何佳倩

淺談數(shù)學(xué)建模技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中的應(yīng)用

何佳倩

（沈陽(yáng)師范大學(xué)數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)學(xué)院遼寧沈陽(yáng)110034）

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展需要信息技術(shù)作為支持，在農(nóng)業(yè)科技領(lǐng)域引入數(shù)學(xué)模型可以更加精準(zhǔn)地為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供一定的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。數(shù)學(xué)建模具有明顯的優(yōu)勢(shì)，運(yùn)用數(shù)學(xué)模型構(gòu)建精確農(nóng)業(yè)發(fā)展的模式是新時(shí)期我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要目標(biāo)。文章以數(shù)學(xué)建模在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用為核心，分析了數(shù)學(xué)建模在解決問(wèn)題上的優(yōu)勢(shì)，提出了在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中引用數(shù)學(xué)建模的思路和方法。

數(shù)學(xué)建模；技術(shù)應(yīng)用；現(xiàn)代農(nóng)業(yè)

科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)改革發(fā)展的進(jìn)程中，引入先進(jìn)的技術(shù)和管理模式是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向前進(jìn)步的重要依托。在知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也同樣離不開(kāi)知識(shí)經(jīng)濟(jì)的優(yōu)秀成果。采用數(shù)學(xué)建模的方式實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是技術(shù)和生產(chǎn)之間有效結(jié)合的重要表現(xiàn)。現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可以表述為精確農(nóng)業(yè)，運(yùn)用數(shù)學(xué)建模實(shí)現(xiàn)精確農(nóng)業(yè)的模式構(gòu)建，是數(shù)學(xué)應(yīng)用過(guò)程中的重要價(jià)值。

1 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中數(shù)學(xué)建模的建立

隨著高科技在農(nóng)業(yè)中的使用，農(nóng)業(yè)的發(fā)展也離不開(kāi)農(nóng)業(yè)的數(shù)字化了，這就要求農(nóng)業(yè)在發(fā)展中必須實(shí)現(xiàn)信息全面化，要建立農(nóng)業(yè)數(shù)學(xué)模型。在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展中，把農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的各種數(shù)據(jù)通過(guò)一定的模型建立起來(lái)，構(gòu)建一定的框架，可以有效地體現(xiàn)農(nóng)業(yè)發(fā)展過(guò)程中外在因素與內(nèi)在因素之間的關(guān)系。

農(nóng)業(yè)發(fā)展過(guò)程中生成的各種數(shù)據(jù)，應(yīng)用于建模之中，促使現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展從傳統(tǒng)的經(jīng)營(yíng)模式轉(zhuǎn)入現(xiàn)代化經(jīng)營(yíng)模式，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不再局限于自己的經(jīng)驗(yàn)水平，而是理論與實(shí)踐緊密結(jié)合在一起，付諸于現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的整個(gè)過(guò)程中。使用農(nóng)業(yè)建模為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)時(shí)，不能把所有的希望全部寄托在數(shù)學(xué)建模上，不能停留在建模中的數(shù)據(jù)研究之上，而應(yīng)該對(duì)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的整個(gè)過(guò)程進(jìn)入深入的研究，同時(shí)利用數(shù)學(xué)建模的核心技術(shù)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的優(yōu)化做出正確的決策。

2 數(shù)學(xué)建模技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的模型類(lèi)型

數(shù)學(xué)建模技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中使用時(shí)，所使用的類(lèi)型大致有四個(gè)方面：數(shù)學(xué)概率統(tǒng)計(jì)、最優(yōu)化教學(xué)、非線性數(shù)學(xué)和計(jì)算數(shù)學(xué)。運(yùn)用數(shù)學(xué)規(guī)劃方法對(duì)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中的問(wèn)題建立數(shù)學(xué)建模之后，然后再進(jìn)行分析和決策。（1）在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展中應(yīng)用數(shù)學(xué)思維方法，促進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展；（2）現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展中的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，必須依靠數(shù)學(xué)和信息技術(shù)的使用，才能建立行之有效的農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)；（3）現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展中的數(shù)學(xué)建模必須標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，才能為現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的發(fā)展優(yōu)化和決策提供有力的幫助。

3 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)采用數(shù)學(xué)建模技術(shù)的必要性

我國(guó)已經(jīng)進(jìn)入到深化改革的關(guān)鍵時(shí)期，農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的體制改革既要遵循國(guó)家發(fā)展的經(jīng)濟(jì)環(huán)境，又要求在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域不斷引進(jìn)新的技術(shù)和新的方法。在實(shí)施精確農(nóng)業(yè)向前不斷發(fā)展的戰(zhàn)略規(guī)劃下，對(duì)于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域引用信息和數(shù)字化管理是新時(shí)期農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的新的目標(biāo)和要求。數(shù)學(xué)建模是數(shù)學(xué)知識(shí)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的重要嘗試，采用數(shù)學(xué)模型來(lái)表達(dá)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的規(guī)律和外在關(guān)系，是農(nóng)業(yè)模型的重要任務(wù)。農(nóng)業(yè)數(shù)學(xué)模型可以將農(nóng)業(yè)過(guò)程進(jìn)行數(shù)字化管理，通過(guò)數(shù)學(xué)建模的方式，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的各項(xiàng)內(nèi)容和各項(xiàng)任務(wù)都能夠納入到精確管理的統(tǒng)一平臺(tái)中，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中主要涉及的應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)是概率統(tǒng)計(jì)最優(yōu)化，數(shù)學(xué)非線性數(shù)學(xué)和計(jì)算數(shù)學(xué)。運(yùn)用數(shù)學(xué)建?？梢杂行У膶?duì)農(nóng)業(yè)問(wèn)題建立模型，然后進(jìn)行決策。運(yùn)用數(shù)據(jù)的方法可以更好的服務(wù)于精確農(nóng)業(yè)的措施制定。利用數(shù)學(xué)和信息技術(shù)的共同發(fā)展可以構(gòu)建起農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中需要數(shù)學(xué)模型的模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)。數(shù)學(xué)模型將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的大問(wèn)題化解為小問(wèn)題，同時(shí)可以明確農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中所追求的目標(biāo)，利用清晰準(zhǔn)確的表達(dá)來(lái)闡述技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的積極作用。

4 數(shù)學(xué)建模在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用和實(shí)踐

4.1 運(yùn)用數(shù)學(xué)建模實(shí)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的戰(zhàn)略性規(guī)劃

數(shù)學(xué)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用主要是解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各項(xiàng)問(wèn)題，采用數(shù)學(xué)建模進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的戰(zhàn)略性規(guī)劃是應(yīng)用數(shù)學(xué)重要思維方法，服務(wù)于農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要表現(xiàn)?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中運(yùn)用了數(shù)學(xué)模型中的線性規(guī)劃，利用現(xiàn)行規(guī)劃農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的目標(biāo)和任務(wù)更加清晰數(shù)學(xué)建?？梢愿玫倪\(yùn)用原始數(shù)據(jù)加以證實(shí)。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中涉及的位置量和變量較多，采用數(shù)學(xué)建模的方式就可以通過(guò)目標(biāo)函數(shù)的計(jì)算來(lái)明確農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的規(guī)律。例如可以建立約束方程組，利用線性規(guī)劃問(wèn)題來(lái)解決農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的總體發(fā)展規(guī)劃。

4.2 突出數(shù)學(xué)建模在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面的技術(shù)性設(shè)計(jì)

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)重點(diǎn)就是農(nóng)作物的管理和利用，采用數(shù)學(xué)建模的方式可以對(duì)不同的作物進(jìn)行技術(shù)上的掌控。例如在農(nóng)作物的水分處理上可以采用函數(shù)加法模型，乘法模型等形式，對(duì)不同地區(qū)和不同作物進(jìn)行有效評(píng)估，建立起自動(dòng)搜索的優(yōu)化模型。例如采用遺傳算法就可以準(zhǔn)確的判斷出農(nóng)作物的演化過(guò)程，這種自動(dòng)化的編程技術(shù)可以更好的判斷出自然界的條件，能夠根據(jù)數(shù)學(xué)建模的結(jié)果來(lái)制定農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的相關(guān)策略。

4.3 發(fā)揮數(shù)學(xué)建模的預(yù)測(cè)性作用

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不確定的因素較多，既有客觀的自然條件，也有生產(chǎn)方面的主觀條件，數(shù)學(xué)建模的方式可以有效地預(yù)測(cè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)情況。例如在進(jìn)行糧食的產(chǎn)量水平上，采用數(shù)學(xué)建模的方式就能夠規(guī)劃出一般糧食產(chǎn)量的模型。

具體應(yīng)用模型為

Y=YT+YW+？Y

這個(gè)公式中，Y為實(shí)際產(chǎn)量，YT為社會(huì)趨勢(shì)產(chǎn)量，YW為氣象產(chǎn)量，？Y為隨機(jī)量。

再如對(duì)糧食總產(chǎn)趨勢(shì)的判斷中，

方程：

YT=+14.81 t（2）Y,1

可以運(yùn)用建模的數(shù)據(jù)結(jié)合其他的等情況。例如天氣等情況來(lái)預(yù)測(cè)出固有條件對(duì)于糧食生產(chǎn)的影響。在數(shù)學(xué)建模的應(yīng)用中，糧食產(chǎn)量預(yù)報(bào)方程的建立是其中的重要代表，不僅如此，也可以采用模糊數(shù)學(xué)的方法有效判斷出環(huán)境生產(chǎn)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)之間的關(guān)系。數(shù)學(xué)建模發(fā)揮出來(lái)的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有至關(guān)重要的作用。

5 數(shù)學(xué)建模在現(xiàn)代化農(nóng)作物研究中的使用

現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的發(fā)展離不開(kāi)農(nóng)作物，所以在農(nóng)手物的研究中也必須要使用數(shù)學(xué)建模，要綜合考慮農(nóng)作物生態(tài)學(xué)的特征以及特性因子的情況，在研究中獲取農(nóng)作物生長(zhǎng)的各種數(shù)據(jù)，分析農(nóng)作物成長(zhǎng)的規(guī)律，通過(guò)建模中的數(shù)據(jù)來(lái)判定農(nóng)作物的生長(zhǎng)與環(huán)境、人為因素的關(guān)系，減少傳統(tǒng)研究中繁瑣的過(guò)程，對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)作出客觀的評(píng)價(jià)。例如，使用數(shù)學(xué)建模對(duì)大麥的生長(zhǎng)規(guī)律進(jìn)行研究時(shí)，可以根據(jù)數(shù)學(xué)建模，對(duì)大麥的感光性、氣孔、土壤水分等各個(gè)因素進(jìn)行具體的分析，不同的因子又建立不同的數(shù)學(xué)分析建模，模擬不同環(huán)境條件下和不同水分條件下的蒸騰作用，從而確定給大麥澆水的最佳時(shí)間。

影響農(nóng)作物生長(zhǎng)的因素有很多，所以利用數(shù)學(xué)建模分析農(nóng)作物的生長(zhǎng)規(guī)律時(shí)，要充分考慮常量與變量之間的關(guān)系，使之?dāng)?shù)字化，建立數(shù)學(xué)模型，或者繪制不同的圖形，在演繹、推斷之后，得出正確的分析結(jié)果，從而形成正確的決策，對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)進(jìn)行有效的控制。

6 小結(jié)

數(shù)學(xué)建模實(shí)際上是解決問(wèn)題的過(guò)程，是知識(shí)與結(jié)果之間的銜接。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，運(yùn)用數(shù)學(xué)建模就是通過(guò)數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化的管理對(duì)農(nóng)業(yè)的各個(gè)方面進(jìn)行全面的數(shù)字化管理。農(nóng)業(yè)過(guò)程中運(yùn)用應(yīng)用數(shù)學(xué)的建模，可以使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率更高。農(nóng)產(chǎn)品可以達(dá)到更高的質(zhì)量，可以更好的推進(jìn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的快速進(jìn)步。在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的推進(jìn)下，運(yùn)用應(yīng)用數(shù)學(xué)中的建模技術(shù)可以使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程更加精準(zhǔn)，突出農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的數(shù)字化管理模式。

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10.3969/j.issn.2095-1205.2019.11.28