African Journal of Science Technology Innovation and Development·10月19日 · 周一论文智慧农业 / 农业物联网阅读 0

A digital twin framework for proactive disease management in paddy cultivation using spatio-temporal graph neural networks

Jyoti Rani · Dr. Narendra S. Jadhav

African Journal of Science Technology Innovation and DevelopmentDOI 10.1080/20421338.2026.2707951
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构建水稻数字孪生框架,用时空图神经网络提前14天预测病害。

方法

融合物联网微气候、物候与管理数据,用GCN+LSTM的ST-GNN建模。

发现

预测准确率87.3%,农药减23.7%、损失减31.2%,优于RF与SVM。

机会点

可探索多尺度时空图建模与数字孪生闭环决策,并迁移至其他作物与区域。

影响力18
信息增量22
专业深度18
信源权威13
时效性9

方法新颖、数据规模明确且量化效果显著,属智慧农业细分领域实质进展,值得进入每日精选。

原文摘要

水稻生产极易受到病害暴发的影响,在亚洲农业体系中尤为突出,造成重大产量损失和农药过度使用。本研究提出一个水稻栽培数字孪生(digital twin)框架,将预测性病害建模与实时作物物候模拟相结合,以支持主动式病害管理。该框架利用从印度马哈拉施特拉邦150公顷稻田采集的历史物候记录、基于物联网的微气候传感器数据、灌溉信息及田间管理记录。采用融合图卷积网络(Graph Convolutional Networks, GCN)与长短期记忆网络(Long Short-Term Memory, LSTM)的时空图神经网络(Spatio-Temporal Graph Neural Network, ST-GNN),对病害空间传播与作物时序动态进行建模,以提前14天预测稻瘟病、褐飞虱和白叶枯病的暴发。实验结果表明,预测准确率达87.3%,农药使用量减少23.7%,作物损失减少31.2%,且在F1分数上优于传统随机森林(Random Forest)和支持向量机(SVM)模型。所提框架可为可持续精准农业和优化资源管理提供实时决策支持。

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