氣象預測數據，分析在不同播種時間下作物在關鍵生育期階段所處的氣象條件。關鍵生育期階段通常是指對作物生長和產量形成至關重要的階段，如出苗期、分蘗期、抽穗期等。在這些關鍵生育期階段，適宜的氣象條件可以促進作物的生長和發育，提高作物的產量和品質。因此，通過不斷調整播種時間假設，尋找使得作物在關鍵生育期階段處于最適宜氣象條件下的播種時間，就可以確定最佳播種期。這個過程需要進行多次嘗試和調整，以確保找到的最佳播種期能夠最大程度地滿足作物的生長需求。

36、根據作物生育期模型預測的生長進度，結合氣象條件，確定作物在成熟階段且氣象條件適宜收獲的時間點，即為最佳收獲期。在作物的生長過程中，生育期模型會不斷根據氣象數據和其他因素預測作物的生長進度。當作物接近成熟階段時，需要結合氣象條件來確定最佳收獲期。適宜的氣象條件對于收獲作業的順利進行和作物的品質保持至關重要。例如，如果在收獲期間遇到連續的陰雨天氣，會導致作物受潮、發霉，從而降低作物的品質。因此，需要根據氣象預測數據，選擇在氣象條件適宜的時間點進行收獲。這個時間點既要考慮作物的成熟程度，確保作物已經達到最佳的收獲狀態，又要考慮氣象條件的適宜性，以保證收獲作業的順利進行和作物的品質。確定最佳收獲期可以最大程度地提高作物的產量和品質，同時也可以減少收獲過程中的損失和風險。

37、優化田間管理具體包括：

38、根據作物生育期模型預測結果，能夠較為準確地明確作物各個生育期階段的起始和結束時間。這一過程對于農業生產的科學管理至關重要。通過對生育期的細致劃分，可以將其分為播種期、出苗期、分蘗期、拔節期、孕穗期、抽穗期、開花期、灌漿期和成熟期等不同階段。每個階段都具有獨特的生長特點和需求。

39、播種期是作物生長的起點，選擇合適的播種時間對于作物的生長發育至關重要。在這個階段，需要考慮土壤溫度、濕度等因素，以確保種子能夠順利發芽。出苗期是種子發芽后幼苗出土的階段，此時需要注意保持土壤濕潤，為幼苗提供良好的生長環境。分蘗期是作物開始分生出多個莖的階段，這個階段對于作物的產量形成具有重要意義。在分蘗期，需要提供充足的養分和水分，以促進分蘗的發生和生長。

40、拔節期是作物莖稈迅速伸長的階段，此時需要注意控制氮肥的施用，以免造成植株徒長。孕穗期是作物開始形成穗的階段，這個階段對于作物的產量和品質至關重要。在孕穗期，需要提供充足的養分和水分，以確保穗的正常發育。抽穗期是穗從莖稈中伸出的階段，此時需要注意防治病蟲害，以保證作物的正常生長。開花期是作物進行授粉的階段，這個階段對于作物的結實率具有重要影響。在開花期，需要注意保持適宜的溫度和濕度，以促進授粉的順利進行。

41、灌漿期是作物籽粒充實的階段，這個階段需要提供充足的養分和水分，以確保籽粒的飽滿度。成熟期是作物籽粒完全成熟的階段，此時需要及時收獲，以避免因過熟而導致的品質下降。

42、根據不同階段制定針對性管理措施是提高農業生產效益的關鍵。在播種期，需要選擇適宜的種子品種和播種方式，并進行合理的土壤處理。在出苗期，需要及時進行間苗和補苗，以保證幼苗的密度和均勻度。在分蘗期，需要合理施肥和灌溉，以促進分蘗的發生和生長。在拔節期，需要控制氮肥的施用，增加磷鉀肥的比例，以促進莖稈的粗壯和抗倒伏能力。在孕穗期，需要提供充足的養分和水分，以確保穗的正常發育。在抽穗期，需要及時防治病蟲害，以保證作物的正常生長。在開花期，需要注意保持適宜的溫度和濕度，以促進授粉的順利進行。在灌漿期，需要合理施肥和灌溉，以確保籽粒的飽滿度。在成熟期，需要及時收獲，以避免因過熟而導致的品質下降。

43、持續監測氣象條件、土壤狀況和作物生長情況，根據實際情況對田間管理措施進行動態調整。氣象條件對于作物的生長發育有著重要影響，如氣溫、降水、日照時數等。土壤狀況則直接關系到作物的養分供應和水分保持能力。作物生長情況則反映了田間管理措施的效果和作物的生長狀態。通過持續監測這些因素，可以及時發現問題并采取相應的措施進行調整。例如，如果發現土壤缺水，就需要及時進行灌溉；如果發現病蟲害發生，就需要及時進行防治；如果發現作物生長緩慢，就需要調整施肥方案等。動態調整田間管理措施可以提高農業生產的適應性和靈活性，確保作物的健康生長和高產優質。

44、與現有技術相比，本發明的有益效果在于：

45、本發明提出的農時農事農藝融合決策方法通過收集并整理作物生育期數據、氣象數據、土壤數據和農事活動數據，構建了作物生育期模型，能夠綜合考慮多種影響因素，實現對作物生長過程的全面模擬和預測，通過對比不同品種在相同氣象、土壤和農事活動條件下的生育期長短、產量和品質，選擇最適合當地氣候和土壤條件的作物品種，從而提高農作物的產量和品質，通過將當地的氣象預測數據代入作物生育期模型中，準確地找到使得作物在關鍵生育期階段處于最適宜氣象條件下的播種時間，從而確保作物能夠健康生長并達到最佳產量，確保作物在最佳生長環境下生長，進一步提高農作物的產量和品質。