信息农业模拟模型

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1、信息农业技术信息农业技术江苏省信息农业高技术研究重点实验室江苏省信息农业高技术研究重点实验室农业模拟模型农业模拟模型信息农业技术信息农业技术江苏省信息农业高技术研究重点实验室江苏省信息农业高技术研究重点实验室主要内容主要内容第一节第一节第一节第一节 农业模拟模型的概念、特征与功能农业模拟模型的概念、特征与功能农业模拟模型的概念、特征与功能农业模拟模型的概念、特征与功能第二节第二节第二节第二节 农业系统的等级性和水平农业系统的等级性和水平农业系统的等级性和水平农业系统的等级性和水平第三节第三节第三节第三节 农业系统模拟的原理与技术农业系统模拟的原理与技术农业系统模拟的原理与技术农业系统模拟的原理

2、与技术第四节第四节第四节第四节 农业模拟模型的研制步骤农业模拟模型的研制步骤农业模拟模型的研制步骤农业模拟模型的研制步骤第五节第五节第五节第五节 农业模拟模型的基本算法构建农业模拟模型的基本算法构建农业模拟模型的基本算法构建农业模拟模型的基本算法构建第六节第六节第六节第六节 农业模拟模型的应用农业模拟模型的应用农业模拟模型的应用农业模拟模型的应用信息农业技术信息农业技术江苏省信息农业高技术研究重点实验室江苏省信息农业高技术研究重点实验室 农农农农业业业业生生生生产产产产系系系系统统统统是是是是一一一一个个个个复复复复杂杂杂杂而而而而独独独独特特特特的的的的多多多多因因因因子子子子动动动动态态态

3、态系系系系统统统统，受受受受气气气气象象象象、土土土土壤壤壤壤、品品品品种种种种特特特特性性性性、生生生生产产产产技技技技术术术术措措措措施施施施等等等等多多多多种种种种因因因因素素素素的的的的影影影影响响响响，具具具具有有有有显显显显著著著著的的的的时时时时空空空空变变变变异异异异性性性性和和和和区区区区域域域域性性性性，从从从从而而而而使使使使得得得得农农农农业业业业生生生生产产产产管管管管理理理理专专专专家家家家难难难难以以以以综综综综合合合合考考考考虑虑虑虑多多多多因因因因子子子子互互互互作作作作、预预预预测测测测农农农农业业业业生生生生产产产产趋趋趋趋势势势势并并并并量量量量化化化化

4、生生生生产产产产管理技术措施。管理技术措施。管理技术措施。管理技术措施。 农业模拟模型可以动态地模拟农业生产过程及其与气候、农业模拟模型可以动态地模拟农业生产过程及其与气候、农业模拟模型可以动态地模拟农业生产过程及其与气候、农业模拟模型可以动态地模拟农业生产过程及其与气候、土壤和管理技术措施等的关系，从而克服了传统农业生产研土壤和管理技术措施等的关系，从而克服了传统农业生产研土壤和管理技术措施等的关系，从而克服了传统农业生产研土壤和管理技术措施等的关系，从而克服了传统农业生产研究中较强的地域性和时空局限性，为不同条件下的农业生产究中较强的地域性和时空局限性，为不同条件下的农业生产究中较强的地域

5、性和时空局限性，为不同条件下的农业生产究中较强的地域性和时空局限性，为不同条件下的农业生产预测提供有力的定量化工具。预测提供有力的定量化工具。预测提供有力的定量化工具。预测提供有力的定量化工具。信息农业技术信息农业技术江苏省信息农业高技术研究重点实验室江苏省信息农业高技术研究重点实验室第一节第一节 农业模拟模型的概念、特征与功能农业模拟模型的概念、特征与功能农业模拟模型的概念和类型农业模拟模型的概念和类型农业模拟模型的概念和类型农业模拟模型的概念和类型农业模拟模型的特征农业模拟模型的特征农业模拟模型的特征农业模拟模型的特征农业模拟模型的作用与功能农业模拟模型的作用与功能农业模拟模型的作用与功能

6、农业模拟模型的作用与功能信息农业技术信息农业技术江苏省信息农业高技术研究重点实验室江苏省信息农业高技术研究重点实验室一、一、一、一、农业模拟模型的概念和类型农业模拟模型的概念和类型农业模拟模型的概念和类型农业模拟模型的概念和类型1 1、概念概念概念概念农业模拟模型农业模拟模型农业模拟模型农业模拟模型(SimulationModel)(SimulationModel)：着重利用系统分析：着重利用系统分析：着重利用系统分析：着重利用系统分析方法和计算机模拟技术，对农业系统中的生物与非生物方法和计算机模拟技术，对农业系统中的生物与非生物方法和计算机模拟技术，对农业系统中的生物与非生物方法和计算机模拟

7、技术，对农业系统中的生物与非生物过程及其与环境和技术的动态关系进行定量描述和预测过程及其与环境和技术的动态关系进行定量描述和预测过程及其与环境和技术的动态关系进行定量描述和预测过程及其与环境和技术的动态关系进行定量描述和预测的模型。的模型。的模型。的模型。信息农业技术信息农业技术江苏省信息农业高技术研究重点实验室江苏省信息农业高技术研究重点实验室2.模拟模型的类型模拟模型的类型1.1.1.1.经验经验经验经验(Experiential)(Experiential)(Experiential)(Experiential)模型模型模型模型和和和和机理机理机理机理(Mechanistial) (Me

8、chanistial) (Mechanistial) (Mechanistial) 模型模型模型模型2.2.2.2.描述性描述性描述性描述性(Descriptive)(Descriptive)(Descriptive)(Descriptive)模型模型模型模型和和和和解释性解释性解释性解释性(Explainatory)(Explainatory)(Explainatory)(Explainatory)模型模型模型模型3.3.3.3.统计统计统计统计(Statistical)(Statistical)(Statistical)(Statistical)模型模型模型模型和和和和过程过程过程过程(P

9、rocess)(Process)(Process)(Process)模型模型模型模型4.4.4.4.应用应用应用应用(Application)(Application)(Application)(Application)模型模型模型模型和和和和研究研究研究研究(Research)(Research)(Research)(Research)模型模型模型模型信息农业技术信息农业技术江苏省信息农业高技术研究重点实验室江苏省信息农业高技术研究重点实验室经验经验经验经验(Experiential)(Experiential)模型和机理模型和机理模型和机理模型和机理(Mechanistial)(Mecha

10、nistial)模型模型模型模型前者前者前者前者建立在数据统计分析的基础上，较少涉及机理性，建立在数据统计分析的基础上，较少涉及机理性，建立在数据统计分析的基础上，较少涉及机理性，建立在数据统计分析的基础上，较少涉及机理性，偏重于模型的预测性和应用性；偏重于模型的预测性和应用性；偏重于模型的预测性和应用性；偏重于模型的预测性和应用性；后者后者后者后者对内在机理有较好的阐对内在机理有较好的阐对内在机理有较好的阐对内在机理有较好的阐释，强调模型的解释性和研究性。释，强调模型的解释性和研究性。释，强调模型的解释性和研究性。释，强调模型的解释性和研究性。 描述性描述性描述性描述性(Descriptiv

11、e)(Descriptive)模型和解释性模型和解释性模型和解释性模型和解释性(Explainatory)(Explainatory)模型模型模型模型前者前者前者前者以简单的方式描述一个系统的行为，而对引起行为的以简单的方式描述一个系统的行为，而对引起行为的以简单的方式描述一个系统的行为，而对引起行为的以简单的方式描述一个系统的行为，而对引起行为的机理，模型较少或根本不予以反映，描述性模型可以通过测机理，模型较少或根本不予以反映，描述性模型可以通过测机理，模型较少或根本不予以反映，描述性模型可以通过测机理，模型较少或根本不予以反映，描述性模型可以通过测定的试验数据推导出来，其建立相对比较简捷；

12、定的试验数据推导出来，其建立相对比较简捷；定的试验数据推导出来，其建立相对比较简捷；定的试验数据推导出来，其建立相对比较简捷；信息农业技术信息农业技术江苏省信息农业高技术研究重点实验室江苏省信息农业高技术研究重点实验室 解释性模型解释性模型解释性模型解释性模型由引起系统行为的机理和过程的定量描由引起系统行为的机理和过程的定量描由引起系统行为的机理和过程的定量描由引起系统行为的机理和过程的定量描述所组成，这些描述即为科学理论和假设的清晰表达，述所组成，这些描述即为科学理论和假设的清晰表达，述所组成，这些描述即为科学理论和假设的清晰表达，述所组成，这些描述即为科学理论和假设的清晰表达，模型是通过综

13、合整个系统的机理和过程描述来建立的。模型是通过综合整个系统的机理和过程描述来建立的。模型是通过综合整个系统的机理和过程描述来建立的。模型是通过综合整个系统的机理和过程描述来建立的。为了建立解释性模型，需要对整个系统进行分析，并分为了建立解释性模型，需要对整个系统进行分析，并分为了建立解释性模型，需要对整个系统进行分析，并分为了建立解释性模型，需要对整个系统进行分析，并分别对它的过程和机理进行定量化表达。别对它的过程和机理进行定量化表达。别对它的过程和机理进行定量化表达。别对它的过程和机理进行定量化表达。 模型化现象模型化现象 真实现象真实现象 描述性模型描述性模型 计算计算 描述描述 信息农业

14、技术信息农业技术江苏省信息农业高技术研究重点实验室江苏省信息农业高技术研究重点实验室图图图图 表明真实观察值如何被分析和综合引入解释性模型来模拟系表明真实观察值如何被分析和综合引入解释性模型来模拟系表明真实观察值如何被分析和综合引入解释性模型来模拟系表明真实观察值如何被分析和综合引入解释性模型来模拟系统行为的图示统行为的图示统行为的图示统行为的图示 解释性模型解释性模型解释性模型解释性模型 系统系统系统系统 模拟模拟模拟模拟 描述，描述，描述，描述， 分析分析分析分析 模型化现象模型化现象模型化现象模型化现象 真实现象真实现象真实现象真实现象 过程过程过程过程 过程过程过程过程 过程过程过程过

15、程 过程过程过程过程 过程过程过程过程 过程过程过程过程 模型模型模型模型 构建构建构建构建 信息农业技术信息农业技术江苏省信息农业高技术研究重点实验室江苏省信息农业高技术研究重点实验室统计统计统计统计(Statistical)(Statistical)模型和过程模型和过程模型和过程模型和过程(Process)(Process)模型模型模型模型前者前者前者前者是一种最常使用的模型，主要通过对数据进行多重回归是一种最常使用的模型，主要通过对数据进行多重回归是一种最常使用的模型，主要通过对数据进行多重回归是一种最常使用的模型，主要通过对数据进行多重回归来预测系统的表现，其解释性较差，并且局限于试验

16、资料所在来预测系统的表现，其解释性较差，并且局限于试验资料所在来预测系统的表现，其解释性较差，并且局限于试验资料所在来预测系统的表现，其解释性较差，并且局限于试验资料所在地特定的大气、土壤条件和品种类型，难以推广到不同的环境地特定的大气、土壤条件和品种类型，难以推广到不同的环境地特定的大气、土壤条件和品种类型，难以推广到不同的环境地特定的大气、土壤条件和品种类型，难以推广到不同的环境条件和品种类型；条件和品种类型；条件和品种类型；条件和品种类型；后者后者后者后者用于定量描述生物与非生物的一些基本用于定量描述生物与非生物的一些基本用于定量描述生物与非生物的一些基本用于定量描述生物与非生物的一些基

17、本过程，具有较好的机理性和解释性，适用于不同环境条件和生过程，具有较好的机理性和解释性，适用于不同环境条件和生过程，具有较好的机理性和解释性，适用于不同环境条件和生过程，具有较好的机理性和解释性，适用于不同环境条件和生产系统。产系统。产系统。产系统。应用应用应用应用(Application)(Application)模型和研究模型和研究模型和研究模型和研究(Research)(Research)模型模型模型模型 前前前前者者者者主主主主要要要要倾倾倾倾向向向向于于于于应应应应用用用用推推推推广广广广，因因因因而而而而具具具具有有有有便便便便于于于于使使使使用用用用、较较较较粗粗粗粗放放放放和和

18、和和应应应应用用用用方方方方向向向向比比比比较较较较单单单单一一一一的的的的特特特特点点点点；后后后后者者者者主主主主要要要要用用用用于于于于科科科科研研研研，对对对对其其其其机机机机理理理理性性性性要要要要求较高，因而具有操作复杂、参数较多、灵敏度高的特点。求较高，因而具有操作复杂、参数较多、灵敏度高的特点。求较高，因而具有操作复杂、参数较多、灵敏度高的特点。求较高，因而具有操作复杂、参数较多、灵敏度高的特点。信息农业技术信息农业技术江苏省信息农业高技术研究重点实验室江苏省信息农业高技术研究重点实验室 但但但但总总总总体体体体上上上上，所所所所有有有有农农农农业业业业模模模模拟拟拟拟模模模模

19、型型型型从从从从更更更更微微微微观观观观的的的的层层层层次次次次看看看看都都都都可可可可认认认认为为为为是是是是经经经经验验验验性性性性模模模模型型型型，而而而而从从从从更更更更宏宏宏宏观观观观的的的的层层层层次次次次看看看看又又又又都都都都是是是是机机机机理理理理性性性性模模模模型型型型。因因因因此此此此，任任任任何何何何一一一一个个个个模模模模拟拟拟拟模模模模型型型型都都都都体体体体现现现现了了了了经经经经验验验验性性性性和和和和机机机机理理理理性性性性的的的的相对平衡和协调。相对平衡和协调。相对平衡和协调。相对平衡和协调。如果如果如果如果按不同的学科领域进行分类按不同的学科领域进行分类按

20、不同的学科领域进行分类按不同的学科领域进行分类，农业模拟模型大概，农业模拟模型大概，农业模拟模型大概，农业模拟模型大概有作物生长模型，动物生长模型，农业气象模型，土壤水有作物生长模型，动物生长模型，农业气象模型，土壤水有作物生长模型，动物生长模型，农业气象模型，土壤水有作物生长模型，动物生长模型，农业气象模型，土壤水肥模型，种植制度模型，农业生产力模型，耕地质量评价肥模型，种植制度模型，农业生产力模型，耕地质量评价肥模型，种植制度模型，农业生产力模型，耕地质量评价肥模型，种植制度模型，农业生产力模型，耕地质量评价模型，病虫害预测模型等不同方面。模型，病虫害预测模型等不同方面。模型，病虫害预测模

21、型等不同方面。模型，病虫害预测模型等不同方面。其中，农作系统模拟模型的研究具有较好的代表性和其中，农作系统模拟模型的研究具有较好的代表性和其中，农作系统模拟模型的研究具有较好的代表性和其中，农作系统模拟模型的研究具有较好的代表性和先进性，目前国际上公认较为优秀且应用广泛的作物生长先进性，目前国际上公认较为优秀且应用广泛的作物生长先进性，目前国际上公认较为优秀且应用广泛的作物生长先进性，目前国际上公认较为优秀且应用广泛的作物生长模拟模型有美国的模拟模型有美国的模拟模型有美国的模拟模型有美国的CERESCERES系列模型系列模型系列模型系列模型和荷兰的和荷兰的和荷兰的和荷兰的SUCROSSUCRO

22、S模型模型模型模型等。等。等。等。信息农业技术信息农业技术江苏省信息农业高技术研究重点实验室江苏省信息农业高技术研究重点实验室二、农业模拟模型的特征二、农业模拟模型的特征二、农业模拟模型的特征二、农业模拟模型的特征1 1 1 1、过程模型的特征、过程模型的特征、过程模型的特征、过程模型的特征较理想的农业过程模拟模型应具有以下较理想的农业过程模拟模型应具有以下较理想的农业过程模拟模型应具有以下较理想的农业过程模拟模型应具有以下8 8 8 8个特征。其中，个特征。其中，个特征。其中，个特征。其中，动态性和预测性动态性和预测性动态性和预测性动态性和预测性是农业模拟模型最显著和最重要的特征。是农业模拟

23、模型最显著和最重要的特征。是农业模拟模型最显著和最重要的特征。是农业模拟模型最显著和最重要的特征。 （1 1 1 1）系统性）系统性）系统性）系统性对生物与非生物全过程进行系统、全面的分析与描述。对生物与非生物全过程进行系统、全面的分析与描述。对生物与非生物全过程进行系统、全面的分析与描述。对生物与非生物全过程进行系统、全面的分析与描述。（2 2 2 2）动态性）动态性）动态性）动态性包括受环境因子和内在特性驱动的各个状态变量的时间过包括受环境因子和内在特性驱动的各个状态变量的时间过包括受环境因子和内在特性驱动的各个状态变量的时间过包括受环境因子和内在特性驱动的各个状态变量的时间过程变化及不同

24、生育过程间的动态关系。程变化及不同生育过程间的动态关系。程变化及不同生育过程间的动态关系。程变化及不同生育过程间的动态关系。 信息农业技术信息农业技术江苏省信息农业高技术研究重点实验室江苏省信息农业高技术研究重点实验室（3 3 3 3）机理性）机理性）机理性）机理性 在在在在经经经经验验验验性性性性或或或或描描描描述述述述性性性性的的的的基基基基础础础础上上上上，通通通通过过过过进进进进行行行行深深深深入入入入的的的的支支支支持持持持研研研研究究究究，模模模模拟拟拟拟较较较较为为为为全全全全面面面面的的的的系系系系统统统统等等等等级级级级水水水水平平平平，并并并并将将将将其其其其进进进进行行行

25、行有有有有机机机机结结结结合，从而提供对主要生理过程的理解或解释。合，从而提供对主要生理过程的理解或解释。合，从而提供对主要生理过程的理解或解释。合，从而提供对主要生理过程的理解或解释。（4 4 4 4）预测性）预测性）预测性）预测性 通通通通过过过过正正正正确确确确建建建建立立立立模模模模型型型型的的的的主主主主要要要要驱驱驱驱动动动动变变变变量量量量及及及及其其其其与与与与状状状状态态态态变变变变量量量量的的的的动态关系，对系统行为提供可靠的定量预测。动态关系，对系统行为提供可靠的定量预测。动态关系，对系统行为提供可靠的定量预测。动态关系，对系统行为提供可靠的定量预测。（5 5 5 5）通

26、用性）通用性）通用性）通用性 原则上适用于任何地点、时间和品种等条件。原则上适用于任何地点、时间和品种等条件。原则上适用于任何地点、时间和品种等条件。原则上适用于任何地点、时间和品种等条件。信息农业技术信息农业技术江苏省信息农业高技术研究重点实验室江苏省信息农业高技术研究重点实验室（6 6 6 6）便用性）便用性）便用性）便用性 可为非专家操作应用，可利用一般的气候、土壤及可为非专家操作应用，可利用一般的气候、土壤及可为非专家操作应用，可利用一般的气候、土壤及可为非专家操作应用，可利用一般的气候、土壤及品种资料。品种资料。品种资料。品种资料。（7 7 7 7）灵活性）灵活性）灵活性）灵活性 可

27、容易地进行修改和扩充以及与其它系统相耦合。可容易地进行修改和扩充以及与其它系统相耦合。可容易地进行修改和扩充以及与其它系统相耦合。可容易地进行修改和扩充以及与其它系统相耦合。（8 8 8 8）研究性）研究性）研究性）研究性 除除除除了了了了应应应应用用用用性性性性以以以以外外外外，还还还还可可可可用用用用于于于于不不不不同同同同领领领领域域域域的的的的模模模模拟拟拟拟研研研研究究究究工工工工作作作作，从从从从而而而而避避避避免免免免实实实实物物物物研研研研究究究究中中中中干干干干扰扰扰扰因因因因素素素素多多多多、周周周周期期期期长长长长、费费费费用用用用高高高高等的不足。等的不足。等的不足。等

28、的不足。信息农业技术信息农业技术江苏省信息农业高技术研究重点实验室江苏省信息农业高技术研究重点实验室2 2 2 2、与统计模型的比较、与统计模型的比较、与统计模型的比较、与统计模型的比较 （1 1 1 1）农业统计一般只对农业生产系统的）农业统计一般只对农业生产系统的）农业统计一般只对农业生产系统的）农业统计一般只对农业生产系统的最终结果最终结果最终结果最终结果（如产量）（如产量）（如产量）（如产量）进行比较，而不揭示结果（产量）形成的机理性过程及因进行比较，而不揭示结果（产量）形成的机理性过程及因进行比较，而不揭示结果（产量）形成的机理性过程及因进行比较，而不揭示结果（产量）形成的机理性过程

29、及因果关系。而果关系。而果关系。而果关系。而农业模拟模型完全可以揭示生物生长与生产过农业模拟模型完全可以揭示生物生长与生产过农业模拟模型完全可以揭示生物生长与生产过农业模拟模型完全可以揭示生物生长与生产过程及其动态关系程及其动态关系程及其动态关系程及其动态关系，帮助人们更好地理解生物生长和生产的，帮助人们更好地理解生物生长和生产的，帮助人们更好地理解生物生长和生产的，帮助人们更好地理解生物生长和生产的机制与结果。机制与结果。机制与结果。机制与结果。（2 2 2 2）农业统计一般只能考虑与结果（如产量）农业统计一般只能考虑与结果（如产量）农业统计一般只能考虑与结果（如产量）农业统计一般只能考虑与

30、结果（如产量）有关的少数有关的少数有关的少数有关的少数技术措施技术措施技术措施技术措施（如品种、肥料、密度等），而客观上影响生物（如品种、肥料、密度等），而客观上影响生物（如品种、肥料、密度等），而客观上影响生物（如品种、肥料、密度等），而客观上影响生物生长和生产的因子往往很多，无法用农业统计的方法综合生长和生产的因子往往很多，无法用农业统计的方法综合生长和生产的因子往往很多，无法用农业统计的方法综合生长和生产的因子往往很多，无法用农业统计的方法综合研究和分析。而研究和分析。而研究和分析。而研究和分析。而模拟模型可以对农业生产系统进行综合分模拟模型可以对农业生产系统进行综合分模拟模型可以对农业

31、生产系统进行综合分模拟模型可以对农业生产系统进行综合分析和合成，同时考虑许多因子的作用析和合成，同时考虑许多因子的作用析和合成，同时考虑许多因子的作用析和合成，同时考虑许多因子的作用，并可进行大量的计，并可进行大量的计，并可进行大量的计，并可进行大量的计算机模拟试验。算机模拟试验。算机模拟试验。算机模拟试验。 信息农业技术信息农业技术江苏省信息农业高技术研究重点实验室江苏省信息农业高技术研究重点实验室（3 3 3 3）农业统计的研究结果具有明显的）农业统计的研究结果具有明显的）农业统计的研究结果具有明显的）农业统计的研究结果具有明显的地域性和季节性地域性和季节性地域性和季节性地域性和季节性，且

32、局限于且局限于且局限于且局限于特定的生物品种特定的生物品种特定的生物品种特定的生物品种、土壤类型和气候条件，土壤类型和气候条件，土壤类型和气候条件，土壤类型和气候条件，很难应很难应很难应很难应用于不同地区、时间和生产系统。而用于不同地区、时间和生产系统。而用于不同地区、时间和生产系统。而用于不同地区、时间和生产系统。而模拟模型模拟模型模拟模型模拟模型同时受外部同时受外部同时受外部同时受外部环境和内在特征所驱动，因而具有较强的动态性和灵活性，环境和内在特征所驱动，因而具有较强的动态性和灵活性，环境和内在特征所驱动，因而具有较强的动态性和灵活性，环境和内在特征所驱动，因而具有较强的动态性和灵活性，

33、可以应用于不同的地点、时间和生产系统。可以应用于不同的地点、时间和生产系统。可以应用于不同的地点、时间和生产系统。可以应用于不同的地点、时间和生产系统。 当然，模拟模型的建立、验证和改良都需要有试验研当然，模拟模型的建立、验证和改良都需要有试验研当然，模拟模型的建立、验证和改良都需要有试验研当然，模拟模型的建立、验证和改良都需要有试验研究与统计分析为基础，因此模拟研究并不能替代农业试验究与统计分析为基础，因此模拟研究并不能替代农业试验究与统计分析为基础，因此模拟研究并不能替代农业试验究与统计分析为基础，因此模拟研究并不能替代农业试验与统计，而是在统计分析基础上的一种数字化技术。可以与统计，而是

34、在统计分析基础上的一种数字化技术。可以与统计，而是在统计分析基础上的一种数字化技术。可以与统计，而是在统计分析基础上的一种数字化技术。可以认为，农业模拟研究实际上是农业科学中的一种新方法、认为，农业模拟研究实际上是农业科学中的一种新方法、认为，农业模拟研究实际上是农业科学中的一种新方法、认为，农业模拟研究实际上是农业科学中的一种新方法、新技术。新技术。新技术。新技术。 信息农业技术信息农业技术江苏省信息农业高技术研究重点实验室江苏省信息农业高技术研究重点实验室三、农业模拟模型的作用与功能三、农业模拟模型的作用与功能三、农业模拟模型的作用与功能三、农业模拟模型的作用与功能 1 1 1 1、模拟模

35、型的意义、模拟模型的意义、模拟模型的意义、模拟模型的意义农农农农业业业业模模模模拟拟拟拟模模模模型型型型最最最最重重重重要要要要的的的的意意意意义义义义是是是是对对对对整整整整个个个个农农农农业业业业生生生生产产产产系系系系统统统统的的的的知知知知识识识识进进进进行行行行综综综综合合合合，并并并并量量量量化化化化机机机机理理理理性性性性过过过过程程程程及及及及其其其其相相相相互互互互关关关关系系系系，即即即即综综综综合合合合知识和量化关系。知识和量化关系。知识和量化关系。知识和量化关系。模模模模拟拟拟拟模模模模型型型型是是是是利利利利用用用用计计计计算算算算机机机机强强强强大大大大的的的的信信

36、信信息息息息处处处处理理理理和和和和计计计计算算算算功功功功能能能能，对对对对不不不不同同同同的的的的生生生生物物物物与与与与非非非非生生生生物物物物过过过过程程程程进进进进行行行行系系系系统统统统分分分分析析析析和和和和合合合合成成成成，其其其其实实实实质质质质上相当于所研究系统的上相当于所研究系统的上相当于所研究系统的上相当于所研究系统的最新知识的积累和综合最新知识的积累和综合最新知识的积累和综合最新知识的积累和综合。模模模模拟拟拟拟研研研研究究究究在在在在理理理理解解解解生生生生物物物物与与与与非非非非生生生生物物物物过过过过程程程程及及及及其其其其变变变变量量量量间间间间关关关关系系系

37、系的的的的基基基基础础础础上上上上，进进进进行行行行量量量量化化化化分分分分析析析析和和和和数数数数理理理理模模模模拟拟拟拟，从从从从而而而而促促促促进进进进了了了了对对对对生生生生物物物物与与与与非非非非生生生生物物物物规规规规律律律律由由由由定定定定性性性性描描描描述述述述向向向向定定定定量量量量分分分分析析析析的的的的转转转转化化化化过过过过程程程程，深深深深化化化化了了了了对农业系统过程的对农业系统过程的对农业系统过程的对农业系统过程的定量化认识和数字化表达。定量化认识和数字化表达。定量化认识和数字化表达。定量化认识和数字化表达。信息农业技术信息农业技术江苏省信息农业高技术研究重点实验

38、室江苏省信息农业高技术研究重点实验室2 2 2 2、模拟模型的功能模拟模型的功能模拟模型的功能模拟模型的功能 成功的农业模拟模型之所以受到科学家的肯定和重视，成功的农业模拟模型之所以受到科学家的肯定和重视，成功的农业模拟模型之所以受到科学家的肯定和重视，成功的农业模拟模型之所以受到科学家的肯定和重视，是因为模拟模型具有其他研究手段不可替代的功能：理解、是因为模拟模型具有其他研究手段不可替代的功能：理解、是因为模拟模型具有其他研究手段不可替代的功能：理解、是因为模拟模型具有其他研究手段不可替代的功能：理解、预测、调控。预测、调控。预测、调控。预测、调控。 模拟模型能够帮助人们理解和认识生物与非生

39、物过程模拟模型能够帮助人们理解和认识生物与非生物过程模拟模型能够帮助人们理解和认识生物与非生物过程模拟模型能够帮助人们理解和认识生物与非生物过程的基本规律和量化关系，并对系统的动态行为和最后表现的基本规律和量化关系，并对系统的动态行为和最后表现的基本规律和量化关系，并对系统的动态行为和最后表现的基本规律和量化关系，并对系统的动态行为和最后表现进行预测，从而辅助进行对生物生长和生产系统的适时合进行预测，从而辅助进行对生物生长和生产系统的适时合进行预测，从而辅助进行对生物生长和生产系统的适时合进行预测，从而辅助进行对生物生长和生产系统的适时合理调控，实现优质、高产、高效、生态、安全的可持续发理调控

40、，实现优质、高产、高效、生态、安全的可持续发理调控，实现优质、高产、高效、生态、安全的可持续发理调控，实现优质、高产、高效、生态、安全的可持续发展。展。展。展。信息农业技术信息农业技术江苏省信息农业高技术研究重点实验室江苏省信息农业高技术研究重点实验室第二节第二节 农业系统的等级性和水平农业系统的等级性和水平农业生产系统的等级性农业生产系统的等级性农业生产系统的等级性农业生产系统的等级性农业农业农业农业生产系统的水平和过程生产系统的水平和过程生产系统的水平和过程生产系统的水平和过程一、农业生产系统的等级性一、农业生产系统的等级性一、农业生产系统的等级性一、农业生产系统的等级性 区域区域 “世界

41、世界” 农区农区 农田生态农田生态 植株个体植株个体 植株组成成分植株组成成分 ( (根、茎、叶等根、茎、叶等 ) ) 微观组成成分微观组成成分 （气孔、细胞、生化通道等）（气孔、细胞、生化通道等） 管管 理理 研研 究究 对于一个机理性和对于一个机理性和对于一个机理性和对于一个机理性和经验性兼顾的农业经验性兼顾的农业经验性兼顾的农业经验性兼顾的农业模拟模型而言，模拟模型而言，模拟模型而言，模拟模型而言，模模模模拟的层次应低于研拟的层次应低于研拟的层次应低于研拟的层次应低于研究目标的两个级别究目标的两个级别究目标的两个级别究目标的两个级别。例如，研究作物的例如，研究作物的例如，研究作物的例如，

42、研究作物的群体产量表现就必群体产量表现就必群体产量表现就必群体产量表现就必须能模拟个体与器须能模拟个体与器须能模拟个体与器须能模拟个体与器官的生长发育过程。官的生长发育过程。官的生长发育过程。官的生长发育过程。 信息农业技术信息农业技术江苏省信息农业高技术研究重点实验室江苏省信息农业高技术研究重点实验室二、农业生产系统的水平和过程二、农业生产系统的水平和过程二、农业生产系统的水平和过程二、农业生产系统的水平和过程 对于特定层面的农业生产系统，不同环境下影响生对于特定层面的农业生产系统，不同环境下影响生对于特定层面的农业生产系统，不同环境下影响生对于特定层面的农业生产系统，不同环境下影响生物与非

43、生物过程的限制因素不尽相同，模拟研究的生态物与非生物过程的限制因素不尽相同，模拟研究的生态物与非生物过程的限制因素不尽相同，模拟研究的生态物与非生物过程的限制因素不尽相同，模拟研究的生态范围和系统覆盖面也有所不同。范围和系统覆盖面也有所不同。范围和系统覆盖面也有所不同。范围和系统覆盖面也有所不同。 以作物生产系统为例，根据生态限制因子对作物生以作物生产系统为例，根据生态限制因子对作物生以作物生产系统为例，根据生态限制因子对作物生以作物生产系统为例，根据生态限制因子对作物生理过程和生产系统的影响进行分类，按照产量递减的顺理过程和生产系统的影响进行分类，按照产量递减的顺理过程和生产系统的影响进行分

44、类，按照产量递减的顺理过程和生产系统的影响进行分类，按照产量递减的顺序，可以把作物生产系统分为五个水平。序，可以把作物生产系统分为五个水平。序，可以把作物生产系统分为五个水平。序，可以把作物生产系统分为五个水平。 信息农业技术信息农业技术江苏省信息农业高技术研究重点实验室江苏省信息农业高技术研究重点实验室作物生产系统分为五个水平：作物生产系统分为五个水平：1 1 1 1、光温潜力、光温潜力、光温潜力、光温潜力2 2 2 2、水分限制、水分限制、水分限制、水分限制3 3 3 3、氮素调控、氮素调控、氮素调控、氮素调控4 4 4 4、磷钾等养分的调控、磷钾等养分的调控、磷钾等养分的调控、磷钾等养分

45、的调控 5 5 5 5、病虫草害等生物灾害的影响、病虫草害等生物灾害的影响、病虫草害等生物灾害的影响、病虫草害等生物灾害的影响信息农业技术信息农业技术江苏省信息农业高技术研究重点实验室江苏省信息农业高技术研究重点实验室1 1 1 1、光温潜力、光温潜力、光温潜力、光温潜力 即使在最优栽培条件下，作物生长系统通常也要受到即使在最优栽培条件下，作物生长系统通常也要受到即使在最优栽培条件下，作物生长系统通常也要受到即使在最优栽培条件下，作物生长系统通常也要受到光照和温度的制约，因此温光条件是任何作物模型的最基光照和温度的制约，因此温光条件是任何作物模型的最基光照和温度的制约，因此温光条件是任何作物模

46、型的最基光照和温度的制约，因此温光条件是任何作物模型的最基本驱动因子或驱动变量。本驱动因子或驱动变量。本驱动因子或驱动变量。本驱动因子或驱动变量。如果作物具有丰富的水分和营养如果作物具有丰富的水分和营养如果作物具有丰富的水分和营养如果作物具有丰富的水分和营养条件，则作物的生长速率只取决于当时的作物状态和当时条件，则作物的生长速率只取决于当时的作物状态和当时条件，则作物的生长速率只取决于当时的作物状态和当时条件，则作物的生长速率只取决于当时的作物状态和当时的天气状况，尤其是辐射与温度。这是作物发挥的天气状况，尤其是辐射与温度。这是作物发挥的天气状况，尤其是辐射与温度。这是作物发挥的天气状况，尤其

47、是辐射与温度。这是作物发挥“ “潜在生潜在生潜在生潜在生长速率长速率长速率长速率” ”所产生的所产生的所产生的所产生的“ “潜在产量潜在产量潜在产量潜在产量” ”。 在第一生产水平，在第一生产水平，在第一生产水平，在第一生产水平，辐射强度、光能截取和利用效率辐射强度、光能截取和利用效率辐射强度、光能截取和利用效率辐射强度、光能截取和利用效率是是是是研究生长速率的关键因子。在第一生产水平下模型基本要研究生长速率的关键因子。在第一生产水平下模型基本要研究生长速率的关键因子。在第一生产水平下模型基本要研究生长速率的关键因子。在第一生产水平下模型基本要素之间的关系如下：素之间的关系如下：素之间的关系如

48、下：素之间的关系如下：信息农业技术信息农业技术江苏省信息农业高技术研究重点实验室江苏省信息农业高技术研究重点实验室2 2、水分限制、水分限制、水分限制、水分限制qq作物生长至少在部分生长季节里受到水分可用性的限作物生长至少在部分生长季节里受到水分可用性的限作物生长至少在部分生长季节里受到水分可用性的限作物生长至少在部分生长季节里受到水分可用性的限制。这是干旱和半干旱地区雨养农业系统的主要特点之制。这是干旱和半干旱地区雨养农业系统的主要特点之制。这是干旱和半干旱地区雨养农业系统的主要特点之制。这是干旱和半干旱地区雨养农业系统的主要特点之一。另外在土壤肥力较好及施肥水平较高的条件下，作一。另外在土

49、壤肥力较好及施肥水平较高的条件下，作一。另外在土壤肥力较好及施肥水平较高的条件下，作一。另外在土壤肥力较好及施肥水平较高的条件下，作物生长可能受到灌溉条件的显著影响。物生长可能受到灌溉条件的显著影响。物生长可能受到灌溉条件的显著影响。物生长可能受到灌溉条件的显著影响。qq在第二生产水平，关键因子是在第二生产水平，关键因子是在第二生产水平，关键因子是在第二生产水平，关键因子是土壤水分的蒸发程度和土壤水分的蒸发程度和土壤水分的蒸发程度和土壤水分的蒸发程度和作物利用效率作物利用效率作物利用效率作物利用效率。植物生长与该系统中主要驱动变量的关。植物生长与该系统中主要驱动变量的关。植物生长与该系统中主要

50、驱动变量的关。植物生长与该系统中主要驱动变量的关系是间接的。系是间接的。系是间接的。系是间接的。信息农业技术信息农业技术江苏省信息农业高技术研究重点实验室江苏省信息农业高技术研究重点实验室3 3、氮素调控、氮素调控、氮素调控、氮素调控 作物生长至少在部分生长季节受氮素不足的制作物生长至少在部分生长季节受氮素不足的制作物生长至少在部分生长季节受氮素不足的制作物生长至少在部分生长季节受氮素不足的制约，或同时还受水分短缺或恶劣天气的影响。约，或同时还受水分短缺或恶劣天气的影响。约，或同时还受水分短缺或恶劣天气的影响。约，或同时还受水分短缺或恶劣天气的影响。 在这一生产水平，植物组织内的氮分为两部分：

51、在这一生产水平，植物组织内的氮分为两部分：在这一生产水平，植物组织内的氮分为两部分：在这一生产水平，植物组织内的氮分为两部分：可运转的氮与固定的氮。这一生产水平上的生长速可运转的氮与固定的氮。这一生产水平上的生长速可运转的氮与固定的氮。这一生产水平上的生长速可运转的氮与固定的氮。这一生产水平上的生长速率主要率主要率主要率主要取决于来自土壤中和内部贮存氮的可利用性取决于来自土壤中和内部贮存氮的可利用性取决于来自土壤中和内部贮存氮的可利用性取决于来自土壤中和内部贮存氮的可利用性。信息农业技术信息农业技术江苏省信息农业高技术研究重点实验室江苏省信息农业高技术研究重点实验室4 4、磷钾等养分的调控、磷

52、钾等养分的调控、磷钾等养分的调控、磷钾等养分的调控 作物生长有时还受土壤中磷、钾及其他矿物元作物生长有时还受土壤中磷、钾及其他矿物元作物生长有时还受土壤中磷、钾及其他矿物元作物生长有时还受土壤中磷、钾及其他矿物元素的制约。这种情况通常发生在土壤过度利用的农素的制约。这种情况通常发生在土壤过度利用的农素的制约。这种情况通常发生在土壤过度利用的农素的制约。这种情况通常发生在土壤过度利用的农业生产系统或特殊土壤理化性状的地区。业生产系统或特殊土壤理化性状的地区。业生产系统或特殊土壤理化性状的地区。业生产系统或特殊土壤理化性状的地区。信息农业技术信息农业技术江苏省信息农业高技术研究重点实验室江苏省信息

53、农业高技术研究重点实验室5 5、病虫草害等生物灾害的影响、病虫草害等生物灾害的影响、病虫草害等生物灾害的影响、病虫草害等生物灾害的影响 在这种生产水平下，作物系统除受到气候、水在这种生产水平下，作物系统除受到气候、水在这种生产水平下，作物系统除受到气候、水在这种生产水平下，作物系统除受到气候、水分和矿质营养等非生物环境因素的影响外，还受到分和矿质营养等非生物环境因素的影响外，还受到分和矿质营养等非生物环境因素的影响外，还受到分和矿质营养等非生物环境因素的影响外，还受到病虫草害等生物因子或逆境的干扰和抑制。病虫草害等生物因子或逆境的干扰和抑制。病虫草害等生物因子或逆境的干扰和抑制。病虫草害等生物

54、因子或逆境的干扰和抑制。 信息农业技术信息农业技术江苏省信息农业高技术研究重点实验室江苏省信息农业高技术研究重点实验室第三节第三节 农业系统模拟的原理与技术农业系统模拟的原理与技术信息农业技术信息农业技术江苏省信息农业高技术研究重点实验室江苏省信息农业高技术研究重点实验室 对于一个面向过程的农业生长模型而言，最重要对于一个面向过程的农业生长模型而言，最重要对于一个面向过程的农业生长模型而言，最重要对于一个面向过程的农业生长模型而言，最重要的技术基础可能是的技术基础可能是的技术基础可能是的技术基础可能是作物（动物）生理生态学原理、系作物（动物）生理生态学原理、系作物（动物）生理生态学原理、系作物

55、（动物）生理生态学原理、系统分析方法和软件工程技术统分析方法和软件工程技术统分析方法和软件工程技术统分析方法和软件工程技术。 作物（动物）生理生态知识作物（动物）生理生态知识作物（动物）生理生态知识作物（动物）生理生态知识是建立作物（动物）是建立作物（动物）是建立作物（动物）是建立作物（动物）生长系统的概念模型直至量化模型的关键。生长系统的概念模型直至量化模型的关键。生长系统的概念模型直至量化模型的关键。生长系统的概念模型直至量化模型的关键。 系统分析方法系统分析方法系统分析方法系统分析方法是农业模拟研究的基础。是农业模拟研究的基础。是农业模拟研究的基础。是农业模拟研究的基础。 软件工程技术软

56、件工程技术软件工程技术软件工程技术是模拟模型实现的辅助工具。是模拟模型实现的辅助工具。是模拟模型实现的辅助工具。是模拟模型实现的辅助工具。 信息农业技术信息农业技术江苏省信息农业高技术研究重点实验室江苏省信息农业高技术研究重点实验室系统分析方法系统分析方法系统分析方法系统分析方法模拟研究的尺度模拟研究的尺度模拟研究的尺度模拟研究的尺度支持研究支持研究支持研究支持研究析因方法与系数化析因方法与系数化析因方法与系数化析因方法与系数化遗传参数遗传参数遗传参数遗传参数模型开发环境与工具模型开发环境与工具模型开发环境与工具模型开发环境与工具农业生长系统的表示方法农业生长系统的表示方法农业生长系统的表示方

57、法农业生长系统的表示方法信息农业技术信息农业技术江苏省信息农业高技术研究重点实验室江苏省信息农业高技术研究重点实验室一、系统分析方法一、系统分析方法一、系统分析方法一、系统分析方法 系系系系统统统统是是是是一一一一组组组组相相相相关关关关成成成成分分分分的的的的集集集集合合合合，可可可可以以以以分分分分解解解解成成成成不不不不同同同同的的的的结结结结构构构构成成成成分分分分，也也也也可可可可合合合合成成成成为为为为一一一一个个个个整整整整体体体体系系系系统统统统。系系系系统统统统研研研研究究究究可可可可分分分分为为为为两两两两个个个个主主主主要要要要领领领领域域域域或或或或阶阶阶阶段，即段，即

58、段，即段，即系统分析和系统合成系统分析和系统合成系统分析和系统合成系统分析和系统合成。qq系系系系统统统统分分分分析析析析：是是是是将将将将一一一一个个个个系系系系统统统统分分分分解解解解成成成成主主主主要要要要成成成成分分分分，研研研研究究究究系系系系统统统统的的的的成成成成分分分分及及及及其其其其关关关关系系系系，提提提提供供供供系系系系统统统统的的的的定定定定量量量量描描描描述述述述（系系系系统统统统模模模模型型型型）来来来来预预预预测测测测系统的行为。系统的行为。系统的行为。系统的行为。qq系系系系统统统统合合合合成成成成：主主主主要要要要研研研研究究究究如如如如何何何何运运运运用用用

59、用从从从从系系系系统统统统分分分分析析析析中中中中获获获获得得得得的的的的知知知知识识识识或或或或系系系系统统统统模模模模型型型型来来来来改改改改良良良良系系系系统统统统（系系系系统统统统控控控控制制制制或或或或系系系系统统统统管管管管理理理理）或或或或设设设设计计计计新新新新系统（系统设计）。系统（系统设计）。系统（系统设计）。系统（系统设计）。 信息农业技术信息农业技术江苏省信息农业高技术研究重点实验室江苏省信息农业高技术研究重点实验室系统组成的基本属性系统组成的基本属性系统组成的基本属性系统组成的基本属性: : : :系统成分、系统环境、系统界面。系统成分、系统环境、系统界面。系统成分、

60、系统环境、系统界面。系统成分、系统环境、系统界面。qq系统成分系统成分系统成分系统成分是构成系统的内在实体元素。是构成系统的内在实体元素。是构成系统的内在实体元素。是构成系统的内在实体元素。qq系统环境系统环境系统环境系统环境是影响系统行为的外部因素。是影响系统行为的外部因素。是影响系统行为的外部因素。是影响系统行为的外部因素。qq系统界面系统界面系统界面系统界面是系统内在成分与系统环境之间的分界线。是系统内在成分与系统环境之间的分界线。是系统内在成分与系统环境之间的分界线。是系统内在成分与系统环境之间的分界线。 信息农业技术信息农业技术江苏省信息农业高技术研究重点实验室江苏省信息农业高技术研

61、究重点实验室 作物系统的主要成分、系统的界面和系统的环境作物系统的主要成分、系统的界面和系统的环境作物系统的主要成分、系统的界面和系统的环境作物系统的主要成分、系统的界面和系统的环境系统成分系统成分系统成分系统成分系统边界系统边界系统边界系统边界温度、降水，太阳辐射温度、降水，太阳辐射作物作物土壤土壤输出输出输入输入系统系统系统系统环境环境环境环境 信息农业技术信息农业技术江苏省信息农业高技术研究重点实验室江苏省信息农业高技术研究重点实验室二、模拟研究的尺度二、模拟研究的尺度二、模拟研究的尺度二、模拟研究的尺度 农农农农业业业业模模模模拟拟拟拟的的的的尺尺尺尺度度度度具具具具有有有有三三三三维

62、维维维的的的的特特特特性性性性：时时时时间间间间性性性性、空空空空间间间间性性性性、复杂性。其中复杂性。其中复杂性。其中复杂性。其中复杂性趋向于随时间和空间而增加。复杂性趋向于随时间和空间而增加。复杂性趋向于随时间和空间而增加。复杂性趋向于随时间和空间而增加。 模模模模拟拟拟拟的的的的时时时时空空空空尺尺尺尺度度度度决决决决定定定定了了了了适适适适宜宜宜宜模模模模型型型型的的的的选选选选择择择择及及及及模模模模拟拟拟拟方方方方法法法法的的的的采采采采用用用用。大大大大尺尺尺尺度度度度模模模模型型型型往往往往往往往往注注注注重重重重宏宏宏宏观观观观的的的的经经经经验验验验性性性性和和和和描描描描

63、述述述述性性性性，而而而而小小小小尺度模型则注重微观的机理性和解释性。尺度模型则注重微观的机理性和解释性。尺度模型则注重微观的机理性和解释性。尺度模型则注重微观的机理性和解释性。 对对对对于于于于作作作作物物物物生生生生长长长长模模模模拟拟拟拟研研研研究究究究来来来来说说说说，时时时时间间间间步步步步长长长长的的的的确确确确定定定定取取取取决决决决于于于于作作作作物物物物生生生生长长长长状状状状态态态态变变变变化化化化的的的的速速速速率率率率，在在在在生生生生长长长长相相相相对对对对快快快快的的的的时时时时期期期期，步步步步长长长长宜宜宜宜短一些；在生长相对慢的时期，步长可选大一些。短一些；在

64、生长相对慢的时期，步长可选大一些。短一些；在生长相对慢的时期，步长可选大一些。短一些；在生长相对慢的时期，步长可选大一些。 1 1天、天、天、天、1/81/8天等天等天等天等信息农业技术信息农业技术江苏省信息农业高技术研究重点实验室江苏省信息农业高技术研究重点实验室三、支持研究三、支持研究三、支持研究三、支持研究qq专专专专门门门门服服服服务务务务于于于于农农农农业业业业模模模模拟拟拟拟模模模模型型型型的的的的大大大大量量量量研研研研究究究究工工工工作作作作，称称称称之之之之为为为为模模模模拟的支持研究拟的支持研究拟的支持研究拟的支持研究。qq需要从事的农业模拟支持研究主要有需要从事的农业模拟

65、支持研究主要有需要从事的农业模拟支持研究主要有需要从事的农业模拟支持研究主要有两个方面两个方面两个方面两个方面：已知因果关系或基本模式，但缺乏特定的数量表达已知因果关系或基本模式，但缺乏特定的数量表达已知因果关系或基本模式，但缺乏特定的数量表达已知因果关系或基本模式，但缺乏特定的数量表达或算法程序或算法程序或算法程序或算法程序；如作物器官建成与阶段发育的关系如作物器官建成与阶段发育的关系如作物器官建成与阶段发育的关系如作物器官建成与阶段发育的关系相对不了解而有待探索的某些过程，称为黑箱相对不了解而有待探索的某些过程，称为黑箱相对不了解而有待探索的某些过程，称为黑箱相对不了解而有待探索的某些过程

66、，称为黑箱。如。如。如。如根系生长与土壤环境及叶片生长的关系。根系生长与土壤环境及叶片生长的关系。根系生长与土壤环境及叶片生长的关系。根系生长与土壤环境及叶片生长的关系。信息农业技术信息农业技术江苏省信息农业高技术研究重点实验室江苏省信息农业高技术研究重点实验室四、析因方法与系数化四、析因方法与系数化四、析因方法与系数化四、析因方法与系数化 农农农农业业业业生生生生产产产产过过过过程程程程往往往往往往往往由由由由多多多多个个个个环环环环境境境境因因因因子子子子所所所所控控控控制制制制，包包包包括括括括温温温温度度度度、光光光光照照照照、水水水水分分分分和和和和养养养养分分分分等等等等。定定定定

67、量量量量这这这这些些些些因因因因子子子子的的的的互互互互作作作作主主主主要要要要是是是是通过单个因子的系数互作而非复合因子的多元回归通过单个因子的系数互作而非复合因子的多元回归通过单个因子的系数互作而非复合因子的多元回归通过单个因子的系数互作而非复合因子的多元回归。 析析析析因因因因法法法法的的的的主主主主要要要要特特特特征征征征是是是是以以以以系系系系数数数数的的的的形形形形式式式式来来来来分分分分别别别别建建建建立立立立不不不不同同同同单单单单因因因因子子子子的的的的响响响响应应应应模模模模型型型型或或或或效效效效应应应应因因因因子子子子模模模模型型型型，然然然然后后后后以以以以一一一一定

68、定定定的的的的数数数数学学学学方法来定量这些系数间的互作。方法来定量这些系数间的互作。方法来定量这些系数间的互作。方法来定量这些系数间的互作。 系数化系数化系数化系数化将效应因子的特征值一般设定在将效应因子的特征值一般设定在将效应因子的特征值一般设定在将效应因子的特征值一般设定在0 0 0 01 1 1 1之间。之间。之间。之间。 信息农业技术信息农业技术江苏省信息农业高技术研究重点实验室江苏省信息农业高技术研究重点实验室 系数互作的计算方法主要有最小法和乘积法。系数互作的计算方法主要有最小法和乘积法。 最小法最小法依据最小因子法则，认为系统的表现主要受最小依据最小因子法则，认为系统的表现主要

69、受最小系数的限制。系数的限制。 乘积法乘积法则依据于不同因子的相互作用原则，认为系统的则依据于不同因子的相互作用原则，认为系统的表现同时受多因子的影响，而并非与最小因子的水平呈线性表现同时受多因子的影响，而并非与最小因子的水平呈线性关系。关系。 信息农业技术信息农业技术江苏省信息农业高技术研究重点实验室江苏省信息农业高技术研究重点实验室五、遗传参数五、遗传参数五、遗传参数五、遗传参数qq遗传参数：遗传参数：遗传参数：遗传参数：是描述非逆境下种或品种基本遗传性状的是描述非逆境下种或品种基本遗传性状的是描述非逆境下种或品种基本遗传性状的是描述非逆境下种或品种基本遗传性状的一组特征值。一组特征值。一

70、组特征值。一组特征值。qq一个品种的遗传参数一般以一个品种的遗传参数一般以一个品种的遗传参数一般以一个品种的遗传参数一般以10101515个左右为最适，最个左右为最适，最个左右为最适，最个左右为最适，最多不超过多不超过多不超过多不超过2020个。个。个。个。qq遗传参数既要符合作物遗传参数既要符合作物遗传参数既要符合作物遗传参数既要符合作物( (动物动物动物动物) )生理学的认识和规律，生理学的认识和规律，生理学的认识和规律，生理学的认识和规律，又要为作物又要为作物又要为作物又要为作物( (动物动物动物动物) )育种学家所理解和接受。育种学家所理解和接受。育种学家所理解和接受。育种学家所理解和

71、接受。qq遗传参数一般依据试验数据遗传参数一般依据试验数据遗传参数一般依据试验数据遗传参数一般依据试验数据通过试错法、最小二乘法通过试错法、最小二乘法通过试错法、最小二乘法通过试错法、最小二乘法决定。决定。决定。决定。有条件，也可直接通过控制环境下的试验研究有条件，也可直接通过控制环境下的试验研究有条件，也可直接通过控制环境下的试验研究有条件，也可直接通过控制环境下的试验研究获得，如不同小麦品种的生理春化要求。获得，如不同小麦品种的生理春化要求。获得，如不同小麦品种的生理春化要求。获得，如不同小麦品种的生理春化要求。信息农业技术信息农业技术江苏省信息农业高技术研究重点实验室江苏省信息农业高技术

72、研究重点实验室六、模型开发环境与工具六、模型开发环境与工具六、模型开发环境与工具六、模型开发环境与工具硬件环境硬件环境硬件环境硬件环境软件环境软件环境软件环境软件环境uu操作系统操作系统操作系统操作系统uu编程工具：编程工具：编程工具：编程工具：VisualCVisualC；DelphiDelphi；JavaJava；VisualC#.netVisualC#.net等等等等uu数据库应用系统：数据库应用系统：数据库应用系统：数据库应用系统：SQLServerSQLServer；OracleOracle；AccessAccess等等等等uu浏览器：浏览器：浏览器：浏览器：NetscapeNets

73、cape；IEIE信息农业技术信息农业技术江苏省信息农业高技术研究重点实验室江苏省信息农业高技术研究重点实验室七、农业生长系统的表示方法七、农业生长系统的表示方法七、农业生长系统的表示方法七、农业生长系统的表示方法1.1.1.1.系统的界定系统的界定系统的界定系统的界定2.2.2.2.输入、输出资料输入、输出资料输入、输出资料输入、输出资料3.3.3.3.模拟模型的结构成分模拟模型的结构成分模拟模型的结构成分模拟模型的结构成分4.4.4.4.概念模式与图示分室模型表示法概念模式与图示分室模型表示法概念模式与图示分室模型表示法概念模式与图示分室模型表示法信息农业技术信息农业技术江苏省信息农业高技

74、术研究重点实验室江苏省信息农业高技术研究重点实验室1 1 1 1、系统的界定、系统的界定、系统的界定、系统的界定 系统可用系统的系统可用系统的系统可用系统的系统可用系统的成分成分成分成分、系统的、系统的、系统的、系统的界面界面界面界面和系统的和系统的和系统的和系统的环境环境环境环境来简化描述。来简化描述。来简化描述。来简化描述。 作物系统的主要成分、系统的界面和系统的环境作物系统的主要成分、系统的界面和系统的环境作物系统的主要成分、系统的界面和系统的环境作物系统的主要成分、系统的界面和系统的环境系统成分系统成分系统边界系统边界温度、降水，太阳辐射温度、降水，太阳辐射作物作物土壤土壤输出输出输入

75、输入系统环境系统环境 信息农业技术信息农业技术江苏省信息农业高技术研究重点实验室江苏省信息农业高技术研究重点实验室系统输入：系统输入：系统输入：系统输入：是影响系统行为而不受系统影响的环境因子，是影响系统行为而不受系统影响的环境因子，是影响系统行为而不受系统影响的环境因子，是影响系统行为而不受系统影响的环境因子，如如如如气象变量等，又称驱动变量气象变量等，又称驱动变量气象变量等，又称驱动变量气象变量等，又称驱动变量。开放系统有一个以上的输入，。开放系统有一个以上的输入，。开放系统有一个以上的输入，。开放系统有一个以上的输入，封闭系统没有输入。封闭系统没有输入。封闭系统没有输入。封闭系统没有输入

76、。系统输出：系统输出：系统输出：系统输出：代表系统的特征和行为，为模拟者所感兴趣。代表系统的特征和行为，为模拟者所感兴趣。代表系统的特征和行为，为模拟者所感兴趣。代表系统的特征和行为，为模拟者所感兴趣。系统参数：系统参数：系统参数：系统参数：是模型成分的特征，通常在模拟中恒定不变，而是模型成分的特征，通常在模拟中恒定不变，而是模型成分的特征，通常在模拟中恒定不变，而是模型成分的特征，通常在模拟中恒定不变，而输入则为变数。输入则为变数。输入则为变数。输入则为变数。系统中的状态变量：系统中的状态变量：系统中的状态变量：系统中的状态变量：主要描述系统成分的状况或水平，具动主要描述系统成分的状况或水平

77、，具动主要描述系统成分的状况或水平，具动主要描述系统成分的状况或水平，具动态特征，如生物量。态特征，如生物量。态特征，如生物量。态特征，如生物量。如果如果如果如果状态变量随时间而变状态变量随时间而变状态变量随时间而变状态变量随时间而变，为动态模型。，为动态模型。，为动态模型。，为动态模型。如如如如状态变量受到不同过程的影响而变状态变量受到不同过程的影响而变状态变量受到不同过程的影响而变状态变量受到不同过程的影响而变，如生物量受光合，如生物量受光合，如生物量受光合，如生物量受光合和呼吸作用而变，称为过程模型或连续模型。和呼吸作用而变，称为过程模型或连续模型。和呼吸作用而变，称为过程模型或连续模型

78、。和呼吸作用而变，称为过程模型或连续模型。信息农业技术信息农业技术江苏省信息农业高技术研究重点实验室江苏省信息农业高技术研究重点实验室 2 2、输入输出资料输入输出资料输入输出资料输入输出资料 模型的输入资料以最少为原则，既可容易获得，又模型的输入资料以最少为原则，既可容易获得，又模型的输入资料以最少为原则，既可容易获得，又模型的输入资料以最少为原则，既可容易获得，又可简化模拟运算。可简化模拟运算。可简化模拟运算。可简化模拟运算。例如，作物生长模型的输入资料，总例如，作物生长模型的输入资料，总例如，作物生长模型的输入资料，总例如，作物生长模型的输入资料，总体上可分为气象、土壤、品种、管理四大类

79、。体上可分为气象、土壤、品种、管理四大类。体上可分为气象、土壤、品种、管理四大类。体上可分为气象、土壤、品种、管理四大类。 模型的输出要求动态、完整、易于理解，具有先进模型的输出要求动态、完整、易于理解，具有先进模型的输出要求动态、完整、易于理解，具有先进模型的输出要求动态、完整、易于理解，具有先进的可视化及多媒体特点的可视化及多媒体特点的可视化及多媒体特点的可视化及多媒体特点。可利用表格、图形、图像、声。可利用表格、图形、图像、声。可利用表格、图形、图像、声。可利用表格、图形、图像、声响等多种形式来综合实现，结果可同时输出到屏幕、文响等多种形式来综合实现，结果可同时输出到屏幕、文响等多种形式

80、来综合实现，结果可同时输出到屏幕、文响等多种形式来综合实现，结果可同时输出到屏幕、文件、打印机等。输出的步长一般以天为单位。同时，模件、打印机等。输出的步长一般以天为单位。同时，模件、打印机等。输出的步长一般以天为单位。同时，模件、打印机等。输出的步长一般以天为单位。同时，模型输出步长和方式都可由用户根据各自需求而动态设定。型输出步长和方式都可由用户根据各自需求而动态设定。型输出步长和方式都可由用户根据各自需求而动态设定。型输出步长和方式都可由用户根据各自需求而动态设定。 信息农业技术信息农业技术江苏省信息农业高技术研究重点实验室江苏省信息农业高技术研究重点实验室3 3 3 3、模拟模型的结构

81、成分、模拟模型的结构成分、模拟模型的结构成分、模拟模型的结构成分 任何一个模拟模型均可以根据其自身的特性分解成相互关任何一个模拟模型均可以根据其自身的特性分解成相互关任何一个模拟模型均可以根据其自身的特性分解成相互关任何一个模拟模型均可以根据其自身的特性分解成相互关联的结构成分。例如整个作物生育及其环境系统一般可分解成联的结构成分。例如整个作物生育及其环境系统一般可分解成联的结构成分。例如整个作物生育及其环境系统一般可分解成联的结构成分。例如整个作物生育及其环境系统一般可分解成六个相互关联的亚系统。六个相互关联的亚系统。六个相互关联的亚系统。六个相互关联的亚系统。 第一亚系统为作物的阶段发育与

82、物候期第一亚系统为作物的阶段发育与物候期第一亚系统为作物的阶段发育与物候期第一亚系统为作物的阶段发育与物候期，主要是有关以温，主要是有关以温，主要是有关以温，主要是有关以温光反应为基础的光反应为基础的光反应为基础的光反应为基础的茎顶端发育阶段茎顶端发育阶段茎顶端发育阶段茎顶端发育阶段以及以外部形态特征变化为标以及以外部形态特征变化为标以及以外部形态特征变化为标以及以外部形态特征变化为标志的志的志的志的生育时期生育时期生育时期生育时期，如小麦的小穗分化期、小花分化期等，以及分，如小麦的小穗分化期、小花分化期等，以及分，如小麦的小穗分化期、小花分化期等，以及分，如小麦的小穗分化期、小花分化期等，以

83、及分蘖期、拔节期、抽穗期等。蘖期、拔节期、抽穗期等。蘖期、拔节期、抽穗期等。蘖期、拔节期、抽穗期等。 第二亚系统为作物植株的形态发生与器官建成过程第二亚系统为作物植株的形态发生与器官建成过程第二亚系统为作物植株的形态发生与器官建成过程第二亚系统为作物植株的形态发生与器官建成过程，包括，包括，包括，包括根系、叶片、茎杆、小穗、小花、籽粒等根系、叶片、茎杆、小穗、小花、籽粒等根系、叶片、茎杆、小穗、小花、籽粒等根系、叶片、茎杆、小穗、小花、籽粒等器官发生与形成的规器官发生与形成的规器官发生与形成的规器官发生与形成的规律、数量与质量律、数量与质量律、数量与质量律、数量与质量等。等。等。等。 第三亚系

84、统为植株的光能利用与同化物生产第三亚系统为植株的光能利用与同化物生产第三亚系统为植株的光能利用与同化物生产第三亚系统为植株的光能利用与同化物生产，包括叶片和，包括叶片和，包括叶片和，包括叶片和冠层的光合作用、呼吸作用、碳水化合物积累及生物量的计算冠层的光合作用、呼吸作用、碳水化合物积累及生物量的计算冠层的光合作用、呼吸作用、碳水化合物积累及生物量的计算冠层的光合作用、呼吸作用、碳水化合物积累及生物量的计算等。等。等。等。信息农业技术信息农业技术江苏省信息农业高技术研究重点实验室江苏省信息农业高技术研究重点实验室 第四亚系统为不同器官间的物质分配与利用第四亚系统为不同器官间的物质分配与利用第四亚

85、系统为不同器官间的物质分配与利用第四亚系统为不同器官间的物质分配与利用，包括同，包括同，包括同，包括同化物分配系数或分配指数和分配量的实时变化、器官的生化物分配系数或分配指数和分配量的实时变化、器官的生化物分配系数或分配指数和分配量的实时变化、器官的生化物分配系数或分配指数和分配量的实时变化、器官的生长和大小、产量和品质的决定等。长和大小、产量和品质的决定等。长和大小、产量和品质的决定等。长和大小、产量和品质的决定等。 第五亚系统为土壤植物大气水分关系第五亚系统为土壤植物大气水分关系第五亚系统为土壤植物大气水分关系第五亚系统为土壤植物大气水分关系，包括土壤，包括土壤，包括土壤，包括土壤水分的移

86、动、吸收、蒸发蒸腾、植物组织的水分平衡等。水分的移动、吸收、蒸发蒸腾、植物组织的水分平衡等。水分的移动、吸收、蒸发蒸腾、植物组织的水分平衡等。水分的移动、吸收、蒸发蒸腾、植物组织的水分平衡等。 第六亚系统为土壤养分第六亚系统为土壤养分第六亚系统为土壤养分第六亚系统为土壤养分( ( ( (氮素氮素氮素氮素) ) ) )动态与植株利用动态与植株利用动态与植株利用动态与植株利用，包括，包括，包括，包括主要养分元素在土壤中的转化、根系吸收、体内分配和利主要养分元素在土壤中的转化、根系吸收、体内分配和利主要养分元素在土壤中的转化、根系吸收、体内分配和利主要养分元素在土壤中的转化、根系吸收、体内分配和利用

87、等。用等。用等。用等。 以上各结构成分通过物质和信息的交流联成一个作物以上各结构成分通过物质和信息的交流联成一个作物以上各结构成分通过物质和信息的交流联成一个作物以上各结构成分通过物质和信息的交流联成一个作物生长的动态平衡系统。生长的动态平衡系统。生长的动态平衡系统。生长的动态平衡系统。4 4 4 4、概念模式与图示模型表示法、概念模式与图示模型表示法、概念模式与图示模型表示法、概念模式与图示模型表示法小室小室小室小室代表系统中的状态变量，代表系统中的状态变量，代表系统中的状态变量，代表系统中的状态变量，开关开关开关开关代表过程的速率，代表过程的速率，代表过程的速率，代表过程的速率，云朵云朵云

88、朵云朵代表系统代表系统代表系统代表系统的输入源，的输入源，的输入源，的输入源，圆圈和箭头圆圈和箭头圆圈和箭头圆圈和箭头代表中间变量，代表中间变量，代表中间变量，代表中间变量，实线实线实线实线表示物质流，表示物质流，表示物质流，表示物质流，虚线虚线虚线虚线表示表示表示表示信息流。信息流。信息流。信息流。 输入源输入源输入源输入源中间变量中间变量中间变量中间变量物质流物质流物质流物质流信息流信息流信息流信息流状态变量状态变量状态变量状态变量速率变量速率变量速率变量速率变量信息农业技术信息农业技术江苏省信息农业高技术研究重点实验室江苏省信息农业高技术研究重点实验室第四节第四节 农业模拟模型的研制步骤

89、农业模拟模型的研制步骤信息农业技术信息农业技术江苏省信息农业高技术研究重点实验室江苏省信息农业高技术研究重点实验室农业模拟模型研制的步骤：农业模拟模型研制的步骤：农业模拟模型研制的步骤：农业模拟模型研制的步骤：1.1.1.1.模型选择与系统定义模型选择与系统定义模型选择与系统定义模型选择与系统定义2.2.2.2.资料获取与算法构建（重点和难点）资料获取与算法构建（重点和难点）资料获取与算法构建（重点和难点）资料获取与算法构建（重点和难点）3.3.3.3.模块设计与模型实现模块设计与模型实现模块设计与模型实现模块设计与模型实现4.4.4.4.模型检验与改进模型检验与改进模型检验与改进模型检验与改

90、进信息农业技术信息农业技术江苏省信息农业高技术研究重点实验室江苏省信息农业高技术研究重点实验室1 1 1 1、模型选择与系统定义、模型选择与系统定义、模型选择与系统定义、模型选择与系统定义 首先要弄清模拟研究的目的、水平及对象，以明确首先要弄清模拟研究的目的、水平及对象，以明确首先要弄清模拟研究的目的、水平及对象，以明确首先要弄清模拟研究的目的、水平及对象，以明确模拟研究的范围和成分模拟研究的范围和成分模拟研究的范围和成分模拟研究的范围和成分。通过这项工作，可以先建立一通过这项工作，可以先建立一通过这项工作，可以先建立一通过这项工作，可以先建立一个描述系统结构与关系的个描述系统结构与关系的个描

91、述系统结构与关系的个描述系统结构与关系的概念模式或概念模型概念模式或概念模型概念模式或概念模型概念模式或概念模型。qq如果建模的主要目的是为了如果建模的主要目的是为了如果建模的主要目的是为了如果建模的主要目的是为了研究和机理解释研究和机理解释研究和机理解释研究和机理解释，那么模，那么模，那么模，那么模拟的系统拟的系统拟的系统拟的系统水平和层次就应该低一些水平和层次就应该低一些水平和层次就应该低一些水平和层次就应该低一些，模拟的对象可能包，模拟的对象可能包，模拟的对象可能包，模拟的对象可能包括器官及亚器官。括器官及亚器官。括器官及亚器官。括器官及亚器官。qq对于一个对于一个对于一个对于一个应用性

92、较强或注重宏观预测应用性较强或注重宏观预测应用性较强或注重宏观预测应用性较强或注重宏观预测的模型而言，研的模型而言，研的模型而言，研的模型而言，研究的究的究的究的系统水平就可以高一些系统水平就可以高一些系统水平就可以高一些系统水平就可以高一些，系统的成分简单一些。，系统的成分简单一些。，系统的成分简单一些。，系统的成分简单一些。2 2 2 2、资料获取与算法构建、资料获取与算法构建、资料获取与算法构建、资料获取与算法构建qq自己已有的工作积自己已有的工作积自己已有的工作积自己已有的工作积累或文献资料累或文献资料累或文献资料累或文献资料，其中，其中，其中，其中文献资料主要包括国文献资料主要包括国

93、文献资料主要包括国文献资料主要包括国内外在相关领域所取内外在相关领域所取内外在相关领域所取内外在相关领域所取得的科研成果、出版得的科研成果、出版得的科研成果、出版得的科研成果、出版的专著与教材、科技的专著与教材、科技的专著与教材、科技的专著与教材、科技期刊及学术会议上发期刊及学术会议上发期刊及学术会议上发期刊及学术会议上发表的论文等，以及各表的论文等，以及各表的论文等，以及各表的论文等，以及各地的土壤志、品种志、地的土壤志、品种志、地的土壤志、品种志、地的土壤志、品种志、气象资料等。气象资料等。气象资料等。气象资料等。资料获取大概有资料获取大概有资料获取大概有资料获取大概有3 3 3 3个方面

94、的来源：个方面的来源：个方面的来源：个方面的来源：信息农业技术信息农业技术江苏省信息农业高技术研究重点实验室江苏省信息农业高技术研究重点实验室qq文献资料文献资料文献资料文献资料主要用于模型的构建；主要用于模型的构建；主要用于模型的构建；主要用于模型的构建；qq合作途径合作途径合作途径合作途径所获得的资料主要用于模型参数的确定及系统所获得的资料主要用于模型参数的确定及系统所获得的资料主要用于模型参数的确定及系统所获得的资料主要用于模型参数的确定及系统的测试；的测试；的测试；的测试；qq补充试验或支持研究补充试验或支持研究补充试验或支持研究补充试验或支持研究一部分用于模型的构建，另一部分一部分用

95、于模型的构建，另一部分一部分用于模型的构建，另一部分一部分用于模型的构建，另一部分用于模型参数的确定及系统的测试。用于模型参数的确定及系统的测试。用于模型参数的确定及系统的测试。用于模型参数的确定及系统的测试。 3 3 3 3、模块设计与模型实现、模块设计与模型实现、模块设计与模型实现、模块设计与模型实现 首先要选择恰当的编程语言来组织系统，包括模拟算首先要选择恰当的编程语言来组织系统，包括模拟算首先要选择恰当的编程语言来组织系统，包括模拟算首先要选择恰当的编程语言来组织系统，包括模拟算法编程语言和界面编程语言。目前应用比较广泛的模拟算法编程语言和界面编程语言。目前应用比较广泛的模拟算法编程语

96、言和界面编程语言。目前应用比较广泛的模拟算法编程语言和界面编程语言。目前应用比较广泛的模拟算法编程语言主要有法编程语言主要有法编程语言主要有法编程语言主要有VisualC+VisualC+ 和和和和VisualFortranVisualFortran。信息农业技术信息农业技术江苏省信息农业高技术研究重点实验室江苏省信息农业高技术研究重点实验室4 4 4 4、模型检验、模型检验、模型检验、模型检验 模型的检验包括对模型的敏感性分析、校正、核实、模型的检验包括对模型的敏感性分析、校正、核实、模型的检验包括对模型的敏感性分析、校正、核实、模型的检验包括对模型的敏感性分析、校正、核实、测验等四个主要过

97、程；测验等四个主要过程；测验等四个主要过程；测验等四个主要过程；敏感性分析敏感性分析敏感性分析敏感性分析 敏感性分析是对模型灵敏度和动态性的测验，分析模敏感性分析是对模型灵敏度和动态性的测验，分析模敏感性分析是对模型灵敏度和动态性的测验，分析模敏感性分析是对模型灵敏度和动态性的测验，分析模型对型对型对型对主要参数和变量反应主要参数和变量反应主要参数和变量反应主要参数和变量反应的灵敏度，测验模型的结构与过的灵敏度，测验模型的结构与过的灵敏度，测验模型的结构与过的灵敏度，测验模型的结构与过程以及系统的成分。结果通常以程以及系统的成分。结果通常以程以及系统的成分。结果通常以程以及系统的成分。结果通常

98、以值来表示模型的反应程值来表示模型的反应程值来表示模型的反应程值来表示模型的反应程度，如表度，如表度，如表度，如表4-14-14-14-1所示小麦阶段发育的敏感性分析。所示小麦阶段发育的敏感性分析。所示小麦阶段发育的敏感性分析。所示小麦阶段发育的敏感性分析。信息农业技术信息农业技术江苏省信息农业高技术研究重点实验室江苏省信息农业高技术研究重点实验室小麦发育阶段对环境温度和日长及品种春化要求和光周期敏感性的反应小麦发育阶段对环境温度和日长及品种春化要求和光周期敏感性的反应 发发 育育 阶阶 段段 二棱期二棱期 顶小穗形成期顶小穗形成期 抽穗期抽穗期 参数参数 变幅变幅* （天数）（天数） 温度温

99、度(C)-2 +25 +10 +10 +2 -14 -15 -11 日长（日长（h）-2+10 +6 +4 +2-7 -5 -4 春化要求春化要求-10-9 -3 -2 +10 +8 +3 +1 光周期敏感性光周期敏感性 -0.002 -9 -5 -4 +0.002 +9 +5 +3 *以小麦在南京种植为模拟对照，春化要求天数为以小麦在南京种植为模拟对照，春化要求天数为20天，天，光周期敏感性为光周期敏感性为0.004 信息农业技术信息农业技术江苏省信息农业高技术研究重点实验室江苏省信息农业高技术研究重点实验室校正（校正（校正（校正（CalibrationCalibrationCalibrat

100、ionCalibration）校正是校正是调整模型的参数和关系调整模型的参数和关系，使得模型符合模拟者特定的环境和，使得模型符合模拟者特定的环境和资料参数资料参数, ,主要检验模型系统的综合表现及对综合变量的反应。主要检验模型系统的综合表现及对综合变量的反应。核实（核实（核实（核实（ValidationValidationValidationValidation）核实是指决定模型是否适用于模型研制以外的完全独立的资料，是核实是指决定模型是否适用于模型研制以外的完全独立的资料，是核实是指决定模型是否适用于模型研制以外的完全独立的资料，是核实是指决定模型是否适用于模型研制以外的完全独立的资料，是多

101、年、多点、多试验观测值与模拟值的比较。可采用如下方法：多年、多点、多试验观测值与模拟值的比较。可采用如下方法：多年、多点、多试验观测值与模拟值的比较。可采用如下方法：多年、多点、多试验观测值与模拟值的比较。可采用如下方法：uu一、将模拟结果与实际结果进行回归分析一、将模拟结果与实际结果进行回归分析一、将模拟结果与实际结果进行回归分析一、将模拟结果与实际结果进行回归分析；uu二、将实际结果与模拟结果按同一时间坐标绘二、将实际结果与模拟结果按同一时间坐标绘二、将实际结果与模拟结果按同一时间坐标绘二、将实际结果与模拟结果按同一时间坐标绘1:11:1图进行比较图进行比较图进行比较图进行比较；uu三、检

102、验模拟与实际值的平均误差。（统计方法）三、检验模拟与实际值的平均误差。（统计方法）三、检验模拟与实际值的平均误差。（统计方法）三、检验模拟与实际值的平均误差。（统计方法）模拟结果与实际结果回归分析模拟结果与实际结果回归分析模拟结果与实际结果回归分析模拟结果与实际结果回归分析uu一、将模拟结果与实际结果进行回归分析一、将模拟结果与实际结果进行回归分析一、将模拟结果与实际结果进行回归分析一、将模拟结果与实际结果进行回归分析；信息农业技术信息农业技术江苏省信息农业高技术研究重点实验室江苏省信息农业高技术研究重点实验室模型模拟值与观察值模型模拟值与观察值模型模拟值与观察值模型模拟值与观察值1:11:1

103、1:11:1作图作图作图作图 9 9 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 3 3 0 0 1 1 5 5 0 0 1 1 7 7 0 0 1 1 9 9 0 0 9 9 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 3 3 0 0 1 1 5 5 0 0 1 1 7 7 0 0 1 1 9 9 0 0 观测值观测值 模拟值模拟值 uu二、将实际结果与模拟结果按同一时间坐标绘二、将实际结果与模拟结果按同一时间坐标绘二、将实际结果与模拟结果按同一时间坐标绘二、将实际结果与模拟结果按同一时间坐标绘1:11:1图进行比较图进行比较图进行比较图进行比较；（1 1）平均离差（）平均离差（）平均离差（）平均离

104、差（MeanDeviationMeanDeviation，MDMD）即预测值与实际值之差总和的平均值。即预测值与实际值之差总和的平均值。即预测值与实际值之差总和的平均值。即预测值与实际值之差总和的平均值。MDMD（ERRiERRi）/nERRi/nERRiYiYiXiXi其中，其中，其中，其中，n n为为样本数；为为样本数；为为样本数；为为样本数；YiYi和和和和XiXi为第为第为第为第i i次的模拟值和实测值。次的模拟值和实测值。次的模拟值和实测值。次的模拟值和实测值。（2 2）平均预测误差（）平均预测误差（）平均预测误差（）平均预测误差（MeanPredictionErrorMeanPre

105、dictionError，MPEMPE）即预测值与实际值之差绝对值总和的平均值，反映模型的精度。即预测值与实际值之差绝对值总和的平均值，反映模型的精度。即预测值与实际值之差绝对值总和的平均值，反映模型的精度。即预测值与实际值之差绝对值总和的平均值，反映模型的精度。 MPE=(|DERi|)/nMPE=(|DERi|)/n（3 3）预测均方法（）预测均方法（）预测均方法（）预测均方法（MeanSquareErrorofPredictionMeanSquareErrorofPrediction，MSEPMSEP）即预测值与实际值之差平方总和的平均值，是比较模型间精确度较即预测值与实际值之差平方总和

106、的平均值，是比较模型间精确度较即预测值与实际值之差平方总和的平均值，是比较模型间精确度较即预测值与实际值之差平方总和的平均值，是比较模型间精确度较好的指标。好的指标。好的指标。好的指标。MSEP=MSEP=（ERRiERRi）/n/n（4 4）均方差根（）均方差根（）均方差根（）均方差根（RootMeanSquareErrorRootMeanSquareError，RMSERMSE）即预测均方差的开平方，能更直观地反映模拟值与实测值的误差。即预测均方差的开平方，能更直观地反映模拟值与实测值的误差。即预测均方差的开平方，能更直观地反映模拟值与实测值的误差。即预测均方差的开平方，能更直观地反映模拟

107、值与实测值的误差。 uu三、检验模拟值与实际值的平均误差三、检验模拟值与实际值的平均误差三、检验模拟值与实际值的平均误差三、检验模拟值与实际值的平均误差信息农业技术信息农业技术江苏省信息农业高技术研究重点实验室江苏省信息农业高技术研究重点实验室（5 5）拟合指数（）拟合指数（）拟合指数（）拟合指数（AgreeementIndexAgreeementIndex，AIAI） 即即即即1 1减去预测值与实际值之差的绝对值除以实际值，反映模拟符减去预测值与实际值之差的绝对值除以实际值，反映模拟符减去预测值与实际值之差的绝对值除以实际值，反映模拟符减去预测值与实际值之差的绝对值除以实际值，反映模拟符合程

108、度，合程度，合程度，合程度，AIAIl l时误差最小。时误差最小。时误差最小。时误差最小。AIAIl l|Yi|YiXi|/XiXi|/Xi（6 6）偏斜度（）偏斜度（）偏斜度（）偏斜度（BiasBias）即模拟值与实际值无截距回归方程斜率与即模拟值与实际值无截距回归方程斜率与即模拟值与实际值无截距回归方程斜率与即模拟值与实际值无截距回归方程斜率与1 1的偏差，表示通过原点的偏差，表示通过原点的偏差，表示通过原点的偏差，表示通过原点的拟合直线与的拟合直线与的拟合直线与的拟合直线与1 1：1 1线的偏斜程度（）。线的偏斜程度（）。线的偏斜程度（）。线的偏斜程度（）。BIASBIAS100100（

109、b0-1b0-1）式中式中式中式中b0b0为模拟值与实际值之间的为模拟值与实际值之间的为模拟值与实际值之间的为模拟值与实际值之间的0 0截距直线回归方程（截距截距直线回归方程（截距截距直线回归方程（截距截距直线回归方程（截距 0 0）的斜率。）的斜率。）的斜率。）的斜率。（7 7）直接比较单个模拟值的绝对误差和相对误差）直接比较单个模拟值的绝对误差和相对误差）直接比较单个模拟值的绝对误差和相对误差）直接比较单个模拟值的绝对误差和相对误差 绝对误差：绝对误差：绝对误差：绝对误差：ERRiERRiYiYiXiXi 相对误差：相对误差：相对误差：相对误差：REREERRi/XiERRi/Xi信息农业

110、技术信息农业技术江苏省信息农业高技术研究重点实验室江苏省信息农业高技术研究重点实验室RMSE=15.2%RMSE=15.2%n=60n=60均均均均 方方方方 差差差差 根根根根信息农业技术信息农业技术江苏省信息农业高技术研究重点实验室江苏省信息农业高技术研究重点实验室 测验测验测验测验(Test)(Test)(Test)(Test) 测验是比较测验是比较测验是比较测验是比较各种环境下的模拟值与预测值各种环境下的模拟值与预测值各种环境下的模拟值与预测值各种环境下的模拟值与预测值，可看，可看，可看，可看作是一个持续的模型核实过程。作是一个持续的模型核实过程。作是一个持续的模型核实过程。作是一个持

111、续的模型核实过程。 如果在测验过程中发现明显的偏差，可能还得重如果在测验过程中发现明显的偏差，可能还得重如果在测验过程中发现明显的偏差，可能还得重如果在测验过程中发现明显的偏差，可能还得重复上述模型校正和核实的整个过程，并对模型算法进复上述模型校正和核实的整个过程，并对模型算法进复上述模型校正和核实的整个过程，并对模型算法进复上述模型校正和核实的整个过程，并对模型算法进行必要的修订和改进。行必要的修订和改进。行必要的修订和改进。行必要的修订和改进。信息农业技术信息农业技术江苏省信息农业高技术研究重点实验室江苏省信息农业高技术研究重点实验室重重 点点 内内 容容农业模拟模型的定义农业模拟模型的定义农业模拟模型的定义农业模拟模型的定义模拟模型的类型模拟模型的类型模拟模型的类型模拟模型的类型模拟模型的功能模拟模型的功能模拟模型的功能模拟模型的功能遗传参数遗传参数遗传参数遗传参数农业模拟模型的研制步骤有哪些？农业模拟模型的研制步骤有哪些？农业模拟模型的研制步骤有哪些？农业模拟模型的研制步骤有哪些？