基于WOFOST模型的柑橘智能种植服务平台构建与应用

文献类型： 中文期刊

第一作者： 程杨

作者： 程杨;唐谦;马强;刁源;周广文;武峥;游双艳;唐维超;杨会静;罗清平

作者机构： 重庆市农业科学院;重庆工业职业技术学院

关键词： 柑橘;智能种植;WOFOST模型;CIPSP系统;技术创新

期刊名称： 果树学报

ISSN： 1009-9980

年卷期： 2021 年 012 期

页码： 2209-2222

收录情况： 北大核心 ; CSCD

摘要： 【目的】提升重庆市柑橘种植智能化管理水平,探索构建基于WOFOST模型的柑橘智能种植服务平台（CIPSP）,用于辅助橘农进行柑橘智能种植和经营管理决策。【方法】以柑橘新品种沃柑为试验材料,以物理服务器等5部分系统级软件为技术支撑,以WOFOST模型为基础构建CIPSP系统模型知识库,应用LH-OAT方法对模型中模型参数进行敏感性分析并确定CIPSP系统模型参数,设计自适应算法引擎对CIPSP系统模型参数进行精度预测和校正。根据需要设计CIPSP系统结构和智能种植功能,并在重庆市长寿区龙河镇河堰村选取3处不同生长年限（2～3 a、3～4 a、5 a以上）沃柑试验田场景的15个测算点,对系统产量预测模拟、土壤墒情/土质及气象实时监测、智能虫情测报等部分功能进行验证应用。【结果】通过分别设计相关参数,构建基于柑橘生长周期WOFOST建模思路的CIPSP系统模型知识库;对CIPSP系统分析后快速确定敏感性较高模型参数I;在实时观测数据基础上对作物生长进行模拟预测比对,引入自适应算法进行了模型修正。将CIPSP系统设计成感知层、边缘层、基础设施层、平台层和操作层等5层相互独立的结构,实现CIPSP系统对柑橘种植过程中产量预测模拟、土壤墒情/土质及气象实时监测、智能虫情测报等功能。初步验证表明,WOFOST模型能较好地模拟预测树龄不大于3 a的沃柑植株产量,但随着树龄增长,实测值与预测值偏差逐渐变大;通过实时监测数据信息与作物生长模型相结合,实现对采集分析土壤墒情/土质及气象实时环境数据（土壤肥力、光照度、降雨量等）监测分析应用;应用智能虫情监测系统与遥感技术及高光谱无人机相结合,实现现场/远程对基于机器深度学习的常见病虫害发生进行检测、判别、预警、防控等功能。【结论】构建了基于WOFOST模型的CIPSP系统,并成功应用于沃柑试验田产量预测、种植环境监控和病虫害预警防控,提高了柑橘智能种植管理水平,实现从软件技术、生产管理和信息系统等方面技术创新,但该模型参数和算法仍需优化。

分类号： S126%S666

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