农业气象环境模拟的虚拟仿真实验设计

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农业气象环境模拟的虚拟仿真实验设计

作者：景元书赵翔胡继超李永秀张雪松

来源：《科技创新导报》2015年第31期

摘要：虚拟仿真模型在农业领域、气象领域应用的关键是植物与环境相互作用的关系的

量化及模拟机制，同时结合现代网络技术、虚拟现实技术、计算机仿真技术和多媒体技术。通过农业气象环境模拟的虚拟仿真实验设计，构建多元化的虚拟现实平台，有助于理解农业气象系统特点、农业环境模拟与模式原理，加强对生物因素和环境因素认识以及影响程度量化的可视化与精确性，在大田环境、人工气候箱、设施农业温室虚拟环境中真实再现作物生长发育过程及高低温环境的影响过程，以全面提高学生的创新精神和实践能力，培养学生创新思维能力和应用气象知识综合运用能力。

关键词：农业气象环境虚拟仿真设计

中图分类号：O351 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）11（a）-0178-02

农业气象环境模拟的虚拟仿真实验主要针对灾害性、关键性、转折性天气、气候事件，在教学资源信息化的基础上，通过虚实结合及中央气象台、国家农业气象中心等部门或企业的技术支持，依托大田试验、人工气候箱操作、设施农业温室监测、分析与模拟等各个环节，实现教学资源双向共享和教学平台的开放性、实用性与动态性，从而激发学生学习的积极性与主动性。

1 农业气象环境的虚拟仿真实验平台

农业气象虚拟仿真实验平台主要依托中国气象局国家级农业气象试验站、江苏省农业气象重点实验室、应用气象省级实验教学示范中心、遥感应用省级实验教学示范中心等实体平台，遵循“虚实结合、相互补充、能实不虚”的原则，结合自身的优势、特色和实际，借助现代计算机、多媒体、视频、网站和物联网技术，以气象要素、农学参数、作物生理生化参数、地理空间等基础数据获取、处理、综合运用模型、地理信息系统（GIS）、遥感（RS）及全球定位系统（GPS）与数字地图等先进技术为主线，开展作物生长动态监测、遥感信息提取、气象灾害综合评估实验，建成作农业气象系统虚拟仿真实验室、设施农业小气候虚拟仿真实验室、病虫害气象虚拟仿真实验室、极端天气数据处理与空间分布模拟等实验室。

2 农业气象环境的虚拟仿真实验主要功能模块

（1）实施农业环境动态建模虚拟仿真实验。

设施农业温室生产系统是一个非线性、大时滞、强耦合和强干扰的动态系统，要建立一个精确的温室小气候模型比较困难。基于已经理解的物质和能量平衡的原则，通过动态建模与仿真，能合理考虑长短波辐射、通风量、对流作用和作物的呼吸、蒸腾作用对温室小气候的实际