CN111275569A - 一种烤烟产区生态特征测定方法、系统、存储介质、终端 - Google Patents
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Abstract
本发明属于信息处理技术领域，公开了一种烤烟产区生态特征测定方法、系统、存储介质、终端，通过对烤烟烟叶质量风格和生育期气象条件的统计分析，构建烤烟产区生态特征的评价模型；依据气温、降水和光照等气象条件对烟叶质量风格的影响机制及规律性；将不同生育期的关键气象指标赋予权重和评分标准，利用田间小型气象站实时获取烤烟产区气象数据并上传至中央服务器；通过预先的软件编程统计分析温度、降水和光照气象条件，进而实现关键气象数据对烤烟产区生态特征的快速评价。本发明基于气象站的数据自动采集和软件编程的统计分析，应用过程中无需额外的人工操作，不但确保了烤烟产区生态特征的科学评价，而且具有实时性和实效性。
Description
技术领域
本发明属于信息处理技术领域，尤其涉及一种烤烟产区生态特征测定方法、系统、存储介质、终端。
背景技术
我国历史上已经进行了两次全国性的烟草区划，第一次是在二十世纪六十年代，农业部根据地域分布将我国分为六大烟区；第二次是在二十世纪八十年代中期，根据烟草的生态适宜性对全国烟草进行了适宜类型区划，将全国所有地区分类成最适宜区、适宜区、次适宜区和不适宜区四个类型。这些工作，给我国的烟草种植工作带来巨大的积极影响，不合理的布局得到了很大改变，区域化生产得到了明显増强。然而随着时代的发展、科技的进步，二十世纪八十年代的烟草区划逐渐落后于时代。其评价指标仅包含部分生态和某些质量指标，没有对烟叶品质特征进行全面评价，更为遗憾的是对烟叶品质特征和生态条件之间的关系缺乏研究。随卷烟工业对烟叶需求的变化，应逐步将烟叶品质指标纳入烟草种植区划指标体系中，烟草种植区划的指标体系也有必要进行补充完善。另一方面，烟草区划没有提供高效的检索方法，成果没有得到广泛普及，许多地方主管领导的种植布局决策往往是根据种烟历史、烟农积极性等社会因素决定，而非科学地依据烟草的生态适宜性做出决策。而由国家烟草专卖局组织牵头，郑州烟草研究院等负责技术，在云南、贵州等烟叶产区的共同参与下，开展的新一轮烟草种植区划研究工作，虽然完成了现时生产条件下的烤烟生态适宜性分区和烟草种植区域划分，但对各地的生态条件特征与烟叶质量风格的关系及植烟品种布局规划仍未有明显的定论。随着科学技术及烟草区域化生产的的发展，农作物种植区划的周期越来越短、范围越来越具体，不断进行烟草区划更新是必然趋势。
烟草是喜温的叶用经济作物，温度是决定烤烟品质和产量的一个重要因素，其适宜生长的温度范围比较宽，在10℃-35℃都能生长，但最适宜温度是25℃-28℃。就烤烟来说，如果大田期经常处于适温条件下，植株虽然生长迅速，形成庞大的营养体，但品质往往不佳。而从品质来看，对气温条件的要求是前期较低，中期较高，成熟期不低于20℃为宜。为了得到优质烟叶，其成熟期温度必须在22℃-25℃下持续30天左右较为有利。另外烟草为了完成自己的生命周期，需要一定的积温，烟草整个生育期昼夜平均温度的总和为2200℃-2800℃。贵州烟草科学研究所报道，烟草苗床期大于10℃的活动积温为950℃-1100℃、有效积温为350℃-450℃，从移栽到成熟大于10℃的活动积温为2200℃-2600℃。可以看出热量条件制约烟草的分布并直接影响烟草的产质和经济效益，其产质和经济效益与其生长速度和叶数密切巧关。降水影响烟叶产量的原因是土壤水分影响了烟株的生长，而影响烟叶质量的原因则是土壤水分影响了烟株物质的吸收、运输及转化，从而影响烟叶的化学成分。适宜的土壤水分对光合产物的积累、转化有利，增加产量，提高品质；水分胁迫使光合产物的积累比例下降，消耗比例増加，影响产量和品质。降水量及分布能直接影响烟叶的品质，以季节中的雨量分布来看，移栽期间最好要有较多的降水量，日照又不太强，土壤湿度大一些，蒸发量小一些，以利于还苗成活。移栽成活以后，应当是天气晴朗，雨水少一些，以利于根系的生长发育，为旺长期打下良好的基础。旺长期则要求有足够的雨水促进茎叶的迅速生长，否则会影响产量。当烟叶进入成熟阶段后，雨水又不要太多，否则会影响成熟采烤，降低品质。烟草是喜光作物，只有在充足的光照条件下才有利于光合作用，提高产量和品质。烤烟的生产、产量的高低、品质的好坏与光照强度、日照时数等有很大的关系，烤烟生长要求阳光充足而不强烈。光照不足，光合作用减弱，干物质积累少，烟株生长缓慢，植株纤弱，烟叶薄，重量轻，易受病虫危害，表现为烟叶的内含物上是烟碱和淀粉含量降低，蛋白质和总氮含量增加，油分少，且香气不足，吃味平淡，品质差。光照太强，使烟叶的纪织结构发生变化，烟叶叶片变厚，主脉粗，形成粗筋暴叶，烟叶烟碱含量过高，吃味辛辣，烟叶烘烤后颜色不正，品质也差。在一般的生产情况下，烟草大田生长期日照最好达到500-700小时，日照百分率达到40％，采烤期间日照最好达到280-300小时，日照百分率达到30％以上，才能生产出优质烟叶。烤烟生长最合适的光照条件是全年日照百分率大于50％，日照时数大于2000小时；大田生长期日照百分率40％左右，日照时数大于500小时。和煦的阳光对烟叶生长有利，叶片厚薄适中，调制后光质好，弹性强，叶片含糖量较高，烟碱含量适中，所形成的烟叶品质较好。
通过上述研究可以看出，烟草区划是稳定我国烟叶种植规模，合理利用自然资源，发挥地区烟草生产优势，提高总体烟叶质量的重要途轻，而烤烟产区生态特征评价是烟草区划的关键环节。气温、降水和光照是气象条件的主要数据，其量值、规律、趋势等是生态特征的基础，与烟叶的质量品质、风格特征等有着极其显著的关系。在快速获取温度、降水和光照等气象数据的基础上，对构建的气象条件与产区生态特征、烟叶质量风格等评价模型进行软件编程，可以实现烤烟产区生态特征的科学评价，对于指导烤烟品种区划、生产技术调整以及烟叶原料调拨等具有十分重要的意义。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有技术应用过程中缺少统一标准，没有自动化和智能化的操作流程，无法确保烤烟产区生态特征的科学评价，实效性和适用性差。
解决以上问题及缺陷的难度为：影响产区生态特征的气象参数有很多，但并不是每个气象参数都对烤烟质量有影响，即使是有影响的气象参数，其对烤烟不同生育时期的影响程度也有很大差异，没有统一的适用标准，就无法进行科学评价。而且由于气候变迁等原因，烤烟产区生态特征也会随之产生一定的变化，如果没有形成自动化和智能化的评价操作流程，只通过人工开展收集、计算或分析等，评价结果就失去了实效性和适用性，只能作为数据参考而无法在实际中应用。
解决以上问题及缺陷的意义为：烟草区划是稳定我国烟叶种植规模，合理利用自然资源，发挥地区烟草生产优势，提高总体烟叶质量的重要途轻，而烤烟产区生态特征评价是烟草区划的关键环节，虽然不同烤烟产区的生态特征各异，但气象参数对烤烟质量风格的影响机制是相同的，以此为基础建立的评价标准更为科学，可以适用于全国各个烤烟产区。气温、降水和光照是气象条件的主要数据，其量值、规律、趋势等是生态特征的基础，与烟叶的质量品质、风格特征等有着极其显著的关系，在利用观测设备快速获取温度、降水和光照等气象数据的基础上，对构建的气象条件与产区生态特征、烟叶质量风格等评价模型进行软件编程，可以实现烤烟产区生态特征评价的实效性，对于指导烤烟品种区划、生产技术调整以及烟叶原料调拨等具有十分重要的意义。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种烤烟产区生态特征测定方法、系统、存储介质、终端。
本发明是这样实现的，一种烤烟产区生态特征测定方法，所述烤烟产区生态特征测定方法包括：
第一步，通过对烤烟烟叶质量风格和生育期气象条件的统计分析，构建烤烟产区生态特征的评价模型；
收集整理温度、降水、光照及其它气象数据，以及外观特征、物理特性、化学成分、感官质量和风格特色等烤烟数据。利用统计软件进行典型相关、主成分、灰色关联、系统聚类、线性回归等数据分析，明确气象因子对烤烟质量风格的影响机制。
第二步，依据气温、降水和光照等气象条件对烟叶质量风格的影响机制及规律性，将不同生育期的关键气象指标赋予权重和评分标准，利用田间小型气象站实时获取烤烟产区气象数据并上传至中央服务器；
依据气象因子对烤烟质量风格的影响机制，明确温度、降水和光照等气象因子的权重比例，依据烤烟不同生育期质量风格的形成基础，明确温度、降水和光照等气象因子的赋分标准，并将上述计算方法进行软件编程。利用温度探头、雨量器和光照记录仪等监测产区气象条件，并将日均温、日降水、日光照等数据上传至评价软件。
第三步，通过预先的软件编程统计分析温度、降水和光照气象条件，进而实现关键气象数据对烤烟产区生态特征的快速评价。
将田间小型气象站实时上传的气象因子数据，按照移栽、团棵、旺长、成熟等不同的烤烟生育期进行统计后导入评价系统，评价系统依据烤烟产区生态特征评价标准，进行快速评价并输出评价结果。
进一步，所述烤烟产区生态特征测定方法的数据引入为监测记录气象指标并上传至中央处理器，是烤烟产区生态特征评价的数据源；通过田间小型气象站实时监测植烟区域的气温、降水、光照气象指标参数，利用通讯卫星和信号接收站的无线传输功能，将基础数据上传至中央处理器，需要记录并上传的基础数据包括：
日均温：即每日平均气温，指一天24小时的平均气温，单位摄氏度，利用定时平均法计算获得，采用一天中02时、08时、14时和20时4个时刻的气温相加后平均作为一天的平均气温，4个气温相加除以4；
日降水：即每日总降水量，指一天24小时的降水量之和，单位毫米，利用雨量器获得；
日光照：即每日实照时数，指一天24小时内太阳在该地实际照射的时间总和，单位小时，利用日照计获得。
进一步，所述烤烟产区生态特征测定方法的评估模型为构建气象因子与烟叶质量风格和产区生态特征的评价模型，是烤烟产区生态特征评价的依据和标准；根据气温、降水、光照等气象条件对烟叶质量风格和产区生态特征的贡献率和影响机制，以七项气温指标、六项降水指标和七项光照指标为基础，利用统计软件搭建烤烟产区生态特征综合评价的框架，并依据气温、降水、光照等气象基础数据和不同烤烟产区生态特征构建的PLSR模型，制定各气象数据指标对不同烤烟产区生态特征的量化打分标准，以及烤烟产区生态特征相似度。
进一步，所述烤烟产区生态特征测定方法的统计分析根据评估模型模块制定的气温、降水、光照气象条件对烟叶质量风格和产区生态特征的评价标准，将相应的指标权重和赋分标准提前进行软件编程；将数据引入模块上传的气象数据，按照烟草田间不同生育时期的划分，对日均温、日降水和日光照数据进行预处理并导入评价软件；依据烤烟产区生态特征评价标准，利用已经编程的评价软件，对处理后的气象指标进行赋分评估，并将烤烟产区生态特征评价等次结果输出至评价报告模块。
进一步，所述烤烟产区生态特征测定方法的烤烟产区生态特征的评价标准：依据气温、降水、光照等气象条件对烟叶质量风格和产区生态特征的评价模型，将相应的指标权重和赋分标准提前进行软件编程：
气温相似度得分＝∑(第i个指标得分×第i个指标权重)，i＝生育期日均气温、生育期昼夜温差均值、移栽伸根期日均气温、旺长期日均气温、成熟前期日均气温、成熟中期日均气温、成熟后期日均气温；
降水相似度得分＝∑(第i个指标得分×第i个指标权重)，i＝生育期累计降水量、移栽伸根期降水量、旺长期降水量、成熟前期降水量、成熟中期降水量、成熟后期降水量；
光照相似度得分＝∑(第i个指标得分×第i个指标权重)，i＝生育期累计日照时数、生育期日照率、移栽伸根期日照时数、旺长期日照时数、成熟前期日照时数、成熟中期日照时数、成熟后期日照时数；
不同烤烟产区生态特征相似度得分＝∑(第i个指标得分×第i个指标权重)，i＝气温相似度得分、降水相似度得分、光照相似度得分。
进一步，所述烤烟产区生态特征测定方法的烤烟产区气象基础数据的预处理利用田间气象站实时监测植烟区域的温度、降水和光照气象数据，并借助无线传输技术将基础数据上传至中央处理器，按照烟草田间不同生育时期的划分，对上述数据进行预处理并导入评价软件；
生育期日均气温：指烟草从大田移栽开始至最后一次采烤，期间日平均气温的算数平均值；
生育期昼夜温差均值：指烟草从大田移栽开始至最后一次采烤，期间日最高气温与日最低气温之差的算数平均值；
移栽伸根期日均温度：指烟草从大田移栽开始至团棵期，期间日平均气温的算数平均值；
旺长期日均气温：指烟草从团棵期开始至打顶期，期间日平均气温的算数平均值；
成熟前期日均气温：指烟草从打顶期开始至下部烟叶最后一次采烤，期间日平均气温的算数平均值；
成熟中期日均气温：指烟草从下部烟叶最后一次采烤开始至中部烟叶最后一次采烤，期间日平均气温的算数平均值；
成熟后期日均气温：指烟草从中部烟叶最后一次采烤开始至上部烟叶最后一次采烤，期间日平均气温的算数平均值。
生育期累计降水量：指烟草从大田移栽开始至最后一次采烤，期间日降水量的总和；
移栽伸根期降水量：指烟草从大田移栽开始至团棵期，期间日降水量的总和；
旺长期降水量：指烟草从团棵期开始至打顶期，期间日降水量的总和；
成熟前期降水量：指烟草从打顶期开始至下部烟叶最后一次采烤，期间日降水量的总和；
成熟中期降水量：指烟草从下部烟叶最后一次采烤开始至中部烟叶最后一次采烤，期间日降水量的总和；
成熟后期降水量：指烟草从中部烟叶最后一次采烤开始至上部烟叶最后一次采烤，期间日降水量的总和。
生育期累计日照时数：指烟草从大田移栽开始至最后一次采烤，期间日照时数的总和；
生育期日照率：指烟草从大田移栽开始至最后一次采烤，期间实际日照总时数占可日照总时数的百分率；
移栽伸根期日照时数：指烟草从大田移栽开始至团棵期，期间日照时数的总和；
旺长期日照时数：指烟草从团棵期开始至打顶期，期间日照时数的总和；
成熟前期日照时数：指烟草从打顶期开始至下部烟叶最后一次采烤，期间日照时数的总和；
成熟中期日照时数：指烟草从下部烟叶最后一次采烤开始至中部烟叶最后一次采烤，期间日照时数的总和；
成熟后期日照时数：指烟草从中部烟叶最后一次采烤开始至上部烟叶最后一次采烤，期间日照时数的总和。
进一步，所述烤烟产区生态特征测定方法的烤烟产区生态特征评价等次结合植烟区域气温、降水、光照气象数据和烤烟产区生态特征的相似度评价，按照不同烤烟产区的生态特征，将气温、降水和光照与其相似度，按相似度高、相似度中、相似度低和相似度极低四个等次进行划分；将植烟区域实时监测的气温、降水、光照数据上传至软件后，利用已编程的指标权限和赋分标准等评价方法，对不同评价指标的相似度进行分别打分，再通过软件编程汇总并计算各烤烟产区生态特征的相似度总分，按照下述标准得出该植烟区域所对应的烤烟产区生态特征评价等次。
本发明的另一目的在于提供一种接收用户输入程序存储介质，所存储的计算机程序使电子设备执行权利要求任意一项所述包括下列步骤：
第一步，通过对烤烟烟叶质量风格和生育期气象条件的统计分析，构建烤烟产区生态特征的评价模型；
第二步，依据气温、降水和光照等气象条件对烟叶质量风格的影响机制及规律性；将不同生育期的关键气象指标赋予权重和评分标准，利用田间小型气象站实时获取烤烟产区气象数据并上传至中央服务器；
第三步，通过预先的软件编程统计分析温度、降水和光照等气象条件，进而实现关键气象数据对烤烟产区生态特征的快速评价。
本发明的另一目的在于提供一种实施所述烤烟产区生态特征测定方法的烤烟产区生态特征测定系统，所述烤烟产区生态特征测定系统包括：
数据引入模块，用于产区烟草种植区域气温、降水、光照等气象基本参数的监测和上传；
评估模型模块，用于生态特征分类评价的框架下，指定烟草不同生育时期基础气象指标的分配权重和赋分尺度；
统计分析模块，用于依据评估模型指定的评价标准和分类规则，对数据引入模块上传的气象基础数据进行常规处理和评价分析；
评价报告模块，基于预先设定的报告模板或模式，用于汇总并编辑统计分析模块的评价结果，并以图表、文字形式输出为电子报告或纸质报告。
本发明的另一目的在于提供一种搭载所述烤烟产区生态特征测定系统的终端。
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明基于气象站的数据自动采集和软件编程的统计分析，应用过程中无需额外的人工操作，不但确保了烤烟产区生态特征的科学评价，而且具有实时性和实效性。在不同烤烟产区对本发明申请的方法进行了实地验证，对产区的品种布局、植烟区划和工业的原料调拨等都起到了良好的促进效果。以四川凉山的会东县为例进行说明，通过该系统对当地的生态特征进行了科学评价，明确会东县的生态特征为清甜香型烤烟产区，会东产区烟叶公司依据评价结果确定了红大等清甜香特点突出的烤烟种植品种并配套相应的技术，最终所产烟叶的清甜香质量风格特色极为显著，产量产质稳定提升，中烟集团按照清甜香型烟叶原料调拨，打叶复烤后进入了主配方，最终加工的卷烟，其烟气清甜香型特征明显优于其他同类产品。
本发明烟叶香气风格相近的产区有着相似的生态特征，其不同时期的气温、降水和光照等在规律、趋势等方面具有相同的特点，本发明的烤烟产区生态特征评价方法，以移栽伸根期、旺长期和成熟期三个关键生育期的气温、降水、光照等气象数据为基础，通过构建数据模型确定了赋分权重和评价标准，是科学合理的烤烟产区生态特征评价方法。
本发明烤烟主要产区利用多个田间气象站长时监测的气温、降水、光照等气象数据，可以通过软件编程的统计分析，实现一年、多年和逐年的植烟区域生态特征评价，是烟叶产区公司进行种植区划和品种布局的重要依据，对稳定烟叶产量、提升烟叶品质和彰显烟叶特色都有着极大的促进作用。
本发明卷烟企业为推动重点品牌的可持续性发展，对烟叶原料的来源、品质和风格特征等都会有明确的要求，依靠本发明的烤烟产区生态特征评价方法，能够使卷烟企业及时有效的掌握烟叶原料产区的动态发展，为品质预测、原料采购等提供数据支撑，是稳定烟叶原料体系、促进卷烟品牌发展的重要基础。
本发明.烤烟产区生态特征评价是烟草种植区划的核心内容，也是烟叶原料体系建设的主要依据，但由于评价标准不统一等原因，目前多处在理论研究的层次，没有进行大范围的推广和应用。本发明提出的评价方法依托田间实时数据、无线传输和软件编程等资源优势，解决了烤烟产区生态特征评价在数据不全、信息滞后、标准混乱等方面的问题，实现了烤烟产区生态特征的快速准确评价，为烤烟产区生态特征等相关研究开创了新的思路和方向，在烟叶种植产区、卷烟加工企业和烟草科研院所的多个领域都具有极大的推广价值。
附图说明
图1是本发明实施例提供的烤烟产区生态特征测定方法流程图。
图2是本发明实施例提供的烤烟产区生态特征测定系统的结构示意图；
图中：1、数据引入模块；2、评估模型模块；3、统计分析模块；4、评价报告模块。
图3是本发明实施例提供的烤烟产区生态特征测定系统的原理示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种烤烟产区生态特征测定方法、系统、存储介质、终端，下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1所示，本发明提供的烤烟产区生态特征测定方法包括以下步骤：
S101：通过对烤烟烟叶质量风格和生育期气象条件的统计分析，构建烤烟产区生态特征的评价模型；
S102：依据气温、降水和光照等气象条件对烟叶质量风格的影响机制及规律性；将不同生育期的关键气象指标赋予权重和评分标准，利用田间小型气象站实时获取烤烟产区气象数据并上传至中央服务器；
S103：通过预先的软件编程统计分析温度、降水和光照等气象条件，进而实现关键气象数据对烤烟产区生态特征的快速评价。
本发明的通过对烤烟烟叶质量风格和生育期气象条件的统计分析，构建烤烟产区生态特征的评价模型；收集整理温度、降水、光照及其它气象数据，以及外观特征、物理特性、化学成分、感官质量和风格特色等烤烟数据。利用统计软件进行典型相关、主成分、灰色关联、系统聚类、线性回归等数据分析，明确气象因子对烤烟质量风格的影响机制。
本发明依据气温、降水和光照等气象条件对烟叶质量风格的影响机制及规律性，将不同生育期的关键气象指标赋予权重和评分标准，利用田间小型气象站实时获取烤烟产区气象数据并上传至中央服务器；依据气象因子对烤烟质量风格的影响机制，明确温度、降水和光照等气象因子的权重比例，依据烤烟不同生育期质量风格的形成基础，明确温度、降水和光照等气象因子的赋分标准，并将上述计算方法进行软件编程。利用温度探头、雨量器和光照记录仪等监测产区气象条件，并将日均温、日降水、日光照等数据上传至评价软件。
本发明通过预先的软件编程统计分析温度、降水和光照气象条件，进而实现关键气象数据对烤烟产区生态特征的快速评价。将田间小型气象站实时上传的气象因子数据，按照移栽、团棵、旺长、成熟等不同的烤烟生育期进行统计后导入评价系统，评价系统依据烤烟产区生态特征评价标准，进行快速评价并输出评价结果。
如图2所示，本发明提供的烤烟产区生态特征测定系统包括：
数据引入模块1，用于产区烟草种植区域气温、降水、光照等气象基本参数的监测和上传。
评估模型模块2，用于生态特征分类评价的框架下，指定烟草不同生育时期基础气象指标的分配权重和赋分尺度。
统计分析模块3，用于依据评估模型指定的评价标准和分类规则，对数据引入模块上传的气象基础数据进行常规处理和评价分析。
评价报告模块，基于预先设定的报告模板或模式，用于汇总并编辑统计分析模块3的评价结果，并以图表、文字等形式输出为电子报告或纸质报告。
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的描述。
如图3所示，本发明提供的烤烟产区生态特征测定系统包括：数据引入模块、评估模型模块、统计分析模块、评价报告模块。
1、数据引入模块，主要功能为监测记录气象指标并上传至中央处理器，是烤烟产区生态特征评价的数据源。通过田间小型气象站实时监测植烟区域的气温、降水、光照等气象指标参数，利用通讯卫星和信号接收站的无线传输功能，将基础数据上传至中央处理器，需要记录并上传的基础数据如下。
日均温：即每日平均气温，指一天24小时的平均气温，单位摄氏度，利用定时平均法计算获得，采用一天中02时、08时、14时和20时4个时刻的气温相加后平均作为一天的平均气温(即4个气温相加除以4)。
日降水：即每日总降水量，指一天24小时的降水量之和，单位毫米，利用雨量器获得。
日光照：即每日实照时数，指一天24小时内太阳在该地实际照射的时间总和，单位小时，利用日照计获得。
2、评估模型模块，主要功能为构建气象因子与烟叶质量风格和产区生态特征的评价模型，是烤烟产区生态特征评价的依据和标准。根据气温、降水、光照等气象条件对烟叶质量风格和产区生态特征的贡献率和影响机制，以七项气温指标、六项降水指标和七项光照指标为基础，利用统计软件搭建烤烟产区生态特征综合评价的框架，并依据气温、降水、光照等气象基础数据和不同烤烟产区生态特征构建的PLSR模型，制定各气象数据指标对不同烤烟产区生态特征的量化打分标准，以及烤烟产区生态特征相似度的，气象数据指标权重和气象指标对烤烟产区生态特征赋分标准等数据的处理如下。
表1气象数据指标权重
表2不同生育期气温对清甜香型烤烟产区生态特征的赋分标准
表3不同生育期降水对清甜香型烤烟产区生态特征的赋分标准
表4不同生育期光照对清甜香型烤烟产区生态特征的赋分标准
表5不同生育期气温对蜜甜香型烤烟产区生态特征的赋分标准
表6不同生育期降水对蜜甜香型烤烟产区生态特征的赋分标准
表7不同生育期光照对蜜甜香型烤烟产区生态特征的赋分标准
表8不同生育期气温对醇甜香型烤烟产区生态特征的赋分标准
表9不同生育期降水对醇甜香型烤烟产区生态特征的赋分标准
表10不同生育期光照对醇甜香型烤烟产区生态特征的赋分标准
表11不同生育期气温对焦甜焦香型烤烟产区生态特征的赋分标准
表12不同生育期降水对焦甜焦香型烤烟产区生态特征的赋分标准
表13不同生育期光照对焦甜焦香型烤烟产区生态特征的赋分标准
表14不同生育期气温对焦甜醇香型烤烟产区生态特征的赋分标准
表15不同生育期降水对焦甜醇香型烤烟产区生态特征的赋分标准
表16不同生育期光照对焦甜醇香型烤烟产区生态特征的赋分标准
表17不同生育期气温对清甜蜜甜香型烤烟产区生态特征的赋分标准
表18不同生育期降水对清甜蜜甜香型烤烟产区生态特征的赋分标准
表19不同生育期光照对清甜蜜甜香型烤烟产区生态特征的赋分标准
表20不同生育期气温对蜜甜焦香型烤烟产区生态特征的赋分标准
表21不同生育期降水对蜜甜焦香型烤烟产区生态特征的赋分标准
表22不同生育期光照对蜜甜焦香型烤烟产区生态特征的赋分标准
表23不同生育期气温对木香蜜甜型烤烟产区生态特征的赋分标准
表24不同生育期降水对木香蜜甜型烤烟产区生态特征的赋分标准
表25不同生育期光照对木香蜜甜型烤烟产区生态特征的赋分标准
3、统计分析模块，该模块主要具有三大功能，一是根据评估模型模块制定的气温、降水、光照等气象条件对烟叶质量风格和产区生态特征的评价标准，将相应的指标权重和赋分标准提前进行软件编程；二是将数据引入模块上传的气象数据，按照烟草田间不同生育时期的划分，对日均温、日降水和日光照等数据进行预处理并导入评价软件；三是依据烤烟产区生态特征评价标准，利用已经编程的评价软件，对处理后的气象指标进行赋分评估，并将烤烟产区生态特征评价等次等结果输出至评价报告模块。
3.1烤烟产区生态特征的评价标准
依据气温、降水、光照等气象条件对烟叶质量风格和产区生态特征的评价模型，将相应的指标权重和赋分标准提前进行软件编程，具体情况如下。
气温相似度得分＝∑(第i个指标得分×第i个指标权重)(i＝生育期日均气温、生育期昼夜温差均值、移栽伸根期日均气温、旺长期日均气温、成熟前期日均气温、成熟中期日均气温、成熟后期日均气温)
降水相似度得分＝∑(第i个指标得分×第i个指标权重)(i＝生育期累计降水量、移栽伸根期降水量、旺长期降水量、成熟前期降水量、成熟中期降水量、成熟后期降水量)
光照相似度得分＝∑(第i个指标得分×第i个指标权重)(i＝生育期累计日照时数、生育期日照率、移栽伸根期日照时数、旺长期日照时数、成熟前期日照时数、成熟中期日照时数、成熟后期日照时数)
不同烤烟产区生态特征相似度得分＝∑(第i个指标得分×第i个指标权重)(i＝气温相似度得分、降水相似度得分、光照相似度得分)
3.2烤烟产区气象基础数据的预处理
利用田间气象站实时监测植烟区域的温度、降水和光照等气象数据，并借助无线传输技术将基础数据上传至中央处理器，按照烟草田间不同生育时期的划分，对上述数据进行预处理并导入评价软件。
生育期日均气温：指烟草从大田移栽开始至最后一次采烤，期间日平均气温的算数平均值；
生育期昼夜温差均值：指烟草从大田移栽开始至最后一次采烤，期间日最高气温与日最低气温之差的算数平均值；
移栽伸根期日均温度：指烟草从大田移栽开始至团棵期，期间日平均气温的算数平均值；
旺长期日均气温：指烟草从团棵期开始至打顶期，期间日平均气温的算数平均值；
成熟前期日均气温：指烟草从打顶期开始至下部烟叶最后一次采烤，期间日平均气温的算数平均值；
成熟中期日均气温：指烟草从下部烟叶最后一次采烤开始至中部烟叶最后一次采烤，期间日平均气温的算数平均值；
成熟后期日均气温：指烟草从中部烟叶最后一次采烤开始至上部烟叶最后一次采烤，期间日平均气温的算数平均值。
生育期累计降水量：指烟草从大田移栽开始至最后一次采烤，期间日降水量的总和；
移栽伸根期降水量：指烟草从大田移栽开始至团棵期，期间日降水量的总和；
旺长期降水量：指烟草从团棵期开始至打顶期，期间日降水量的总和；
成熟前期降水量：指烟草从打顶期开始至下部烟叶最后一次采烤，期间日降水量的总和；
成熟中期降水量：指烟草从下部烟叶最后一次采烤开始至中部烟叶最后一次采烤，期间日降水量的总和；
成熟后期降水量：指烟草从中部烟叶最后一次采烤开始至上部烟叶最后一次采烤，期间日降水量的总和。
生育期累计日照时数：指烟草从大田移栽开始至最后一次采烤，期间日照时数的总和；
生育期日照率：指烟草从大田移栽开始至最后一次采烤，期间实际日照总时数占可日照总时数的百分率；
移栽伸根期日照时数：指烟草从大田移栽开始至团棵期，期间日照时数的总和；
旺长期日照时数：指烟草从团棵期开始至打顶期，期间日照时数的总和；
成熟前期日照时数：指烟草从打顶期开始至下部烟叶最后一次采烤，期间日照时数的总和；
成熟中期日照时数：指烟草从下部烟叶最后一次采烤开始至中部烟叶最后一次采烤，期间日照时数的总和；
成熟后期日照时数：指烟草从中部烟叶最后一次采烤开始至上部烟叶最后一次采烤，期间日照时数的总和。
3.3烤烟产区生态特征评价等次
结合植烟区域气温、降水、光照等气象数据和烤烟产区生态特征的相似度评价，按照不同烤烟产区的生态特征，将气温、降水和光照与其相似度，按相似度高、相似度中、相似度低和相似度极低四个等次进行划分，以便指导烤烟产区的生态区划和卷烟企业的原料调拨。将植烟区域实时监测的气温、降水、光照等数据上传至软件后，利用已编程的指标权限和赋分标准等评价方法，对不同评价指标的相似度进行分别打分，再通过软件编程汇总并计算各烤烟产区生态特征的相似度总分，按照下述标准得出该植烟区域所对应的烤烟产区生态特征评价等次。
表26烤烟产区生态特征评价等次
4、评价报告模块，主要功能是将评价软件所得出的统计分析结果，按照不同的需求形成评价结果报告，是烤烟产区生态特征评价应用的最终途径。基于预先设定的报告模板或模式，汇总并编辑统计分析模块的评价结果，结合烤烟产区、卷烟公司和科研院校的需求，并以图表、文字等形式输出为电子报告或纸质报告。
5烤烟产区生态特征评价实例
以我国烤烟种植规模第一大县—四川凉山会东的生态特征评价为例，对上述评价过程及结果进行详细说明。利用会东县的八个田间小型气象站，对该植烟区域的气温、降水、光照等进行实时监测，经无线传输至中央服务器后，通过预先编程的软件统计分析并得出如下数据。
表27气象数据统计分析
将上述气象基础数据的分析结果，按照规定格式导入软件，利用已编程的指标权限和赋分标准等，对该植烟区域的烤烟产区生态特征相似度进行打分。
清甜香型烤烟产区生态特征相似度得分：(5×0.106+5×0.121+5×0.201+5×0.161+5×0.116+5×0.104+5×0.191)×0.193+(5×0.136+5×0.228+5×0.177+5×0.078+5×0.076+5×0.305)×0.426+(5×0.132+5×0.114+5×0.212+5×0.188+5×0.123+5×0.100+5×0.131)×0.381＝4.95
蜜甜香型烤烟产区生态特征相似度得分：(5×0.106+0×0.121+2×0.201+0×0.161+0×0.116+0×0.104+0×0.191)×0.193+(5×0.136+0×0.228+0×0.177+2×0.078+0×0.076+0×0.305)×0.426+(0×0.132+0×0.114+0×0.212+0×0.188+0×0.123+1×0.100+5×0.131)×0.381＝0.82
醇甜香型烤烟产区生态特征相似度得分：(0×0.106+3×0.121+5×0.201+0×0.161+0×0.116+0×0.104+0×0.191)×0.193+(0×0.136+0×0.228+0×0.177+0×0.078+0×0.076+0×0.305)×0.426+(2×0.132+4×0.114+0×0.212+4×0.188+0×0.123+0×0.100+5×0.131)×0.381＝1.07
焦甜焦香型烤烟产区生态特征相似度得分：(0×0.106+0×0.121+5×0.201+0×0.161+0×0.116+0×0.104+1×0.191)×0.193+(0×0.136+0×0.228+0×0.177+0×0.078+0×0.076+0×0.305)×0.426+(0×0.132+0×0.114+1×0.212+0×0.188+0×0.123+0×0.100+0×0.131)×0.381＝0.31
清甜蜜甜香型烤烟产区生态特征相似度得分：(0×0.106+0×0.121+0×0.201+3×0.161+0×0.116+0×0.104+0×0.191)×0.193+(0×0.136+0×0.228+0×0.177+1×0.078+0×0.076+3×0.305)×0.426+(0×0.132+1×0.114+0×0.212+5×0.188+4×0.123+0×0.100+0×0.131)×0.381＝1.11
焦甜醇香型烤烟产区生态特征相似度得分：(0×0.106+3×0.121+0×0.201+0×0.161+0×0.116+0×0.104+0×0.191)×0.193+(0×0.136+5×0.228+5×0.177+3×0.078+2×0.076+0×0.305)×0.426+(0×0.132+0×0.114+0×0.212+0×0.188+0×0.123+1×0.100+5×0.131)×0.381＝1.38
蜜甜焦香型烤烟产区生态特征相似度得分：(0×0.106+0×0.121+2×0.201+0×0.161+0×0.116+0×0.104+0×0.191)×0.193+(0×0.136+0×0.228+0×0.177+0×0.078+2×0.076+0×0.305)×0.426+(0×0.132+0×0.114+0×0.212+0×0.188+0×0.123+0×0.100+0×0.131)×0.381＝0.14
木香醇甜型烤烟产区生态特征相似度得分：(0×0.106+0×0.121+0×0.201+0×0.161+1×0.116+4×0.104+0×0.191)×0.193+(0×0.136+0×0.228+0×0.177+0×0.078+0×0.076+0×0.305)×0.426+(0×0.132+0×0.114+0×0.212+0×0.188+0×0.123+0×0.100+0×0.131)×0.381＝0.10
再通过软件编程汇总并得出，该植烟区域所对应的烤烟产区生态特征评价等次等结论。
烤烟产区生态特征评价等次：该植烟区域的气温、降水、光照等与清甜香型烤烟产区生态特征指标相似度高，说明该植烟区域具有显著的清甜香型烤烟产区生态特征，气象条件符合生产清甜香型烤烟的实际需求；与清甜蜜甜香型等烤烟产区生态特征相似度极低，说明该植烟区域不具有清甜蜜甜香型等烤烟产区生态特征，气象条件无法满足生产清甜蜜甜香型等烤烟的实际需求。
烟叶产区公司在该区域的烤烟种植区划中，应以清甜香型烤烟品种为主并配套相应的技术措施；卷烟企业如需清甜香型烟叶原料，可在该区域收购调拨。
利用本发明申请的评价方法，对会东县进行了连续三年的烤烟产区生态特征评价，基本明确了该区域具有显著的清甜香型烤烟产区生态特征，并引入了相应的品种和配套技术，所产烟叶的质量风格特色以清甜香型为主且较为突出。中烟集团按需调拨后，依据烟叶质量风格特色进行了工业配方的调整，所产卷烟的烟气以清甜香为主要香型，香韵、香气状态、口感特性等表现良好，卷烟成品深受广大消费者推崇。
应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、CD或DVD-ROM的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种烤烟产区生态特征测定方法，其特征在于，所述烤烟产区生态特征测定方法包括：
第一步，通过对烤烟烟叶质量风格和生育期气象条件的统计分析，构建烤烟产区生态特征的评价模型；收集整理温度、降水、光照气象数据，以及外观特征、物理特性、化学成分、感官质量和风格特色烤烟数据；利用统计软件进行典型相关、主成分、灰色关联、系统聚类、线性回归数据分析，明确气象因子对烤烟质量风格的影响机制；
第二步，依据气温、降水和光照等气象条件对烟叶质量风格的影响机制及规律性，将不同生育期的关键气象指标赋予权重和评分标准，利用田间小型气象站实时获取烤烟产区气象数据并上传至中央服务器；依据气象因子对烤烟质量风格的影响机制，明确温度、降水和光照等象因子的权重比例，依据烤烟不同生育期质量风格的形成基础，明确温度、降水和光照等气象因子的赋分标准，并将上述计算方法进行软件编程。利用温度探头、雨量器和光照记录仪监测产区气象条件，并将日均温、日降水、日光照数据上传至评价软件；
第三步，通过预先的软件编程统计分析温度、降水和光照气象条件，进而实现关键气象数据对烤烟产区生态特征的快速评价；将田间小型气象站实时上传的气象因子数据，按照移栽、团棵、旺长、成熟不同的烤烟生育期进行统计后导入评价系统，评价系统依据烤烟产区生态特征评价标准，进行快速评价并输出评价结果。
2.如权利要求1所述的烤烟产区生态特征测定方法，其特征在于，所述烤烟产区生态特征测定方法的数据引入为监测记录气象指标并上传至中央处理器，是烤烟产区生态特征评价的数据源；通过田间小型气象站实时监测植烟区域的气温、降水、光照气象指标参数，利用通讯卫星和信号接收站的无线传输功能，将基础数据上传至中央处理器，记录并上传的基础数据包括：
日均温：每日平均气温，指一天24小时的平均气温，单位摄氏度，利用定时平均法计算获得，采用一天中02时、08时、14时和20时4个时刻的气温相加后平均作为一天的平均气温，4个气温相加除以4；
日降水：每日总降水量，指一天24小时的降水量之和，单位毫米，利用雨量器获得；
日光照：每日实照时数，指一天24小时内太阳在该地实际照射的时间总和，单位小时，利用日照计获得。
3.如权利要求1所述的烤烟产区生态特征测定方法，其特征在于，所述烤烟产区生态特征测定方法的评估模型为构建气象因子与烟叶质量风格和产区生态特征的评价模型，是烤烟产区生态特征评价的依据和标准；根据气温、降水、光照等气象条件对烟叶质量风格和产区生态特征的贡献率和影响机制，以七项气温指标、六项降水指标和七项光照指标为基础，利用统计软件搭建烤烟产区生态特征综合评价的框架，并依据气温、降水、光照等气象基础数据和不同烤烟产区生态特征构建的PLSR模型，制定各气象数据指标对不同烤烟产区生态特征的量化打分标准，以及烤烟产区生态特征相似度。
4.如权利要求1所述的烤烟产区生态特征测定方法，其特征在于，所述烤烟产区生态特征测定方法的统计分析根据评估模型模块制定的气温、降水、光照气象条件对烟叶质量风格和产区生态特征的评价标准，将相应的指标权重和赋分标准提前进行软件编程；将数据引入模块上传的气象数据，按照烟草田间不同生育时期的划分，对日均温、日降水和日光照数据进行预处理并导入评价软件；依据烤烟产区生态特征评价标准，利用已经编程的评价软件，对处理后的气象指标进行赋分评估，并将烤烟产区生态特征评价等次结果输出至评价报告模块。
5.如权利要求4所述的烤烟产区生态特征测定方法，其特征在于，所述烤烟产区生态特征测定方法的烤烟产区生态特征的评价标准：依据气温、降水、光照等气象条件对烟叶质量风格和产区生态特征的评价模型，将相应的指标权重和赋分标准提前进行软件编程：
气温相似度得分＝∑(第i个指标得分×第i个指标权重)，i＝生育期日均气温、生育期昼夜温差均值、移栽伸根期日均气温、旺长期日均气温、成熟前期日均气温、成熟中期日均气温、成熟后期日均气温；
降水相似度得分＝∑(第i个指标得分×第i个指标权重)，i＝生育期累计降水量、移栽伸根期降水量、旺长期降水量、成熟前期降水量、成熟中期降水量、成熟后期降水量；
光照相似度得分＝∑(第i个指标得分×第i个指标权重)，i＝生育期累计日照时数、生育期日照率、移栽伸根期日照时数、旺长期日照时数、成熟前期日照时数、成熟中期日照时数、成熟后期日照时数；
不同烤烟产区生态特征相似度得分＝∑(第i个指标得分×第i个指标权重)，i＝气温相似度得分、降水相似度得分、光照相似度得分。
6.如权利要求4所述的烤烟产区生态特征测定方法，其特征在于，所述烤烟产区生态特征测定方法的烤烟产区气象基础数据的预处理利用田间气象站实时监测植烟区域的温度、降水和光照气象数据，并借助无线传输技术将基础数据上传至中央处理器，按照烟草田间不同生育时期的划分，对上述数据进行预处理并导入评价软件；
生育期日均气温：指烟草从大田移栽开始至最后一次采烤，期间日平均气温的算数平均值；
生育期昼夜温差均值：指烟草从大田移栽开始至最后一次采烤，期间日最高气温与日最低气温之差的算数平均值；
移栽伸根期日均温度：指烟草从大田移栽开始至团棵期，期间日平均气温的算数平均值；
旺长期日均气温：指烟草从团棵期开始至打顶期，期间日平均气温的算数平均值；
成熟前期日均气温：指烟草从打顶期开始至下部烟叶最后一次采烤，期间日平均气温的算数平均值；
成熟中期日均气温：指烟草从下部烟叶最后一次采烤开始至中部烟叶最后一次采烤，期间日平均气温的算数平均值；
成熟后期日均气温：指烟草从中部烟叶最后一次采烤开始至上部烟叶最后一次采烤，期间日平均气温的算数平均值；
生育期累计降水量：指烟草从大田移栽开始至最后一次采烤，期间日降水量的总和；
移栽伸根期降水量：指烟草从大田移栽开始至团棵期，期间日降水量的总和；
旺长期降水量：指烟草从团棵期开始至打顶期，期间日降水量的总和；
成熟前期降水量：指烟草从打顶期开始至下部烟叶最后一次采烤，期间日降水量的总和；
成熟中期降水量：指烟草从下部烟叶最后一次采烤开始至中部烟叶最后一次采烤，期间日降水量的总和；
成熟后期降水量：指烟草从中部烟叶最后一次采烤开始至上部烟叶最后一次采烤，期间日降水量的总和；
生育期累计日照时数：指烟草从大田移栽开始至最后一次采烤，期间日照时数的总和；
生育期日照率：指烟草从大田移栽开始至最后一次采烤，期间实际日照总时数占可日照总时数的百分率；
移栽伸根期日照时数：指烟草从大田移栽开始至团棵期，期间日照时数的总和；
旺长期日照时数：指烟草从团棵期开始至打顶期，期间日照时数的总和；
成熟前期日照时数：指烟草从打顶期开始至下部烟叶最后一次采烤，期间日照时数的总和；
成熟中期日照时数：指烟草从下部烟叶最后一次采烤开始至中部烟叶最后一次采烤，期间日照时数的总和；
成熟后期日照时数：指烟草从中部烟叶最后一次采烤开始至上部烟叶最后一次采烤，期间日照时数的总和。
7.如权利要求4所述的烤烟产区生态特征测定方法，其特征在于，所述烤烟产区生态特征测定方法的烤烟产区生态特征评价等次结合植烟区域气温、降水、光照气象数据和烤烟产区生态特征的相似度评价，按照不同烤烟产区的生态特征，将气温、降水和光照与其相似度，按相似度高、相似度中、相似度低和相似度极低四个等次进行划分；将植烟区域实时监测的气温、降水、光照数据上传至软件后，利用已编程的指标权限和赋分标准等评价方法，对不同评价指标的相似度进行分别打分，再通过软件编程汇总并计算各烤烟产区生态特征的相似度总分，按照下述标准得出该植烟区域所对应的烤烟产区生态特征评价等次。
8.一种接收用户输入程序存储介质，所存储的计算机程序使电子设备执行权利要求任意一项所述包括下列步骤：
第一步，通过对烤烟烟叶质量风格和生育期气象条件的统计分析，构建烤烟产区生态特征的评价模型；
第二步，依据气温、降水和光照等气象条件对烟叶质量风格的影响机制及规律性；将不同生育期的关键气象指标赋予权重和评分标准，利用田间小型气象站实时获取烤烟产区气象数据并上传至中央服务器；
第三步，通过预先的软件编程统计分析温度、降水和光照等气象条件，进而实现关键气象数据对烤烟产区生态特征的快速评价。
9.一种实施权利要求1～7任意一项所述烤烟产区生态特征测定方法的烤烟产区生态特征测定系统，其特征在于，所述烤烟产区生态特征测定系统包括：
数据引入模块，用于产区烟草种植区域气温、降水、光照等气象基本参数的监测和上传；
评估模型模块，用于生态特征分类评价的框架下，指定烟草不同生育时期基础气象指标的分配权重和赋分尺度；
统计分析模块，用于依据评估模型指定的评价标准和分类规则，对数据引入模块上传的气象基础数据进行常规处理和评价分析；
评价报告模块，基于预先设定的报告模板或模式，用于汇总并编辑统计分析模块的评价结果，并以图表、文字形式输出为电子报告或纸质报告。
10.一种搭载权利要求9所述烤烟产区生态特征测定系统的终端。
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