玉米棒生长模拟器(玉米棒生长模拟视频)

玉米棒生长模拟器(玉米棒生长模拟视频)

在数字农业时代,计算机模拟技术为作物生长研究提供了新的视角。本文将介绍一个基于Python的玉米棒生长模拟器,通过面向对象编程模拟玉米从播种到成熟的完整生命周期,展示如何用代码捕捉自然生长的复杂性。

系统设计

1 玉米棒类(CornCob)

python

class CornCob:

def __init__(self, variety="普通玉米", seed_quality=0 8):

"""

初始化玉米棒对象

:param variety: 玉米品种

:param seed_quality: 种子质量系数(0-1)

"""

self variety = variety

self seed_quality = seed_quality

self growth_stage = "seed" # seed, sprout, seedling, tasseling, silking, ripening, mature

self height = 0 0

self kernel_count = 0

self moisture_content = 0 85 # 初始含水量

self days_old = 0

self environmental_stress = 0 0 # 环境压力系数

def update_growth(self, temperature, rainfall, sunlight_hours):

"""

根据环境因素更新生长状态

:param temperature: 平均温度(℃)

:param rainfall: 降雨量(mm)

:param sunlight_hours: 日照时长(小时)

"""

self days_old += 1

代码参考:https://github.com/gw3b/wa

# 计算环境压力

optimal_temp = 25 if self growth_stage != "seed" else 20

temp_stress = abs(temperature - optimal_temp) / 10

water_stress = max(0, 0 5 - rainfall/50)

light_stress = max(0, 1 - sunlight_hours/8)

self environmental_stress = min(1, temp_stress + water_stress + light_stress)

# 根据生长阶段更新

if self growth_stage == "seed":

if temperature > 10 and rainfall > 10:

self growth_stage = "sprout"

self height = 2 0

elif self growth_stage == "sprout":

growth_rate = 0 5 * (1 - self environmental_stress) * self seed_quality

self height += growth_rate

if self height > 15:

self growth_stage = "seedling"

# 其他生长阶段更新逻辑类似

# (此处省略部分代码以保持简洁)

# 成熟阶段含水量变化

if self growth_stage == "mature":

self moisture_content -= 0 002

self moisture_content = max(0 12, self moisture_content)

代码参考:https://github.com/gw3b/wb

2 农田环境类(Farmland)

python

class Farmland:

def __init__(self, width=10, height=10):

self width = width

self height = height

self corn_cobs = []

self weather_history = []

def plant_corn(self, x, y, variety="普通玉米"):

"""在指定位置种植玉米"""

if 0 <= x < self width and 0 <= y < self height:

cob = CornCob(variety)

self corn_cobs append((x, y, cob))

return True

return False

def simulate_day(self, temperature, rainfall, sunlight_hours):

"""模拟一天的生长"""

self weather_history append({

'day': len(self weather_history)+1,

'temp': temperature,

'rain': rainfall,

'sun': sunlight_hours

})

for x, y, cob in self corn_cobs:

cob update_growth(temperature, rainfall, sunlight_hours)

代码参考:https://github.com/gw3b/wc

def get_harvest_report(self):

"""生成收获报告"""

total_cobs = len(self corn_cobs)

mature_cobs = sum(1 for _, _, cob in self corn_cobs if cob growth_stage == "mature")

avg_kernels = sum(cob kernel_count for _, _, cob in self corn_cobs if cob growth_stage == "mature") / max(1, mature_cobs)

return {

'total_plants': total_cobs,

'mature_plants': mature_cobs,

'maturity_rate': mature_cobs / total_cobs if total_cobs > 0 else 0,

'avg_kernels_per_cob': avg_kernels,

'avg_moisture': sum(cob moisture_content for _, _, cob in self corn_cobs) / total_cobs if total_cobs > 0 else 0

}

可视化模块

python

import matplotlib pyplot as plt

import numpy as np

from matplotlib colors import ListedColormap

def visualize_farmland(farmland):

"""可视化农田状态"""

# 创建网格表示农田

grid = np zeros((farmland height, farmland width))

代码参考:https://github.com/gw3b/wd

# 填充玉米生长状态

for x, y, cob in farmland corn_cobs:

if cob growth_stage == "seed":

grid[y, x] = 0 1

elif cob growth_stage == "sprout":

grid[y, x] = 0 3

elif cob growth_stage == "seedling":

grid[y, x] = 0 5

elif cob growth_stage == "tasseling":

grid[y, x] = 0 7

elif cob growth_stage == "silking":

grid[y, x] = 0 8

elif cob growth_stage == "ripening":

grid[y, x] = 0 9

elif cob growth_stage == "mature":

grid[y, x] = 1 0

# 创建自定义颜色映射

cmap = ListedColormap(['white', 'green', 'yellowgreen', 'yellow',

'gold', 'orange', 'darkorange', 'brown'])

bounds = [0, 0 2, 0 4, 0 6, 0 7, 0 8, 0 9, 1 0]

norm = plt BoundaryNorm(bounds, cmap N)

plt figure(figsize=(10, 8))

plt imshow(grid, cmap=cmap, norm=norm)

plt colorbar(ticks=bounds, label='Growth Stage')

plt title(f"Corn Field Simulation - Day {len(farmland weather_history)}")

plt xlabel('X Position')

plt ylabel('Y Position')

plt show()

代码参考:https://github.com/gw3b/we

主模拟程序

python

import random

def main_simulation():

# 创建10x10的农田

farm = Farmland(10, 10)

# 随机种植玉米

for _ in range(50):

x, y = random randint(0, 9), random randint(0, 9)

farm plant_corn(x, y, random choice(["普通玉米", "甜玉米", "糯玉米"]))

# 模拟90天的生长周期

for day in range(1, 91):

# 随机生成天气条件

temp = random uniform(15, 35)

rain = random uniform(0, 30)

sun = random uniform(4, 10)

farm simulate_day(temp, rain, sun)

# 每10天可视化一次

if day % 10 == 0:

visualize_farmland(farm)

print(f"\nDay {day} Report:")

report = farm get_harvest_report()

for k, v in report items():

print(f"{k replace('_', ' ') title()}: {v: 2f}")

if __name__ == "__main__":

main_simulation()

代码扩展方向

遗传算法优化:引入玉米品种的遗传特性,模拟育种过程

病虫害模型:添加病虫害对玉米生长的影响

代码参考:https://github.com/gw3b/wf

3D可视化:使用Matplotlib的3D功能或PyOpenGL创建更真实的玉米棒模型

机器学习集成:训练模型预测最佳收获时间

多线程模拟:加速大规模农田的模拟计算

这个玉米棒生长模拟器展示了如何用面向对象编程捕捉农业系统的复杂性。通过分离环境、作物和可视化模块,系统具有良好的扩展性。实际应用中,可以集成真实的气象数据和农业传感器数据,为精准农业提供决策支持。代码之美不仅在于其功能性,更在于它如何以数字形式再现自然生长的精妙过程。

特别声明:[玉米棒生长模拟器(玉米棒生长模拟视频)] 该文观点仅代表作者本人,今日霍州系信息发布平台,霍州网仅提供信息存储空间服务。

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