SRT结题-基于个体优势遗传算法的水稻生长模型参数优化研究

1、 代码代码描述（单位）描述（单位）取值范围取值范围TSTS温度敏感性温度敏感性2,62,6PSPS光周期敏感性光周期敏感性0,200,20FDFFDF灌浆期因子灌浆期因子0.58,10.58,1IEIE品种基本早熟性品种基本早熟性0.13,10.13,1TOTO最适温度最适温度()27,3127,31HIHI收获指数收获指数0.45-0.55 0.45-0.55 LAILAILAILAI相对生长速率相对生长速率0.005-0.0085 0.005-0.0085 AMXAMX最大光合速率最大光合速率(kgCH2Oha-1h-1)40-60 40-60 RGRG生长呼吸系数生长呼吸系数0.2-0.

2、40.2-0.4PbPb单位根长的单位根长的N潜在吸收速率潜在吸收速率0.45-5 0.45-5 DMIDMI土壤矿化率土壤矿化率1.5-2.5 1.5-2.5 TCNCTCNC植株临界含植株临界含N率率4,7 4,7 作物生长模型参作物生长模型参数优化是一类求极小数优化是一类求极小值的优化问题，通过值的优化问题，通过极小化目标函数极小化目标函数来表来表达模型模拟值和实测达模型模拟值和实测值的拟合程度。值的拟合程度。 遗传算法的适应遗传算法的适应度函数是用来判断群度函数是用来判断群体中的个体优劣程度体中的个体优劣程度的指标，的指标，适应度值大适应度值大的个体，遗传到下一的个体，遗传到下一代的机

3、会就越大。代的机会就越大。： 本研究选取了本研究选取了生育期、生物量生育期、生物量和和产量产量三个模型较三个模型较重要重要的输出结果作为决策的输出结果作为决策变量。由于决策变量单位的不同，单纯使用变量。由于决策变量单位的不同，单纯使用RMSERMSE的计算方法使得目标函数的结的计算方法使得目标函数的结果不是一个数量级，需采取归一化处理。果不是一个数量级，需采取归一化处理。 函数 全局最优解平均值 收敛次数 f104.22E-10100 f24.74.6999999999100 f31 1.0100 f410.9999999999100/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式

4、/通用格式191725334149576573818997105113121129137145153161169177185193适适应应度度平平均均值值进化代数进化代数实验对象实验对象： RiceGrowRiceGrow水稻模型水稻模型实验数据实验数据： 研究研究采用采用20072007 和和20082008 年年5 51010 月在江苏省南京市农林局江宁月在江苏省南京市农林局江宁试验站试验站( (313156N,56N, 11811859E)59E)进行的生理生态试验数据，供试水稻品种为松散型品种进行的生理生态试验数据，供试水稻品种为松散型品种两优培九，试验设两优培九，试验设3 3个供氮水

5、平个供氮水平, ,氮肥氮肥( (尿素尿素, ,含含N46.4%)N46.4%)用量分别为用量分别为110110、220220和和330kgN330kgNhmhm2 2。小区面积。小区面积27m2,527m2,5月月2424日播种日播种,6,6月月2929日移栽。日移栽。生育期实测数据：生育期实测数据： 包括播种期、移栽包括播种期、移栽期、期、抽穗期抽穗期、成熟期、成熟期。生物量实测数据：生物量实测数据： 包括从播种到成熟过程中包括从播种到成熟过程中六组六组采样的结果采样的结果。产量实测数据产量实测数据实验目的实验目的：为了研究为了研究两种两种不同适应度不同适应度函数函数形式形式对对算法优化效果

6、的影响算法优化效果的影响。实验目的实验目的：检验优化算法是否能够优化出各参数之前选定的真值检验优化算法是否能够优化出各参数之前选定的真值。实验目的实验目的：初步将初步将IAGAIAGA算法应用到整个生长模型，算法应用到整个生长模型，验证算法验证算法收敛性收敛性实验目的实验目的：为了研究不同目标变量的选取对算法为了研究不同目标变量的选取对算法模拟模拟效果效果的的影响影响。实验目的实验目的：检验参数优化结果与最优参数组合的检验参数优化结果与最优参数组合的相对误差相对误差。评价标准：21RMSE/niPiOin/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式

7、/通用格式110192837465564738291100109118127136145154163172181190199适适应应度度函函数数值值迭代次数迭代次数TSTSPSPSFDFFDFIEIEToToHIHILAILAIAMXAMXRGRGPbPbDMIDMITCNCTCNC3.2 7.150.7630.31290.530.0085450.34.52.156.18参数参数 IE IEPSPSTSTSFDFFDFToToHiHiLAILAIAMXAMXRGRGPbPbDMIDMITCNC TCNC 误差平误差平均值均值0.16 0.023 0.069 0.624 0.014 0.045

8、0.090 0.031 0.031 0.078 0.070 0.059 品种 TS PS FDF IE To HI LAI AMX RG Pb DMI PCNC两优培九4.03802 6.66788 0.67141 0.75067 29.41856 0.51412 0.00848 44.40930 0.29909 4.17506 2.11803 4.42437y = 1.2952x + 222.62R = 0.8871RMSE=837.17NRMSE=36.22%MAD=699.56d/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式

9、/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式叶观测值叶模拟值第一组第二组第三组第四组第五组第六组第七组第八组第九组第十组y = 0.9804x + 69.707R = 0.9988RMSE=146.19NRMSE=5.86%MAD=98.35d/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式穗观测值穗模拟值第一组第二组第三组第四组第五组第六组第七组第八组第九组y = 0.7451x + 2.4123R = 0.4561RMSE=2.03NRMSE=40.32%MAD=1.74d/通用格式

10、/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式LAI观测值LAI模拟值第一组第二组第三组第四组第五组第六组第七组第八组第九组第十组y = 0.8158x + 567.17R = 0.9023RMSE=719.58NRMSE=21.96%MAD=552.79 d/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式茎蘖观测值茎蘖模拟值第一组第二组第三组第四组第五组第六组第七组第八组 茎蘖生物量茎蘖生物量穗生物量穗生物量 叶生物量叶生物量总生物量总生物量第一组20.756.1836.2216.8842.05第二组21.965.8637.4915.3640.32 调参数据量相对误差平均值三年六年TSPSFDFIETOH