Изменчивость сроков технологических операций

Согласно разделу 1.3 среди всех дат технологических операций количественным критерием (прогрев почвы до определенной температуры t_d) обладают только даты начала посева. Даты остальных операций связаны с этой датой.

Колебание рекомендуемых дат посевов T_i для предприятий АПК региона за многолетний период может быть значительным, начиная от 2-3 декады апреля и заканчивая 1-2 декадой июня. По данным температур почвы в Иркутске максимальный разброс рекомендуемых дат за 1989–2011 гг. составляет от 17 до 20 дней, в зависимости от температуры t_d (таблица 2.1).

Таблица 2.1 – Даты прогрева почвы на глубине 5 см в г. Иркутск за 1989 - 2011 гг.

На рисунке 2.1 приведено колебание дат прогрева почвы на глубине 5 см до различных t_d для этого пункта наблюдений.

Рисунок 2.1 – Колебание дат прогрева почвы на глубине 5 см до различных t_d в г. Иркутск за 1989 – 2011 гг.

Для оценки закономерности изменчивости дат прогрева почвы приведен статистический анализ ряда их значений. В расчетах использовались относительный показатель даты прогрева:

, (2.1)

где – ежегодная дата с температурой прогрева почвы на глубине заделки до t_d, – дата, предшествующая 5 дням самой ранней дате прогрева почвы за многолетний период M. Проведена статистическая оценка временных рядов относительных дат прогрева почвы до 10°Си 12°С (y₁ и y₂), на основе которых приведены основные статистические параметры (таблица 2.5).

Согласно значениям первых коэффициентов автокорреляции можно сделать вывод, что ряды относительных дат прогрева почвы случайны.

Помимо оценки на случайность построены различные тренды для исходных рядов y₁ и y₂. Все они обладают очень низкой точностью аппроксимации, коэффициент детерминации R² близок к нулю. В связи с этим можно сделать вывод об отсутствии тренда для y_i.

Таблица 2.2 – Основные статистические показатели рядов дат прогрева почвы по Иркутску за 1987-2011 гг.

Так как ряды относительных дат прогрева почвы являются случайными, для оценки их изменчивости определяют закон распределения вероятности. Для оценки соответствия закона распределения эмпирическим данным в практике используются различные критерии согласия, такие как критерий Колмогорова, ХИ-квадрат и другие.

На основе данных по Иркутску за 1989-2011 гг. построены эмпирические функции распределения дат прогрева почвы до 10°C и 12°C (рисунок 2.2).

а) прогрев до 10°C б) прогрев до 12°C

Рисунок 2.2 - Эмпирическая функция и закон гамма-распределения рядов относительных дат прогрева почвы по Иркутску за 1989-2011 гг.

На основе критерия согласия Колмогорова выявлено соответствие исходных рядов закону гамма-распределения (C_v1 =0,48, C_v2 =0,49, C_s1 =-0,52, C_s2 =-0,77).

Рассмотрим колебание температуры почвы на глубине 5 см, непосредственно влияющей на даты посева. Динамика прогрева почвы весной (апрель - май) для некоторой зоны региона по разным годам неодинакова (рисунок 2.3).

Рисунок 2.3 – Тенденции прогрева почвы по данным Иркутска

На рисунке 2.3 показаны две ситуации прогрева почвы: с наличием значимого однонаправленного тренда (устойчивый прогрев) и его отсутствием (резкие колебания t_s). В первом случае определение даты прогрева не вызывает таких затруднений как во втором. Между тем следует помнить, что в реальных условиях неизвестно изменение температуры почвы в будущем. Здесь можно ориентироваться на прогностические значения, реализация которых отличается невысокой точностью [4].

Одним из способов прогнозирования температуры почвы является использование автокорреляционных связей, имеющих место в рядах ежедневной температуры почв. На рисунке 2.4 показаны различные коррелограммы по данным Иркутска за многолетний период: усредненная, убывающая и волнообразная.

Рисунок 2.4 – Коррелограммы рядов температур прогрева почвы по Иркутску за 1989-2011 гг.

Наибольшими значениями обладают первые коэффициенты автокорреляционной функции, однако, их точность не всегда позволяет создавать качественные авторегрессионные модели для прогнозирования температуры почвы даже с упреждением в одни сутки. Тем не менее, такой подход применим для уточнения прогноза осуществляемого с помощью других методов.

Таким образом, все даты операций по технологической карте можно привязать к трём ключевым датам: закрытие влаги, посев и уборка. Количественным критерием, который можно оценить обладают только даты начала посевов - прогрев почвы на глубине заделки до некоторой необходимой температуры t_d. По дате посева можно определить даты последующих операций, связанных с обработкой посевов, а также оценить дату уборки культуры, исходя из средней продолжительности вегетационного периода сорта культуры.

Анализ рядов дат прогрева почв показал, что эти ряды являются случайными и их распределение соответствует закону гамма распределения.

На основе анализа динамики прогрева почвы весной выявлены различные виды прогрева: с наличием тренда и без него. Отсутствие высоких значимых внутрирядных связей в рядах температур почвы свидетельствует о неэффективности автокорреляционных методов для прогнозирования этих рядов.