[發(fā)明專(zhuān)利]基于Ecore的作物生長(zhǎng)元模型構(gòu)建方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410214720.8
• 申請(qǐng)日: 2014-05-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104765901B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜海燕;趙鑫;朱艷;湯亮;田彬;熊迎軍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F17/50
• 分類(lèi)號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)和農(nóng)業(yè)系統(tǒng)模擬領(lǐng)域，具體地講是基于Ecore的作物生長(zhǎng)元模型構(gòu)建方法。

背景技術(shù)

農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的發(fā)展為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)了重大突破，作物生產(chǎn)與管理過(guò)程的信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、精確化、高效化和科學(xué)化是農(nóng)業(yè)信息領(lǐng)域發(fā)展與應(yīng)用的核心。其中，作物生長(zhǎng)模擬是農(nóng)業(yè)信息技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。作物生長(zhǎng)模擬模型是在作物科學(xué)中引進(jìn)系統(tǒng)分析方法和應(yīng)用計(jì)算機(jī)后興起的新型領(lǐng)域。它根據(jù)作物生理學(xué)和生態(tài)學(xué)原理，通過(guò)對(duì)作物生長(zhǎng)過(guò)程獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)加以理論概括和數(shù)據(jù)抽象，建立關(guān)于作物物候發(fā)育、光合生產(chǎn)、器官建成和產(chǎn)量形成等生理過(guò)程與環(huán)境因子之間關(guān)系的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，然后通過(guò)構(gòu)建作物模型軟件系統(tǒng)，進(jìn)行動(dòng)態(tài)的定量化分析作物生長(zhǎng)過(guò)程的模擬。其中作物模擬模型軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中，作物生長(zhǎng)模型建模知識(shí)復(fù)雜而龐大，不同學(xué)科人員對(duì)建模知識(shí)的理解困難，不利于農(nóng)學(xué)家與軟件開(kāi)發(fā)人員之間的交流，使用專(zhuān)門(mén)的工具建模軟件已成為作物生長(zhǎng)模擬的趨勢(shì)，常用的建模工具軟件有Simile、Stella以及Vensim等軟件，這些建模工具都可以將模型復(fù)雜的概念及概念之間的關(guān)系表示出來(lái)，但是不同建模工具所構(gòu)建的模型對(duì)已有模型知識(shí)的復(fù)用不夠，并且格式各不相同，導(dǎo)致模型資源的交流、共享與集成困難。按照元建模理論構(gòu)建作物生長(zhǎng)元模型建模工具可以有效解決上述問(wèn)題。元建模是用來(lái)構(gòu)建描述特定領(lǐng)域的模型語(yǔ)言的元模型和構(gòu)建基于此領(lǐng)域元模型的建模工具。元模型是描述某個(gè)特定領(lǐng)域的模型語(yǔ)言的模型，元建模活動(dòng)使用統(tǒng)一規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建的元模型進(jìn)行模型的描述，可以實(shí)現(xiàn)不同建模工具所建立的模型之間的交流、共享與集成，同時(shí)能提供領(lǐng)域建模人員一個(gè)貼近領(lǐng)域的專(zhuān)用建模環(huán)境。利用元建模技術(shù)，構(gòu)建特定領(lǐng)域的建模語(yǔ)言用于作物生長(zhǎng)模型的描述，有利于開(kāi)發(fā)人員對(duì)作物建模復(fù)雜專(zhuān)業(yè)知識(shí)的理解，同時(shí)提高了建模知識(shí)復(fù)用程度，使得構(gòu)建的作物模型可以重復(fù)使用。同時(shí)將建模語(yǔ)言構(gòu)建的模型轉(zhuǎn)換為不同平臺(tái)的代碼，有效提高了作物模型軟件系統(tǒng)的跨平臺(tái)性。

本發(fā)明提出基于Ecore的作物生長(zhǎng)元模型構(gòu)建方法，通過(guò)基于Ecore的元建模活動(dòng)構(gòu)建作物生長(zhǎng)元模型，將對(duì)作物生長(zhǎng)模擬模型建模知識(shí)融入到作物建模軟件的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，有利于對(duì)已有復(fù)雜專(zhuān)業(yè)知識(shí)的理解，同時(shí)提高了建模知識(shí)的復(fù)用程度，使得構(gòu)建的作物模型可重復(fù)使用。通過(guò)基于Ecore的元建模活動(dòng)構(gòu)建的作物生長(zhǎng)元模型用可視化的形式表現(xiàn)出來(lái)，可以提供農(nóng)學(xué)家一個(gè)貼近農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的專(zhuān)用建模環(huán)境，按照元建模技術(shù)規(guī)范建立不同元模型之間的轉(zhuǎn)換方法，使得不同的農(nóng)學(xué)家運(yùn)用不同建模工具建立的模型之間可以交流、共享與集成。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明圍繞目前元建模技術(shù)較少關(guān)注領(lǐng)域動(dòng)態(tài)行為共性特征的識(shí)別、元建模技術(shù)在作物生長(zhǎng)模擬領(lǐng)域應(yīng)用缺少符合元建模規(guī)范用于描述作物生長(zhǎng)模型結(jié)構(gòu)的元模型，基于元建模的作物生長(zhǎng)模型設(shè)計(jì)工具圖形界面不美觀等問(wèn)題。通過(guò)重點(diǎn)關(guān)注作物生長(zhǎng)模型中的模擬過(guò)程共性特征分析，提出了符合元建模標(biāo)準(zhǔn)的作物生長(zhǎng)元模型構(gòu)建方法。本發(fā)明將Ecore元建模技術(shù)運(yùn)用到作物生長(zhǎng)模擬元模型構(gòu)建中，構(gòu)建出作物生長(zhǎng)模擬共性概念模型、作物生長(zhǎng)模擬元模型抽象語(yǔ)法及作物生長(zhǎng)模擬元模型圖形語(yǔ)法。發(fā)明主要完成以下任務(wù)：在作物生長(zhǎng)模型知識(shí)層次關(guān)系與元建模結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，抽象出作物生長(zhǎng)過(guò)程中的共性特征，構(gòu)建基于Ecore的作物生長(zhǎng)模擬共性概念模型。運(yùn)用基于Ecore的元建模技術(shù)，實(shí)現(xiàn)基于Ecore的作物生長(zhǎng)元模型抽象語(yǔ)法的構(gòu)建。運(yùn)用GMF技術(shù)開(kāi)發(fā)作物生長(zhǎng)模擬元模型圖形語(yǔ)法，實(shí)現(xiàn)了基于元建模的作物生長(zhǎng)元模型構(gòu)建的可視化，提供了貼近農(nóng)學(xué)家建模的環(huán)境，實(shí)現(xiàn)作物發(fā)育模擬模型的可重復(fù)使用，促進(jìn)了作物發(fā)育模擬模型之間的交流、共享與集成。本發(fā)明的技術(shù)方案是：

本發(fā)明的作物生長(zhǎng)模擬領(lǐng)域通用概念模型的構(gòu)建中通過(guò)對(duì)水稻、小麥等大田作物的生長(zhǎng)模型的共性結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)作物生長(zhǎng)模擬模型可由共性的模型結(jié)構(gòu)、算法結(jié)構(gòu)和計(jì)算變量三部分組成。本文首先識(shí)別出了存在與上述三個(gè)部分中的共性對(duì)象。著重關(guān)注并識(shí)別出了存在于作物生長(zhǎng)模型結(jié)構(gòu)中的計(jì)算過(guò)程關(guān)系、依賴(lài)關(guān)系和關(guān)鍵環(huán)節(jié)控制規(guī)則、全生育期循環(huán)規(guī)則、逐日計(jì)算規(guī)則。存在于算法結(jié)構(gòu)中的計(jì)算過(guò)程關(guān)系、條件對(duì)象之間具有邏輯與、邏輯或關(guān)系、公式對(duì)象之間具有順序計(jì)算關(guān)系和公式之間的計(jì)算規(guī)則、條件塊公式組的計(jì)算約束規(guī)則。