高精度温压检定系统的研制与试验

目前在低温（＜0℃）状态下尚无能同时对温度、压力、湿度进行标定的现成产品,基于双温双压原理该文研制了一套温、压检定系统,以实现对传感器和仪器设备同时进行温度和压力的标定;在给出系统结构、工作原理的基础上,建立了温度系统和压力系统的数学模型,给出了bang-bang控制和改进PID（proportional-integral-differential）的复合控制方法,最后进行了现场试验,试验结果表明：在系统的绝对压力为30～130 kPa,温度为-70～80℃时,温度测量绝对误差＜0.02℃,压力测量绝对误差≤15 Pa,温度控制绝对误差＜0.03℃,压力控制绝对误差≤18 Pa,温度和压力的目标确定度分别为0.06℃和10 Pa,结果表明该检定系统具有控制精度高、稳定性强和可靠性高的特点,可用于检定、地面仪器考核、探空仪器考核。该研究为进一步研究温、湿、压综合检定系统提供技术手段和试验数据。     

作物长势遥感监测指标的改进与比较分析

为改善归一化植被指数（NDVI）作为遥感监测作物长势指标的性能,该文分析了归一化植被指数的内在设计缺陷,在不增加额外波段的情况下,以近红外波段和红色波段为基础引入一种新的作物长势遥感监测指标——GRNDVI。通过在像素和区域层次上同其他4种指数进行比较发现：GRNDVI能够改善归一化植被指数在低植被覆盖度时期/地区容易受到作物冠层土壤背景的影响,而在高植被覆盖度时期/地区又容易发生饱和现象的设计缺陷,可以作为遥感监测作物长势过程中替代归一化植被指数的指标。     

灌溉渠道直读式挡板量水计试验及应用

有利于推广应用的灌溉渠道量水设施不但要求具有一定的测量精度,还要满足测量方便、成本适中的要求,为此该文提出一种直读式挡板量水计。该量水计由挡水板、分流水表及水表井组成。根据流体力学理论,证明了在孔口自由出流和淹没出流两种情况下,渠道流量与通过水表的流量之比值近似于常数的结论。在U形渠道上进行的试验也表明,在自由流和淹没流两种流态情况下,该比值均接近于常数,最大测流误差分别为3.60%和5.45%。该量水计具有结构简单、成本低廉、测量方便、精度可靠的特点,适用于小型灌溉渠道量水。     

基于HJ-1 CCD的县域农作物种植结构提取和时空分析(英文稿)

作物分类和时空变化监测信息可以为农业管理提供依据,多年作物种植结构图反映了作物种植方式的变化,对经济和社会分析起着重要作用。然而,用于绘制作物分布图的卫星影像不能同时具有高时间高空间分辨率,在提取作物种类复杂多样地区的种植结构图时,往往难以提供足够的作物生长周期内影像。该研究提出了一种既经济又高效的解决方案,即利用重复周期短的环境一号CCD（HuanJing-1 Charge-Coupled Device,HJ-1 CCD）图像和免费Landsat-8图像来提取中国监利县的作物种植区时空变化图。根据NDVI时间序列曲线定义了不同作物生育期物候指标例如归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index,NDVI）的最大值、日期和天数等,用于作物分类。为了获取物候指标的阈值,首先从15m Landsat-8影像中提取典型种植区,然后利用典型种植区作物生长阶段NDVI时间序列曲线,得到物候指标中的NDVI阈值和时间阈值,再根据这些阈值制定了分类规则,并获得了2009-2016年作物分布图。根据多年主要作物分布图,分析不同作物的土地利用变化。最后利用高空间分辨率卫星图像和监利县统计年鉴中的作物面积数据对作物分类结果进行精度评估。与高空间分辨率图像相比,平均分类精度为84%,与统计作物面积数据相比,分类精度达到81.60%。结果表明,该研究为在像监利县这样复杂地区进行常规的作物分布制图提供了一种可行的分类方法。通过对夏收作物的时空动态变化分析可以发现,油菜农业机械化水平低、劳动力成本高,导致愿意种植油菜的农民较少。对于秋收作物,政府设定了中稻最低收购价标准,大大降低了农民种植中稻的风险,对农民种植秋收作物具有指导作用。     

条带间作下矮秆作物行间辐射差异的模拟与分析

间作是未来中国解决粮食安全的一种重要途径,提高间作内光合有效辐射(photosynthetically active radiation,PAR)的利用效率对于提高作物单产具有重要意义。该文针对Munz模型中对于窄条带间作下模拟精度降低的问题,引入了玉米叶面积密度随冠层深度的分布函数,并基于试验测量的辐射重新获取了散射辐射消光系数,实现了窄条带间作系统中不同行矮秆作物冠顶瞬时PAR的模拟。试验设置了3∶6和2∶3两种玉米/大豆间作处理,并进行不同天气条件下各行大豆冠顶PAR模拟值与测量值的比较。结果显示:两者之间具有较好的一致性,决定系数(R2)的范围为0.76~0.99,3∶6间作大豆中行的均方根误差(root mean square error,RMSE)范围为59.1~76.4μmol/(m2·s),内行为76.8~99.7μmol/(m2·s),边行为97.2~157.8μmol/(m2·s);2∶3间作大豆中行RMSE的范围94.9~129.5μmol/(m2·s),边行为125.8~181.0μmol/(m2·s)。结果表明:模型能够较好模拟一天中各行大豆冠顶PAR的变化规律,并能基本反映各行全天累积PAR的差异,且3∶6间作的模拟精度优于2∶3间作,内行优于边行。研究可为条带间作系统内不同行矮秆作物的生长及产量差异提供理论基础和依据。     

基于VPM与MOD17产品的中国农田生态系统总初级生产力估算比较

VPM(vegetation photosynthesis model)与PSN(photosynthesis)模型是2个基于MODIS数据估算生态系统总初级生产力(gross primary productivity,GPP)的光能利用率模型,该文对比了VPM和PSN模型在中国农田生态系统估算中的结果并对其差异形成的原因进行了分析。研究表明:1)在位于冬小麦-夏玉米二熟区的中国科学院禹城综合试验站以及种植春玉米的盈科灌区绿洲站,与碳通量观测数据相比,VPM模拟结果分别高估3.82%、12.08%,基于PSN模型利用MODIS数据计算的MOD17产品则分别低估53.35%、63.03%;2)在中国农田生态系统,MOD17产品普遍低于VPM模拟结果,在西北、东北及黄淮海等地区约低于50%以上,在南方地区低于不到30%;3)在中国北方旱作区,MOD17产品与VPM模拟结果呈强相关关系,相关系数为0.85,模型中的最大光能利用率参数是导致MOD17产品在北方旱作种植区低于VPM模拟结果的主要原因。