эксклюзив
Включение в метеосводки точных и локальных прогнозов солнечного света поможет лучше выбирать культуры для севооборта как в крупномасштабном производстве, так и на приусадебном участке.
Фотосинтез является одним из ключевых вопросов выращивания растений в открытом поле, где эффективное использование естественного солнечного света требует прогнозирования освещения для каждого участка в режиме реального времени. Однако государственные метеорологические службы не предоставляют данных о солнечном свете, и эту ситуацию взялись исправить ученые из Школы машиностроения, Шанхайский университет Цзяо Тонг, и Ключевой лаборатории интеллектуальных сельскохозяйственных технологий МСХ КНР.
«Столкнувшись с проблемами прогнозирования погоды в отношении количества и динамики естественного освещения, мы предлагаем новый межмасштабный подход, позволяющий сделать вывод об площадях солнечного света на уровне грядки на основе данных местных метеорологических служб, а затем разработать систему планирования ротации грядок для оптимального использования естественного солнечного света, — пишут исследователи Лян Гун, Фэй Хуан, Вэй Чжан, Янмин Ли и Чэнлян Лю в своей статье, опубликованной в журнале Agriculture 2023 на портале MDPI. — Во-первых, нами была использована скоординированная вычислительная архитектура конечного облака для одновременного агрегирования многомасштабных данных от метеорологических спутников до датчиков солнечного света на растениях. Во-вторых, мы выяснили, что площадь солнечного света детерминированно зависит от метеорологических данных при фиксированной среде, и эта корреляция была описана с помощью модели гибридного картирования, которая объединила алгоритмы долгой краткосрочной памяти (LSTM) и дерева решений повышения градиента (GBDT) для формирования алгоритма гибридного прогнозирования LSTM-GBDT (LGHPA). Обучая LGHPA историческим местным сенсорным солнечным лучам и метеорологическим данным в местном масштаб, можно спрогнозировать почасовую солнечную погоду на грядке с помощью государственной службы прогнозирования погоды».
Наконец, ученые построили динамическую схему планирования посева, которая обеспечила растениям равномерное поглощение солнечной энергии в соответствии с оценкой солнечной радиации на один час вперед.
«Результаты эксперимента показывают, что почасовая ошибка прогноза солнечного света составила менее 18, 44% за сезонный период, а отклонение для различного поглощения солнечной энергии растениями на грядках с возможностью севооборота составляет менее 7,1%. Таким образом, было продемонстрировано, что применение краткосрочного прогнозирования солнечного света на небольших территориях улучшает понимание севооборотов для равномерно поглощаемой солнечной радиации. Предлагаемый метод подтверждает возможность точного прогнозирования солнечного света на небольших территориях вплоть до масштаба грядки, используя подход, основанный на модели, и парадигму объединенных кибернетических вычислений на границах облаков», — отметили авторы.
По статье группы ученых (Лян Гун, Фэй Хуан, Вэй Чжан, Янмин Ли, Чэнлян Лю), опубликованной на портале www.mdpi.com).
Фото: Дмитрий Лукьянов, AgroXXI.ru.
