（作物栽培学与耕作学专业论文）皖南烟草栽培管理智能决策与咨询系统的研究.pdf

中文摘要 本研究于2 0 0 3 年至2 0 0 5 年在中国科学院合肥智能所农业信息化重点实验室和安徽农业 大学农学系数字农业实验室共同完成。研究课题是国家科技部“8 6 3 ”计划重点资助项目“智 能化农业信息处理系统开发平台及其应用研究”( 2 0 0 1 a a l l 5 1 7 0 ) “智能化农业信息处理系统 应用研究安徽示范工程”( 2 0 0 1 a a l l 5 2 8 0 ) 的背景下完成的。作者以中国科学院合肥智能所最 新研制的智能化农业信息系统技术开发平台a i p l 0 为系统开发工具，以广大的烟草科技人员 的科研成果、烟农的实际经验和资料史实为基础，分别运用人工智能技术、多媒体技术、g i s 技术等与专家群经验相结台的方式，开发出了适合皖南地区烟草栽培管理智能决策与咨询系 统( i d c s t c m ) 。该系统具有以下各种特点： ( 1 ) 该系统主要由知识库、数据库、模型库、信息库、推理机、人机交互接口等综合而成， 具有可视化、网络化、知识化、构件化、智能化等特点。 ( 2 ) 该系统把数据库、多媒体、地理信息系统等有效集成，采用新型知识表示策略，对包 括逻辑性、描述性、运算性知识和图像、声音、影像等复杂农业知识加以表达与运用。 ( 3 ) 本系统把农业专家系统、作物模拟模型、决策支持与咨询系统等与计算机技术、多媒 体技术、网络技术等综合集成，系统直观、形象、人机界面友好、使用简单方便、易 学易懂。 ( 4 ) 该系统使用计算机技术与农业领域知识相结合，综合运用推理、预测、解释机制，为 广大烟农提供烟草生产管理综合知识与决策咨询服务，具有功能模块多，涉及内容广， 智能化程度高的特点。 ( 5 ) 本系统的知识库内容涉及品种选择、种子处理、培育壮苗、营养诊断与科学施肥、大 田综合管理、灌溉与排水、病虫草害防治、打顶与抹权、成熟叶采收与烘烤、产量预 测与经济效益分析、信息更新等，知识库强大包括烟草生产的完整的过程进行管理， 改变以往农业专家系统的不全面、不完整性。 ( 5 ) 系统开发引入当前作物专家系统中最先进的“3 s ”技术中的g i s 技术，通过g i s 技术 进行数据获取、调用和更新，使建成的系统更加实用和本地化，做到在烟草生产过程 中进行动态管理的作用。 ( 7 ) 该系统涉及图片三百多张，设计多媒体网页一百多页，视频录像6 0 多分钟，知识规则 五百多条，十多个功能模块，多媒体信息丰富。其系统的主体构件包括有品种决策构 件的开发与集成、缺素诊断构件的开发与集成、病虫害诊断构件的开发与集成、肥料 运筹构件的开发与集成、产量预测构件的开发与集成、经济效益分析等构件的开发与 集成，这些包括了烟草在生产过程中必须要考虑的影响因素，从而做到全面、系统的 栽培管理。 系统经过不断反复测试和完善，运行准确稳定，与同类的烟草栽培管理专家系统相比， 内容更加丰富、功能更加强大，并且具有一定的优越性和明显的地方特点。该系统的开发可 以为本省广大的烟草科技人员和广大的烟农生产优质烟叶提供一个平台，可以帮助烟农在烟 t 摹耋| 三产过程中徽爨舍毽静生产毒局蠢科学淡羡，缆够及嚣亨靛指导耀时生产，送一步箍裔安徽 省烟叶质疑，为安徽省烟叶生产向大省、强省迈进提供肖力支持。 关键词：优质烟时，栽培管理，智能决簧，g i s ，a i p i 。0 1 1 a b s t r a c t i nt h i sa r t i c l e ，t h er e s e a r c hw a s a c c o m p l i s h e d b o t hi nt h ek e yl a bo f a g r i c u l t u r a li n f o r m a t i o nh e f e i i n s t i t u t eo fi n t e l l i g e n tm a c h i n ec h i n e s ea c a d e m ys c i e n c e sa n di nt h e l a bo fd i g i t a la g r i c u l t u r e d e p a r t m e n to fa g r o n o m ya n h u ia g r i c u l t u r a lu n i v e 措i t y f r o m2 0 0 3t o2 0 0 5 t h er e s e a r c hw a sa l l i m p o r t a n ti t e mw h i c h a i m e d b y8 6 3p r o j e c tf o rm i n i s t r yo fs c i e n c ea n dt e c h n o l o g y t h ei t e mi st h a t s t u d yo ns y s t e mo fd e v e l o p m e n tp l a t f o r ma n da p p l i c a t i o nf o ri n t e l l i g e n ta g r i c u l t u r a li n f o r m a t i o n w h i c h n u m b e r i s2 0 0 1 a a l l 5 1 7 0 ，t t l os e c o n d i t e m i s t h a ts t u d y o ns y s t e m o f d e v e l o p m e n t p l a t f o r m a n da p p l i c a t i o nf o ri n t e l l i g e n ta g r i c u l t u r a li n f o r m a t i o nf o ra n l a u id e m o n s t r a t i o ne n g e r e e r i n gw h i c h n u m b e ri s2 0 0 1 a a ll5 2 8 0 t h ei n t e l l i g e n td e c i s i o na n dc o n s u l a n ts y s t e mo fh i g hq u a l i t yt o b a c c oc u l t i v a t i o na n dm a n a g e m e n t ( i d c s t c m ) w a sd e s i g n e dw i t ha g r i c u l t u r a li n f o r m a t i o np l a t f o r m l 0 ( a i p l o d e v e l o p e db yh e f e i i n s t i t u t eo fi n t e l l i g e n tm a c h i n e sc h i n e s ea c a d e m ys c i e n c e s b a s e do na c h i e v e m e n t so ft o b a c c o s c i e n t i s t sa n d p r a c t i c a le x p e r i e n c e so f t o b a c c of a r m e r sa n dk n o w l e d g e ，i d c s t c mw a s d e s i g n e d b y t h ea d v a n c e dt e c h n i q u e so fa r t i f i c i a li n t e l l i g e n c e ，n e r v o u sn e t w o r k ，m u l t i m e d i a ，o i s ，a g e n ta n d e x p e l se x p e r i e n c e s t h i ss y s t e mi sh e l p f u lf o rt h ef a r m e r st oc u l t i v a t ea n dm a n a g et o b a c c oa n d p r o m o t e t h e p r o d u c t i o no fh i g hq u a l i t yt o b a c c of o rs o u t h e r na n h u i i th a ss o m es p e c i a lc h a r a c t e r s a sb e l o w ： i t h i ss y s t e mw a s c o m p r i s e do fk n o w l e d g eb a s e ，m o d e lb a s e ，i n f o r m a t i o nb a s e ，d a t a b a s e ，i n f e r e n c e m a c h i n ea n di n t e r f a c ea a dc h a r a c t e r i z e dw i t hv i s u a l i z a t i o n ，i n t e l l i g e n c e ，c o m p o n e n t ，n e t w o r ka n d k n o w l e d g e j t h i ss y s t e mc o m b i n e d 谢墩d a t a b a s e m u l t i m e d i a m a c h i n el e a r n i n ga n dg i sa n du s e dn e w t y p e m e t h o d s o f k n o w l e d g e d e n o t a t i o n i tc a l le x p r e s sa n du s ec o m p l e x i t ya g r i c u l t u r a lk n o w l e d g es u c ha s l o g i c a l i t y , d e s c r i b i n g ，o p e r a t i o n ，i m a g e ，s o u n de t a l 疆l + 玎l i ss y s t e mw a s c o m p r i s e do f a g r i c u l t u r a le x p e ns y s t e m ，c r o ps i m u l a t i o nm o d e l ，s u p p o 建d e c i s i o n s y e t e m ，m u l t i m e d i aa n de h a r a c t e r i c e d 、v i 也i n d i r e c t i o n ，v i s u a l i z a t i o n ，s i m p l yt ou n d e r s t a n da n d l e a r nf o rt h ef a r m e r s 戳ss y s t e mw a sc o m b i n e dw i t hc o m p u t e rt e c h n o l o g ya n da g r i c u l t u r a lk n o w l e d g eu s i n gt h e m e t h o d so f i n f e r e n c i n g ，f o r c a s t i n g ，e x p l a i n i n gm e c h a n i s me t i tm a y b eh e l p f u lf o rt h ef a r m e r st o c u l t i v a t ea n d m a n a g e t o b a c c oa n dc o u l dp r o m o t et h ep r o d u c t i o no f h i g hq u a l i t yt o b a c c o 。i th a s t h e c h a r a c t e r i c e dw i t hm o r ef i m c f i o n s v 。强i ss y s t e mc o n c l u d es e t e t i n gv a r i e t i e s ，p r o c e s s i n gw e e d s ，c u l t i v a t i n gs t r o n gs e e d l i n g ，s c i e n t i s m f e r t i l i z a t i o n ，m a n a g e a n d i r r i g a t i o n ，p r e v e n t i o n a n dc u r e p e s t s a n d i n s e c t s ，t o p p i n g a n d e r a s i n g ，r e c o v e r ya n dr o a s t ，y i e l d sf o r c a s t ，b e n e f i ta n a l y s ea n di n f o r m a t i o nu p d a t e t h es y s t e m s k n o w l e d g e b a s e i sb i gw h i c hc o n c l u d ea l lt h ep r o c e s so ft o b a c c oy i e l d i tc h a n g e st h es h o r t c o m i n g s o f o t h e r se x p e r ts y s t e ms u c ha sn o ta l l s i d e da n dn o t i n t e g r i t y 1 1 1 t h i ss y s t e mu s e dt h ea d v a n c e dt e c h n i q u e so fg i sa m o n gi n 3 s o fc r o pe x p e r ts y s t e m w e c o u l dg e ta n du p d a t ed a t au s i n gg i st e c h n i q u e s t h i ss y s t e mi su s e f u la n dl o c a t i o na n dw ec a n d y n a m i cm a n a g e t h ep r o c e s so f t o b a c c og r o w i n g v u t h i ss y s t e mw a sc o m p o s e do fs e v e r a lh u n d r e dp i c t u r e s ，m o r et h a no n oh u n d r e dw e a g e s ， a l m o s ta nh o u rv i d e o ，h u n d r e d so fr u l e sk n o w l e d g e ，t e nf u n c t i o ns e g m e n t s ，p l e n t yo fm u l t i - m e d i a i n f o r m a t i o n t h es y s t e m sr o l es e g m e n t sa r ei n c l u d i n gs e l e c t i n g v a r i e t i e s ，d i a g n o s i n gn u t r i t i o n ， d i a g n o s i n gi n s e c t sa n dp e s t s ，u s i n gs u i t a b l ef e r t i l i z e r , f o r e c a s t i n gy i e l d s ，a n a l y z i n ge c o n o m y b e n e f i t o fd e v e l o p m e n ta n di n t e g r a t i o n a l lt h ef a c t o r sa r et h o u g h ta b o u td u r i n gt h ec o u r s eo ft o b a c c o c u l t i v a t i o na n d m a n a g e m e n t 。 t h i ss y s t e mw a ss t a b i l i t ya n da c c u r a c yt h r o u g h r e c t i f y i n ga n du s i n g i th a sm o r ec h a r a c t e r ss u c ha s c o n t e x ta n df u n c t i o n s i ti ss u p e r f i c i a la n dl o c a t i o na n dc a n s u p p o r tap l a t f o r mf o rt o b a c c os c i e n t i s t s a n df a r m e r st oc u l t i v a t ea n dm a n a g et o b a c c oa n dc a np r o m o t et h ep r o d u c t i o no fh i 曲q u a i l t y t o b a c c of o ra n h u ip r o v i n c e ，f a r m e r sc a nd e c i d ea n dg u i d et o b a c c oy i e l dw i t ht h e s y s t e m t h i s s y s t e m i sh e l p f u lf o rt h ef a r m e r si n c o m ea n d p r o m o t e r u r a le c o n o m y d e v e l o p m e n t it h i n k t h i ss t u d y w i i lb eau s e f u la n d h e l p f h le x p l o r e d r e s e a r c h k e yw o r d s ：h i g hq u a l i t yt o b a c c o ，c u l t i v a t e a n d m a n a g e ，i n t e l l i g e n t d e c i s i o na n dc o n s u l a n t s y s t e m ，x i o n g f e n g a i p l o ，g i s ， i v 独创性声明 本人声明所璺交的论文照我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表躐攒写过酶磺究成栗，氇不穗含受获褥安徽农业大学域其它教育极梅鑫勺学位或谖书 而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所傲的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示了谢意。 研究生签名 时i 司：年 月日 关于论文使用授权的说明 本久完全了瓣安徽农业大学煮关保蜜、馕曩学位论文夔援定，霹：学校有权傈警 遴交论文的复印件和磁盘，允许论文被奁阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复 制手段保存、汇编学位论文。同意安徽农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、 传播学位论文蛉全部或部分内容。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守_ l 敝协议) 研究生然名 导师签名 时间：年月日 时间：年月日 第一章绪论 1 1 农业信息技术发展背景概述 1 9 4 6 年世界上第一台电子计箨桃在美国阀世，标志若个新融代的浓临，随着 诗算税技术、逶信技术、弼络技术以及空间技术躺发震，人蹙开始送入一个崭薪靛信 息时代。目前国际上搬信息技术与农业的结合称为智能农业信息技术( a g r i c u l t u r a l i n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y ) 也称之为信息农业，它是一门新兴的边缘应用学科，是农 、监辩擎霸售惑秘学穗互交叉、稳互渗透嚣产生瓣学懿，是对簿荚农监生产、经营管理、 战珞决策过程中的自然、经济和社会信息的枝浆、存储、传递、处理、分析和利用的 技术，它依靠网络技术实现远程咨询、远程诊断、远程控制、远程培训等”o 。农业信 息技术主要包括农她数据库、管璞信息系统、决策支持系绕、专家系统、模拟模型系 统、计舞李a 阏络、遥感系统、全球定位系统帮远程通讯等。j 。信息技术在农、韭中静广 泛应用，其发展历程大致分为四个阶段：2 0 世纪5 0 6 0 年代使用计算机进行农业科 学计算：7 0 年代主要研究农业数据处理和农业数据库的开发：8 0 年代之后开始进行 农业支戆与整涮运熬戆疆变蟊开发；年饩送入i n t e r n e t 瓣络笾时代，袭鬟以农监 现代化走向农业信息化，从现代农业走向信息农业的大趋势。”。 2 0 馓纪9 0 年代以来，美国、网本、西欧等发达国家在农业信息化方向发展很快， 应用范黧缀广，侵农她生产率承乎褥至l 大幅度簸提亳。墨翦嚣欧国家农业信息化方虞 的发袋溅进入产韭化阶段，以美潮、德国和日本为代表的发达国家，在究成了农业工 业化和农业机械化厝融开始进入农业信息化时代，形成了从农业信息的采集、加工、 处理到发布的健全和完善的农业信息体系1 。我国的农业信息化进程起步较晚，但近 年来发袋铰挟，经道j 霆年熬发袋，我蓬懿农效傣惠援末无论在信惑篱撵疆 孛建设方 面，还怒在农业信息平台建设方面都取得较大的发展，建立了一批数量可观的农业数 据库和各类应用系统，它涉及农业生产、科研和管理诸方面，其中具有代袋性的数据 库有：中基农 乍甥秘艨资源数据黪、农业气象数援疼、中国镄瓣数撂蓐、全藿农业经 济统计浚辩数据痒、中国农树文献数据库等”。 尽管我国农业信息技术的应用已初见成效，但整体水平不高，信息资源的数量和 质量不自满足农业生产、科学管理的需要，从攀农业生产的势动者大部分文化程度较 低、镳们不灌表鲎科技、信惠意识不强，表韭倍惠咨诲鞭努业鞠信惠技术产品产韭诧 水平低，不能满足农业生产、科研、教学管理和技术推广对信息技术的需习之，主要表 现为信息基础设施落后、网络化程魔低、信息交流与共享不畅、信息资源建设、信息 采集手段藩轰、数攒瘴耱类不全、溉模毒焉分教、标准诧程浚诺等”j 。觉秘錾家领导 人十分_ 黧视农业信息化的发展，程科技部和国家窝然科学基盒的资助下，设立“8 6 3 ” 高科技研究计划3 0 6 主题，专门成立农业信息化领导小组，把农业信息化建设放在重 要的位置，开展“农业决策支持信息系统的研究”、“农业信息关键技术的研究”、“智 能化农业信息技术应用示范工程”等，已在我国建立2 0 多个农业示范区进行推广和 应用，取得了显著成效，另外还开展了“数字农业”、“精准农业”、“虚拟农业”等方 面的探索研究”。 1 2 国内外农业专家系统研究现状 1 2 1 农业专家系统研究综述 农业专家系统( e x p e r ts y s t e m ) 也称为农业智能系统( a g r i c u l t u r a l i n t e l l i g e n ts y s t e m ) ，它是人工智能的一个重要的分支，早在6 0 年代就已问世，7 0 年代末8 0 年代初，一批面向不同领域的专家系统相继问世，标志着专家系统的研究 已从实验室阶段进入应用研究阶段。专家系统是基于知识和程序设计方法建立起来的 计算机系统，它结合集成特定领域专家知识和经验，能像人类专家那样应用这些知识， 通过推理模拟人类专家做出决定的过程来解决人类专家才能解决的一系列复杂的问 题”1 。专家系统一般由知识库、数据库、模型库、推理机、知识获取工具、人机交互 接口等组成。“j 。知识库和推理机是整个专家系统的核心部分，专家系统般结构表 示如下图1 - 1 所示： 图卜1 农业专家系统基本框架 f i g l 一1 t h e f r a m e w o r ko fa g r ic u l t u r ee x p e r t s y s t e m ( 一) 国外研究和应用现状 农业专家系统的产生由来已久，早在2 0 世纪5 0 年代初，美国的数学家提出了机 器能思维的观点，从而诞生了人工智能这一新兴的科学“1 。“1 。2 0 世纪6 0 年代中期， 美国斯坦福大学的d e n d r a l 、麻省理工学院的m a c s y n a 计划开始研制首批专家系统， 一直持续到7 0 年代中期较为完簧地提出了专家系统的定义“。从6 0 年代到8 0 年代 麓2 0 多年墨，专家系统广泛淼焉予簇学、娥震、生耪纯学、敬障诊鞭、互糕、数学 问题求解、教育、军事等领域“3 。1 9 7 8 年由美国伊利诺斯( i l l i n o i s ) 大学开发的 大嚣瘸蠡塞诊鼗专骞系统p l a 瓣d ，d s ，它楚毽界上第一个农监专家系统，瘦麓该较俘， 个未经训练的警避入也自2 够识别大蒙瘸虫密瘦状并提供诊敝，经过测试表鼹其诊凝 能力超过真正的专家“4 。1 9 8 2 年该大学开发出另一个专家系统p l a n d c d ，用于预测 玉米螟对溅米造成的损失。1 9 8 3 年爨本千蛾”大学开发出鼹绞糖瘫虫害诊龄专家系绫 m i c c 等“。2 0 世纪8 0 年代以后，农业专家系统的研究开发获褥较快的发展，尤其鼹 美謦、鞫本、酸渊更为突赛，1 9 8 6 年i o 胃装蓍农韭都帮全簪耩荐委爨会合作开发静 棉花综合生产管理专券系统c o m m a x g o s s 州获得了极大的成功，f 1 0 r i d a 大学开发出 了大豆瘸擞害薅滔专家系统s o y b o g 与s 嬲一e x 稻赫种选撵专家系统c o e ，美国弗害 尾豫工学院j 。w 。r o 矗c 鞋等人开发出了农业害虫秘襞瓣管理专家系绞p 渊g 取终了良好 的效果1 ”1 。美国宾夕法属亚大学专家系统开发组( e s d g ) 是美豳许多从事专家系统研 发的辩磺狡梅之一，近年来已开发谗多专家系绞，妇莩暴生产辫理专家系统a p p l e s 、 梨园生产麓理专家系统p e a c h e s ，宾夕法尼鼹州苹果专家咨询系统p s a o c 、森林害虫 虢治专家系统g y p s e s 、蜜辩管遴专客系统b e e a w a r e 、蕈簿管瑗专家系统t u r f e x s 、 马铃麓窖胀综合防治专窳系统p o t a t o e s 等，该大学还开发出了一些专家系统壳，如 b r u c e s h e l l 、p e n n s h e l l 、n e t w e a v e r 等”5 。 裘l 。嚣瓢上其有伐袭牲戆农照专家系统渊 t a b l t h e r e p r e s e n t a t i v ea g r i c u l t u r a le x p e r ts y s t e m i nt h ew o r l d 系统名称磷爨翥磷剃黪阙应曩镶域 t y p e d e v e l o p e r t i m ef i e l do f a p p l i c a t i o n p l a n t a g b o u l a n g e r 1 9 7 8 d i a g n o s i n gd i s e a s ea n di n s e c t sf o rs o y b e a n c f f l x i o n g e t “l9 8 3 c r o pf e r t i l i z a t i o n e o m a xh + l e m m o n1 9 8 6c o t t o nm a n a g e m e n t f o 激嚣矗g e j 2 p a t a c q i 9 8 7 o p t i n i z a f i o no f f o r g ep r o d u c t i o n p l u s c a l e xe r p l a n t1 9 8 9 c o t t o na n dr i c em a n a g e m e n t c u 嚣 o w m o r g a n e t a l l9 8 9w i n t e rw h e a t v a r i e t ye l e c t i o n d h l e sa d v v q a i t t a k e re t a ll9 8 9m i l k p r o d y c f i o nd i a g n o s i s 敷s 善l n 。b ，k j a c o b s o ne t a l1 9 8 9 p r o p a g a t i o n i ng r e e nh o u s e f i n a k s n g b o g g e se t a l 1 9 8 9f a r mf i n a n c i a la n a l g s i s x f ( k a 、f l x i o n g e t a l19 9 0 d e v e l o p i n g t o o lf o r e x p e r ts y s t e m s c 疑0 p e s s m o h a ne t a li 9 9 4 c r o ps e l e c t i o nb a s e d o ne n v i r o n m e n t g r 鲥e xs 。e d r e s se t a l1 9 9 8 g r a p ep r o d u c t i o nm a n a g e m e n t ( 二) 灏悫磺究霸应髑现状 我围也十分重视人工智能拽术在农业领域的应用研究，早在2 0 世纪7 0 年代末 就开始在农业方面的研究与应用，是国际上开展此领域的研究与应用比较早的国家之 一。我豳熊第一个农业专家系统是痰中科院合腮智能枫城研究所开发成功驰“砂礓黑 枣麦施肥咨诲诗彝爨系统”，该系统在安徽潦乾平原1 0 多个垂取褥较大规模蓊应 用，开创了农业专家系统在我国的应用与发展。我国农科院的有关研究所相继开发 了小麦、玉米、育种、粘虫测报、柑橘及低温密预测等农业专家系统。许多的高等院 校翻秘蕊攀应迄在辍稷开发表 乍戆麴瘸变害貔浚( t a n g ，1 9 9 4 ) 、农馋滋簸珞( 上富 周平，1 9 9 4 ) 、作物施肥( 金安士镣，1 9 9 0 ) 、农业生态环境评价( 郭明超镣，1 9 9 1 ) 、 土地评价( 郑兴平，1 9 9 i ) 、区域农业发展( 郭向东，1 9 9 3 ) 、小麦高产技术专家系统 ( 余华答，1 9 9 6 ) 、水果果形判剐人工裤经网络专家系统( 划髑等，1 9 9 6 ) 、基于觏耍 帮图形鹃苹粟、鬃瘸虫害诊断与黼洽专家系统( 王爱茹等，1 9 9 9 ) 、农业波源高效稳 用技术集成专家系统的设计( 李道亮，1 9 9 9 ) 、生态农业投资项目外部效黼评估的专 家系统( 范大路，1 9 9 9 ) 、基于作物生产特征的作物栽培专家系统( 柴毅，1 9 9 9 ) 、基 子生长援毯的枣麦管疆系统( 营翌麓，1 9 9 9 ) 等磺方瑟豹农监专家系统。“。褒窝家“8 6 3 ” 计划、潮家自然科学潺金、国家科技部的资助下，开展了农业专家系统的研究应用， 形成了一系列的农业专家系统开发工具，主要肖中科院合肥错能所的平台、吉林大学 的平台、啥尔滨工业大学靛平台、国家农业信息工程研究中心的乎台，开戆在全国二 十凡个密市建立了示薄区迸孑亍推广和应孀，已取得了良好静社会效益翻经济效益”“。 安徽省的农业专家系统的研究与发展，为本省的经济建设做出了积极的贡献，如安徽 省水稻瘸虫草害诊治专家系统、棉花病虫革害诊治系统、小嶷施肥专家系统、南京农 业丈学耪安皴农鲎辩学浣懿隶程秘糕缀卷咛螟管疆专家系统、安皴誊诗雾哮；心稻安徽 农科院合作的水稻瘸斑害专家系统等等。中科院合肥智能所与安徽农业大学等单 位合作，研究开发了一系列的开发工具，现已开发了最新版本的雄风智能a i p l 0 ， 剥雳雄风平台_ 开发出了穗慈、小麦、水疆、玉米、霆艺与瓜累、麓髭、穗保、栽培以 及畜牧承产和灌溉等农业专家系统，并在示范隧雅广应用，取褥了良努静缝济效益与 社会效益。”。 1 。2 ，2 传物模拟模型技术的砑究城状 作物模拟模型技术是将系统科学和计算机技术引入作物科学，根据作物生理学和 生态学原理，通过对作物生长发育过程中获得的安验数据，加以理论概括和数据抽象， 建立关予 乍物甥候发商、光合生长、器官形成和产量形成等生理过程之闻的动态数学 模墅1 ”3 。它兵有薅释能力强、应用黼宽、考虑静影嫡露子多粒弱予控制等优点，其功 能主要怒提供目标动态定量和优化决策。以农业系统模拟模型为核心，将模拟与优化 4 楣结合劳与有关领域专家知识提融合，髟残侔甥栽培模拟饶化决策系统。它涉及 乍物 科学、系统科学、农渡气象学、土壤学和植物绦护学以及计算枫信息技术，具有整体 性反馈控制、优化和动态定量决策的特点。作物模拟模型技术在2 0 世纪6 0 年代中后 期首创赫兰和美国，1 9 6 5 年d e w i t ( 荷兰) 、d o n c a n ( 美国) 等人相继发波了叶片冠 层、接耱群葵竞合佟镯模鍪，标悫萋终穆模熬技术懿闻整。蠢7 0 年我以寒，俸物模 拟模型研究在深度和广度上都得别快速发展，并趋于综合与应用化。其中，荷兰与美 国的研究代表了当今本领域的研究水平“。1 9 7 0 年d e w i t 等人首先把呼吸作用引入 俦物模毽，建立了完熬蕊簿甥模黧e l l r o s ，该模型是其鸯纛论基础积极疆过程兹动 态生长模于盥模型。1 9 7 4 年p e n n i n gd e v r i e s 发现了生长呼暇与新形成豹生物量之闻 的关系，对深入研究呼吸作用具有熏要意义。1 9 7 8 年d e w i t 提出了b a c r o s 模型，该 模型结构复杂，理论性、综合性强。1 9 8 2 年，v a n k o u l e n 等根据b a c r o s 模型建立了 篱单遗鲻酶s o c r o s 挨整，该穰蘩以太强辐垂雩为影瞻生长黪纛要霞孑，以。嗣仡秘 向植株各器官的分配为基本生物学概念模拟了小麦叶、茎、根、粒的潜在干物质生产。 1 9 8 7 年p e n n i n gd e v r i e s 等建立了一年生作物生长的模拟模型m a c r o s ，此外，较有 影响戆修甥模型还有s i m c o t 、r i c e m o d 和e p i c 麓8 5 。 我囝的作物模拟横型研究起步较晚，真正的研究是在8 0 年代后，1 9 8 2 1 9 8 3 年 高亮之在荚国建成曹稽计算机模拟模型( a l f a m o d ) ，1 9 8 6 年黄策、王天铎建成了水 稻计算桃模型( r i c e m o d ) ，江鹾农业大学和华离农业大学分别研制出水稻模拟模型 r i c a m 舜弱r s m 等”3 “。枣亮之、金之庆等将水稻生理生态的计算辊模叛技术与承稻栽 培的优化原理相结合，首次研制成水稻栽培计算机模拟优化决策系统( r c s o d s ) 。中 国农科院棉花研究所初步研制出棉花高产栽培生育动态模型c g s m ，1 9 9 5 1 9 9 9 年中 謇丧蛰大学、潺毒农渡大学、露豢褰农科茨分魏建立7 计算筏生长发育邋愆搂型、鼹 花生长发育模型、玉米生长发育模型。1 9 9 9 年以来，中国农业大学、南京农业大学、 江西农业大学、中国科学院、内蒙古农牧学院等在作物发育空间分布数学模拟智能管 理系统模型，做出了深入的研究，随着“3 s ”( g p s 、g i s 、r s ) 技术的发鼹，对 乍穆 模叛鬟黧技术静研究避一步发震。 1 2 3 决策支持系统技术研究现状 决繁支持系统( d e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m ) 是戮计算税为基础静对决策支持的 知识信息系统，用于处理过程中的半结构化和非结构化问题”“。决策支持系统的研 究始于7 0 年代初，美圜麻省理工学院的s c o t t m o r r t o m 等人开创了这一方两的工作， 1 9 8 2 年s p r a g u e 蠢c a r ls o n 垮决策支簿系统定义梵：交互式喜幸算极支持系绞，麓懿 助决策者运用资料和模式解答非结构化问题。1 9 9 2 年美国f l o r i d a 大学农业工程系 。l a l 嚣久磷割出f a r m - s y s 帮d 。ek l i n e 等人磅割出农场级智能化决壤支持系统 、商监( 专卖髑) 帮农韭( 爝革垂奄零孛疆、采购) 三大麓恿系统；”1 。 截止目前为止，烟草信息化走过了起步阶段和应用发展阶段，我国对烟草种植信息化 研究开展得比较早，成绩较为突出的是河南农业大学国家烟草生理生化研究基地刘国 鼷、马耨瘸教授，恁嬲综合考虑影镳懑荤生产瓣蠢耱霾予嚣突琢壤嚣，逡行试验窥磷 究，建立了烟草生产教育动态模拟模型系统，该颈研究屠国内领先地位，在实际生产 中具有煎器的指导意义。该系统具有如下的特点：首先，对烟草发育与环辘因子之间 的关系避彳亍了知识的综合积关系黝莛l 诧；其次，实现了对熠肇生长发育整个过程的模 熬；秀次，为薪品种静撞广帮生态区的签定提供依据；最后，实现了灞革的种植割爱 与品种的适应性分析，实现对烟草生产系统的动态行为进行预测，为烟草的栽培管理 提供辅助决策”。云南省科委黄兴文教授根据中科院合肥智能所的开发平臼，结合云 毒害熬气强、壤、壹| 蠡理、光照等繇凌条 孛，开发蠢了适合云薅卷鑫然条 拳戆矮摹栽 培管理专家系统，该系统操作简单、实用性强、本地化的特点突出等优点，在示范区 进行推广和应用，其臌用效果显著，节省了大量的人力、物力和财力，为云南省的经 济建设傲斑了重要懿羹献，它犀时瞧是我国开发滠旱的烟孳簸墙管理专家系统之一， 另辩，凝有代表牲的逐有海南诲舀烟草公司磺铡静“烤烟配方施糟专家系统”、青溺 烟草研究所建立的“烟草病毒病预测预报模型”铎。“。但在焖草信息化的邋程中，烟 草农业信息化的进程怒比较滞后的，特别在烟草的农业生产研究中，信息技术的应用 屁乎是片空叁，令嚣卷耀懿竞争瓷褥更多憝豢中子黎麓意擎孛，箨么，在滚精生产 中优质烟叶的栽培研究显得尤其羹臻。 6 1 ，2 5 磷究工终豹嚣黥与意义 烟革原产美洲中南部，栽培历史不长，是世界上传播发展较晚而为各圈人民普遍 栽培的一种经济作物之一，其主要用途是将其叶片加工成各种各样的调制品供人们吸 食。毯癸翅摹主要分巍予6 0 。n 4 5 。s 熬建区，烹产区在4 5 。k 3 。s 之闽，妥灏最多， 约占徽界总面积的4 9 n ，北美洲约占2 6 7 4 ，欧洲约占1 8 5 ，其它约占6 5 ，烟草俦 入我国大约在十六僦纪中叶，种械已有四百多年的历史。烟草在我国分布广泛，从 东经7 5 。1 3 4 。，j b 终1 8 0 5 0 0 ，鼯东起黄海之滨，西至伊熬边陲，青越海南岛，北 超自承、黑永之闻，蕊低予海乎瑟瓣睦鲁番盆熄到海拔5 0 0 0 m 以上的裔潦由区，黉处 都种植烟草。我国的烟区分成7 个大烟区：北部西部烟区、东部烟区、黄淮海烟区、 长江中下游烟区、长江中上游烟区、西南烟区和南部烟区。目前全国烤烟萃申植面积已 达1 3 7 万h 瓣2 ，全国已蠢2 s 令省嚣、8 0 0 多令瑟瑟蓬耀莘，觚事灌时生产瓣农户已有 1 0 0 0 多万户，每年生产烟叶约2 5 0 万t ，全国每年出口烟时约6 万t 以上，年刨汇1 亿美元汹1 。 我餐爆时生产秘强内先进省份妞云嘉、贵州、疆建稳魄，存在稷大差距，但是在 我省条件比较适宜酌媳区烟草静糠有一定的斌模。2 0 0 2 年全省种烟2 。0 0 1 0 留( 3 0 亩) 以上的农户有5 3 2 户，占种烟农户数的3 6 ，占种烟总顾积的2 0 7 。其中种烟 2 0 0 1 0 帑( 3 0 0 亩) 以上的农户搿2 2 户，种烟3 3 4 1 0 2 ( 5 0 0 亩) 以上的农户有6 户，秘耀6 。6 7 x 1 0 静( 1 0 0 0 富) 以上麓表户有2 户，全省户平均耱疆嚣弦超过。3 4 n 1 0 3 酽( 8 亩) ，远逸高于全国平均水平( 全国户平均种植约2 6 7 1 0 3m ：( 4 亩) “。 自2 0 0 0 年初至2 0 0 2 年底，安徽烟革工商销售额分别从6 0 彩亿元增长到突破t 0 0 亿 元，年实援甏剥从3 e 多亿元增长劐艇多亿元，熟了一蚕，其中剥滤扶4 亿元增长至t 2 0 多亿元，翻了两潞多，因此在发展粮食作物和其他经济作物生产的同时，困地 制宜地发展烟草生产，多生产优质烟叶，既可满足卷烟工业的需要，出口换取外汇， 又可发展农村经济增加农民收入，为本省的经济建设做出了鬟要的贡献。安徽省的烟 时晶溪茏其是香气熬嫫，嗣超赛上公认戆铙囊瓣甘耜琵有较大戆差距，和鬻肉先进省 份( 如云南、贵州1 、橘建) 相比也肖相当大的茬距”；。烟叶质量是烟草行业的生命和 出发点，一直以来都是烟草工作的震点和目标。安徽省烟叶特征表现为小雨薄，烟碱 含量低，耱傍含量舞，土罄时表滋为时片窄焉壤簿，缀织缝捻遘密，蜜痰大，填充性 不好，含梗率高，加工经济性差等特点。炳碱含爨过高，还原糖及糖碱沈低，大分子 物质难以转化为小分子物质，内在化学成分不够协调，烟叶褥气质差，香气量不足， 劲头大，在烟叶配镶中难以作为窝挡卷烟的主料烟使用，可殿性不强，从褥造成上部 潼时静大量狡压。8 。我省姻时的生产现获，纹麓满足零餐凡令卷烟厂掰雳藤瓣秘 1 3 ，大部分原料都从产烟大省调进，或者直接从国外进口，本省原料烟还有些等级 7 不能进入卷烟配方，扶薅