[发明专利]一种基于虚拟模型的植物叶片雾滴沉积量统计方法

说明书

一种基于虚拟模型的植物叶片雾滴沉积量统计方法，该方法适用于水稻叶片在虚拟喷雾场景下所能截获药液的沉积量的统计，根据水稻雾场中雾滴的行为规律，构建虚拟水稻喷雾雾场，通过对雾场下任意位置叶片的沉积量计算模型，考虑雾场中雾滴弹跳和破碎模型对沉积量的影响，综合以上模型，得出虚拟雾场中水稻叶片的沉积量计算方法，将水稻叶片与场景相结合，在计算机中完成水稻沉积量的计算。本发明可以应用于虚拟场景下水稻沉积量的统计计算，为农业上喷雾沉积量的统计提供一定的参考，减少田间操作和喷雾试验的耗费。

技术领域

本发明涉及一种基于虚拟模型的植物叶片雾滴沉积量统计方法，该方法适用于作物叶片在虚拟喷雾场景下所能截获药液的沉积量的统计。

技术背景

农药喷雾在作物叶片上的沉积状态的统计对作物病虫害防治的研究有着重要的作用，研究药液在作物叶面上的沉积量，对于选择喷雾器具，调节器具参数，进而提高农药的利用率，减少农药使用量，获得较好的病虫害防治效果，有着重要意义。

在作物喷雾过程中，农药喷雾的施药量和施药时间往往依赖工作人员的经验判断，这个方式效率较为低下。目前，农业科研人员对于喷雾沉积状态的研究采用以下几种方法：直接田间试验、喷雾室中利用染色剂溶液替代农药进行喷雾实验、利用图像处理的方法统计沉积量以及对喷雾沉积算法的研究。虚拟试验是在长期积累的大量有关数据、有关的动力学模型以及各种三维模型的基础上，利用数字化模型代替实物原先，进行产品性能的实验，本质是数值分析技术。

发明内容

为了使作物喷雾沉积量统计更为便捷精确，本发明提供了一种虚拟作物喷雾模型，通过对雾场对作物叶片沉积量影响的数值分析，考虑了多种影响作物叶片上喷雾沉积量的影响因素，例如喷雾模型的设计，雾滴弹跳现象对沉积量的影响，雾滴分裂现象对沉积量的影响，最终提出了一种虚拟沉积量的统计方法，为作物喷雾沉积量的研究提供参考。

本发明为了解决上述技术问题提供的技术方案为：

一种基于虚拟模型的植物叶片雾滴沉积量统计方法，包括以下步骤：

(1)理想沉积量的计算方法如下：

(1.1)对于理想锥形雾场，规定粒子以初始速度V_init从喷嘴发出，喷嘴运动速度大小为V_x，并规定喷嘴运动方向为局部笛卡尔坐标系的X轴正方向，Z轴方向与重力方向相反，根据动能守恒，雾滴在距离碰嘴高度差为h时，满足：

m为雾滴粒子的质量；V_h是高度层h时的雾滴速度，其大小为：

(1.2)在理想锥形雾场中，其所能截获雾滴数量与所处高度层上的虚拟作物叶片的三角面片的水平映射面积相关，对于一个面片，若其三个坐标分别为(x₁,y₁,z₁),(x₂,y₂,z₂)(x₃,y₃,z₂)，则其水平映射面积S_映射计算公式为：

(1.3)喷嘴初始速度较大时，雾场近似呈圆锥形分布，规定锥形雾场任意高度层截面上中的雾滴分布均匀，则位于高度层h的叶片上的某个三角面片在雾场中的沉积量与雾场运动速度、雾滴初始速度、高度差、单位时间雾滴喷射量、喷头方向角以及面片水平映射面积有关。在高度层h上任意三角面片的沉积量与面片和雾场的水平面映射面积有关，高度层h处三角面片面积S_映射与高度层h处雾场水平面积比值P的计算公式为：