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摘 要： 摘要:近年來，隨著社會(huì)的不斷發(fā)展以及人口數(shù)量的不斷增長，社會(huì)對(duì)于糧食的需求也在不斷擴(kuò)大。加之我國本就是一個(gè)人口大國，對(duì)于農(nóng)作物自然也具有較高的要求。在傳統(tǒng)社會(huì)，我國所采取的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)手段相對(duì)較為落后，并且比較被動(dòng)。所以，在現(xiàn)代社會(huì)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)
摘要:近年來，隨著社會(huì)的不斷發(fā)展以及人口數(shù)量的不斷增長，社會(huì)對(duì)于糧食的需求也在不斷擴(kuò)大。加之我國本就是一個(gè)人口大國，對(duì)于農(nóng)作物自然也具有較高的要求。在傳統(tǒng)社會(huì)，我國所采取的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)手段相對(duì)較為落后，并且比較被動(dòng)。所以，在現(xiàn)代社會(huì)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的工作人員必須要積極引進(jìn)一些先進(jìn)的生產(chǎn)理念與生產(chǎn)技術(shù)，增大農(nóng)業(yè)產(chǎn)量與質(zhì)量，滿足社會(huì)人口需求，推動(dòng)國家穩(wěn)定發(fā)展。
關(guān)鍵詞:數(shù)學(xué)模型技術(shù);農(nóng)業(yè)生產(chǎn);應(yīng)用分析
近年來，隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高以及大眾科學(xué)認(rèn)識(shí)的不斷加強(qiáng)，越來越多的創(chuàng)新性理念與創(chuàng)新性技術(shù)開始融入我國的農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，為該領(lǐng)域的發(fā)展提供了有效的動(dòng)力。相較于傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)來說，現(xiàn)代技術(shù)具有更為明顯的優(yōu)勢(shì)，所達(dá)到的產(chǎn)量與質(zhì)量也有了明顯的進(jìn)步。數(shù)學(xué)本是一門與大眾生活息息相關(guān)的學(xué)科，將數(shù)學(xué)中的相關(guān)模型、技術(shù)引入到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作中，會(huì)產(chǎn)生更高的積極影響。
一、數(shù)學(xué)模型有關(guān)介紹
(一)概念介紹
顧名思義，數(shù)學(xué)模型就是將特定問題進(jìn)行簡化，將其中抽象參數(shù)以及變量加以明確，按照特定規(guī)律建立模型，提出問題，對(duì)于問題進(jìn)行探究和求解。可利用函數(shù)或者數(shù)學(xué)公式作為問題求解過程的數(shù)學(xué)模型，之后討論結(jié)果可行性，保證結(jié)果準(zhǔn)確性。如果將結(jié)果應(yīng)用在實(shí)踐生產(chǎn)當(dāng)中，若和實(shí)際不符，還需對(duì)于參數(shù)進(jìn)行不斷修改，直到獲取精準(zhǔn)結(jié)果為止。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)在多個(gè)領(lǐng)域都有重要應(yīng)用，促使數(shù)學(xué)建模相關(guān)技術(shù)得到迅速發(fā)展，即可應(yīng)用在工程技術(shù)領(lǐng)域當(dāng)中，又可應(yīng)用在自然科學(xué)領(lǐng)域當(dāng)中，將其應(yīng)用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中屬于社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展必然方向，能夠保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)策略制定的科學(xué)性，高效配置資源。
(二)作用介紹
總體分析，數(shù)學(xué)模型屬于虛擬模型，基于真實(shí)問題通過將問題簡化處理形成的模型架構(gòu)。因此，模型當(dāng)中不但包括數(shù)學(xué)符號(hào)，而且還包括數(shù)學(xué)圖形，也包括數(shù)學(xué)公式，分析其作用主要有三方面：第一，具備解釋作用，能夠?qū)τ诳陀^現(xiàn)象作出解釋，從數(shù)學(xué)學(xué)科自身性質(zhì)角度分析，就是通過實(shí)際問題，對(duì)于客觀現(xiàn)象作出解釋的學(xué)科，解釋過程利用數(shù)學(xué)原理或者知識(shí)，利用已有的數(shù)學(xué)理論作為客觀現(xiàn)象解釋的依據(jù)。第二，具備預(yù)測作用，通過數(shù)學(xué)模型結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，總結(jié)函數(shù)或者方程，對(duì)特定事件未來發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測。第三，具備控制作用，通過控制模型中的特定現(xiàn)象，為最佳方案的獲取提供支持，在預(yù)測過程主要通過數(shù)據(jù)對(duì)比或者數(shù)據(jù)計(jì)算，將最優(yōu)化的求解方式篩選出來，作出精準(zhǔn)化決策以及評(píng)估。
(三)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)
科技的快速發(fā)展，無論是在工業(yè)生產(chǎn)，還是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，多個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中各先進(jìn)科技的融合應(yīng)用成為時(shí)代主流。數(shù)學(xué)模型在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中的應(yīng)用屬于技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用，其產(chǎn)生的影響也顯而易見，具體分析，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)期間，數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用具備如下優(yōu)勢(shì)：
一方面，能夠有效降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，利用層次分析方法，使用數(shù)學(xué)模型參與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，可有效控制成本消耗。在播種之前，可分析各類影響作物產(chǎn)量的不確定因素，作為生產(chǎn)方案選擇的依據(jù)。不斷分析結(jié)果準(zhǔn)確性高，而且分析過程速度較快，能夠節(jié)約時(shí)間的同時(shí)，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)階段成本投入。
另一方面，利用數(shù)學(xué)模型，可綜合對(duì)比多種農(nóng)作物，對(duì)其產(chǎn)量期望展開分析，選擇具有良好經(jīng)濟(jì)價(jià)值的作物類型。由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程，可選擇的農(nóng)作物種類較多，部分作物雖然經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高，但是種植過程成活率較低;部分作物雖然經(jīng)濟(jì)價(jià)值較低，但是成活率，高利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。對(duì)此，可充分利用數(shù)學(xué)期望將生產(chǎn)過程面臨的實(shí)際問題加以解決。具體可通過分析不同農(nóng)作物種植之后利潤期望值，之后進(jìn)行對(duì)比，選擇期望值最高的作物類型進(jìn)行生產(chǎn)。
二、數(shù)學(xué)模型技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用結(jié)構(gòu)
隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，數(shù)學(xué)模型技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中所達(dá)到的效果也逐漸明顯。在當(dāng)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中數(shù)學(xué)模型技術(shù)主要衍生出三種不同的結(jié)構(gòu)及分別為層次分析結(jié)構(gòu)，灰色預(yù)測結(jié)構(gòu)與正態(tài)分布結(jié)構(gòu)。
層次分析結(jié)構(gòu)有助于工作人員多準(zhǔn)則地處理農(nóng)業(yè)生產(chǎn)問題。客觀來說，該種結(jié)構(gòu)的應(yīng)用流程如下。首先，工作人員需要根據(jù)實(shí)際的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)問題，分析問題的性質(zhì)與問題所需要達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)，以目標(biāo)為驅(qū)動(dòng)，做出合理的決策。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)期間，工作人員需要接觸大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，由于數(shù)據(jù)模糊并且干擾因素較多，導(dǎo)致所得到的決策精準(zhǔn)性會(huì)受到影響。因此，工作人員可以入層次分析結(jié)構(gòu)，利用結(jié)構(gòu)，層層遞進(jìn)，把控每一個(gè)工作環(huán)節(jié)，加強(qiáng)結(jié)果的精準(zhǔn)性，也能夠節(jié)約生產(chǎn)成本。
灰色預(yù)測結(jié)構(gòu)是源自于我國數(shù)學(xué)領(lǐng)域的一種數(shù)學(xué)理論。其不僅應(yīng)用于農(nóng)業(yè)，同時(shí)也會(huì)在地質(zhì)行業(yè)，氣象行業(yè)產(chǎn)生較高的應(yīng)用價(jià)值。相較于其他幾種結(jié)構(gòu)來說，灰色預(yù)測結(jié)構(gòu)的最大特點(diǎn)在于可以幫助工作人員明確研究對(duì)象，通過分析對(duì)象，監(jiān)控對(duì)象與預(yù)測對(duì)象的方式，把控農(nóng)作物的生長規(guī)律，提高收益。
三、數(shù)學(xué)模型技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用策略
農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是一項(xiàng)難度較高，綜合性較強(qiáng)的工作體系。在進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的過程中，工作人員不僅要具有較強(qiáng)的工作能力，更需要具有豐富的工作經(jīng)驗(yàn)，能夠查閱大量的資料，處理一些實(shí)際性的問題。對(duì)于工作人員自身來說，這些要求相對(duì)較為嚴(yán)苛，并且會(huì)使之處于過高的工作壓力中。對(duì)此，可積極引進(jìn)數(shù)學(xué)模型技術(shù)，將數(shù)學(xué)化的思維結(jié)構(gòu)引入到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域引入數(shù)學(xué)模型技術(shù)的主要形式是建設(shè)線形規(guī)劃體系，利用體系將抽象信息以數(shù)字化的形式展現(xiàn)出來，清晰整體工作結(jié)構(gòu)，從而有效發(fā)揮該種技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。在利用數(shù)學(xué)模型技術(shù)進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作時(shí)，主要會(huì)涉及以下幾個(gè)要點(diǎn)。
(一)確定實(shí)驗(yàn)變量與定量
在利用數(shù)學(xué)模型技術(shù)處理農(nóng)業(yè)生產(chǎn)問題之前，工作人員一定要明確具體的問題要點(diǎn)以及問題中的實(shí)驗(yàn)變量與實(shí)驗(yàn)定量，做好充足的準(zhǔn)備工作。與此同時(shí)，工作人員需要根據(jù)所具有的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方案，明確具體的工作目標(biāo)，以數(shù)學(xué)模型技術(shù)打造完整的函數(shù)模型體系與函數(shù)公式。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域比較常見的數(shù)學(xué)函數(shù)模型是線性函數(shù)。因?yàn)檗r(nóng)業(yè)生產(chǎn)問題的種類相對(duì)較為多樣，每一種問題種類也應(yīng)對(duì)著一種目標(biāo)以及要求。函數(shù)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(shè)計(jì)不同的線性函數(shù)公式，明確實(shí)驗(yàn)變量與定量，為后續(xù)的問題處理奠定穩(wěn)定基礎(chǔ)。
(二)引入線性規(guī)劃技術(shù)
一般來說，在數(shù)學(xué)模型中會(huì)涉及到方程組，而方程組大多只有兩種不同的展現(xiàn)形式，一為線性等式，二為不等式。在處理數(shù)學(xué)模型中的問題時(shí)，如果工作人員直接借用數(shù)學(xué)思想進(jìn)行求解，那么所得到的答案就是線性規(guī)劃的直接應(yīng)用。但是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是一項(xiàng)綜合性較強(qiáng)的活動(dòng)，其中會(huì)面臨大量的不確定因素與波動(dòng)因素。如果利用數(shù)學(xué)模型技術(shù)處理農(nóng)業(yè)生產(chǎn)問題，工作人員所面對(duì)的限制條件就會(huì)不斷變化。此時(shí)如果仍舊采取傳統(tǒng)的方法進(jìn)行人工計(jì)算，那么不僅會(huì)造成較大的工作壓力與工作難度，同時(shí)也會(huì)由于一些客觀因素的存在，而造成計(jì)算結(jié)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(xiàn)代化的數(shù)學(xué)模型輔助技術(shù)。如線性規(guī)劃技術(shù)與信息技術(shù)，借此降低波動(dòng)因素造成的影響。
相關(guān)期刊推薦：《河北農(nóng)業(yè)科學(xué)》創(chuàng)刊于1992年，是河北省農(nóng)林科學(xué)院主辦的綜合性學(xué)術(shù)期刊。雙月刊。重點(diǎn)刊載農(nóng)業(yè)及相關(guān)學(xué)科的應(yīng)用基礎(chǔ)理論、應(yīng)用技術(shù)研究以及農(nóng)業(yè)宏觀倡議、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)、農(nóng)村發(fā)展等方面的研究成果和學(xué)術(shù)報(bào)告。
線性規(guī)劃數(shù)學(xué)模型是利用線性規(guī)劃將數(shù)字化農(nóng)業(yè)建設(shè)期間存在的難點(diǎn)問題進(jìn)行解決的有效方法。應(yīng)用該模型需要明確三方面關(guān)系：第一，應(yīng)用目的;第二，已知條件;第三，未知條件。模型的求解目標(biāo)主要有兩個(gè)，分別為最大化、最小化目標(biāo)。鑒于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程面臨的實(shí)際問題具有多樣化特點(diǎn)，部分?jǐn)?shù)據(jù)的獲取需要到實(shí)地調(diào)查，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣，之后經(jīng)過整理和分析，對(duì)于數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性進(jìn)行核實(shí)與認(rèn)證。通過多次驗(yàn)證，才能保證一手?jǐn)?shù)據(jù)信息的精準(zhǔn)化獲取。
通常來講，數(shù)據(jù)獲取分為三個(gè)步驟，只有按照以下步驟完成數(shù)據(jù)獲取，才能準(zhǔn)確建立起數(shù)學(xué)模型：第一，結(jié)合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中面臨的現(xiàn)實(shí)問題對(duì)于決策變量進(jìn)行確認(rèn);第二，快速建立生產(chǎn)目標(biāo)，并建立目標(biāo)函數(shù);第三，對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)期間影響生產(chǎn)的制約條件進(jìn)行核實(shí)，之后建立方程式。
例如，在計(jì)算農(nóng)作物所需水分時(shí)，工作人員可站在線性規(guī)劃角度上，打造完整的乘法數(shù)學(xué)模型與加法數(shù)學(xué)模型[1]。由于不同種類的農(nóng)作物具有不同的生存條件，也會(huì)受到生產(chǎn)區(qū)域的限制，所以工作人員也需要引入線性規(guī)劃，根據(jù)農(nóng)作物產(chǎn)生的遺傳程序，客觀科學(xué)的對(duì)其實(shí)施早期評(píng)價(jià)，明確有效的數(shù)學(xué)模型種類，逐步夯實(shí)每一道工作程序。
再如：如果要確定農(nóng)作物生產(chǎn)過程肥料和水分的供應(yīng)模型，需要引入線性規(guī)劃模型，其本質(zhì)屬于農(nóng)業(yè)模型之一，結(jié)合農(nóng)作物生長期間對(duì)于肥料水分等需求規(guī)律，按照當(dāng)?shù)赝寥老嚓P(guān)參數(shù)，結(jié)合種植區(qū)域氣候特點(diǎn)，完成數(shù)學(xué)模型的建立。在上述模型當(dāng)中，供應(yīng)的肥料和水分屬于決策變量，而水肥量屬于目標(biāo)函數(shù)，可結(jié)合各項(xiàng)制約條件將水分和肥料實(shí)際需求量的最高值和最低值計(jì)算出來。由于數(shù)學(xué)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(jié)合農(nóng)作物水肥成分的具體現(xiàn)狀，在不同生長時(shí)期，還需將天氣變化以及水肥情況對(duì)于植物健康生長產(chǎn)生的影響進(jìn)行綜合考慮。
應(yīng)用數(shù)學(xué)模型期間，可借助實(shí)地考察，獲取相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，或者利用田間試驗(yàn)，取得相關(guān)數(shù)據(jù)證明，利用傳感系統(tǒng)，輸入決策變量，獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。在此期間，利用計(jì)算機(jī)完成數(shù)據(jù)處理和運(yùn)算，最終將作物不同生長期需水和需肥量最高、最低值計(jì)算出來，之后利用互聯(lián)網(wǎng)對(duì)于田間各項(xiàng)設(shè)備啟停作業(yè)進(jìn)行控制。
(三)拓展技術(shù)應(yīng)用類型
遺傳程序設(shè)計(jì)是數(shù)學(xué)模型技術(shù)中衍生出的先進(jìn)分支之一，同時(shí)也是一種新型的運(yùn)算方式。相較于傳統(tǒng)的運(yùn)算技術(shù)來說，遺傳程序設(shè)計(jì)具有更強(qiáng)的自動(dòng)化與多樣化，能夠輔助工作人員加強(qiáng)農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性，提高數(shù)學(xué)模型建立的有效性與。除此之外，在利用數(shù)學(xué)模型技術(shù)處理農(nóng)業(yè)生產(chǎn)問題時(shí)，工作人員還可將其與信息技術(shù)相互融合，打造全新的綜合性體系。例如地理數(shù)據(jù)技術(shù)，定位技術(shù)，遙感技術(shù)，將其融入數(shù)學(xué)模型結(jié)構(gòu)中，加強(qiáng)模型應(yīng)用的效率。
數(shù)學(xué)模型技術(shù)是一項(xiàng)會(huì)隨著時(shí)代發(fā)展而不斷更新的技術(shù)形式，其中比較穩(wěn)固的模塊類型主要有兩種，如線性規(guī)劃模型，投入產(chǎn)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際參數(shù)，對(duì)模型結(jié)構(gòu)加以合理調(diào)整，為我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作的推進(jìn)提供穩(wěn)定動(dòng)力，推動(dòng)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。
四、結(jié)論
綜上所述，數(shù)學(xué)模型技術(shù)是一種能夠?qū)?fù)雜事物簡單化，將抽象事物具體化的科學(xué)技術(shù)。將該種技術(shù)引入到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，所能夠達(dá)到的效果會(huì)出現(xiàn)明顯增強(qiáng)，也有助于整體生產(chǎn)效率的提高。對(duì)此，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，工作人員就需要合理掌握數(shù)學(xué)模型技術(shù)的應(yīng)用方式與應(yīng)用價(jià)值，借助技術(shù)解決實(shí)際生產(chǎn)問題，降低自身工作壓力，促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展。——論文作者：張娜1郝子碩2