欢迎来到园艺星球(共享文库)! | 帮助中心 分享价值,成长自我!
园艺星球(共享文库)
换一换
首页 园艺星球(共享文库) > 资源分类 > PDF文档下载
 

考虑日光温室空间异质性的黄瓜叶片湿润时间估算模型研究.pdf

  • 资源ID:9784       资源大小:1.59MB        全文页数:10页
  • 资源格式: PDF        下载权限:游客/注册会员/VIP会员    下载费用:0金币 【人民币0元】
快捷注册下载 游客一键下载
会员登录下载
微信登录
下载资源需要0金币 【人民币0元】
邮箱/手机:
温馨提示:
系统会自动生成账号(用户名和密码都是您填写的邮箱或者手机号),方便下次登录下载和查询订单;
验证码:   换一换

加入VIP,免费下载
 
友情提示
2、PDF文件下载后,可能会被浏览器默认打开,此种情况可以点击浏览器菜单,保存网页到桌面,既可以正常下载了。
3、本站不支持迅雷下载,请使用电脑自带的IE浏览器,或者360浏览器、谷歌浏览器下载即可。
4、本站资源下载后的文档和图纸-无水印,预览文档经过压缩,下载后原文更清晰   

考虑日光温室空间异质性的黄瓜叶片湿润时间估算模型研究.pdf

2020 年6 月 第2 卷 第2 期 Jun 2020 Vol 2 No 2 智 慧 农 业 中 英 文 S m a r t A g r i c u l t u r e 考 虑 日 光 温 室 空 间 异 质 性 的 黄 瓜 叶 片 湿 润 时 间 估 算 模 型 研 究 刘 鉴 1 2 任 爱 新 1 刘 冉 1 2 纪 涛 1 2 刘 慧 英 1 李 明 1 2 1 石 河 子 大 学 农 学 院 新 疆 石 河 子 8 3 2 0 0 3 2 北 京 农 业 信 息 技 术 研 究 中 心 国 家 农 业 信 息 化 工 程 技 术 研 究 中 心 农 产 品 质 量 安 全 追 溯 技 术 及 应 用 国 家 工 程 实 验 室 中 国 气 象 局 农 业 农 村 部 都 市 农 业 气 象 服 务 中 心 北 京 1 0 0 0 9 7 摘 要 叶 片 湿 润 时 间 L W D 是 植 物 病 害 模 型 的 重 要 输 入 变 量 之 一 它 与 许 多 叶 部 病 原 菌 的 侵 染 有 关 影 响 病 原 侵 染 和 发 育 速 率 为 了 准 确 地 预 测 日 光 温 室 黄 瓜 病 害 的 发 生 时 间 和 方 位 本 研 究 于 2 0 1 9 年 3 月 和 9 月 在 北 京 两 个 不 同 类 型 日 光 温 室 内 按 照 棋 盘 格 法 设 置 了 9 个 采 样 点 部 署 温 湿 光 传 感 器 和 目 测 叶 片 湿 润 时 间 每 隔 1 h 采 集 一 次 温 度 湿 度 辐 射 和 叶 片 湿 润 数 据 进 行 定 量 估 算 分 析 分 析 结 果 表 明 B P 神 经 网 络 模 型 在 两 个 温 室 的 试 验 条 件 下 获 得 了 相 似 的 准 确 度 A C C 为 0 9 0 和 0 9 2 比 相 对 湿 度 经 验 模 型 估 算 叶 片 湿 润 时 间 的 准 确 度 A C C 为 0 8 2 和 0 8 4 更 高 平 均 绝 对 误 差 M A E 分 别 为 1 8 1 和 1 6 1 h 均 方 根 误 差 R S M E 分 别 为 2 1 0 和 1 8 7 决 定 系 数 R 2 分 别 为 0 8 7 和 0 8 5 在 晴 天 和 多 云 天 气 条 件 下 叶 片 湿 润 时 间 的 空 间 分 布 总 体 规 律 是 南 部 中 部 北 部 南 面 是 叶 片 湿 润 平 均 时 间 1 2 1 7 h d 最 长 的 区 域 由 东 向 西 方 向 上 叶 片 湿 润 时 间 的 空 间 分 布 总 体 规 律 是 东 部 西 部 中 部 中 部 是 叶 片 湿 润 平 均 时 间 4 8 3 h d 最 短 的 区 域 雨 天 的 叶 片 湿 润 平 均 时 间 比 晴 天 和 多 云 长 春 季 和 秋 季 分 别 为 1 7 1 5 和 1 7 4 1 h d 这 些 变 化 和 差 异 对 温 室 黄 瓜 种 群 水 平 方 向 的 叶 片 湿 润 时 间 分 布 具 有 重 要 影 响 与 大 多 数 高 湿 性 黄 瓜 病 害 的 发 生 规 律 密 切 相 关 本 研 究 为 预 测 温 室 黄 瓜 病 害 分 布 提 供 了 有 价 值 的 参 考 对 控 制 病 害 流 行 和 减 少 农 药 使 用 具 有 重 要 意 义 提 出 的 区 域 化 分 析 温 室 内 叶 片 湿 润 时 间 的 方 法 可 以 为 模 拟 日 光 温 室 叶 片 湿 润 时 间 的 空 间 分 布 提 供 参 考 关 键 词 日 光 温 室 估 算 模 型 区 域 化 叶 片 湿 润 时 间 B P 神 经 网 络 传 感 器 中 图 分 类 号 R 8 5 7 3 S 2 4 文 献 标 志 码 A 文 章 编 号 2 0 2 0 0 1 S A 0 0 3 引 文 格 式 刘 鉴 任 爱 新 刘 冉 纪 涛 刘 慧 英 李 明 考 虑 日 光 温 室 空 间 异 质 性 的 黄 瓜 叶 片 湿 润 时 间 估 算 模 型 研 究 J 智 慧 农 业 中 英 文 2020 2 2 135 144 LIU Jian RENAixin LIU Ran JITao LIU Huiying LIMing Estimation modelofcucumberleafwetnessduration considering the spatial heterogeneity of solar greenhouse J Smart Agriculture 2020 2 2 135 144 in Chinese withEnglishabstract 1 引 言 植 物 表 面 的 水 是 决 定 许 多 叶 部 病 原 菌 能 否 侵 染 及 产 孢 的 关 键 因 素 1 大 多 植 物 病 害 爆 发 的 风 险 与 叶 片 湿 润 时 间 Leaf Wetness Duration LWD 成 正 比 2 通 常 将LWD 作 为 驱 动 变 量 模 doi 10 12133 j smartag 2020 2 2 202001 SA003 收 稿 日 期 2020 01 17 修 订 日 期 2020 03 26 基 金 项 目 国 家 自 然 科 学 基 金 青 年 科 学 基 金 项 目 31401683 国 家 重 点 研 发 计 划 政 府 间 国 际 科 技 创 新 合 作 重 点 专 项 2017YFE0122503 北 京 市 农 林 科 学 院 农 业 科 技 示 范 推 广 项 目 2020306 作 者 简 介 刘 鉴 1995 男 硕 士 研 究 生 研 究 方 向 为 温 室 黄 瓜 病 害 预 警 模 型 E mail liujianwy 通 讯 作 者 1 刘 慧 英 1970 女 博 士 教 授 研 究 方 向 为 设 施 蔬 菜 生 长 发 育 调 控 与 蔬 菜 抗 逆 生 理 电 话 13899522503 E mail hyliuok 2 李 明 1982 男 博 士 副 研 究 员 研 究 方 向 为 植 保 信 息 化 与 农 产 品 质 量 安 全 电 话 010 51503912 E mail lim Vol 2 No 2 智 慧 农 业 中 英 文 S m a r t A g r i c u l t u r e 拟 植 物 病 害 的 发 展 进 程 3 5 在 日 光 温 室 中 黄 瓜 叶 片 湿 润 是 由 结 露 棚 膜 滴 水 上 层 叶 向 下 层 叶 滴 水 等 物 理 现 象 和 吐 水 蒸 腾 作 用 等 生 理 现 象 造 成 的 根 据Sentelhas 等 6 和Gleason 等 7 研 究 建 议 每 天 的 叶 片 湿 润 时 间 误 差 低 于2 h 可 在 病 害 预 警 系 统 中 操 作 使 用 原 因 是 在 一 种 作 物 的 一 个 时 期 内 每 天 测 得 的 叶 片 湿 润 时 间 的 变 化 经 常 超 过2 h 由 于 冬 季 低 温 寡 照 的 灾 害 天 气 影 响 温 室 的 通 风 时 间 极 易 在 温 室 内 形 成 高 湿 环 境 会 诱 发 黄 瓜 霜 霉 病 等 流 行 性 病 害 8 如 黄 瓜 霜 霉 菌 孢 子 囊 在15 20 下 保 湿2 h 即 可 完 成 侵 染 过 程 9 因 此 叶 片 湿 润 时 间 的 研 究 一 直 是 国 内 外 学 者 关 注 的 热 点 通 过 叶 片 湿 润 传 感 器 测 量 叶 片 湿 润 时 间 的 精 度 易 受 叶 片 的 类 型 湿 润 性 和 冠 层 结 构 等 影 响 10 而 且 缺 乏 统 一 的 测 量 标 准 11 12 因 此 学 者 们 开 发 了 用 于 估 计 叶 片 湿 润 时 间 的 仿 真 模 型 主 要 分 为 物 理 型 和 经 验 型 两 大 类 物 理 型 基 于 能 量 平 衡 原 理 模 拟 冷 凝 和 蒸 发 的 过 程 13 经 验 型 将 叶 片 湿 润 时 间 与 环 境 变 量 相 关 联 如Sentelhas 等 6 将 每 天 相 对 湿 度 等 于 或 高 于 某 一 特 定 阈 值 80 85 90 或95 的 小 时 数 作 为 叶 片 湿 润 时 间 但 该 方 法 未 考 虑 吐 水 等 造 成 的 叶 片 湿 润 14 人 工 神 经 网 络 ArtificialNeuralNetwork ANN 属 于 经 验 模 型 常 用 来 解 决 模 式 识 别 中 的 非 线 性 映 射 或 分 类 问 题 具 有 自 适 应 和 自 学 能 力 广 泛 地 用 于 各 种 预 测 问 题 Francl 等 15 分 析 了BP 神 经 网 络 Back Propagation Neural Net work BPNN 对 不 同 环 境 因 子 的 敏 感 程 度 并 将 温 度 相 对 湿 度 太 阳 辐 射 降 水 风 向 和 风 速 作 为 输 入 变 量 输 入 到BPNN 来 估 算 小 麦 的 叶 片 湿 润 时 间 表 明 最 敏 感 的 环 境 因 素 是 湿 度 其 次 是 温 度 和 太 阳 辐 射 叶 片 湿 润 时 间 的 平 均 绝 对 误 差 为0 8 1 1 h Dalla 等 16 在 意 大 利 选 取4 个 地 区 的 温 度 风 速 蒸 汽 压 和 降 雨 作 为 输 入 变 量 输 入 到 递 归 神 经 网 络 Recursive Neural Network RNN 来 估 算 葡 萄 的 叶 片 湿 润 时 间 得 出10min 为 判 断 叶 片 干 或 湿 的 最 佳 阈 值 Wang 等 17 将 相 对 湿 度 露 点 温 度 蒸 腾 和 辐 射 作 为 输 入 变 量 输 入 到BPNN 来 估 算 番 茄 和 黄 瓜 的 叶 片 湿 润 时 间 利 用 决 策 树 校 准 后 平 均 绝 对 误 差 为1 3h 上 述 研 究 中 模 型 输 入 的 环 境 因 子 大 多 假 设 植 株 群 体 在 水 平 方 向 处 于 同 一 生 长 环 境 中 模 型 只 能 模 拟 温 室 内 一 个 位 置 的 叶 片 湿 润 时 间 而 实 际 的 温 室 内 在 夜 间 南 北 向 和 东 西 向 小 气 候 具 有 明 显 的 差 异 18 19 因 此 开 展 黄 瓜 群 体 水 平 方 向 叶 片 湿 润 分 布 规 律 的 研 究 对 科 学 地 管 理 温 室 和 预 测 病 害 分 布 具 有 重 要 意 义 目 前 还 未 见 温 室 内 水 平 方 向 叶 片 湿 润 时 间 分 布 模 拟 的 报 道 相 对 湿 度 经 验 模 型 Relative Humidity Model RHM 是 一 种 所 需 参 数 少 且 数 据 获 取 较 容 易 的 模 型 BPNN 是 一 种 基 于 数 据 的 模 型 它 具 有 模 型 简 单 泛 化 能 力 较 强 和 对 数 据 具 有 良 好 的 非 线 性 拟 合 能 力 等 优 势 因 此 是 应 用 最 广 泛 的 神 经 网 络 针 对 上 述 问 题 本 研 究 利 用RHM 和BPNN 分 析 空 间 水 平 方 向 异 质 性 对 温 室 黄 瓜 叶 片 湿 润 时 间 的 影 响 为 黄 瓜 病 害 预 测 模 型 的 建 立 提 供 参 考 2 试 验 材 料 和 方 法 2 1 田 间 试 验 场 地 与 材 料 春 季 试 验 于2019 年3 月 至6 月 在 北 京 市 昌 平 区 小 汤 山 国 家 精 准 农 业 示 范 基 地 以 下 简 称 小 汤 山 北 纬40 18 东 经116 47 内 进 行 选 取1 间 未 重 茬 的 日 光 温 室 日 光 温 室 长 宽 分 别 为50 和7m 以 聚 乙 烯 薄 膜 为 采 光 材 料 供 试 材 料 京 研 迷 你2 号 黄 瓜 品 种 购 于 北 京 市 农 林 科 学 院 蔬 菜 中 心 2 月26 日 施 有 机 肥 1750 kg 和 复 合 肥 7 5 kg 同 时 做 垄 垄 宽80 cm 垄 间 距60 cm 南 北 走 向 每 垄2 行 共32 垄 定 植 前 用 烟 剂 异 丙 威 熏 棚 两 叶 一 心 时 定 植 于 栽 培 垄 3 月5 日 秋 季 试 验 于2019 年9 月 至11 月 在 北 京 市 房 山 区 弘 科 农 场 北 京 市 农 林 科 学 院 示 范 基 地 以 下 简 称 房 山 北 纬39 63 东 经115 97 内 进 行 日 光 温 室 长 宽 分 别 为80 和7m 采 光 材 料 为 聚 1 3 6刘 鉴 等 考 虑 日 光 温 室 空 间 异 质 性 的 黄 瓜 叶 片 湿 润 时 间 估 算 模 型 研 究 Vol 2 No 2 乙 烯 薄 膜 种 植 品 种 为 北 农 佳 秀 8 月25 日 施 有 机 肥 1500kg 垄宽60cm 垄间距60cm 东 西 走 向 每 垄2 行 共5 垄 两 叶 一 心 时 定 植 于 栽 培 垄 9 月2 日 小 汤 山 温 室 和 房 山 温 室 均 为 单 屋 面 日 光 温 室 并 且 都 未 安 装 加 温 或 降 温 设 备 灌 溉 方 式 均 采 用 膜 下 滴 灌 2 2 传 感 器 布 置 如 图1 所 示 在 小 汤 山 温 室 和 房 山 温 室 中 以 棋 盘 格 取 样 法 标 记9 个 数 据 采 集 点 分 别 命 名 为 A B C D E F G H 和I 在 每 个 观 测 点 距 地 面1m 处 安 置1 个 小 气 候 监 测 节 点 ENVI ROMONITOR Davis Instruments Hayward California USA 用 于 采 集 温 度 湿 度 太 阳 辐 射 和 叶 片 湿 润 数 据 设 置 每15min 记 录 一 次 温 室 外 放 置1 个 与 温 室 内 相 同 的 气 象 站 命 名 为J 传 感 器 高 度 为1 5 m 记 录 温 室 外 的 天 气 状 况 时 间 间 隔 与 温 室 内 保 持 一 致 数 据 通 过Wi Fi 传 输 下 载 收 集 2 3 叶 片 湿 润 时 间 测 量 方 法 叶 片 湿 润 时 间 通 过 目 测 法 获 得 14 在 温 室 内 的 每 个 小 气 候 监 测 节 点 上 设 置1 个 定 点 挂 牌 观 测 点 图1 每 个 观 测 点 选 择 长 势 一 致 株 高 和 茎 粗 的 两 株 黄 瓜 作 为 取 样 株 按 照 观 测 点 序 号 依 次 对 它 们 进 行 观 测 最 后 取 两 株 黄 瓜 叶 片 湿 润 时 间 的 平 均 值 记 录 每 株 黄 瓜 超 过10 的 叶 片 出 现 湿 润 的 时 间 点 Leaf Wetting LW 超 过 90 的 叶 片 变 干 的 时 间 点 Leaf Drying LD LW LD 作 为 整 株 叶 片 的 湿 润 时 间 晴 天 从18 30 至 次 日 每 株 黄 瓜90 的 叶 片 变 干 多 云 和 雨 天 等 特 殊 天 气 从18 30 至 次 日18 30 每 隔1h 记 录 一 次 所 有 取 样 株 叶 片 的 湿 润 情 况 每 周 观 测5 6d 共 获 得5616 次 数 据 集 为 减 少 人 为 误 差 试 验 期 间 26 d 内 的 数 据 采 集 和 记 录 等 操 作 均 由1 人 严 格 按 照 以 上 试 验 标 准 执 行 因 为 观 测 到 的 叶 片 湿 润 主 要 由 吐 水 造 成 所 以 以 叶 片 边 缘 或 中 部 是 否 有 小 水 珠 出 现 作 为 湿 润 的 标 准 由 于 黄 瓜 叶 片 大 水 滴 易 聚 集 导 致 叶 表 面 的 水 蒸 发 慢 Arauz 等 5 和Cohen 20 的 研 究 表 明5 25 为 孢 子 囊 萌 发 和 寄 主 侵 染 的 主 要 温 度 范 围 因 此 本 研 究 以5 25 范 围 内 的 叶 片 湿 润 时 间 作 为 有 效 叶 片 湿 润 时 间 2 4 模 型 的 构 建 2 4 1 相 对 湿 度 经 验 模 型 R H M 参 考 RHM 在 病 害 预 警 系 统 中 的 应 用 情 况 14 17 本 试 验 选 取 的 相 对 湿 度 阈 值 为89 当 相 对 湿 度 89 认 为 叶 片 湿 润 相 反 则 认 为 叶 片 是 干 的 注 字 母A B C I 表 示 小 气 候 监 测 节 点 和 叶 片 湿 润 时 间 观 测 点 的 序 号 字 母J 表 示 温 室 外 气 象 站 N North 表 示 北 E East 表 示 东 图 1 日 光 温 室 设 备 布 置 及 采 样 点 Fig 1 Equipmentlayoutsandsamplingpointsofsolargreenhouse 1 3 7Vol 2 No 2 智 慧 农 业 中 英 文 S m a r t A g r i c u l t u r e 2 4 2 B P 神 经 网 络 模 型 B P N N BPNN 是 一 种 常 见 的 人 工 神 经 网 络 结 构 它 的 上 一 层 和 下 一 层 之 间 的 每 个 神 经 元 都 相 互 连 接 全 连 接 信 息 共 享 通 过 多 层 叠 加 将 具 体 的 任 务 分 配 到 不 同 的 层 中 每 层 完 成 任 务 的 一 小 部 分 BPNN 主 要 包 括 输 入 层 隐 含 层 和 输 出 层 三 层 网 络 结 构 21 输 入 和 输 出 都 可 以 是 多 维 的 输 入 的 数 据 通 过 神 经 元 处 理 不 同 维 度 的 不 同 信 息 在 高 层 中 被 整 合 成 一 维 向 量 通 过 对 高 层 数 据 的 判 断 得 到 最 终 的 输 出 结 果 输 出 的 结 果 和 预 计 值 相 比 较 将 比 较 的 结 果 反 向 传 播 到 网 络 中 反 向 传 播 对 网 络 权 重 进 行 迭 代 更 新 以 此 实 现 对 模 型 参 数 更 新 直 到 达 到 预 期 结 果 或 者 完 成 所 有 迭 代 全 连 接 层 对 数 据 的 处 理 是 线 性 的 因 此 往 往 在BPNN 中 添 加 非 线 性 处 理 单 元 激 活 函 数 来 提 升 整 体 网 络 的 非 线 性 拟 合 能 力 本 研 究 中 输 入 层 为 温 度 湿 度 辐 射 和 位 置 隐 含 层 为10 层 输 出 层 为 位 置 和 叶 片 是 否 湿 润 位 置 以 坐 标 形 式 输 入 隐 含 层 神 经 元 节 点 数 的 选 择 参 照 经 验 公 式 1 选 择10 个 神 经 元 输 入 层 归 一 化 训 练 中 公 式 2 采 用newff 函 数 建 立 BPNN 设 定 网 络 隐 含 层 和 输 出 层 的 激 活 函 数 分 别 为tansig 和logsig 函 数 网 络 训 练 函 数 为traing dx 最 后 使 用mapminmax 语 句 将 估 计 值 进 行 反 归 一 化 N 1 n m a 1 x y y min y max y min 2 式 中 N 1 为 隐 含 层 单 元 数 m 为 输 出 单 元 数 n 为 输 入 神 经 元 数 a 为1 10 之 间 的 常 数 x 为 归 一 化 后 的 数 据 y 为 实 测 数 据 2 4 3 样 本 选 取 选 取 小 汤 山 温 室2019 年4 月14 日 至4 月29 日 的2448 次 数 据 作 为 训 练 样 本 1 次 数 据 集 表 示 1 个 观 测 点 在1h 的 温 度 湿 度 辐 射 位 置 和 叶 片 是 否 湿 润 小 汤 山 温 室 数 据 分 布 差 异 较 大 包 含 晴 天 多 云 和 雨 天 天 气 条 件 下 的 数 据 样 本 具 有 一 定 的 代 表 性 随 机 选 取 小 汤 山 温 室2019 年4 月14 日 至4 月29 日 的774 次 数 据 集 作 为 模 型 第 一 次 的 测 试 样 本 不 包 括 训 练 样 本 房 山 温 室 2019 年10 月4 日 至13 日 的855 次 数 据 集 作 为 模 型 第 二 次 的 测 试 样 本 2 5 模 型 评 估 通 常 准 确 度 Accuracy ACC 公 式 3 和 约 登 指 数 Youden Index J 公 式 4 高 则 表 示 模 型 的 性 能 更 好 本 研 究 采 用 决 定 系 数 R 2 标 准 差SD 平 均 绝 对 误 差MAE 均 方 误 差 MSE 和 均 方 根 误 差RMSE 等 指 标 考 察 模 型 的 性 能 房 山 温 室 的 环 境 数 据 用 于 评 价BPNN 模 型 的 泛 化 性 ACC TP TN TP FN FP TN 3 J TP FP 4 其 中 TP 是 真 阳 性 比 例 FN 是 假 阴 性 比 例 FP 是 假 阳 性 比 例 TN 是 真 阴 性 比 例 2 6 数 据 分 析 利 用Matlab 2016a 进 行BPNN 建 模 Micro soft Excel 2013 软 件 进 行 数 据 整 理 分 析 采 用 Duncan 法 对 不 同 季 节 和 天 气 条 件 下 温 室 内 各 方 位 叶 片 湿 润 时 间 进 行 显 著 差 异 性 分 析 显 著 水 平 为P 0 05 3 结 果 与 分 析 3 1 叶 片 湿 润 判 断 结 果 BPNN 和RHM 的 平 均 输 出 结 果 表1 表 明 在774 次 测 试 数 据 估 算 小 汤 山 温 室 内 不 同 方 位 的 叶 片 是 否 湿 润 中 BPNN 和RHM 模 拟 到 叶 片 出 现 湿 润 且 实 际 发 生 湿 润 的 次 数 分 别 为314 次 和224 次 模 拟 到 叶 片 未 出 现 湿 润 且 实 际 也 未 发 生 湿 润 的 次 数 分 别 为383 次 和409 次 模 拟 到 叶 片 未 出 现 湿 润 但 实 际 发 生 湿 润 的 次 数 分 别 为46 次 和136 次 模 拟 到 叶 片 出 现 湿 润 但 实 际 未 发 生 湿 润 次 数 分 别 为31 次 和5 次 表 明RHM 容 易 出 现 误 判 平 均BPNN 真 阳 性 比 例 TP 0 87 高 于 平 均RHM TP 0 62 平 均BPNN 假 阴 性 比 1 3 8刘 鉴 等 考 虑 日 光 温 室 空 间 异 质 性 的 黄 瓜 叶 片 湿 润 时 间 估 算 模 型 研 究 Vol 2 No 2 例 FN 0 13 低 于 平 均 RHM FN 0 38 BPNN 比RHM 预 测 发 生 叶 片 湿 润 的 准 确 度 更 高 漏 报 率 更 低 平 均BPNN 假 阳 性 比 例 FP 0 07 高 于 平 均RHM FP 0 01 平 均BPNN 真 阴 性 比 例 TN 0 93 低 于 平 均RHM TN 0 99 平 均BPNN 预 测 未 发 生 叶 片 湿 润 的 准 确 度 略 低 于 平 均RHM 平 均BPNN 准 确 度 ACC 0 90 优 于 平 均RHM ACC 0 82 平 均BPNN 约 登 指 数 J 0 80 高 于 平 均RHM J 0 61 表 明BPNN 预 测 结 果 真 实 性 高 于RHM 房 山 温 室 与 小 汤 山 温 室 模 型 输 出 的 结 果 相 似 平 均BPNN 真 阳 性 比 例 TP 0 95 高 于 平 均 RHM TP 0 64 平 均 BPNN 真 阴 性 比 例 TN 0 90 低 于 平 均 RHM TN 0 98 平 均 BPNN 准 确 度 ACC 0 92 优 于 平 均 RHM ACC 0 84 平 均BPNN 约 登 指 数 J 0 85 高 于 平 均RHM J 0 62 平 均BPNN 在 房 山 温 室 的 准 确 性 ACC 0 92 高 于 小 汤 山 温 室 ACC 0 90 这 说 明 BPNN 预 测 的 效 果 优 于 RHM BPNN 在 小 汤 山 温 室 和 房 山 温 室 表 现 较 好 表 明 BPNN 模 型 具 有 良 好 的 泛 化 性 为 实 际 生 产 中 黄 瓜 叶 片 湿 润 时 间 的 模 拟 提 供 了 有 价 值 的 参 考 3 2 叶 片 湿 润 时 间 估 算 模 型 的 效 果 评 估 图2 为 两 个 温 室 内 不 同 位 置 下BPNN 和RHM 估 算 值 与 实 测 值 之 间 的 叶 片 湿 润 时 间 比 较 在 小 汤 山 温 室 和 房 山 温 室 的RHM 结 果 中 数 据 偏 离 1 1 直 线 9 个 方 位 都 存 在 超 过 连 续2 个 小 时 以 上 叶 片 湿 润 时 间 没 有 被 预 测 到 的 情 况 最 大 偏 差 为 12h 在BPNN 结 果 中 小 汤 山 和 房 山 两 个 温 室 的 预 测 值 和 实 测 值 具 有 较 好 的 对 应 关 系 能 够 准 确 地 反 映 每 晚 叶 片 湿 润 时 间 RHM 和BPNN 的 统 计 指 标 和 误 差 表2 如 下 小 汤 山 温 室 的BPNN 决 定 系 数 R 2 0 87 优 于RHM R 2 0 24 BPNN 预 测 效 果 RMSE 2 10 好 于RHM RMSE 5 15 BPNN MAE 1 81 相 比 于RHM MAE 3 81 具 有 更 小 的 误 差 房 山 温 室 的BPNN 决 定 系 数 R 2 0 85 大 于 RHM R 2 0 09 BPNN 预 测 效 果 RMSE 1 87 好 于 RHM RMSE 4 58 BPNN MAE 1 61 表 1 B P N N 和 R H M 的 平 均 输 出 结 果 比 较 Table1 ComparisonoftheaverageoutputresultsofBPNNandRHM 位 置 小 汤 山 房 山 模 型 BPNN RHM BPNN RHM 实 测 值 是 否 全 部 实 测 值 是 否 全 部 实 测 值 是 否 全 部 实 测 值 是 否 全 部 预 测 值 是 314TP 0 87 31 FP 0 07 345 224TP 0 62 5 FP 0 01 229 335TP 0 95 52 FP 0 10 387 226TP 0 64 12 FP 0 02 238 否 46 FN 0 13 383TN 0 93 429 136 FN 0 38 409TN 0 99 545 17 FN 0 05 451TN 0 90 468 126 FN 0 36 491TN 0 98 617 全 部 360 414 774 360 414 774 352 503 855 352 503 855 准 确 度ACC 0 90 0 82 0 92 0 84 约 登 指 数J 0 80 0 61 0 85 0 62 1 3 9Vol 2 No 2 智 慧 农 业 中 英 文 S m a r t A g r i c u l t u r e 预 测 误 差 低 于RHM MAE 3 36 结 果 说 明 只 考 虑 相 对 湿 度 作 为 判 断 叶 片 是 否 湿 润 具 有 很 大 的 局 限 性 而BPNN 综 合 考 虑 环 境 因 子 使 得 模 型 具 备 良 好 的 估 算 能 力 3 3 不 同 位 置 和 天 气 对 叶 片 湿 润 时 间 的 影 响 分 析 选 取2019 年3 月 至11 月 中 的18 天 4 月14 16 21 日 晴 天 4 月15 18 29 日 多 云 4 月19 20 24 日 小 雨 10 月5 6 8 日 晴 天 10 月7 9 10 日 多 云 10 月4 12 13 日 小 雨 分 析 不 同 方 位 天 气 和 季 节 对 叶 片 湿 润 时 间 的 影 响 因 素 春 季 温 室 内 不 同 天 气 和 位 置 的 叶 片 湿 润 时 间 的 方 差 分 析 结 果 图3 a 表 明 晴 天 条 件 下 日 光 温 室 内 中 部 靠 北 和 西 北 相 比 于 东 部 东 南 中 部 靠 南 和 西 南 的 差 异 达 极 显 著 水 平 叶 片 湿 润 时 间 小 于2h d 的 位 置 有 西 北 0 67h d 中 部 靠 北 0 67 h d 中 部 1 33 h d 和 东 北 1 00 h d 西 南 是 叶 片 湿 润 时 间 14 h d 最 长 的 区 域 多 云 天 气 条 件 下 东 北 中 部 和 中 部 靠 北 相 比 于 东 部 东 南 和 中 部 靠 南 具 有 极 显 著 差 异 叶 片 湿 润 时 间 小 于2 h d 的 位 置 有 中 部 靠 北 0h d 中 部 1 33h d 和 东 北 1 67h d 中 部 靠 南 是 叶 片 湿 润 时 间 12 h d 最 长 的 区 域 雨 天 的 叶 片 湿 润 时 间 相 对 于 晴 天 和 多 云 具 有 显 著 差 异 温 室 内 所 有 位 置 的 叶 片 湿 润 时 间 均 大 于 12 h d 而 晴 天 与 多 云 之 间 无 明 显 差 异 秋 季 温 室 内 不 同 天 气 和 位 置 叶 片 湿 润 时 间 的 方 差 分 析 结 果 图3 b 表 明 晴 天 天 气 条 件 下 西 南 相 比 于 西 北 和 中 部 靠 北 具 有 极 显 著 差 异 叶 片 湿 润 时 间 小 于2h d 的 位 置 有 西 北 0h d 中 部 靠 北 0 h d 西 南 是 叶 片 湿 润 时 间 10 h d 最 长 的 区 域 雨 天 的 叶 片 湿 润 时 间 相 比 于 多 云 也 具 有 显 著 差 异 温 室 内 所 有 位 置 的 叶 片 湿 润 时 间 均 大 于 10 h d 这 说 明 晴 天 和 多 云 天 气 条 件 下 叶 片 湿 润 时 间 的 空 间 分 布 总 体 规 律 是 南 部 中 部 北 图 2 小 汤 山 和 房 山 温 室RHM 和BPNN 估 算 值 与 实 际 值 的 比 较 Fig 2 ComparisonofRHMandBPNNestimatedvaluesandactualvaluesinXiaotangshanandFangshansolargreenhouses 表 2 R H M 和 B P N N 的 统 计 指 标 和 误 差 Table2 StatisticalindsanderrorsofRHMandBPNN 地 区 小 汤 山 房 山 模 型 BPNN RHM BPNN RHM R 2 0 87 0 24 0 85 0 09 SD 5 91 5 91 4 81 4 81 MAE 1 81 3 81 1 61 3 36 MSE 4 42 26 53 3 50 20 97 RMSE 2 10 5 15 1 87 4 58 1 4 0刘 鉴 等 考 虑 日 光 温 室 空 间 异 质 性 的 黄 瓜 叶 片 湿 润 时 间 估 算 模 型 研 究 Vol 2 No 2 部 南 面 是 叶 片 湿 润 平 均 时 间 12 17 h d 最 长 的 区 域 由 东 向 西 方 向 上 叶 片 湿 润 时 间 的 空 间 分 布 总 体 规 律 是 东 部 西 部 中 部 中 部 是 叶 片 湿 润 平 均 时 间 4 83 h d 最 短 的 区 域 雨 天 的 叶 片 湿 润 时 间 比 晴 天 和 多 云 长 春 季 和 秋 季 分 别 为17 15 和17 41h d 4 讨 论 与 结 论 本 试 验 基 于BPNN 模 型 估 算 小 汤 山 和 房 山 温 室 内 各9 个 方 位 的 叶 片 湿 润 时 间 平 均 绝 对 误 差 MAE 分 别 为1 81 和1 61 h 与 已 报 道 的 小 麦 15 和 番 茄 17 有0 5 h 左 右 的 差 距 原 因 可 能 是 黄 瓜 叶 片 的 湿 润 特 性 与 小 麦 和 番 茄 不 同 22 尽 管 神 经 网 络 模 型 没 有 明 确 环 境 因 子 和 叶 片 湿 润 时 间 之 间 的 关 系 变 化 但 它 强 大 的 特 征 提 取 能 力 非 常 适 合 在 数 据 挖 掘 时 实 现 对 输 出 数 据 的 非 线 性 拟 合 所 以 仍 可 用 于 估 算 叶 片 湿 润 时 间 23 日 光 温 室 内 夜 间 温 度 由 南 向 北 逐 渐 升 高 湿 度 与 之 相 反 白 天 辐 射 由 南 向 北 依 次 减 弱 中 部 温 度 整 天 高 于 东 西 两 侧 18 24 本 研 究 中 湿 润 时 间 的 分 布 规 律 在 南 北 向 与 温 度 分 布 规 律 相 反 与 相 对 湿 度 和 辐 射 分 布 规 律 相 同 东 西 方 向 上 中 部 温 度 较 高 湿 润 a 春 季 温 室 b 秋 季 温 室 注 小 写 字 母 表 示 不 同 方 位 的 差 异 大 写 字 母 表 示 天 气 之 间 的 差 异 不 同 字 母 之 间 表 示 具 有 统 计 学 意 义 上 的 显 著 差 异 相 同 字 母 之 间 表 示 不 存 在 统 计 学 意 义 上 的 显 著 差 异 显 著 差 异 水 平 为0 05 N North 表 示 北 E East 表 示 东 图 3 温 室 内 不 同 天 气 和 位 置 叶 片 湿 润 时 间 的 方 差 分 析 Fig 3 AnalysisofvarianceofLWDindifferentweatherandpositions 1 4 1Vol 2 No 2 智 慧 农 业 中 英 文 S m a r t A g r i c u l t u r e 时 间 较 短 东 部 的 温 室 出 入 口 使 东 部 温 度 低 于 西 部 是 东 部 湿 润 时 间 高 于 西 部 的 主 要 原 因 雨 天 温 室 内 相 对 湿 度 大 易 造 成 叶 片 湿 润 表 明 日 光 温 室 环 境 因 子 的 差 异 性 会 影 响 叶 片 湿 润 时 间 本 研 究 使 用 了2019 年3 月 至11 月 小 汤 山 和 房 山 两 个 温 室 的 环 境 数 据 作 为BPNN 模 型 的 测 试 数 据 模 拟 效 果 较 好 但BPNN 模 型 能 否 预 测 不 同 季 节 和 不 同 品 种 的 黄 瓜 叶 片 湿 润 时 间 还 需 要 进 一 步 验 证 后 续 可 利 用 不 同 品 种 不 同 年 份 和 不 同 地 区 的 实 际 叶 片 湿 润 时 间 验 证 模 型 从 而 提 高 模 型 的 泛 化 性 25 26 本 研 究 阐 述 了 叶 片 湿 润 时 间 在 水 平 方 向 上 的 异 质 性 同 一 植

注意事项

本文(考虑日光温室空间异质性的黄瓜叶片湿润时间估算模型研究.pdf)为本站会员(ly@RS)主动上传,园艺星球(共享文库)仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知园艺星球(共享文库)(发送邮件至admin@cngreenhouse.com或直接QQ联系客服),我们立即给予删除!

温馨提示:如果因为网速或其他原因下载失败请重新下载,重复下载不扣分。




固源瑞禾
关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服 - 联系我们

copyright@ 2018-2020 华科资源|Richland Sources版权所有
经营许可证编号:京ICP备09050149号-1

     京公网安备 11010502048994号


 

 

 

收起
展开