基于語義元模型的作物模型開發(fā)方法與設(shè)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(jī)技術(shù)對作物系統(tǒng)進(jìn)行的數(shù)學(xué)化和定量化的描述與預(yù)測，進(jìn)而完成計算機(jī)仿真的過程。作物系統(tǒng)模擬可以更好的進(jìn)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(fù)雜的農(nóng)業(yè)領(lǐng)域知識及編程知識，同時，作物系統(tǒng)的領(lǐng)域知識積累周期長，知識獲取困難，如何促進(jìn)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(guān)鍵問題之一。
　　元建模是對領(lǐng)域建模語言進(jìn)

2、行建模，最終生成面向特定領(lǐng)域的建模語言和領(lǐng)域建模工具的方法論。運(yùn)用元建模技術(shù)通過使用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行作物元模型的構(gòu)建，可以實(shí)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(shù)進(jìn)行作物建模工具的開發(fā)。但大多基于通用的模型結(jié)構(gòu)、算法結(jié)構(gòu)、計算變量等，但作物模型領(lǐng)域概念知識復(fù)雜，元建模技術(shù)使用元模型對作物物候判別等作物模擬知識表達(dá)不夠完整因此復(fù)用作物模擬領(lǐng)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(chǔ)上，基于元建模語義元模型構(gòu)建方法，引入OCL表達(dá)式元模型，完成作物生育期模擬語義元模型的構(gòu)建，進(jìn)行作物生育期模擬過程的表達(dá)。通過使用EMF技術(shù)、GMF技術(shù)及SWT技術(shù)完成了基于語義元模型的作物模型設(shè)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(gòu)建實(shí)驗，并進(jìn)行生育期模型適用性分析。本研究貢獻(xiàn)主要如下:
　　(1)構(gòu)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(chǔ)上，將作物生育期模擬共性語義分為環(huán)境驅(qū)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(gòu)建方法，引入OCL表達(dá)式元模型，在對作物生育期模擬語義進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，完成作物生育期模擬語義元模型的構(gòu)建，進(jìn)行作物生育期模擬過程的表達(dá)，最后設(shè)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(gòu)建。
　　(2)作物生育期模型設(shè)計

5、工具研制
　　本文在構(gòu)建作物生育期模擬語義元模型的基礎(chǔ)上，設(shè)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(shè)計作物生育期建模工具功能的基礎(chǔ)上，基于已構(gòu)建的作物生育期語義元模型，運(yùn)用GMF技術(shù)對作物生育期語義元模型進(jìn)行圖形化表達(dá)，通過運(yùn)用SWT技術(shù)實(shí)現(xiàn)用戶與作物生育期語義元模型進(jìn)行交互，最終完成可視化的作物生育期建模工具的構(gòu)建。
　　(3)基于語義元模型的作物生育期模型構(gòu)建的實(shí)驗驗證
　　本文以Wheat