基于語義元模型的作物模型開發(fā)方法與設計工具研究.pdf

1、作物系統(tǒng)是作物、自然界與人之間相互作用，相互影響的生態(tài)系統(tǒng)。作物系統(tǒng)模擬是利用計算機技術對作物系統(tǒng)進行的數學化和定量化的描述與預測，進而完成計算機仿真的過程。作物系統(tǒng)模擬可以更好的進行作物系統(tǒng)管理與優(yōu)化。作物系統(tǒng)模擬過程中的作物模型軟件的開發(fā)，涉及復雜的農業(yè)領域知識及編程知識，同時，作物系統(tǒng)的領域知識積累周期長，知識獲取困難，如何促進作物建模知識的共享與重用，提高模型開發(fā)效率是需要解決的關鍵問題之一。
　　元建模是對領域建模語言進

2、行建模，最終生成面向特定領域的建模語言和領域建模工具的方法論。運用元建模技術通過使用統(tǒng)一標準進行作物元模型的構建，可以實現(xiàn)不同類型作物模型之間的交流與共享。目前已有利用元建模技術進行作物建模工具的開發(fā)。但大多基于通用的模型結構、算法結構、計算變量等，但作物模型領域概念知識復雜，元建模技術使用元模型對作物物候判別等作物模擬知識表達不夠完整因此復用作物模擬領域知識不夠完善。
　　針對以上問題，本研究在識別與提取小麥、水稻等作物生育期模

3、擬語義的基礎上，基于元建模語義元模型構建方法，引入OCL表達式元模型，完成作物生育期模擬語義元模型的構建，進行作物生育期模擬過程的表達。通過使用EMF技術、GMF技術及SWT技術完成了基于語義元模型的作物模型設計工具的開發(fā)，最后使用該工具完成WheatGrow小麥生育期模型、RiceGrow水稻生育期模型的構建實驗，并進行生育期模型適用性分析。本研究貢獻主要如下:
　　(1)構建作物生育期模擬的語義元模型
　　本研究在分析小

4、麥、水稻等作物生育期模型的基礎上，將作物生育期模擬共性語義分為環(huán)境驅動作物生長、全生育期過程顯示、發(fā)育物候判別、單位尺度的作物發(fā)育四種，研究基于元建模語義元模型構建方法，引入OCL表達式元模型，在對作物生育期模擬語義進行分析的基礎上，完成作物生育期模擬語義元模型的構建，進行作物生育期模擬過程的表達，最后設計了作物生育期模擬語義元模型的圖形語法，從而完成作物生育期模擬語義元模型(CGSSSMM)的構建。
　　(2)作物生育期模型設計

5、工具研制
　　本文在構建作物生育期模擬語義元模型的基礎上，設計可視化的建模工具提供更易于建模者理解和使用的建模環(huán)境，首先在設計作物生育期建模工具功能的基礎上，基于已構建的作物生育期語義元模型，運用GMF技術對作物生育期語義元模型進行圖形化表達，通過運用SWT技術實現(xiàn)用戶與作物生育期語義元模型進行交互，最終完成可視化的作物生育期建模工具的構建。
　　(3)基于語義元模型的作物生育期模型構建的實驗驗證
　　本文以Wheat