一种基于气象主控因子的苹果产量预测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于气象主控因子的苹果产量预测方法，具体涉及果树产量预测技术领域，利用苹果基地县单产数据，分别由单产的3年滑动平均、2年滑动平均、5年滑动平均以及二次多项式拟合四种方法拟合基地县苹果趋势产量，进而从苹果单产中分离出气象产量；其次，以气象产量为研究对象，应用灰色关联分析方法分析了太阳总辐射、蒸发皿蒸发量、积温、降水量、风速、最高气温、最低气温、平均气温及高温热害日数、开花期霜冻日数、冬季休眠期低温冻害日数、气温年较差等88种气候因子与苹果基地县气象产量的关联度，提取出了影响基地县气象产量的主控因子；最后，利用支持向量机SVM（Support Vector Machine）定量预测了更长时间段的基地县气象产量。县气象产量。县气象产量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于气象主控因子的苹果产量预测方法


[0001]本专利技术涉及果树产量预测
，更具体地说，本专利技术涉及一种基于气象主控因子的苹果产量预测方法。

技术介绍

[0002]通常开展作物产量预测的方法包括农田抽样统计、估产模型法和神经网络法。
[0003]传统的农田抽样统计适用于地块级范围，在不同地块间差异较明显，较大地域范围数据采集的难度大、产量预测准确度较差；估产模型是当前粮食作物产量估算的主流方式，分为经验统计模型、作物生长模型、光能利用率模型和耦合模型4种类型，主要是根据气象数据与产量之间的关系建立统计模型，实现作物单产估算的模型，估产模型对于一年生作物的产量预测具有较好的适应型，对于多年生果树开展产量预测的生理学理论支撑较弱。
[0004]苹果生产受气象条件的影响和制约，降水、温度和太阳辐射等是影响苹果生长和产量的主要气候因子，但影响苹果产量的主控因子的选择至关重要，主控因子的生物学意义和对产量的贡献成为产量预测结果的关键，不同的地区及不同的苹果品种影响产量的主控因子或有不同。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术的实施例提供一种基于气象主控因子的苹果产量预测方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于气象主控因子的苹果产量预测方法，包括以下步骤：
[0007]S1：获取历史产量数据，并通过所述历史产量数据计算历史趋势产量数据序列；
[0008]S2：通过所述趋势产量数据计算出气象产量数据；
[0009]S3：基于所述趋势产量数据序列计算出相对应的趋势产量标准差，将所述趋势产量标准差作为产量分离方法优劣的判断依据，判定产地较优的气象产量分离方法，提取出产地的气象产量；
[0010]S4：将气象产量时间序列与气象因素时间序列进行灰色关联分析，并根据所述气象产量时间序列与所述气象因素时间序列之间的关联度计算主控因子的贡献度，鉴别主控气象因素；
[0011]S5：获取产地太阳总辐射观测数据，计算产地逐月总辐射量的地表反射因子参数值的基础上，太阳月总辐射数据采用各产地的天文辐射、相对日照及辐射参数计算出；
[0012]S6：获取产地月降水量、平均温度和平均风速并通过SVM预测产地月蒸发量数据；
[0013]S7：采用支持向量机方法将步骤S4中历史主控气象因素作为输入变量，气象产量作为输出变量构建预测模型；
[0014]S8：将气象产量预测模型进行校准和验证，采用回归斜率、相关系数、标准差和模
型效率指标进行预测精度的判断；
[0015]S9：对建立的气象产量预测模型开展精度订正后，预测产地气象产量。
[0016]进一步的，步骤S1中所述历史趋势产量数据序列基于所述历史产量数据并通过3年滑动平均、2年滑动平均、5年滑动平均和二次多项式拟合四种方法拟合得到。
[0017]进一步的，步骤S6中计算所述月蒸发量时月降水量、平均温度和平均风速作为输入变量，月蒸发量为输出变量。
[0018]进一步的，步骤S4中气象因素数量为88个。
[0019]进一步的，所述气象因素包括苹果不同物候期：上一年度12月—2月为休眠期、3月为花芽萌发期、4月开花授粉期、5月幼果坐果与花芽生理分化开始期、6—7月为幼果生长期、8—9月为果实膨大期、10月为苹果成熟采收与花芽生理分化完成期。
[0020]进一步的，影响苹果生长的气象因素包括气候资源和气象灾害。
[0021]进一步的，所述气候资源包括：上一年度11月—当年10月逐月平均气温、降水量，生长季4月—10月逐月蒸发量、太阳总辐射，上年11月—5月逐月最低气温，4月—8月逐月最高气温，4月上、中、下三个旬各旬的平均风速、平均气温、最低气温、最高气温、降雨量，5月上—下三旬的各旬的降雨量，全年≥5℃、6℃、10℃、20℃的有效积温和活动积温
[0022]进一步的，所述气象灾害包括高温热害、霜冻害、冻害、干旱，选取高于或低于某一界限温度的日数用于反映气象灾害的影响程度及影响时间，具体为：夏季高温热害日数(年内日最高气温≥35℃日数、≥37℃日数)，苹果开花期霜冻日数(4月上、中、下三个旬各旬的日最低气温≤0℃日数、≤
‑
2℃日数)，冬季休眠期低温冻害日数(上年12月—2月各月的日最低气温≤
‑
15℃日数)，年极端气温差(夏季极端最高气温
‑
上年冬季极端最低气温)。
[0023]进一步的，基于辐射参数的计算方法采用Angstom法，计算出不同月份辐射参数各月平均a值、b值，根据各站点的日照时数、可照时数和月天文辐射数据计算出相应月份的太阳辐射。
[0024]本专利技术的有益效果：
[0025]本专利技术本专利技术基于产地气候资源、气象灾害和苹果产量数据，应用4种方法计算出苹果趋势产量和气象产量，充分利用苹果从上一年休眠期开始至当年成熟采收与花芽生理分化完成期间所有可用的气候资源和气象灾害数据，鉴别出影响基地县/区苹果气象产量的主控气象因素，通过构建气象产量的神经网络模型达到预测的目的，与少数因子和传统统计方法相比更加精准，且提供了苹果在特定基地县/区的主控气象因素集。本专利技术通过构建苹果气象产量的预测模型，从而预测苹果的单产，提高了单产预测的精度。
附图说明
[0026]图1为本专利技术的88个气象因素示意图。
[0027]图2为本专利技术实施例中陕西苹果基地县/区气象产量主控气象因子集示意图。
[0028]图3为本专利技术实施例中基于SVM预测模型的苹果基地县气象产量精确度示意图。
具体实施方式
[0029]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0030]一种基于气象主控因子的苹果产量预测方法，以陕西苹果基地县苹果产量为例，包括以下步骤：
[0031]S1、根据陕西苹果基地县的苹果单产数据，应用4种方法计算趋势产量，包括：方法1：取前1年、当年和后1年共3年单产的平均值，方法2：前1年和当年2年单产的平均值，方法3：前2年、当年和后2年共5年单产的平均值，方法4：研究时段内逐年单产数据时间序列的二次多项式拟合。作为一种可实施方式，利用MicrosoftExcel2010软件从1981—2016年单产中分别计算获得4种陕西省28个苹果基地县1983—2014年趋势产量数据。
[0032]S2、对步骤1中所述趋势产量，根据气象产量为同年单产和趋势产量的差值计算出逐年气象产量。基于陕西省28个苹果基地县1983—2014年4种趋势产量数据分别计算出4种相对应的气象产量数据。
[0033]S3、对步骤1中所述趋势产量的波动性(标本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于气象主控因子的苹果产量预测方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：获取历史产量数据，并通过所述历史产量数据计算历史趋势产量数据序列；S2：通过所述趋势产量数据计算出气象产量数据；S3：基于所述趋势产量数据序列计算出相对应的趋势产量标准差，将所述趋势产量标准差作为产量分离方法优劣的判断依据，判定产地较优的气象产量分离方法，提取出产地的气象产量；S4：将气象产量时间序列与气象因素时间序列进行灰色关联分析，并根据所述气象产量时间序列与所述气象因素时间序列之间的关联度计算主控因子的贡献度，鉴别主控气象因素；S5：获取产地太阳总辐射观测数据，计算产地逐月总辐射量的地表反射因子参数值的基础上，太阳月总辐射数据采用各产地的天文辐射、相对日照及辐射参数计算出；S6：获取产地月降水量、平均温度和平均风速并通过SVM预测产地月蒸发量数据；S7：采用支持向量机方法将步骤S4中历史主控气象因素作为输入变量，气象产量作为输出变量构建预测模型；S8：将气象产量预测模型进行校准和验证，采用回归斜率、相关系数、标准差和模型效率指标进行预测精度的判断；S9：对建立的气象产量预测模型开展精度订正后，预测产地气象产量。2.根据权利要求1所述的一种基于气象主控因子的苹果产量预测方法，其特征在于：步骤S1中所述历史趋势产量数据序列基于所述历史产量数据并通过3年滑动平均、2年滑动平均、5年滑动平均和二次多项式拟合四种方法拟合得到。3.根据权利要求1或2所述的一种基于气象主控因子的苹果产量预测方法，其特征在于：步骤S6中计算所述月蒸发量时月降水量、平均温度和平均风速作为输入变量，月蒸发量为输出变量。4.根据权利要求1所述的一种基于气象主控因子的苹果产量预测方法，其特征在于：步骤S4中气象因素数量为88个。5.根据权利要求4所述的一种基于气象主控因子的苹果产量预测方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：李美荣，许财德，靳宁，李艳莉，李红梅，柏秦凤，
申请(专利权)人：陕西省农业遥感与经济作物气象服务中心，
类型：发明
国别省市：