中国农业气象 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (4): 483-493.doi: 10.3969/j.issn.1000-6362.2025.04.005
石茗化,魏渠成,乐章燕,王靖,张艳艳,周鹏,张继波
SHI Ming-hua, WEI Qu-cheng, LE Zhang-yan, WANG Jing, ZHANG Yan-yan, ZHOU Peng, ZHANG Ji-bo
摘要:
为提高日光温室内气温预报准确率,利用温室外实时气象预报数据(气温、相对湿度和风速)和温室内前3h气温数据,引入遗传算法(Genetic algorithm,GA)对BP神经网络模型的初始权值和阈值进行优化,构建GA−BP神经网络模型对冬季和春季不同后墙材质(土墙和砖墙)温室内逐时气温进行模拟和动态预报,并与逐步回归(Stepwise regression,SR)和BP神经网络模型模拟结果进行对比。结果表明:在后墙材质为土墙的温室内,SR模型模拟值与观测值的均方根误差(RMSE)为0.82~2.01℃,归一化均方根误差(NRMSE)为5.13%~9.97%;BP神经网络模型模拟值与观测值的RMSE为0.82~1.79℃,NRMSE为5.13%~7.74%;GA−BP神经网络模型模拟值与观测值的RMSE为0.62~1.47℃,NRMSE为3.88%~6.40%。在后墙材质为砖墙的温室内,SR模型模拟值与观测值的RMSE为1.07~2.60℃,NRMSE为5.11%~16.98%;BP神经网络模型模拟值与观测值的RMSE为1.11~2.29℃,NRMSE为6.12%~14.95%;GA−BP神经网络模型模拟值与观测值的RMSE为0.89~1.73℃,NRMSE为4.76%~11.30%。GA−BP神经网络模型误差指标值均小于SR和BP模型,引入遗传算法优化BP神经网络,可提高逐时气温的预报精度。由于砖墙的保温性能比土墙稍差,气温的波动性更大,土墙材质的温室内气温预报精度更高。随着预报时间提前,预报误差增加,选取温室外实时气温、相对湿度、风速和室内前3h气温数据作为建模因子所建立的GA−BP神经网络模型精度最优。GA−BP神经网络模型具有更高的准确率和稳定性,更适用于预报温室内逐时气温。