基于支持向量机和灰色BP神经网络的冬小麦晚霜冻害预测

晚霜冻害是黄淮海平原冬小麦生产中危害严重的农业气象灾害之一,为有效预测冬小麦晚霜冻害,以河南商丘市为研究区,针对商丘1980—2019年的气象数据,以0℃为阈值确定终霜日,采用灰色季节灾变方法处理数据,得到反映霜冻发生年份规律的间隔数据序列,结合灰色系统和机器学习模型的优点,提出了一个基于支持向量机残差修正的灰色BP神经网络模型.试验结果表明:对照传统灰色预测模型、改进灰色模型以及BP神经网络预测模型,残差修正后的灰色BP神经网络模型的平均相对误差、平均绝对百分比误差和均方差比值分别为0.3843％、1.1502％和0.0690,模型拟合程度进一步提高;对历史数据和预测结果进行分析,发现每20年存在1个晚霜冻发生连续时期,其后晚霜冻发生频率降到2～4年1次,预测商丘下一次晚霜冻发生年份为2022年.本研究提出的冬小麦晚霜冻害预测模型,对各项精度评价指标均有提升,冻害预测结果与实际发生情况基本一致,可为全球气候变化背景下大面积冬小麦晚霜冻害预测提供思路和方法,对其他农业生产灾害预测问题具有一定参考价值.