[发明专利]一种农作物用地表面结构状况的模拟仿真方法

摘要

一种农作物用地表面结构状况的模拟仿真方法，用于根据不同的农业用地区域、农作物种植类型及农作物管理方式、同时考虑相关学科研究的具体要求，按照小尺度农田地表粗糙度特征参数及农作物用地周期性沟垄结构特征参数对农作物用地表面进行三维仿真模拟及对农作物地表结构粗糙度状况的二维剖面仿真模拟；同时，通过该方法还可以实现对农作物用地表面结构动态演化过程的生成。根据不同耕作方式下对农田地表状况随时间的动态变化规律的模拟结果，指导农民合理选择耕作方式，及时对农田表面进行修复，实现有效减少土壤结构的破坏和养分的流失，提高现有农田沟垄结构的水土、养分的保持能力和防风蚀能力，从而提高农作物的成活率，增加农作物的产量。

主权项

一种农作物用地表面结构状况的模拟仿真方法，其特征在于，步骤如下：(一)小尺度农作物用地表面结构状况的模拟仿真：(1.1)确定农田地表的模拟尺度参数，包括待模拟农田区域的长度和宽度；(1.2)确定用于表征小尺度农作物用地表面状况的粗糙度参数，包括相关长度和均方根高度；(1.3)根据待模拟农田区域的长度和宽度，以及输入的相关长度计算数据点的总数，按照基尔霍夫定律对这些数据点进行计算，使得这些数据点的均方根高度数据符合指数分布特征或高斯分布特征；(1.4)根据数据点的位置分布，将每个点的均方根高度数据叠加在生成的模拟地表区域上，模拟地表的初始高度为0，从而生成小尺度农作物用地表面的随机粗糙结构特征；(1.5)采用种子生长法，以模拟区域的任意坐标点作为种子点，生成水平或垂直剖面，以获取三维及二维剖面的均方根高度分布数据图；(1.6)根据免耕条件下土壤粗糙度参数随时间的动态变化曲线，选择并输入表征农田地表结构状况的均方根高度和相关长度参数，实现对免耕结构下的农作物用地表面结构随时间的演化过程进行仿真模拟；(二)大尺度农作物用地表面结构状况的模拟仿真：(2.1)确定沟垄结构的形态函数曲线，提取表征大尺度农作物用地的沟垄特征表面结构参数，确定待模拟农作物用地区域的长度和宽度，根据沟垄结构参数和农田范围生成大尺度的光滑沟垄结构表面；(2.2)确定用于表征小尺度农作物用地表面状况的粗糙度参数，包括相关长度和均方根高度；(2.3)参考待模拟农作物用地的长度和宽度，以及输入的相关长度计算用于该模拟区域的数据点的总数，按照基尔霍夫定律对这些数据点进行计算，使得这些数据点的均方根高度数据符合指数分布特征或高斯分布特征；(2.4)根据数据点的位置分布，将每个点的均方根高度数据叠加在生成的模拟地表区域上，模拟地表的初始高度为0，作为小尺度农作物用地表面的随机粗糙结构特征，然后将小尺度的地表高度数据按照坐标位置叠加在光滑的垄结构表面，最终生成大尺度农作物用地表面的沟垄结构粗糙特征；(2.5)采用种子生长法，以模拟区域的任意坐标点作为种子点，生成水平或垂直剖面，以获取剖面的三维及二维剖面的均方根高度分布数据图；(2.6)根据不同耕作条件下土壤粗糙度参数随时间的动态变化曲线，选择并输入表征农田地表结构状况的均方根高度和相关长度参数，实现对具有沟垄结构的农作物用地表面结构随时间的演化过程进行仿真模拟。