[發明專利]一種網格化作物種植布局優化方法

有效

• 申請號: 202110737070.5
• 申請日: 2021-06-30
• 公開（公告）號: CN113177345B
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 史文嬌;王鳴雷
• 申請（專利權）人: 中國科學院地理科學與資源研究所
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06Q10/04;G06Q50/02;A01G22/00;A01G22/20
• 代理公司: 北京中政聯科專利代理事務所(普通合伙) 11489
• 代理人: 陳超

1.一種網格化作物種植布局優化方法，包括：

步驟S1、對目標種植區域建立網格模型，獲取每個網格單元內的作物潛在單產和適宜種植面積；

步驟S2、獲取每個網格單元內的作物最小灌溉需水量；

步驟S3、根據目標種植區的縣級統計種植數據，分配得到每個網格單元內的種植數據，種植數據包括灌溉和雨養種植條件下的作物種植面積和單產數據；

步驟S4、獲取每個網格單元內的作物施肥強度數據；

步驟S5、獲取網格單元內的耕地面積和灌溉面積；

步驟S6，以灌溉需水總量最小為優化目標，基于預定的約束條件和前述步驟S1-S5得到的數據進行種植布局優化，得到優化后各個網格單元內的作物種植面積；

其中，每個網格單元內作物最小灌溉需水量乘以對應的優化后每個網格單元內的種植面積，得到每個網格單元內的灌溉需水總量，再將種植區范圍內所有網格單元上的灌溉需水總量相加，即得到優化后種植區作物灌溉需水總量；

其中，通過下述約束條件實現所述優化目標：

(1)在每個網格單元上灌溉和雨養種植條件下分配的作物種植面積加和小于等于該網格單元上的耕地面積；

(2)每個網格單元上分配的作物灌溉面積小于等于該網格單元上的灌溉面積；

(3)每個網格單元上分配的作物灌溉或雨養面積小于等于網格單元上灌溉或雨養種植條件下的該作物適宜性種植面積；

(4)每個網格單元上分配的作物雨養面積小于等于原布局上該網格單元內的作物雨養面積；

(5)優化后作物的種植區在原作物種植網格單元范圍內；

(6)優化后作物的總產大于等于不同減產比例與優化前種植區作物總產的乘積；

(7)優化后種植區肥料總施用量小于等于優化前的總施用量；

(8)優化后種植區作物灌溉需水總量小于等于優化前的作物灌溉需水總量。

2.根據權利要求1所述的方法，所述步驟S2進一步包括：

步驟S21，計算網格單元內的參考作物潛在蒸散量；

步驟S22，結合參考作物潛在蒸散量、作物系數和水分脅迫系數，計算生育期內作物潛在蒸散量和作物實際蒸散量，其中作物潛在蒸散量基于參考作物潛在蒸散量和作物系數計算得到，作物實際蒸散量則基于作物潛在蒸散量和水分脅迫系數計算得到；

步驟S23，計算網格單元內的有效降雨量；

步驟S24，基于作物潛在蒸散量和有效降雨量計算每個網格單元內的作物最小灌溉需水量。

3.根據權利要求1所述的方法，所述步驟S3進一步包括：

步驟S31，計算灌溉和雨養種植條件下作物的單產和播種面積；

步驟S32，計算作物在灌溉和雨養種植條件下的適宜種植面積；

步驟S33，計算作物的市場可達性；

步驟S34，計算作物先驗分布參數；

步驟S35，基于最小化交叉信息熵方法求解作物在網格單元上分配的種植比例；

步驟S36，計算每個網格單元上作物的單產和種植面積。

4.根據權利要求1所述的方法，在所述步驟S6之前，還包括步驟S6-1，對步驟S1-S5獲得的網格數據轉化為點狀數據。

5.根據權利要求1所述的方法，所述優化目標進一步表征為下述目標函數：

IRD_j＝∑_io_ijl×CropArea_jl×Dirri_i×10，l＝irri (6-1)

其中，IRD_j表示目標種植區內作物j的灌溉需水總量；o_ijl表示優化后網格單元i內作物j在灌溉或雨養種植條件l下的種植比例；CropArea_jl表示作物j在目標種植區實際的灌溉或雨養種植條件l下的總種植面積；Dirri_i表示網格單元i上的最小灌溉需水量；10為轉換系數；irri表示種植條件，l為灌溉和雨養種植條件。