一种融合气象数据的作物产量预测系统

1.本发明涉及作物产量预测技术领域，尤其涉及一种融合气象数据的作物产量预测系统。


背景技术：

2.作物又称农作物，是农业上栽培的各种植物，包括粮食作物﹑经济作物(油料作物、蔬菜作物、花、草、树木)两大类，“人以食为天”，表达了人与食物的关系，合理的膳食搭配才能给人类带来健康，农作物的生长，离不开科学的科技生产技术，以及新型工业制造出来的能辅助农业生产的机械设备；
3.在农业生产中，进行农作物产量的预测具有极强的现实意义。对农作物产量进行预测，不仅有利于农民根据价格变化及时的调整农作物的种植面积，提高农民的收入，还可以根据农作物的出口情况及时扩大或者减少农作物的种植面积；
4.然而作物的生长发育和产量形成过程十分复杂，受到气候等自然因素和人文因素的影响，在区域尺度粮食产量的变化还受到政策、市场等社会经济因素的综合影响，继而给作物产量的预测带来了不小的难度，其中气候与农作物的生长发育及其产量的行成有着及其密切的关系；
5.根据农业发展理论及区域农业特征，农作物总产量的增加已由过去单靠增加耕地面积来维持外延型增长转变为以提高农作物单位面积产量(单产)为主要手段的内涵型增长，农作物单产将是未来农作物总量最重要的增长源，因此农作物单产数据是衡量农业生产水平的尺度，也是制定农业政策和相应农业措施的依据，然而现有的作物产量预测系统通常只能针对特定应用区域加以率定，难以应用与其他地区，因此本发明提出一种融合气象数据的作物产量预测系统以解决现有技术中存在的问题。


技术实现要素：

6.针对上述问题，本发明的目的在于提出一种融合气象数据的作物产量预测系统，该种融合气象数据的作物产量预测系统通过采用将气象数据与作物历史单产数据进行结合，针对不同的地区有着不同的气候数据以及单产数据，继而可以适应不同地区的作物产量预测，来解决现有技术中作物产量预测系统难以适应其他地区的问题。
7.为实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：一种融合气象数据的作物产量预测系统，包括前端应用层、后端应用层、后端数据层和后端管理层，所述前端应用层的输出端与后端应用层的输入端连接，且前端应用层包括用户登录模块、web操作平台和模拟预测模块，所述后端应用层的输出端与后端数据层的输入端连接，且后端应用层包括前端接入模块、数据操作模块、气象单产模型构建模块和预测结果输出模块，所述后端数据层的输出端与后端管理层的输入端连接，且后端数据层包括信息数据库、共享数据库和图表生成模块，所述后端数据层的输出端与后端管理层的输入端连接，所述后端管理层包括用户管理模块、系统管理模块和数据管理模块。
8.进一步改进在于：所述数据操作模块包括数据获取子单元、数据处理子单元以及数据融合子单元，所述数据获取子单元通过无线通信模块与外部网络连接，并获取所需要的数据，所述数据处理子单元的输入端与数据获取子单元的输出端连接，且用于对获取的数据进行处理，所述数据融合子单元的输入端与数据处理子单元的输出端连接，且用于对处理后的数据进行融合。
9.进一步改进在于：所述前端应用层还包括有数据查询模块和数据更新模块，所述数据查询模块和数据更新模块的输入端均与web操作平台的输出端连接，且数据查询模块用于查询作物单产数据和地区气候数据，所述数据更新模块的输出端与数据操作模块的输入端来连接，且用于控制数据操作模块进行数据获取，所述数据操作模块的输出端与气象单产模型构建模块的输入端连接。
10.进一步改进在于：所述后端应用层还包括有参数设定模块，所述参数设定模块的输出端与数据操作模块的输入端连接，且参数设定模块的输入端与前端接入模块的输出端连接。
11.进一步改进在于：所述后端应用层还包括有地区定位模块，所述地区定位模块的输出端与参数设定模块的输入端连接，且地区定位模块的输入端与前端接入模块的输出端连接。
12.进一步改进在于：所述信息数据库的输出端与图表生成模块的输入端连接，且图表生成模块的输出端与web操作平台的输入端连接，所述信息数据库的输入端与用户管理模块以及数据管理模块的输出端连接，所述信息数据库内设有若干组分区。
13.进一步改进在于：所述web操作平台的输入端与共享数据库的输出端连接，且web操作平台内设有数据交流子单元，所述数据交流子单元通过无线通信网络与外部网络连接。
14.进一步改进在于：所述模拟预测模块内设有数据输入单元、数据接入单元和数据输出单元，所述数据输入单元的输入端与web操作平台的输出端连接，所述数据输入单元的输出端与数据接入单元的输入端连接，所述数据接入单元的输出端与气象单产模型构建模块的输入端连接，所述气象单产模型构建模块的输出端与数据输出单元的输入端连接，所述数据输出单元的输出端与web操作平台的输入端连接。
15.进一步改进在于：所述获取的数据为当前种植区域的历史气候数据、当前气候数据、未来气候预测数据、当前种植区域的农作物类型以及该农作物历史单产数据。
16.本发明的有益效果为：该种融合气象数据的作物产量预测系统通过采用将气象数据与作物历史单产数据进行结合，针对不同的地区有着不同的气候数据以及单产数据，继而可以适应不同地区的作物产量预测，且采用对作物生长影响较大的气候数据，无需复杂的参数提取以及设计，避免参数的增多导致模型精度和适用性降低的情况，还可以通过设置的用户登录模块和信息数据库的配合，方便针对不同的用户设置有不同的分区，来储存对应的数据，在用户进行下一次预测时，能够直接调动之前的数据进行使用。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本
发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1是本发明实施例一的系统结构示意图。
具体实施方式
19.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.实施例一
21.根据图1所示，本实施例提出了一种融合气象数据的作物产量预测系统，包括前端应用层、后端应用层、后端数据层和后端管理层，前端应用层的输出端与后端应用层的输入端连接，且前端应用层包括用户登录模块、web操作平台和模拟预测模块，后端应用层的输出端与后端数据层的输入端连接，且后端应用层包括前端接入模块、数据操作模块、气象单产模型构建模块和预测结果输出模块，后端数据层的输出端与后端管理层的输入端连接，且后端数据层包括信息数据库、共享数据库和图表生成模块，后端数据层的输出端与后端管理层的输入端连接，后端管理层包括用户管理模块、系统管理模块和数据管理模块，其中前端应用层、后端应用层、后端数据层和后端管理层为系统的基本组成架构，通过数据操作模块来获取作物地区的气象数据以及历史单产数据，并对其进行处理，处理后将数据输入气象单产模型构建模块内进行模型构建，通过构建的模型与新输入的数据进行计算，即能对作物产量进行预测。
22.数据操作模块包括数据获取子单元、数据处理子单元以及数据融合子单元，数据获取子单元通过无线通信模块与外部网络连接，并获取所需要的数据，数据处理子单元的输入端与数据获取子单元的输出端连接，且用于对获取的数据进行处理，数据融合子单元的输入端与数据处理子单元的输出端连接，且用于对处理后的数据进行融合。
23.前端应用层还包括有数据查询模块和数据更新模块，数据查询模块和数据更新模块的输入端均与web操作平台的输出端连接，且数据查询模块用于查询作物单产数据和地区气候数据，数据更新模块的输出端与数据操作模块的输入端来连接，且用于控制数据操作模块进行数据获取，数据操作模块的输出端与气象单产模型构建模块的输入端连接。
24.后端应用层还包括有参数设定模块，参数设定模块的输出端与数据操作模块的输入端连接，且参数设定模块的输入端与前端接入模块的输出端连接，前端接入模块的输入端与用户登录模块的输出端连接，用户首先登录的是前端应用层，该层为面向普通用户进行使用，而前端接入模块则是使用户接入后端应用层内，该面向的是高级用户进行使用，从而避免普通用户量过大导致系统处理慢的情况，高级用户需要进行申请，该方式是现有技术中常见的。
25.后端应用层还包括有地区定位模块，地区定位模块的输出端与参数设定模块的输入端连接，且地区定位模块的输入端与前端接入模块的输出端连接，地区定位模块主要目的是对用户输入的地区进行定位，确定该地区的坐标，从而方便后续的气象数据获取。
26.信息数据库的输出端与图表生成模块的输入端连接，且图表生成模块的输出端与
web操作平台的输入端连接，信息数据库的输入端与用户管理模块以及数据管理模块的输出端连接，信息数据库内设有若干组分区。
27.web操作平台的输入端与共享数据库的输出端连接，且web操作平台内设有数据交流子单元，数据交流子单元通过无线通信网络与外部网络连接。
28.模拟预测模块内设有数据输入单元、数据接入单元和数据输出单元，数据输入单元的输入端与web操作平台的输出端连接，数据输入单元的输出端与数据接入单元的输入端连接，数据接入单元的输出端与气象单产模型构建模块的输入端连接，气象单产模型构建模块的输出端与数据输出单元的输入端连接，数据输出单元的输出端与web操作平台的输入端连接。
29.所述获取的数据为当前种植区域的历史气候数据、当前气候数据、未来气候预测数据、当前种植区域的农作物类型以及该农作物历史单产数据。
30.实施例二
31.本实施例提出了一种融合气象数据的作物产量预测系统的方法，包括以下步骤：
32.步骤一：用户通过登录模块进行登录，登录后进入web操作平台，再通过前端接入模块进行二次登录，从而使用户接入后端应用层，并通过参数设定模块和地区定位模块对参数和地区进行设定，地区定位模块根据用户所输入的地区进行定位，确定该地区的坐标；
33.步骤二：数据操作模块根据步骤一设定的参数和地区，通过无线通信网络来获取外部网络上的数据，该数据包括对应地区的气候数据以及对应地区的作物种类和历史单产数据，采集好的数据通过数据处理子单元进行处理，即对数据进行过滤抽取，将需要的数据进行采集，该数据为降水量(雨量)、光照和热量(温度)，再通过数据融合子单元对其进行融合，得到一个比值因素，该比值因素的表达式为：
[0034][0035]
步骤三：将步骤二中得到的比值因素输送进入气象单产模型构建模块内，进行模型构建，从而来构建比值因素与单产数据之间的关系，其中模型是采用历史气候数据以及历史单产数据进行构建的；
[0036]
步骤四：再通过数据操作模块获取当前区域的未来气候数据，并对其进行处理，得到另一个比值因素，将该比值因素输入至步骤三中构建的模型内，得到的结果即是预测的结果。
[0037]
其中，对于比值因素来说，该比值越小、降雨量愈大、光照越少、温度相对降低，由于少光照和温度较低，故造成作物减产的可能性相对增大，反之，该比值越大、降雨量愈小、光照越长、温度相对提高，固造成作物增产的可能性相对增大。
[0038]
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。