基于反距离权重插值的土壤盐分三维分布解析方法

为了建立面域三维土壤盐分信息精准解译与表征技术方法,该研究以反距离权重空间数据插值方法结合电磁感应式表观土壤电导率快速测定技术为基础,成功构建出典型干旱区土壤盐分分层精确解译模型,对研究区土壤盐分进行了精度解析与评估,以三维图形方式直观揭示了土壤盐分空间分布特征。研究区不同区位土壤盐分呈现出不同的剖面分布类型特征,研究区主体土壤属于中度以上盐渍化。该研究将为土壤盐分三维空间分布特征解析与评估提供可靠技术方法。     

Interpreting method of regional soil salinity 3D distribution based on inverse distance weighting

为了建立面域三维土壤盐分信息精准解译与表征技术方法,该研究以反距离权重空间数据插值方法结合电磁感应式表观土壤电导率快速测定技术为基础,成功构建出典型干旱区土壤盐分分层精确解译模型,对研究区土壤盐分进行了精度解析与评估,以三维图形方式直观揭示了土壤盐分空间分布特征。研究区不同区位土壤盐分呈现出不同的剖面分布类型特征,研究区主体土壤属于中度以上盐渍化。该研究将为土壤盐分三维空间分布特征解析与评估提供可靠技术方法。     

阿拉善左旗土壤盐分空间变异特征研究

为了获得内蒙古自治区阿拉善左旗土壤盐分空间变异特征,本研究以阿拉善左旗为研究区域,以实地调查采样数据为依据,运用普通克里格法和径向基函数方法探讨研究区土壤盐分的空间分布特征,根据两种方法在土壤盐分空间分布及插值精度等方面对比分析,获得适合评价研究区土壤盐分空间变异特征的研究方法。研究表明:阿拉善左旗土壤盐分具有强烈的空间自相关性。土壤盐分空间格局上表现为西南部及北部高,东南部及中部低的趋势。土壤盐分剖面特征表现出明显的区域性,研究区北部呈现底聚性,西南部及东部突出部分呈现为表聚性的剖面特点。克里格法与径向基函数法均适用于阿拉善左旗土壤盐分的空间特征解译,精度验证表明克里格法更适合于对研究区土壤盐分空间变异的探讨。研究区0～20 cm和20～40 cm两个土层中分别有97.72%与99.89%的土壤遭受不同程度的盐渍化危害,各土层中中度盐渍化土壤面积占比例最大,其次为重度盐渍化土壤和轻度盐渍化土壤,盐土有一定比例的分布。因此,需采取有效的治理措施对阿拉善左旗土壤盐渍化加以防控与治理。     

海涂围垦区土壤盐分空间变异性随机模拟与不确定性评价

以苏北海涂围垦区典型地块为例, 把随机模拟技术引入土壤盐分空间变异性研究中, 利用普通克里格法和序贯高斯模拟方法对土壤盐分的空间分布进行估值和模拟, 将随机模拟值与克里格插值及实测值进行对比分析, 并采用序贯指示模拟对土壤盐分空间分布的不确定性进行评价。结果表明: 由普通克里格法得到的土壤盐分空间分布整体比较连续, 具有明显的平滑效应, 减小了数据间的空间差异性, 改变了数据的空间结构; 序贯高斯模拟结果整体分布相对离散, 突出了原始数据分布的波动性。对非盐化土、轻度盐化土、中度盐化土和重度盐化土的空间不确定性进行的序贯指示模拟结果显示, 围垦后研究区耕层土壤盐渍化的发生概率已显著降低。轻度盐化土的高概率区是改良利用的主要区域, 宜采用农业生物改良措施, 对中度盐化土高概率区应通过完善田间灌排设施以加强改良治理, 客土法是重度盐化土高概率区较为高效的改良治理途径。     

基于VRML的土壤电导率三维空间变异性虚拟实现建模研究

如何表达土壤属性的三维空间变异性对传统的土壤剖面采样、空间变异分析和三维可视化表达提出了挑战。本研究以浙江省围垦海涂水稻田土壤盐分为例,采用EM38电磁感应线性模型结合二阶Tikhonov正则化方法反演剖面0~110 cm范围内10个土层深度的土壤电导率作为三维空间变异性研究的数据源;然后利用三维反距离权重方法进行土壤盐分的三维空间插值;最后分别采用虚拟现实建模语言（VRML）的球体、切片、地柱模型对土壤电导率剖面离散点、二维空间变异切片、三维变异土体模型进行三维虚拟现实可视化建模,并实现模型的网络发布。结果表明,在田间尺度上,三维反距离权重方法可较好的对土壤电导率在三维空间的分布进行预测插值;通过VRML方法进行可视化建模可较好的展示及解析土壤电导率的三维空间分布规律;水平方向上,土壤盐分从西北面向东南面逐渐增大,垂直方向上,土壤盐分随土层深度的增加而增大,且东南角土壤盐分最大;另外,用户可利用IE浏览器实现虚拟现实模型的可视化及对模型进行平移、放大、缩小、旋转等基本操作。基于VRML的虚拟建模方法可为土壤属性的三维变异性可视化及网络共享提供新途径。     

黄河故道流域土壤盐渍化多维空间特征及其风险评价

掌握土壤盐渍化多维空间分布特征，分析盐渍化风险影响因素，实行风险区域分区管控，提升盐碱土利用效率。以山东省东营市河口区黄河故道流域为研究区，采用经典统计学方法对土壤盐渍化状况进行描述性统计，基于GIS插值对研究区盐渍化的二维空间分布格局进行分析，运用GMS三维反距离权重插值可视化分析盐分三维空间分布及其变化趋势，构建土壤盐渍化风险评价模型定量分析其风险程度。结果表明：研究区土壤含盐量均值为5.84 g·kg-1，整体属于重度盐渍化，pH均值为7.82，呈弱碱性；二维空间上，土壤含盐量高值区域（≥6 g·kg-1）主要分布于研究区北部，整体呈现从沿海向内陆降低的趋势，土壤盐分与pH分布趋势整体呈负相关；三维空间上，土壤盐分剖面分布特征整体以均质型为主，局部存在表聚、两端集聚，呈表聚型、均质型、两端集聚型三种类型共存的复杂特征；盐渍化风险程度分为4级，极高风险区域主要分布于研究区中北部、东北部；高风险区域主要分布在研究区中部及东北部区域，中风险区域主要分布在研究区西部、东南部，低风险区域主要分布于研究区西南部。 应预防极高风险区、控制高风险区、改良中低风险区，以最大程度减轻盐渍化风险危害。     

基于VRML的土壤电导率三维空间变异性虚拟现实建模研究

如何表达土壤属性的三维空间变异性对传统的土壤剖面采样、空间变异分析和三维可视化表达提出了挑战。以浙江省围垦海涂水稻田土壤盐分为例,采用EM38电磁感应线性模型结合二阶Tikhonov正则化方法反演剖面0~110 cm范围内10个土层深度的土壤电导率作为三维空间变异性研究的数据源;然后利用三维反距离权重方法进行土壤盐分的三维空间插值;最后分别采用虚拟现实建模语言(VRML)的球体、切片、地柱模型对土壤电导率剖面离散点、二维空间变异切片、三维变异土体模型进行三维虚拟现实可视化建模,并实现模型的网络发布。结果表明,在田间尺度上,三维反距离权重方法可较好地对土壤电导率在三维空间的分布进行预测插值;通过VRML方法进行可视化建模可较好地展示及解析土壤电导率的三维空间分布规律;水平方向上,土壤盐分从西北面向东南面逐渐增大,垂直方向上,土壤盐分随土层深度的增加而增大,且东南角土壤盐分最大;此外,用户可利用IE浏览器实现虚拟现实模型的可视化及对模型进行平移、放大、缩小、旋转等基本操作。基于VRML的虚拟建模方法可为土壤属性的三维变异性可视化及网络共享提供新途径。     

基于电磁感应研究新疆土壤盐分三维空间变异对季节的响应

为了获得新疆典型区域不同季节土壤盐分的三维特征,该研究以新疆伊犁地区典型地块为研究区域,将电磁感应式土壤表观电导率快速测定技术作为基础,建立了基于土壤表观电导率数据不同季节的区域尺度剖面分层土壤盐分精确解译模型,获得了剖面土壤盐分含量信息,并以此为数据源采用反距离权重空间数据插值方法评估了研究区不同季节三维土壤盐分空间变异特征,探索了三维土壤盐分变化对不同季节的响应特征。研究表明:研究区秋、春两个季节各土层土壤盐分含量的变异系数在1.223~1.636之间,均表现为强度变异性,秋季土壤盐分含量的变异性随着土层深度的增加而减小,而春季土壤盐分含量的变异性随着土层深度的增加而增大。秋、春两个季节研究区大部分区域土壤盐分含量比较低,土壤盐分含量高值区域主要集中在研究区的西北、西南及中部地区,并且表现出次年春季的盐渍化程度及盐土所占比例比前一年秋季明显加重。利用电磁感应式土壤表观电导率快速测定结合三维反距离权重方法,对区域不同季节土壤盐分三维空间变异特征解析的精度分别达到相关系数为0.887和0.862。研究结果将为解译与评估干旱区三维土壤盐分特征随季节变化提供可靠的理论依据和技术方法。     

基于遥感与电磁感应仪数据的土壤盐分空间变异性

针对目前黄淮海平原存在的土壤盐渍化问题,以河南省封丘县为研究区,利用遥感影像与磁感应电导率仪 （EM38）在田间定位、定点测量,对研究区土壤盐分的空间变异性进行研究。利用Kriging、指数回归和回归-Kriging 3种不同的方法对土壤盐分空间变异性进行分析。结果表明：土壤电导率在一定的区域范围内具有空间结构特征,符合指数模型分布,具有极强的空间自相关性。通过3种不同的方法对土壤盐分的空间变异性进行分析,结果表明Kriging法、指数回归法及回归-Kriging法在描述土壤盐分空间分布的总体趋势上相似,但指数回归法与回归-Kriging法对于盐分的分布表达更具体,更细致。综合运用多种数据源的方法,即遥感影像数据与EM38测量数据相结合,经典统计学与地统计学方法相结合的方法,能够提高土壤盐分空间预测的精度,结果表明研究区土壤盐分由北向南、自西向东有逐渐升高的趋势,具有明显的趋势效应。     

基于多光谱影像反演土壤盐分的建模方法研究

土壤盐分的定量遥感反演,为快速、准确、全面地监测盐渍化状况提供了可能。本文以黄河三角洲地区垦利县为例,实地调查采集土壤样本,并获取同时相Landsat 8影像,建立土壤盐分遥感反演的BP神经网络、偏最小二乘回归、主成分分析、多元线性回归多种模型,进而进行精度对比分析,评价、优选最佳建模方法,最后,基于最佳模型进行研究区土壤盐分的空间分布反演分析。结果显示:遥感影像的反射率与土壤盐分含量并不是单纯的线性关系,构建的盐分估测模型BP神经网络预测决定系数为0.8467,均方根误差为0.071,明显高于传统线性统计模型,能较好地模拟土壤盐分与光谱数据的关系。该研究既能为盐渍土的治理、利用提供数据支持,又能推动盐渍化区域遥感研究的定量发展。     

基于Markov链地统计模型的区域土壤性质研究进展

土壤水力学性质的空间变异对于区域土壤水分溶质循环模拟研究至关重要。基于Markov链的条件模拟是一种能融合多源信息技术的地统计学模拟方法,与传统插值法和基于变异函数的条件模拟相比有诸多优势。目前,该方法在土壤水力学性质空间变异性领域的研究并未全面展开。实现区域土壤水力学模型参数的随机模拟,对于实现区域土壤水分运动和溶质运移的随机模拟,分析土壤水力学性质空间变异性对土壤水分运动和溶质运移模拟结果的影响,特别是参数采样点变化对土壤水分运动和溶质运移结果影响的不确定性等研究都有重要意义。本文旨在综述基于Markov链的地统计学模拟在土壤学相关领域的研究进展,以期为区域模拟中面临的参数获取难题提供帮助,为区域农业生产管理,水分高效利用,农田生态环境保护提供科学依据。     

多体动力学建模方法对发动机主轴承载荷计算影响

使用模态综合法,在ADAMS中建立刚柔混合的4100QB柴油机多体动力学模型,研究了多体动力学建模方法对发动机主轴承载荷计算的影响。通过比较不同模型间主轴承载荷的差异,探讨了发动机曲轴和机体的柔性、发动机安装方式和联轴节等建模因素对主轴承载荷计算的影响。结果表明:曲轴、机体柔性及发动机安装方式对轴承载荷计算影响显著;柔性联轴节对主轴承载荷的影响可以忽略。最后利用实测的气缸体表面节点振动数据验证了多体动力学计算结果的有效性。     

激光拼焊板制车门内板冲压成形数值仿真

激光拼焊板制车门内板不仅可以优化零件结构,还可以有效降低车门内板重量,但激光拼焊板制车门在成形中容易出现破裂和焊缝移动的现象。针对激光拼焊板制车门成形中容易出现质量问题,为提高零件工艺设计的效率,利用Dynaform软件对其建立了冲压成形的有限元仿真模型,在数值仿真过程中,对焊缝处采用共节点的简化建模方式,通过对冲压边界条件的调整,确定了压边力为1 050 kN、拉深筋高度为6.5 mm和摩擦系数为0.05的充分润滑状态,仿真和试验结果表明:车门内板冲压成形后的焊缝处的厚度的计算结果与试验数据具有良好的一致性,并预测焊缝向薄板方向的最大移动量为6.61 mm。和实测值7.31 mm的误差为0.7 mm,能较准确预测焊缝的移动量,验证了仿真模型的准确性。该研究方法可为激光拼焊板制车身覆盖件的工艺设计及模具设计提供指导和依据。     

植物共享光照资源的生长模型改进及可视化仿真

为了模拟共享光照资源情况下的植物生长情况,该文以FON(field-of-neighbo urhood)模型为基础,对影响圈从形状和阴影深浅程度两方面加以改进,提出了共享光照资源植物的一种生长建模方法。该方法引入了植物生长地的纬度值、植物遮光率因子以及植物自身对光的敏感特性等地理学和生物学参数,以更真实地模拟植物在共享光照资源时的生长规律。为了验证共享光照资源植物的生长建模方法的有效性,该文以生物量数据为基础对水曲柳和落叶松的人工混交林的生长情况进行试验结果比较与分析。此外,该文开发了支持共享光照资源的植物生长模拟系统,对不同植物在共享光照资源中所表现出的生长情况进行可视化模拟。仿真试验结果表明,共享光照资源植物的生长建模方法具有较好的准确性和实用性,可以用于实际植物的生长过程模拟。     

基于IPARM方法估算沟灌土壤入渗参数

为提高沟灌土壤入渗参数的估算精度,缩小沟灌模拟误差.该文以水量平衡方程为基础,采用IPARM方法建立了沟灌Kostiakov-Lewis入渗方程中参数的估算方法,并根据一组田间实测沟灌资料对入渗参数进行了估算,利用WinSRFR1.1软件对沟灌水流运动进行了模拟.结果表明:用水流推进和径流数据比只用水流推进数据计算的入渗参数的精确度高,可以提高累积入渗量模拟的准确性,并可以将模拟时间延长;在模拟径流量时预测值和实测值的吻合较好.预测精度较高.用IPARM方法估算土壤入渗参数在沟灌模拟和管理中具有较高的可靠性.     

估计作物吸水强度的动态模拟方法及其应用

本文根据现代控制理论中“黑箱”理论的思想,提出了一种直接采用土壤水瞬态运动模拟方法求得吸水项的方法,从而省去了试图估计根系分布的困难。并且在估计方法中采用线性系统的叠加原理,对SPAC系统进行分解与叠加,将异常复杂的SPAC系统的求解过程简化为对几个相对简单得多的子系统的求解,从而使得相应的求解与验证实验更加简单和方便。给出了采用交替方向的P—R有限差分二维模拟算法的计算表达式。并在估计桃树吸水模型中得到应用。提出了修正的桃(果)树吸水模型(函数)及其参数估计方法。对方法及模型的正确性进行了验证。     

A simple laboratory infiltration method for measuring the tendency of soils to crust

Abstract. Rainfall simulation experiments give an indication of the tendency of soils to crust or seal but are time-consuming and require several kilograms of soil per sample. We developed a laboratory infiltration method that is less time-consuming than rainfall simulation and uses less than 40 g of soil. The method involves the leaching of an agitated 1:5 soil/water suspension through a packed soil column, which simulates the crusting process. The preparation of a dispersed soil suspension is a key feature of the method as it simulates disturbance of a soil surface by rain. This laboratory infiltration method was performed on sandy, granite-derived soils from annually burnt as well as unburnt plots in the Kruger National Park, South Africa and gave results which correlated strongly with results from rainfall simulation experiments on the same soils. We suggest that this new method may be useful for assessing the effect of different land management practices on the tendency of soils to crust.     

基于转移概率的区域土壤三维随机模拟及其不确定性评价

土壤质地空间变异对于区域土壤水分和溶质循环模拟研究至关重要。基于转移概率(Markov链)的随机条件模拟是一种能融合多源信息技术的地统计学模拟方法,与传统插值法和基于变异函数的条件模拟相比有诸多优势。本研究在封丘县域范围内采集了102个土壤剖面共计1 020个土壤样品,运用转移概率的地质统计学方法构建了土壤质地种类的三维空间分布模型,在500次随机模拟的基础上,分别得到了土壤质地种类空间分布图及其概率分布图。结果表明,一维垂向转移概率可以很好地描述研究区垂直方向上各类型土壤空间分布的不对称性与各向异性。采用转移概率的方式来描述土壤质地种类空间分布的不确定性,能够有效克服传统地统计学基于交叉变异函数或空间插值建模的缺点。     

潋水流域产水产沙自然过程的计算机模拟 Ⅱ.模拟结果与分析

叙述了潋水河流域产水量、产沙量等自然过程的模拟结果，分析了它们的时间变化、空间分布与模拟精度。模拟初始有个热身（warm up）阶段，特别是对产沙量的模拟。模拟精度随模拟年份增长而降低：年模拟精度产水量3年平均为98．32％；8年平均为90．27％。产沙量2年平均为88．83％；8年平为82．51％。模拟年份长到7～8年后，结果趋于稳定。表明此方法可用于流域产水产沙量的中长期年际动态监测。至于月平均模拟精度，产水量3年为83．84％，8年为86．05％；产沙量3年为68．80％，8年为59．70％。此方法的模拟结果也可应用于流域自然资源管理。     

液力偶合器气液两相流动的数值模拟与粒子图像测速

为了更加真实地反映偶合器内部的气液两相流动机理,该文应用计算流体力学（computational fluid dynamics,CFD）对其内部流动的速度和压力等流场特征进行数值模拟,并应用粒子图像测速（particle image velocimetry,PIV）技术对其流场进行了测试,试验结果表明：泵轮内的气泡小而均匀,速度分布较规律,由内环向外环递增;涡轮内气泡较多,并出现了涡流、回流、二次流等不规则流动现象。PIV测试的流场流动趋势与数值模拟的流场流动趋势基本一致。CFD数值模拟方法和PIV技术为揭示液力偶合器内部流场的复杂流动提供有效的解决途径。