數學模型技術在農業生產中的應用探究

發布時間：2021-07-01所屬分類：農業論文瀏覽：1次

摘 要： 摘要:近年來，隨著社會的不斷發展以及人口數量的不斷增長，社會對于糧食的需求也在不斷擴大。加之我國本就是一個人口大國，對于農作物自然也具有較高的要求。在傳統社會，我國所采取的農業生產手段相對較為落后，并且比較被動。所以，在現代社會，農業生產領

　　摘要:近年來，隨著社會的不斷發展以及人口數量的不斷增長，社會對于糧食的需求也在不斷擴大。加之我國本就是一個人口大國，對于農作物自然也具有較高的要求。在傳統社會，我國所采取的農業生產手段相對較為落后，并且比較被動。所以，在現代社會，農業生產領域的工作人員必須要積極引進一些先進的生產理念與生產技術，增大農業產量與質量，滿足社會人口需求，推動國家穩定發展。

　　關鍵詞:數學模型技術;農業生產;應用分析

　　近年來，隨著科學技術水平的不斷提高以及大眾科學認識的不斷加強，越來越多的創新性理念與創新性技術開始融入我國的農業領域，為該領域的發展提供了有效的動力。相較于傳統的農業生產技術來說，現代技術具有更為明顯的優勢，所達到的產量與質量也有了明顯的進步。數學本是一門與大眾生活息息相關的學科，將數學中的相關模型、技術引入到農業生產工作中，會產生更高的積極影響。

　　一、數學模型有關介紹

　　(一)概念介紹

　　顧名思義，數學模型就是將特定問題進行簡化，將其中抽象參數以及變量加以明確，按照特定規律建立模型，提出問題，對于問題進行探究和求解�？衫�用函數或者數學公式作為問題求解過程的數學模型，之后討論結果可行性，保證結果準確性。如果將結果應用在實踐生產當中，若和實際不符，還需對于參數進行不斷修改，直到獲取精準結果為止。隨著信息技術的發展，計算機技術在多個領域都有重要應用，促使數學建模相關技術得到迅速發展，即可應用在工程技術領域當中，又可應用在自然科學領域當中，將其應用在農業生產中屬于社會生產力的發展必然方向，能夠保證農業生產策略制定的科學性，高效配置資源。

　　(二)作用介紹

　　總體分析，數學模型屬于虛擬模型，基于真實問題通過將問題簡化處理形成的模型架構。因此，模型當中不但包括數學符號，而且還包括數學圖形，也包括數學公式，分析其作用主要有三方面：第一，具備解釋作用，能夠對于客觀現象作出解釋，從數學學科自身性質角度分析，就是通過實際問題，對于客觀現象作出解釋的學科，解釋過程利用數學原理或者知識，利用已有的數學理論作為客觀現象解釋的依據。第二，具備預測作用，通過數學模型結合實驗數據，總結函數或者方程，對特定事件未來發展趨勢進行預測。第三，具備控制作用，通過控制模型中的特定現象，為最佳方案的獲取提供支持，在預測過程主要通過數據對比或者數據計算，將最優化的求解方式篩選出來，作出精準化決策以及評估。

　　(三)應用優勢

　　科技的快速發展，無論是在工業生產，還是農業生產，多個領域當中各先進科技的融合應用成為時代主流。數學模型在農業生產當中的應用屬于技術的創新應用，其產生的影響也顯而易見，具體分析，農業生產期間，數學模型的應用具備如下優勢：

　　一方面，能夠有效降低農業生產成本，利用層次分析方法，使用數學模型參與農業生產，可有效控制成本消耗。在播種之前，可分析各類影響作物產量的不確定因素，作為生產方案選擇的依據。不斷分析結果準確性高，而且分析過程速度較快，能夠節約時間的同時，降低農業生產階段成本投入。

　　另一方面，利用數學模型，可綜合對比多種農作物，對其產量期望展開分析，選擇具有良好經濟價值的作物類型。由于農業生產過程，可選擇的農作物種類較多，部分作物雖然經濟價值較高，但是種植過程成活率較低;部分作物雖然經濟價值較低，但是成活率，高利于農業生產。對此，可充分利用數學期望將生產過程面臨的實際問題加以解決。具體可通過分析不同農作物種植之后利潤期望值，之后進行對比，選擇期望值最高的作物類型進行生產。

　　二、數學模型技術在農業生產中的應用結構

　　隨著時代的不斷發展，數學模型技術在農業生產中所達到的效果也逐漸明顯。在當代農業生產中數學模型技術主要衍生出三種不同的結構及分別為層次分析結構，灰色預測結構與正態分布結構。

　　層次分析結構有助于工作人員多準則地處理農業生產問題�？陀^來說，該種結構的應用流程如下。首先，工作人員需要根據實際的農業生產問題，分析問題的性質與問題所需要達到的標準，以目標為驅動，做出合理的決策。在農業生產期間，工作人員需要接觸大量的實驗數據，由于數據模糊并且干擾因素較多，導致所得到的決策精準性會受到影響。因此，工作人員可以入層次分析結構，利用結構，層層遞進，把控每一個工作環節，加強結果的精準性，也能夠節約生產成本。

　　灰色預測結構是源自于我國數學領域的一種數學理論。其不僅應用于農業，同時也會在地質行業，氣象行業產生較高的應用價值。相較于其他幾種結構來說，灰色預測結構的最大特點在于可以幫助工作人員明確研究對象，通過分析對象，監控對象與預測對象的方式，把控農作物的生長規律，提高收益。

　　三、數學模型技術在農業生產中的應用策略

　　農業生產是一項難度較高，綜合性較強的工作體系。在進行農業生產的過程中，工作人員不僅要具有較強的工作能力，更需要具有豐富的工作經驗，能夠查閱大量的資料，處理一些實際性的問題。對于工作人員自身來說，這些要求相對較為嚴苛，并且會使之處于過高的工作壓力中。對此，可積極引進數學模型技術，將數學化的思維結構引入到農業生產工作體系中，以此提高整體工作效率，降低工作難度。具體來說，在農業生產領域引入數學模型技術的主要形式是建設線形規劃體系，利用體系將抽象信息以數字化的形式展現出來，清晰整體工作結構，從而有效發揮該種技術的應用價值。在利用數學模型技術進行農業生產工作時，主要會涉及以下幾個要點。

　　(一)確定實驗變量與定量

　　在利用數學模型技術處理農業生產問題之前，工作人員一定要明確具體的問題要點以及問題中的實驗變量與實驗定量，做好充足的準備工作。與此同時，工作人員需要根據所具有的農業生產方案，明確具體的工作目標，以數學模型技術打造完整的函數模型體系與函數公式。在農業生產領域比較常見的數學函數模型是線性函數。因為農業生產問題的種類相對較為多樣，每一種問題種類也應對著一種目標以及要求。函數模型自身具有的特性能夠大程度滿足這一要求。所以，工作人員需要在明確問題種類的前提下，設計不同的線性函數公式，明確實驗變量與定量，為后續的問題處理奠定穩定基礎。

　　(二)引入線性規劃技術

　　一般來說，在數學模型中會涉及到方程組，而方程組大多只有兩種不同的展現形式，一為線性等式，二為不等式。在處理數學模型中的問題時，如果工作人員直接借用數學思想進行求解，那么所得到的答案就是線性規劃的直接應用。但是農業生產是一項綜合性較強的活動，其中會面臨大量的不確定因素與波動因素。如果利用數學模型技術處理農業生產問題，工作人員所面對的限制條件就會不斷變化。此時如果仍舊采取傳統的方法進行人工計算，那么不僅會造成較大的工作壓力與工作難度，同時也會由于一些客觀因素的存在，而造成計算結果失誤，最終造成無法挽回的損失。因此，工作人員可以引入一些現代化的數學模型輔助技術。如線性規劃技術與信息技術，借此降低波動因素造成的影響。

　　相關期刊推薦：《河北農業科學》創刊于1992年，是河北省農林科學院主辦的綜合性學術期刊。雙月刊。重點刊載農業及相關學科的應用基礎理論、應用技術研究以及農業宏觀戰略、農業經濟、農村發展等方面的研究成果和學術報告。

　　線性規劃數學模型是利用線性規劃將數字化農業建設期間存在的難點問題進行解決的有效方法。應用該模型需要明確三方面關系：第一，應用目的;第二，已知條件;第三，未知條件。模型的求解目標主要有兩個，分別為最大化、最小化目標。鑒于農業生產過程面臨的實際問題具有多樣化特點，部分數據的獲取需要到實地調查，對數據進行采樣，之后經過整理和分析，對于數據準確性進行核實與認證。通過多次驗證，才能保證一手數據信息的精準化獲取。

　　通常來講，數據獲取分為三個步驟，只有按照以下步驟完成數據獲取，才能準確建立起數學模型：第一，結合農業生產當中面臨的現實問題對于決策變量進行確認;第二，快速建立生產目標，并建立目標函數;第三，對于農業生產期間影響生產的制約條件進行核實，之后建立方程式。

　　例如，在計算農作物所需水分時，工作人員可站在線性規劃角度上，打造完整的乘法數學模型與加法數學模型[1]。由于不同種類的農作物具有不同的生存條件，也會受到生產區域的限制，所以工作人員也需要引入線性規劃，根據農作物產生的遺傳程序，客觀科學的對其實施早期評價，明確有效的數學模型種類，逐步夯實每一道工作程序。

　　再如：如果要確定農作物生產過程肥料和水分的供應模型，需要引入線性規劃模型，其本質屬于農業模型之一，結合農作物生長期間對于肥料水分等需求規律，按照當地土壤相關參數，結合種植區域氣候特點，完成數學模型的建立。在上述模型當中，供應的肥料和水分屬于決策變量，而水肥量屬于目標函數，可結合各項制約條件將水分和肥料實際需求量的最高值和最低值計算出來。由于數學模型和受到特定條件制約，因此，基本制約條件為土壤條件，除此之外，還需結合農作物水肥成分的具體現狀，在不同生長時期，還需將天氣變化以及水肥情況對于植物健康生長產生的影響進行綜合考慮。

　　應用數學模型期間，可借助實地考察，獲取相關統計數據，或者利用田間試驗，取得相關數據證明，利用傳感系統，輸入決策變量，獲取相關數據。在此期間，利用計算機完成數據處理和運算，最終將作物不同生長期需水和需肥量最高、最低值計算出來，之后利用互聯網對于田間各項設備啟停作業進行控制。

　　(三)拓展技術應用類型

　　遺傳程序設計是數學模型技術中衍生出的先進分支之一，同時也是一種新型的運算方式。相較于傳統的運算技術來說，遺傳程序設計具有更強的自動化與多樣化，能夠輔助工作人員加強農業數據的精準性，提高數學模型建立的有效性與。除此之外，在利用數學模型技術處理農業生產問題時，工作人員還可將其與信息技術相互融合，打造全新的綜合性體系。例如地理數據技術，定位技術，遙感技術，將其融入數學模型結構中，加強模型應用的效率。

　　數學模型技術是一項會隨著時代發展而不斷更新的技術形式，其中比較穩固的模塊類型主要有兩種，如線性規劃模型，投入產出模型。在具體的模型建立過程中，工作人員需要基于這兩種模型以及農業生產的實際參數，對模型結構加以合理調整，為我國農業生產工作的推進提供穩定動力，推動農業可持續發展。

　　四、結論

　　綜上所述，數學模型技術是一種能夠將復雜事物簡單化，將抽象事物具體化的科學技術。將該種技術引入到農業生產中，所能夠達到的效果會出現明顯增強，也有助于整體生產效率的提高。對此，在現代農業生產中，工作人員就需要合理掌握數學模型技術的應用方式與應用價值，借助技術解決實際生產問題，降低自身工作壓力，促進我國農業的可持續性發展。——論文作者：張娜1郝子碩2