浅谈数学建模技术在现代农业发展中的应用

何佳倩

浅谈数学建模技术在现代农业发展中的应用

何佳倩

（沈阳师范大学数学与系统科学学院辽宁沈阳110034）

现代农业发展需要信息技术作为支持，在农业科技领域引入数学模型可以更加精准地为农业生产提供一定的数据基础。数学建模具有明显的优势，运用数学模型构建精确农业发展的模式是新时期我国农业发展的主要目标。文章以数学建模在现代农业中的应用为核心，分析了数学建模在解决问题上的优势，提出了在现代农业生产中引用数学建模的思路和方法。

数学建模；技术应用；现代农业

科学技术是第一生产力。在农业生产改革发展的进程中，引入先进的技术和管理模式是农业生产向前进步的重要依托。在知识经济时代，农业生产也同样离不开知识经济的优秀成果。采用数学建模的方式实现现代农业生产是技术和生产之间有效结合的重要表现。现代化的农业生产可以表述为精确农业，运用数学建模实现精确农业的模式构建，是数学应用过程中的重要价值。

1 现代农业中数学建模的建立

随着高科技在农业中的使用，农业的发展也离不开农业的数字化了，这就要求农业在发展中必须实现信息全面化，要建立农业数学模型。在现代化农业发展中，把农业生产过程中的各种数据通过一定的模型建立起来，构建一定的框架，可以有效地体现农业发展过程中外在因素与内在因素之间的关系。

农业发展过程中生成的各种数据，应用于建模之中，促使现代农业的发展从传统的经营模式转入现代化经营模式，农业生产不再局限于自己的经验水平，而是理论与实践紧密结合在一起，付诸于现代化农业生产的整个过程中。使用农业建模为农业生产服务时，不能把所有的希望全部寄托在数学建模上，不能停留在建模中的数据研究之上，而应该对现代农业生产的整个过程进入深入的研究，同时利用数学建模的核心技术，为农业生产的优化做出正确的决策。

2 数学建模技术在现代农业发展的模型类型

数学建模技术在现代农业发展中使用时，所使用的类型大致有四个方面：数学概率统计、最优化教学、非线性数学和计算数学。运用数学规划方法对现代农业发展中的问题建立数学建模之后，然后再进行分析和决策。（1）在现代化农业发展中应用数学思维方法，促进现代农业的快速发展；（2）现代化农业发展中的网络建设，必须依靠数学和信息技术的使用，才能建立行之有效的农业网络；（3）现代化农业发展中的数学建模必须标准化、模块化，才能为现代化农业的发展优化和决策提供有力的帮助。

3 现代农业采用数学建模技术的必要性

我国已经进入到深化改革的关键时期，农业领域的体制改革既要遵循国家发展的经济环境，又要求在农业领域不断引进新的技术和新的方法。在实施精确农业向前不断发展的战略规划下，对于农业领域引用信息和数字化管理是新时期农业生产的新的目标和要求。数学建模是数学知识应用到农业生产领域的重要尝试，采用数学模型来表达农业生产过程的规律和外在关系，是农业模型的重要任务。农业数学模型可以将农业过程进行数字化管理，通过数学建模的方式，农业生产中的各项内容和各项任务都能够纳入到精确管理的统一平台中，农业生产中主要涉及的应用数学知识是概率统计最优化，数学非线性数学和计算数学。运用数学建模可以有效的对农业问题建立模型，然后进行决策。运用数据的方法可以更好的服务于精确农业的措施制定。利用数学和信息技术的共同发展可以构建起农业生产的网络化建设。现代农业发展中需要数学模型的模块化和标准化建设。数学模型将农业生产的大问题化解为小问题，同时可以明确农业生产中所追求的目标，利用清晰准确的表达来阐述技术在农业生产中的积极作用。

4 数学建模在现代农业领域的应用和实践

4.1 运用数学建模实施农业生产的战略性规划

数学在农业上的应用主要是解决农业生产的各项问题，采用数学建模进行农业生产的战略性规划是应用数学重要思维方法，服务于农业发展的重要表现。现代农业发展中运用了数学模型中的线性规划，利用现行规划农业生产的目标和任务更加清晰数学建模可以更好的运用原始数据加以证实。农业生产中涉及的位置量和变量较多，采用数学建模的方式就可以通过目标函数的计算来明确农业生产中的规律。例如可以建立约束方程组，利用线性规划问题来解决农业领域的总体发展规划。

4.2 突出数学建模在农业生产方面的技术性设计

农业生产重点就是农作物的管理和利用，采用数学建模的方式可以对不同的作物进行技术上的掌控。例如在农作物的水分处理上可以采用函数加法模型，乘法模型等形式，对不同地区和不同作物进行有效评估，建立起自动搜索的优化模型。例如采用遗传算法就可以准确的判断出农作物的演化过程，这种自动化的编程技术可以更好的判断出自然界的条件，能够根据数学建模的结果来制定农业生产的相关策略。

4.3 发挥数学建模的预测性作用

农业生产中不确定的因素较多，既有客观的自然条件，也有生产方面的主观条件，数学建模的方式可以有效地预测农业生产的基础情况。例如在进行粮食的产量水平上，采用数学建模的方式就能够规划出一般粮食产量的模型。

具体应用模型为

Y=YT+YW+？Y

这个公式中，Y为实际产量，YT为社会趋势产量，YW为气象产量，？Y为随机量。

再如对粮食总产趋势的判断中，

方程：

YT=+14.81 t（2）Y,1

可以运用建模的数据结合其他的等情况。例如天气等情况来预测出固有条件对于粮食生产的影响。在数学建模的应用中，粮食产量预报方程的建立是其中的重要代表，不仅如此，也可以采用模糊数学的方法有效判断出环境生产和现代农业生产之间的关系。数学建模发挥出来的优势，对于农业生产具有至关重要的作用。

5 数学建模在现代化农作物研究中的使用

现代化农业的发展离不开农作物，所以在农手物的研究中也必须要使用数学建模，要综合考虑农作物生态学的特征以及特性因子的情况，在研究中获取农作物生长的各种数据，分析农作物成长的规律，通过建模中的数据来判定农作物的生长与环境、人为因素的关系，减少传统研究中繁琐的过程，对农作物的生长作出客观的评价。例如，使用数学建模对大麦的生长规律进行研究时，可以根据数学建模，对大麦的感光性、气孔、土壤水分等各个因素进行具体的分析，不同的因子又建立不同的数学分析建模，模拟不同环境条件下和不同水分条件下的蒸腾作用，从而确定给大麦浇水的最佳时间。

影响农作物生长的因素有很多，所以利用数学建模分析农作物的生长规律时，要充分考虑常量与变量之间的关系，使之数字化，建立数学模型，或者绘制不同的图形，在演绎、推断之后，得出正确的分析结果，从而形成正确的决策，对农作物的生长进行有效的控制。

6 小结

数学建模实际上是解决问题的过程，是知识与结果之间的衔接。在农业生产中，运用数学建模就是通过数字化和网络化的管理对农业的各个方面进行全面的数字化管理。农业过程中运用应用数学的建模，可以使农业生产的效率更高。农产品可以达到更高的质量，可以更好的推进农业经济的快速进步。在农业现代化和农业可持续发展目标的推进下，运用应用数学中的建模技术可以使农业生产过程更加精准，突出农业生产的数字化管理模式。

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TP391.9

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2095-1205(2019)11-50-02

10.3969/j.issn.2095-1205.2019.11.28