一种智慧农业经济效益与生态效益耦合协调度评价方法

本发明属于智慧农业，尤其涉及一种智慧农业经济效益与生态效益耦合协调度评价方法。

背景技术：

1、智慧农业经济效益与生态效益耦合协调度评价，是衡量农业生产方式可持续性的核心指标。随着智慧农业技术广泛推广，如何科学评价人为干预行为对经济产出与生态环境的综合影响，已成为农业可持续发展领域的重点问题。

2、现有农业效益评价方法多侧重单一维度，经济效益评价以产量或收入为核心指标，生态效益评价以土壤或水质变化为主要依据，两者独立进行。部分研究采用综合指数法，将经济与生态指标分别标准化后加权求和，但权重的确定依赖专家经验，缺乏动态响应能力。少数方案引入耦合协调度模型，通过计算两系统间的相关系数进行评价，但未将具体的人为干预行为作为分析单元。

3、现有技术在三个层面存在缺陷：其一，干预前农作物状态的预测未将天气预报数据与历史状态时序特征进行融合修正，缺少基于天气相似性的动态调整机制；其二，干预行为的效益评估未将经济效益与生态效益映射至同一坐标系进行方向与幅度的联合量化，难以判断效益偏向；其三，评价基准的确定未将种植区域周边生态保护区域等级与数量纳入量化，导致基准值无法反映区域生态约束差异。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种智慧农业经济效益与生态效益耦合协调度评价方法，解决了上述问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种智慧农业经济效益与生态效益耦合协调度评价方法，该方法包括：

3、捕捉农作物种植时的人为干预行为，并采集人为干预行为前后的农作物状态特征数据、天气周期特征数据和农作物种植区域生态特征数据；其中，天气周期特征数据指的是天气在特定周期内的特征；

4、根据人为干预行为前农作物状态特征数据和天气预报数据，确定干预前农作物状态预测值；

5、根据人为干预行为后农作物状态特征数据，确定干预后农作物状态评估值；

6、根据干预前农作物状态预测值、干预后农作物状态评估值和农作物种植区域生态特征数据，确定经济效益与生态效益协同倾斜度；

7、采集农作物的种植区域周边信息和发展政策，根据农作物的种植区域周边信息和发展政策，确定经济效益与生态效益协同倾斜度基准值；其中，种植区域周边信息包括种植区域周边的生态保护区域重要性等级和生态保护区域数量；

8、根据经济效益与生态效益协同倾斜度和经济效益与生态效益协同倾斜度基准值，确定经济效益与生态效益耦合协调度评价指数；

9、根据经济效益与生态效益耦合协调度评价指数，对智慧农业经济效益与生态效益耦合协调度进行评价。

10、在上述技术方案的基础上，本发明还提供以下可选技术方案：

11、进一步的技术方案：所述确定干预前农作物状态预测值，采用公式表示为：；

12、上式中，指的是干预前农作物状态预测值，指的是农作物第i个状态特征的天气相似性修正因子，指的是在时刻t时农作物第i个状态特征数据的归一化值，指的是在时刻t-1时农作物第i个状态特征数据的归一化值，指的是在时刻t-n时农作物第i个状态特征数据的归一化值，指的是农作物第i个状态特征的权重系数，m指的是农作物状态特征数据总数量。

13、进一步的技术方案：所述天气相似性修正因子的获取方式，采用公式表示为：；

14、上式中，指的是人为干预行为前第j个实际天气周期特征数据相对于对应天气周期特征基准数据的优越值，指的是人为干预行为后第j个天气周期特征预报数据相对于对应天气周期特征基准数据的优越值，指的是优越值变化参考值，为双曲正切函数，指的是第j个天气周期特征的权重系数，n指的是天气周期特征数据数量，为优越值增减解析函数，指的是相对于的增减值；增减值的绝对值为与之间的绝对差值；

15、其中，优越值增减解析函数的增减解析方式为：若大于，则优越值变化为增涨趋势，增减值为正值，若小于，则优越值变化为减少趋势，增减值为负值；若等于，则增减值为0；

16、所述天气周期特征基准数据指的是农作物种植环境需求在天气周期特征方面的参考范围，参考范围包括范围极值和范围内最佳值；（比如白天周期平均温度在10-15度之间最好，且最佳温度为13度）；

17、所述优越值用于量化天气周期特征对于农作物种植环境需求的符合程度，具体取值方式为：

18、分析天气周期特征是否在参考范围内，若天气周期特征在参考范围内，优越值为正值，且天气周期特征越接近范围内最佳值，优越值越大；

19、若天气周期特征在参考范围外，优越值为负值，且天气周期特征越接近范围极值，优越值越大。

20、进一步的技术方案：所述确定干预后农作物状态评估值，采用公式表示为：；

21、上式中，指的是干预后农作物状态评估值，指的是人为干预行为后农作物第i个状态特征数据的归一化值，指的是农作物第i个状态特征的权重系数，m指的是农作物状态特征数据总数量。

22、进一步的技术方案：所述经济效益与生态效益协同倾斜度，具体包括：

23、根据人为干预行为前的农作物种植区域生态特征数据，确定农作物种植区域生态的干预前评估值；其中，干预前评估值指的是人为干预行为前的所有农作物种植区域生态特征数据归一化值的加权求和；

24、根据人为干预行为后的农作物种植区域生态特征数据，确定农作物种植区域生态的干预后评估值；其中，干预后评估值指的是人为干预行为后的所有农作物种植区域生态特征数据归一化值的加权求和；

25、根据农作物种植区域生态的干预前评估值和干预后评估值，确定生态效益评估值；

26、根据干预前农作物状态预测值和干预后农作物状态评估值，确定经济效益评估值；

27、根据生态效益评估值和经济效益评估值，确定经济效益与生态效益协同倾斜度。

28、进一步的技术方案：所述确定生态效益评估值，采用公式表示为：；

29、上式中，指的是人为干预行为的生态效益评估值，指的是干预前评估值，指的是干预后评估值，指的是偏差参考值，指的是斜率控制参数。

30、进一步的技术方案：所述经济效益评估值，采用公式表示为：；

31、上式中，指的是人为干预行为的经济效益评估值，指的是干预前农作物状态预测值，指的是干预后农作物状态评估值，指的是偏差参考值，指的是斜率控制参数。

32、进一步的技术方案：所述根据生态效益评估值和经济效益评估值，确定经济效益与生态效益协同倾斜度，采用公式表示为：；

33、上式中，指的是经济效益与生态效益协同倾斜度，指的是人为干预行为的经济效益评估值，指的是人为干预行为的生态效益评估值，为反正切函数；

34、其中，经济效益与生态效益协同倾斜度的取值范围为正负值；

35、当经济效益与生态效益协同倾斜度为正值时，表示人为干预行为偏向经济效益，且经济效益与生态效益协同倾斜度的绝对值越大，越偏向经济效益；

36、当经济效益与生态效益协同倾斜度为负值时，表示人为干预行为偏向生态效益，且经济效益与生态效益协同倾斜度的绝对值越大，越偏向生态效益。

37、进一步的技术方案：所述确定经济效益与生态效益协同倾斜度基准值，具体包括：

38、基于语义分析，将发展政策映射为基础协同倾斜度基准值；

39、再通过公式：；

40、确定经济效益与生态效益协同倾斜度基准值；

41、上式中，指的是基础协同倾斜度基准值，指的是第k个生态保护区域重要性等级标志值，指的是最小重要性等级标志值，指的是最大重要性等级标志值，m指的是生态保护区域数量，指的是修正缩放系数。

42、进一步的技术方案：所述确定经济效益与生态效益耦合协调度评价指数，采用公式表示为：；

43、上式中，p指的是经济效益与生态效益耦合协调度评价指数，指的是近期所有人为干预行为对应的经济效益与生态效益协同倾斜度均值，指的是经济效益与生态效益协同倾斜度基准值。

44、本发明提供了一种智慧农业经济效益与生态效益耦合协调度评价方法，与现有技术相比具备以下有益效果：

45、本发明通过捕捉人为干预行为并采集多源特征数据，构建干预前后状态预测与评估模型，结合生态特征数据计算协同倾斜度，并引入区域周边信息动态设定基准值，实现了经济效益与生态效益的实时量化耦合评价，具有显著提升评价体系科学性与实用性的优点。