作物系统模拟技术是农业信息学研究的关键技术之一。作物模型研究的深入和拓展对作物模型构建方式、效率、质量和工具等提出了新的要求。借助现代人工智能和软件开发技术,探索作物模型组织、集成、共享和管理的新模式,有助于研制面向农学家的智能化建模工具。促进作物系统模拟的创新发展。本研究的目的是融合多学科的理论与技术,以作物生长系统为对象,基于作物模型资源与集成构造思想,解析与整合农作物生长模型的建模流程、模型结构、基本算法、参数类型和模拟数据,提出模型资源组织、储存、共享、集成与管理的关键技术,构建作物模型资源仓库(CMRW)及基于资源融合的作物集成建模系统(ICMCS),从而为实现作物系统模拟的智能化和自动化奠定基础。将基于资源的集成制造思想引入作物模型领域,构建了作物模型资源(CMR)、作物模型资源仓库(CMRW)和作物模型资源集成构造(ICMRC)的概念、特点与内涵.阐明作物模型资源由作物建模知识资源和软件开发资源组成,具有可管理、可复制、可重用和可迁移的特点。作物系统模拟是作物模型资源在不同状态空间的动态转换过程,基于资源融合的集成构造为作物模型资源化提供技术支撑,可以有效促进建模知识资源与模型软件开发资源的自动获取、动态存储与转化。指出研制基于资源融合的、具有学习能力、自适应和组件化特征的作物集成建模系统,有助于研究人员在非编程环境中构建与积累具有统一组织的、易于共享复用的作物模型资源,降低模型构建与开发难度,提高模型开发效率和质量。将本体方法引入作物系统模拟领域,以作物建模为主线,综合分析小麦、水稻和棉花等作物的生长模型及模拟系统,分层次建立了仿真、作物模拟和作物模型等本体,进而构建了由作物建模和作物模型内外知识框架组成的作物系统模拟框架.明确作物模拟模型和仿真本体是作物模拟本体的基础,以作物系统模拟活动本体为主线,作物、资料、模拟方法和模拟任务等本体相互协作,可形成作物建模外部知识框架.基于作物生长规則和模拟模型组分,结合作物模型本体可构建作物生育期、生物量、器官建成、分配与产量、水分及养分平衡等模型或子模型內部知识框架.作物系统模拟框架具有完整的知识表达力,提升了作物模型的共享与重用价值,为设计可重用的集成建模软件体系结构奠定了基础。以作物系统模拟框架为基础,结合模型表示与组件方法,提出了作物模型资源映射机制,构建了作物生长元模型和元数据,确立了作物模型集成构造原理和集成技术。表明作物模型可映射为作物模型概念与或树、模型算法与或图以及实现形态的综合体,模型资源可表示为“骨架+规则+算法+模板+组件”新型实体.基于作物模型及子模型內部知识框架、软件实现形态和数据的综合,构建作物生长元模型和元数据。基于组件框架、模型描述脚本、反射式组件组装、动态知识集成和模型解析等技术,作物模型资源集成机制可实现模型结构、模型组件、算法知识和模型参数的综合集成.将作物模型构建活动转化为由作物生长元模型和元数据、建模学习机制、模拟支撑工具、模型定制机构和模型构造引擎共同协作完成的学习和实践活动。作物模型资源映射与集成构造技术研究,实现了作物建模知识级与构件框架级的复用。以关系型数据库技术为基础,从概念关系出发,统一组织与融合作物模型构件库、建模知识库和实验数据库信息,采用虚节点方法扩展作物模型结构,利用“知识页+算法知识组+算法单元”方式组织建模知识,结合刻面分类方法描述模型组件属性,将作物模型映射为E-R模型,并综合基础数据库和方案数据库信息,构建了由作物模型框架库、算法库、实验数据库和方案库等共同组成的CMRW关系数据模型。并以模型方案库为线索,采用“三层资源获取”策略和算法,实现对作物模型框架、算法和参数信息的获取.基于综合数据库平台,建立了小麦生长模型资源仓库,验证了构建与存取技术的可行性,为作物模型集成与重用积累了基础资源。以作物模型资源集成构造技术为支撑,作物模型资源仓库为基础,基于.Net平台,使用C#语言和Mierosoft SQL Server数据库,研制了基于资源融合的作物集成建模系统(ICMCS),并实例应用于小麦和大麦的建模实践。ICMCS拥有层次化、组件化和智能化特征,由生育期、生物量、器官建成、分配与产量、水分及养分平衡等子模型框架、模型和模板等组件组成。基于作物生长逻辑模型和建糢服务机构,实现了模型构建、模拟运行、模型保存与输出、模型分析与评估、模型资源检索、模型字典与工具等功能。应用测试显示,ICMCS具有较强的多功能性、自适应性和可扩展性,可替换基于代码编程的传统作物模型构建方式,农学家可通过使用学习、定制、设计、配置、组装、评估和扩展等手段,实现无编程、智能化地构建、开发、积累与测试作物模型资源和初步模型。