基于SD模型的长沙市水资源承载力研究

基于长沙市水资源现状,为平衡居民生活用水、经济生产用水和环境生态用水之间的关系,运用系统动力学方法,建立长沙市水资源-人口-经济-生态环境的耦合系统,模型模拟了现状延续型、经济发展型、节水治污型和综合协调型四种发展模式,选取GDP、人口数量、居民生活需水量、经济需水总量、供需压力作为主要评价指标。结果表明:第一、二、三产业分别保持10%、12%、12%年增长率且节流治污情况与现状延续型保持一致的方案,供需压力将达到节流治污方案的两倍多;经济生产用水对水资源供需压力的影响远大于居民生活用水和环境生态用水;通过适当降低人均用水量来平衡因人口数量增长而增加的居民生活用水是可行的。     

棉花高光谱及其红边特征(I)

通过大田和室内试验,测定了2个品种的棉花冠层、完全展开倒1、3叶在不同时期的高光谱反射率及对应叶片的叶绿素、类胡萝卜素含量。结果表明:随发育期推移,棉花冠层光谱反射率在可见光范围降低,在近红外区域增高;叶片背面光谱反射率略高于正面,透射率小于反射率;叶面积指数、鲜叶重和干叶重与冠层反射光谱变量ρ800 ρ550、ρ800 ρ680、ρ680 ρ570之间存在显著相关;叶片叶绿素和类胡萝卜素浓度与其反射光谱变量ρ680 ρ570、ρ673 ρ640、ρ680 ρ550、PSSRa、PSNDa、RCh之间也呈显著相关。     

水稻叶面积指数及产量信息的空间结构性分析

通过对水稻抽穗期叶面积指数及产量信息的采样研究,探讨了叶面积指数及产量信息的空间结构性,并建立了半方差函数模型,结果表明该变量具有明显的区域化变量特征和较好的空间结构特征.该文引入区域化变量理论,弥补了单纯采用经典概率统计法对作物信息进行分析的片面性.水稻抽穗期叶面积指数与产量信息之间呈抛物线关系,相关性达显著水平,说明可以通过对叶面积指数的科学调控,使一定尺度范围内的水稻产量获得全面提高.对作物信息进行空间结构性和定量化研究为精确农业的实施提供了必要的技术支撑.     

变量喷头实现均匀喷灌的研究

研究了为保证均匀喷灌，变量喷头各水力性能参数之间应具有的理论关系。采用极限理论和二重积分的数学方法推导了描述变量喷头转速、流量和射程之间瞬时变化关系的工作方程。结果表明，变量喷头的流量与射程平方和转速的乘积成正比。以方形喷洒域变量喷头为例，推导了方形喷洒域变量喷头射程随转角变化的理论方程，然后应用变量喷头工作方程推导了方形喷洒域变量喷头理论流量和转速方程。该文的研究结果为变量喷头及方形喷洒域变量喷头的设计提供了理论依据。     

基于叶墙面积的果树施药量模型设计及试验

变量喷雾技术是提高喷雾效果、降低农药使用率的有效手段,而准确的树冠特征参数检测及施药量模型是其关键。为克服果园变量喷雾中果树特征参数检测效率低和对环境要求高的缺陷,该文通过LiDAR(light detection and ranging)检测技术获取表征树冠特征参数的叶墙面积LWA(leaf wall area),并利用图像处理技术计算树冠参数参考值。为了表征树叶密度和LWA对变量喷雾的共同影响效果,研究基于LWA的决策系数KLWA,KLWA由反映果树冠层分区内点云在水平方向平均深度下的分布密度K1和分区内点云分布高度极差占分区高度的比值K2加权决定。通过计算垂直方向各分区内决策系数KLWA,并代入流量函数可得出基于KLWA的施药量计算模型,进一步计算电磁阀PWM占空比并调节水泵和电磁阀的工作状态,使喷头的流量对应冠层各区得到动态调整,实现基于LWA的变量喷雾。利用自制的室外变量喷雾验证装置,进行了多喷头变量喷雾试验,试验结果表明,果树的药液附着率均接近100%,说明基于LWA的变量喷雾模型可实现有效喷雾,与连续喷雾相对比,基于LWA的变量喷雾施药量模型的省药率为68.34%,与纯对靶定量喷雾比,基于LWA的变量喷雾施药量模型的省药率为32.77%。     

Neural network ensemble residual kriging application for spatial variability of soil properties

High quality, agricultural nutrient distribution maps are necessary for precision management, but depend on initial soil sample analyses and interpolation techniques. To examine the methodologies for and explore the capability of interpolating soil properties based on neural network ensemble residual kriging, a silage field at Hayes, Northern Ireland, UK, was selected for this study with all samples being split into independent training and validation data sets. The training data set, comprised of five soil properties: soil pH, soil available P, soil available K, soil available Mg and soil available S,was modeled for spatial variability using 1) neural network ensemble residual kriging, 2) neural network ensemble and 3) kriging with their accuracies being estimated by means of the validation data sets. Ordinary kriging of the residuals provided accurate local estimates, while final estimates were produced as a sum of the artificial neural network (ANN) ensemble estimates and the ordinary kriging estimates of the residuals. Compared to kriging and neural network ensemble,the neural network ensemble residual kriging achieved better or similar accuracy for predicting and estimating contour maps. Thus, the results demonstrated that ANN ensemble residual kriging was an efficient alternative to the conventional geo-statistical models that were usually used for interpolation of a data set in the soil science area.     

变量喷雾装置响应性能的试验研究

采用GPS定位和雷达测速技术,构建了一套变量喷雾装置,并开发设计出其相应的软件控制系统。在试验研究过程中,通过实时监测喷雾参数来描述喷雾过程的动态特性,以此测定该变量喷雾控制系统的响应能力,并为喷雾处方图与变量喷雾装置的精度匹配提供可靠依据。试验结果表明,变量喷雾装置的定量喷雾误差控制在4.65%以内前提之下,响应延时会影响到变量喷雾作业的均匀性,选择合适的行进速度以及设置一定的预留时间能在一定程度上减少这种影响。     

利用航空成像光谱数据研究土壤供氮量及变量施肥对冬小麦长势影响

以推扫式成像光谱仪PHI(Pushbroom Hyperspectral Imager)获取的冬小麦拔节期、灌浆初期及乳熟期的航空影像数据为基础，提取反映冬小麦长势的光谱特征值，结合地面调查数据，分析了研究区冬小麦的长势情况；对不同时相光谱特征值与土壤基础供氮量、土壤总供氮量以及变量施肥量进行统计分析，分析结果显示：土壤基础供氮量、土壤总供氮量的空间分布差异对冬小麦长势有明显的影响，其中，土壤基础供氮量是影响冬小麦长势的重要因素，它对冬小麦的长势影响贯穿冬小麦的整个生育期；此外，该文还通过变量施肥前后作物     

精准变量施肥机的研制与试验

该文针对传统均匀施肥，没有考虑土壤肥力不一致的特点，介绍了一种可与国产拖拉机配套实现变量施肥的施肥机，该施肥机在GPS导航系统的帮助下可以按照预先设计的处方图实现变量施肥。机械采用国产的普通外槽轮作为变量施肥机的肥料计量装置，通过调整外槽轮的转动速度达到调整肥料量的目的。对变量施肥机械在田间的作业原理和机械的基本结构进行了详尽的介绍。针对变量施肥机施用肥料的种类不同，试验了在不同槽轮转速情况下，使用不同肥料排肥数量的变化情况。试验证明在施用尿素时要增加槽轮的排肥槽长度，在施用磷酸二铵等不规则的肥料时，应力求减少排肥槽轮的长度，通过增加槽轮转速达到提高排肥计量系统的精度。     

碰撞变量对汽车碰撞严重程度的影响规律研究

为了深入研究汽车碰撞严重程度与碰撞变量的关系，在进行了基本物理量对汽车碰撞剧烈程度影响分析的基础上，选择碰撞车辆作用质量、碰撞车总车速和碰撞车总动量为碰撞变量，应用数学方法，研究了它们对汽车碰撞严重程度的影响规律，可为汽车碰撞事故的分析提供可借鉴的经验．