[发明专利]一种网格化作物种植布局优化方法

权利要求书

1.一种网格化作物种植布局优化方法，包括：

步骤S1、对目标种植区域建立网格模型，获取每个网格单元内的作物潜在单产和适宜种植面积；

步骤S2、获取每个网格单元内的作物最小灌溉需水量；

步骤S3、根据目标种植区的县级统计种植数据，分配得到每个网格单元内的种植数据，种植数据包括灌溉和雨养种植条件下的作物种植面积和单产数据；

步骤S4、获取每个网格单元内的作物施肥强度数据；

步骤S5、获取网格单元内的耕地面积和灌溉面积；

步骤S6，以灌溉需水总量最小为优化目标，基于预定的约束条件和前述步骤S1-S5得到的数据进行种植布局优化，得到优化后各个网格单元内的作物种植面积；

其中，每个网格单元内作物最小灌溉需水量乘以对应的优化后每个网格单元内的种植面积，得到每个网格单元内的灌溉需水总量，再将种植区范围内所有网格单元上的灌溉需水总量相加，即得到优化后种植区作物灌溉需水总量；

其中，通过下述约束条件实现所述优化目标：

(1)在每个网格单元上灌溉和雨养种植条件下分配的作物种植面积加和小于等于该网格单元上的耕地面积；

(2)每个网格单元上分配的作物灌溉面积小于等于该网格单元上的灌溉面积；

(3)每个网格单元上分配的作物灌溉或雨养面积小于等于网格单元上灌溉或雨养种植条件下的该作物适宜性种植面积；

(4)每个网格单元上分配的作物雨养面积小于等于原布局上该网格单元内的作物雨养面积；

(5)优化后作物的种植区在原作物种植网格单元范围内；

(6)优化后作物的总产大于等于不同减产比例与优化前种植区作物总产的乘积；

(7)优化后种植区肥料总施用量小于等于优化前的总施用量；

(8)优化后种植区作物灌溉需水总量小于等于优化前的作物灌溉需水总量。

2.根据权利要求1所述的方法，所述步骤S2进一步包括：

步骤S21，计算网格单元内的参考作物潜在蒸散量；

步骤S22，结合参考作物潜在蒸散量、作物系数和水分胁迫系数，计算生育期内作物潜在蒸散量和作物实际蒸散量，其中作物潜在蒸散量基于参考作物潜在蒸散量和作物系数计算得到，作物实际蒸散量则基于作物潜在蒸散量和水分胁迫系数计算得到；

步骤S23，计算网格单元内的有效降雨量；

步骤S24，基于作物潜在蒸散量和有效降雨量计算每个网格单元内的作物最小灌溉需水量。

3.根据权利要求1所述的方法，所述步骤S3进一步包括：

步骤S31，计算灌溉和雨养种植条件下作物的单产和播种面积；

步骤S32，计算作物在灌溉和雨养种植条件下的适宜种植面积；

步骤S33，计算作物的市场可达性；

步骤S34，计算作物先验分布参数；

步骤S35，基于最小化交叉信息熵方法求解作物在网格单元上分配的种植比例；

步骤S36，计算每个网格单元上作物的单产和种植面积。

4.根据权利要求1所述的方法，在所述步骤S6之前，还包括步骤S6-1，对步骤S1-S5获得的网格数据转化为点状数据。

5.根据权利要求1所述的方法，所述优化目标进一步表征为下述目标函数：

IRD_j＝∑_io_ijl×CropArea_jl×Dirri_i×10，l＝irri (6-1)

其中，IRD_j表示目标种植区内作物j的灌溉需水总量；o_ijl表示优化后网格单元i内作物j在灌溉或雨养种植条件l下的种植比例；CropArea_jl表示作物j在目标种植区实际的灌溉或雨养种植条件l下的总种植面积；Dirri_i表示网格单元i上的最小灌溉需水量；10为转换系数；irri表示种植条件，l为灌溉和雨养种植条件。