熵权属性识别模型综合评价灌溉管理模式

针对节水灌溉运行管理模式在优选过程中,各方案中指标的多属性特征,采用熵值法赋权与属性识别理论相结合,建立了熵权属性识别运行管理模式综合评价模型,通过计算各指标属性测度、灰色接近度和评分准则进行排序分析,选出最适宜模式。熵值赋权可减小因主观因素带来的误差,属性识别有效判别指标值属性测度,灰色接近度的计算从客观的角度判断了管理模式的等级。该模型评价思路清晰、便于计算,可为管理者在选用灌溉管理模式方面提供技术参考。     

四川柑橘适宜分布及其对气候变化的响应研究

柑橘是四川省和我国主要水果产品之一。以气候为主的环境变化,对作物空间布局产生了显著影响。为合理优化柑橘生产空间,本研究基于最大熵模型（MaxEnt）构建柑橘适宜分布与环境变量的关系模型,运用受试者工作特征曲线（ROC曲线）检测模型精度,刀切法（Jackknife）筛选主导环境变量;采用ArcGIS技术对比1980年、2010年四川柑橘适宜区分布,揭示近30 a气候变化背景下四川省柑橘适宜区的分布与变化情况。结果显示：四川柑橘适宜性的主导环境变量主要体现为以光、热、水为特征的气候环境变量。近30 a四川省气候暖干化的变化趋势改变了区域生态系统的结构和功能,引起了柑橘种植适宜区的时空变化。1980—2010年柑橘种植适宜性空间格局呈现出2个变化特征,一是高适宜区呈整体向北迁移的趋势,主要分布在成都平原区与川东北地区过渡地区;中适宜区界线向东南方迁移。二是适宜性级别呈现出逐级调整,低、中适宜区的等级调整变化明显。2010年高适宜区面积约为4.22万km²,中适宜区4.19万km²,低适宜区4.4万km²,大部分地区为不适宜区。以高适宜区为参照,通过政策措施,政府部门可增加在川南地区、成都平原地区南部的柑橘生产布局。本研究客观地反映了气候变化下,四川省柑橘种植适宜性变化特征,合理确定了柑橘适宜性面积及分布,为柑橘空间优化提供了科学依据。最大熵模型在对物种分布进行准确模拟和预测时具有较强应用价值,对作物气候适宜性区划具有重要指导意义。但对于不同区域和作物应选取合适的环境变量、空间尺度和物种采样位置,减少系统累计误差,提高作物气候适宜区划定精度。     

耕地集约利用的空间特征及影响因素研究——以甘肃省东部四市为例

为了准确把握耕地集约利用水平和空间差异特征以及不同区域间的影响因素,本文采用多因素综合评价、K-mean聚类法和空间计量模型对甘肃省东部四市的耕地集约利用度的变化情况及空间水平分布规律进行了研究,并对影响耕地集约利用水平的内部因素进行探索。结果表明:1)2016年研究区耕地集约利用度整体处于较粗放利用水平(均值0.377 2),区域差异比较明显,其中Ⅲ、Ⅳ级位于研究区东北部和西南部,Ⅰ、Ⅱ级位于研究区中部,整体呈"哑铃"状结构;2)全局莫兰指数为0.142 2,表明研究区各县(区)耕地集约利用度存在显著为正的全局自相关,呈现空间集聚特征,LISA聚集图空间特征与集约度等级图基本吻合;3)劳动力指数、地均机械总动力和部分区域农业科技发展率、有效灌溉率与耕地利用集约度成正相关关系,由于空间的辐射性和依赖性,各回归系数值分布具有明显的"片"或"带"状区域特征。     

基于熵权灰色关联法的高寒贫困山区生态脆弱性分析——以青海省海东市为例

[目的]对青海省海东市6个区县的生态脆弱性进行定量研究,为缓解高寒贫困山区贫困状态、提高生态环境保护意识提供参考,为国家深入实施精准扶贫工作提供依据。[方法]选择经济发展状况、社会发展状况和自然生态环境状况3个评价维度构建高寒贫困山区生态脆弱性评价指标体系,运用熵权灰色关联法,对其进行定量分析与评价。[结果]互助县生态脆弱度为0.850 1,属微度脆弱等级,平安区生态脆弱度为0.712 8,属轻度脆弱等级,循化县生态脆弱度为0.557 3,属于中度脆弱等级,乐都、民和及化隆3区县生态脆弱度均小于0.45,属于重度脆弱等级。青海省海东市高寒贫困山区生态脆弱性评价指标的综合关联度从高到低的顺序依次为:互助县平安区循化县化隆县乐都区民和县。[结论]自然生态环境状况和资源禀赋严重制约经济社会发展的同时,对生态脆弱性也有显著的影响。     

2015—2020年北京市农业农村现代化发展水平综合评价

为研究北京市农业农村现代化发展进程和水平,采用熵值法、GIS技术和障碍度模型,基于农业现代化和农村现代化两大目标层,构建农业农村现代化综合评价指标体系,并分析北京市2015—2020年整体农业农村现代化发展水平、各区农业农村现代化发展水平、空间格局特征和障碍因子。结果表明：1)北京市农业农村现代化整体发展水平从2015年的0.591 4提高到2020年的0.719 2,处于基本实现农业农村现代化的初期阶段,两大目标层和九大准则层也有明显提高,但农村现代化发展水平远低于农业现代化发展水平;2)北京市各区农业农村现代化整体发展水平呈上升趋势,高值地区发展水平稳步提升,低值地区发展后劲不足。除顺义区处于起步阶段的后期,其他区多处于初中期阶段;3)空间分布非均衡性明显,从零星分布转变为集群分布,高水平和低水平区域同时出现扩散的态势,并逐步形成“西北低东南高”的空间分布格局,空间分异逐年增强;4)农业产业体系现代化和农村基础设施和公共服务现代化是北京市农业农村现代化发展的关键制约因素。据此提出坚守重要农产品稳产保供和缩小城乡收入差距2条底线、高水平地区发挥示范引领作用、低水平地区发展乡村特色产业...     

基于最大熵模型的西北太平洋远东拟沙丁鱼和日本鲭栖息地差异

远东拟沙丁鱼Sardinops melanostictus和日本鲭Scomber japonicus作为西北太平洋的主要关联物种,研究其潜在栖息地分布以及对该海域环境变化响应的差异对管理和持续利用该渔业资源有重要的科学意义。本研究采用最大熵模型,利用2017~2021年盛鱼期(5~11月)在西北太平洋远东拟沙丁鱼和日本鲭的渔业数据,结合海表面温度 sea surface temperature, SST、海表面盐度 sea surface salinity, SSS、海表面高度 sea surface height, SSH、叶绿素浓度 chlorophyll-a, Chl-a、涡旋动能 eddy kinetic energy, EKE、不同水层温度(包括50m、100m、150m、200m),通过贡献率的大小分别筛选出各月对远东拟沙丁鱼和日本鲭排位前三的关键因子,根据二者对各月关键环境因子的响应曲线,获得各月关键因子对二者潜在栖息地的月间变化,最终模拟出二者在5~11月的潜在栖息地分布图。结果表示,远东拟沙丁鱼和日本鲭的潜在栖息地变动与实际作业位置具有一致性,随着月份的增加均呈现先向东北方向移动,在向西南方向折回的运动趋势,且二者各月潜在栖息地位置均大范围重叠。在6、8~10月影响二者适宜栖息地变动的关键因子均为SSH、SST、Chl-a,且适宜范围相差不大。5、7、11月影响二者适宜栖息地变动的关键因子有所不同,远东拟沙丁鱼5月的关键因子为SSH、EKE、SST,7月为SSH、SST、Chl-a,11月为EKE、SST、Chl-a,而日本鲭5月为SSH、EKE、Chl-a,7月为SST、Chl-a、SSS,11月为SSH、SST、Chl-a,各月环境因子的适宜范围不同。此外,随着月份增加日本鲭最适栖息地面积向北逐渐缩小,7和11月份面积最小,而远东拟沙丁鱼最适栖息地面积有增大趋势,11月份最适栖息地延伸到37°N以北的地区。该研究表明SSH、SST、Chl-a的变化对西北太平洋远东拟沙丁鱼和日本鲭潜在栖息地分布变化均有重要影响,而EKE、SSS是造成二者之间潜在栖息地分布变化差异的主要原因。     

基于改进VMD的离心泵空化声发射信号特征提取

针对变分模态分解算法中分解层数和惩罚因子不易确定的问题,提出一种改进变分模态分解(improved variational mode decomposition,IVMD)算法,并将其应用于离心泵空化声发射信号特征提取.应用IVMD算法时,首先根据包络熵差异系数确定变分模态分解的分解层数;然后采用人工蜂群算法优化得出惩罚因子,并将其作为变分模态分解的最佳输入参数.利用IVMD算法对仿真信号进行分析,并与集合经验模态分解结果进行比较.以60%额定流量下采集到的离心泵进口处的声发射信号为例进行IVMD计算,分析携带原信号大量信息的信号分量的频域特征及其绝对能量随离心泵空化状态变化的关系.结果表明:IVMD算法能够择优确定分解层数和惩罚因子,实现非平稳信号的自适应分解.反映离心泵空化状态的声发射信号特征频率集中在50,100 kHz及其附近.随着离心泵空化从无到有、从弱到强的变化,这2个特征频率范围信号分量绝对能量值呈“基本保持不变-减小-增大”的变化规律.     

灰关联熵在长江中游杂交油菜新品种选育中的应用

运用灰关联熵分析方法,对11个2017～2018年度长江中游区国家油菜新品种的农艺性状与单株产量的灰关联熵分析,结果表明,各性状与单株产量的熵关联度为：硫苷0.9793,菌核病发病率0.9808,菌核病发病指数0.9806,株高,0.9863,有效分枝数0.9734,单株有效角数0.9876,角粒数0.9848,千粒重0.9807,单株产量0.9894；熵关联顺序为：单株产量、单株有效角数、株高、角粒数、菌核病发病率、千粒重、菌核病发病指数、硫苷、有效分枝数,为长江中游区杂交油菜品种选育指明方向。     

Low cost measurement setup based on a piezoelectric microphone for estimating apple bruising using Shannon entropy

This study presents a low cost measurement setup for estimating apple bruise volume during drop impact tests. The proposed measurement system consists of three main stages namely recording impact sound, signal processing, and estimating bruise volume. In the recording stage, the impact sound occurred when striking the apple on the surface was recorded by a piezoelectric microphone into computer. The impact sound was converted into Shannon entropy signals based on the Kernel density approach, and two measurable quantities namely entropy peak and pulse-width time were extracted from Shannon entropy signals in the signal processing stage. In the bruise volume estimating stage, the regression curves that map entropy peak and pulse-width features into bruise volume are estimated using measurements data. To evaluate the performance of the proposed method, we conducted several drop experiments with six different drop heights and two different temperatures (1 and 19 °C). Experimental results showed that bruise volume was exponentially proportional to the entropy peak and it was inversely proportional to pulse-width time as power functions, and all the curves were fitted with coefficients of determination of more than 0.98. Moreover, it was found that colder apples developed less bruise volume then warmer ones.     

连续投影算法融合信息熵选择霉变玉米高光谱特征波长

运用高光谱技术鉴别玉米霉变等级时,因光谱波段数多、数据量大、信息冗余度高,使鉴别工作难度加大。为了减少数据量,获得最有利于鉴别的高光谱信息特征波长,本研究提出了一种连续投影算法(SPA)融合信息熵的特征波长选择方法。首先,对霉变玉米样本高光谱数据运用多元散射校正(MSC)进行光谱预处理以消除噪声,然后利用SPA对处理过的光谱进行波长初选,得到8个初选特征波长,再通过信息熵原理处理初选特征波长下的图像信息,获得最佳特征波长。结果表明,运用SPA融合信息熵法得到有利于霉变玉米鉴别的最佳波长为819 nm,提取该波长下霉变玉米图像的纹理特征后,采用Fisher判别分析(FDA)进行鉴别,6个等级霉变玉米的鉴别正确率高达98.6%,充分证明所给出的特征波长选择方法是有效的。本研究特征波长选择方法可为更好地运用高光谱技术鉴别玉米霉变等级提供指导。