RUDN Journal of Agronomy and Animal Industries

Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Агрономия и животноводство

2312-797X2312-7988

Peoples’ Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba

19560

10.22363/2312-797X-2020-15-2-123-133

Crop production

Растениеводство

Research Article

Fuzzy logic device for crop analysing, modeling and forecasting in the Kabardino-Balkarian Republic

Анализ, моделирование и прогноз урожайности сельскохозяйственных культур для Кабардино-Балкарской Республики с использованием аппарата нечеткой логики

Bischokov

Ruslan M.

Бисчоков

Руслан Мусарбиевич

Candidate of Physics and Mathematics, Associate Professor, Department of Higher Mathematics and Computer Science

кандидат физико-математических наук, доцент кафедры высшей математики и информатики

rusbis@mail.ru

Kabardino-Balkarian State Agrarian University named after V.M. KokovКабардино-Балкарский государственный аграрный университет им. В.М. Кокова

15122020

152

VOL 15, NO2 (2020)

ТОМ 15, №2 (2020)

12313313062020

2020

Bischokov R.M.

Бисчоков Р.М.

http://creativecommons.org/licenses/by/4.0

https://agrojournal.rudn.ru/agronomy/article/view/19560

Using computer fuzzy-logical models based on empirical values of climatic characteristics (rainfall, temperature and humidity) of long-term observations (1955-2018) from meteorological stations in the Kabardino-Balkarian Republic (Nalchik, Baksan, Prokhladny and Terek) and crop yields (winter wheat, spring wheat, corn, sunflower, millet, oats), dependence of crop yields on variations of climatic factors were analyzed and a specific forecast was given. Setting expected values of climatic characteristics in computer model, we received possible values of productivity for the next season. Uniformity assessment (Dixon and Smirnov - Grabbsa’s criterion), stability (Student and Fischer’s criterion), statistical importance of parameters of distribution and accidental errors were determined. Originality of the method is in the fact that in the form of input parameters of the model predictors, the previously calculated forecast values of the meteorological parameters for the next agricultural year were used, and at the output, the predicted values of crop productivity were obtained as predictants. Furthermore, recommendations on adoption of management decisions were developed.

С применением ранее созданных компьютерных нечетко-логических моделей на основе погодно-климатических данных метеостанций Кабардино-Балкарской Республики предгорной (Нальчик и Баксан) и степной (Прохладный и Терек) зон и урожайности сельскохозяйственных культур (озимая и яровая пшеница, кукуруза, подсолнечник, просо, овес), выращиваемых на территориях, контролируемых этими станциями, проанализированы зависимости урожайности сельскохозяйственных культур от вариаций природно-климатических факторов и дан конкретный прогноз урожайности на сельскохозяйственный год вперед для предгорной зоны, хотя некоторые прогнозные рекомендации действительны и для других зон. Оригинальность метода состоит в том, что в виде входных параметров модели предикторов использованы рассчитанные ранее прогнозные значения метеопараметров на следующий сельскохозяйственный год, а на выходе в качестве предиктантов получены прогнозные значения урожайности культур.

productivityprecipitationair temperaturehumiditystatistical analysisanalogous yearfuzzy logicseasonintegral empirical distributionrandom error estimationgrowing seasonforecastKabardinoBalkariya

урожайностьосадкитемпература воздухавлажность воздухастатистический анализгод-аналогнечеткая логикасезонинтегральное эмпирическое распределениеоценка случайных погрешностейсроки вегетациипрогнозКабардино-Балкария

Borisenkov EP. Communication of temperature and rainfall with productivity. In: Proceedings of Voeikov Main Geophysical Observatory. Issue 471. Leningrad: Gidrometeoizdat publ.; 1984; (471):46—50. (In Russ.)

Борисенков Е.П. Связь температуры и осадков с урожайностью // Труды ГГО. 1984. Вып. 471. С. 46-50.

Zamyatin SA, Izmestyev VM, Vinogradov GM, Lapshin YA, Vinogradova IA. Tendention in climate change influencing agriculture. Zemledelie. 2010; (4):13—14. (In Russ.)

Замятин С.А., Изместьев В.М., Виноградов Г.М., Лапшин Ю.А., Виноградова И.А. Тенденции в изменении климата, влияющие на земледелие // Земледелие. 2010. № 4. С. 13-14.

Fukui H. Climatic variability and agriculture in tropical moist regions. In: Proceedings of the World Climate Conference, World Meteorological Association Report № 537. Geneva; 1979. p.426—479.

Fukui H. Climatic variability and agriculture in tropical moist regions // Proceedings of the world climate Conference. 1979. World Meteorological Association Report № 537. P. 426-479.

Bischokov RM, Adzhiyeva AA, Kudayev RH, Tukova FH, Tkhaytsukhova SR. Metodika minimizatsii riska snizheniya proizvodstva produktsii sel’skogo khozyaistva [Minimization of risk of decrease in agriculture production]. Nalchik: Kabardino-Balkarian SAU publ.; 2014. (In Russ.)

Бисчоков Р.М., Аджиева А.А., Кудаев Р.Х., Тукова Ф.Х., Тхайцухова С.Р. Методика минимизации риска снижения производства продукции сельского хозяйства. Нальчик: ФГБОУ ВО Кабардино-Балкарский ГАУ, 2014. 290 с.

Bischokov RM. Climate features of the piedmont, steppe and mountain zones of the Kabardino-Balkarian republic in winter period. Vestnik Kurganskoj GSHA. 2018; (2):18—23. (In Russ.)

Бисчоков Р.М. Климатические особенности предгорной, степной и горной зон Кабардино-Балкарской республики в зимний период // Вестник Курганской ГСХА. 2018. № 2(26). С. 18-23.

Mirmovich EG. Forecasting of emergency situations and risks as a scientific and practical task. In: Problemy bezopasnosti pri chrezvychainykh situatsiyakh. Vypusk 1 [Security concerns at emergency situations. Issue 1]. Moscow: VINITI publ.; 2003. p.142—146. (In Russ.)

Мирмович Э.Г. Прогнозирование чрезвычайных ситуаций и рисков как научно-практическая задача // Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. М.: ВИНИТИ, 2003. Вып. 1. С. 142-146.

Yudin MI, Mescherskaya AV. Some estimates of the natural components of both predictors and predictants. In: Proceedings of Voeikov Main Geophysical Observatory. Issue 273. Leningrad: Gidrometeoizdat publ.; 1972. p.3—15. (In Russ.)

Юдин М.И., Мещерская А.В. Некоторые оценки естественных составляющих как предикторов, так и предиктантов // Тр. ГГО. 1972. Вып. 273. С. 3-15.

Yudin MI, Blazhevich VG, Repinskaya RP. Some questions of selection of significant predictors. In: Proceedings of Voeikov Main Geophysical Observatory. Issue 273. Leningrad: Gidrometeoizdat publ.; p.16—28. (In Russ.)

Юдин М.И., Блажевич В.Г., Репинская Р.П. Некоторые вопросы отбора значимых предикторов // Труды ГГО. 1972. Вып. 273. С. 16-28.

Zadeh L. Outline of a new approach to the analysis of complex systems and decision processes. In: Matematika segodnya [Math today]. Moscow: Znanie publ.; 1974. p.5—19. (In Russ.)

Заде Л.А. Основы нового подхода к анализу сложных систем и процессов принятия решений // Математика сегодня. М.: Знание, 1974. С. 5-19.

10.

Shtovba SD. Vvedenie v teoriyu nechetkikh mnozhestv i nechetkuyu logiku [Introduction to the theory of fuzzy sets and fuzzy logic]. Available from: http://www.matlab.exponenta.ru [Accessed 26th February 2020]. (In Russ.)

Штовба С.Д. Введение в теорию нечетких множеств и нечеткую логику. Режим доступа: http:// www.matlab.exponenta.ru Дата обращения: 26.02.2020.

11.

Mirmovich EG, Zharenov AB. Analyses of the decision making support problem on actions in crisis situations in conditions of uncertainty. Civil security technology. 2007; (3):82—89.

Мирмович Э.Г., Жаренов А.Б. Анализ проблемы поддержки выработки решений на действия в кризисных ситуациях в условиях неопределенности // Технологии гражданской безопасности. 2007. № 3(13). С. 82-89.

12.

Bischokov R, Apazhev A, Trukhachev V, Didanova E. Method of minimizing the risk of reducing the production of agricultural products by means of fuzzy logic. In: Advances in Intelligent Systems Research. International Scientific and Practical Conference «Digitization of Agriculture — Development Strategy», Vol. 167. Atlantis Press; 2019. p.401—404. doi: 10.2991/ispc-19.2019.89

Bischokov R., Apazhev A., Trukhachev V., Didanova E. Method of minimizing the risk of reducing the production of agricultural products by means of fuzzy logic // Advances in Intelligent Systems Research. International Scientific and Practical Conference «Digitization of Agriculture - Development Strategy». 2019. Vol. 167. P. 401-404. doi: 10.2991/ispc-19.2019.89

13.

Bischokov RM, Adzhiyeva AA, Tkhaytsukhova SR. Application of fuzzy logic for risk analysis in agrarian sector. Vestnik Kurganskoj GSHA. 2014; (3):57—60.

Бисчоков Р.М., Аджиева А.А., Тхайцухова С.Р. Применение нечеткой логики для анализа рисков в аграрном секторе // Вестник Курганской ГСХА. 2014. № 3(11). С. 57-60.

14.

Waongo M, Laux P, Traore SB, Sanon M, Kunstmann H. A crop model and fuzzy rule based approach for optimizing maize planting dates in Burkina Faso, West Africa. Journal of Applied Meteorology and Climatology. 2014; 53(3):598—613. doi: 10.1175/JAMC-D-13-0116.1

Waongo M., Laux P., Traore S.B., Sanon M., Kunstmann H. A crop model and fuzzy rule based approach for optimizing maize planting dates in Burkina Faso, West Africa // Journal of applied meteorology and climatology. 2014. V. 53. P. 598-613. doi: 10.1175/JAMC-D-13-0116.1