北方农牧交错带沙尘源植被恢复潜力评价模型研究

针对北方农牧交错带沙化土地植被恢复进程缓慢和沙尘源植被恢复潜力评价困难的问题,该文采用模糊综合评判模型对北方农牧交错带沙尘源植被恢复能力进行潜力评价.该评价模型首先采用比例标度法对沙尘源影响因素打分,再用改进的层次分析法确定沙尘源植被恢复影响因素的权重,并通过综合指数反映植被恢复能力,最后利用模糊隶属度对植被恢复能力进行分级.试验结果表明:该模型能够确定北方农牧交错带沙尘源植被恢复潜力,并为确定沙尘源植被恢复的优先顺序提供决策依据.     

不确定性河道生态需水模型及其应用研究

以抛物线形过河断面河道为研究对象,通过分析河道过水断面流量与水力半径、流速等水文参数之间的相互作用函数关系,构建了生态需水模型,并对模型的计算结果的适用性和可靠性采用Tennant法进行验证。然后以浑河沈阳站为例进行不确定性河道生态需水量分析,并分析了计算结果的表达形式。研究表明:该构建的需水模型能够更好的结合河道实际情况进行客观、合理的河道生态需水计算,模型计算结果具有更强的适用性和可靠性。     

基于Copula函数的区域需水量随机模拟

受社会经济发展、气候等因素的影响,区域需水量不可避免存在一定的随机性。鉴于Copula函数可以用来描述事件序列的自相关结构,该文建立了基于Copula函数的区域需水量随机模拟模型。该模型能够考虑各月需水量间的相关性,克服了分离处理各月需水量而导致模拟精度不高的缺点。将模型应用于汉江中下游地区的需水模拟,并与现有的基于Cholesky因子分解模拟模型进行比较,研究了该模型的适用性。结果表明,该模型所模拟需水序列的均值、均方差等统计参数的相对均方误差均较小,同时能够保持各月需水量之间的相关关系,为区域的需水模拟提供了新思路。     

土地整理模糊数学评价模型及其应用

根据土地整理工程特点,采用模糊综合评判方法构建模型,对土地整理工程的生态、经济和社会效益进行评价,旨在为土地整理的评价提供新的方法和思路.结果表明湖北省咸宁市的土地整理项目,通过该模型进行分析,对该项目的田块划分及土地平整工程、农田水利工程、道路工程、农田防护林工程等进行了评价,该评价结果与土地整理结束后的验收结果基本吻合,进一步表明运用该模型的判别基本上合理可行.     

基于三分量分解优化模型的农用地SAR影像提取方法

针对中国北方部分农区夏秋两季易受长时间云、雨、雾影响导致区域农用地信息难以实时准确获取的现状,在Freeman极化分解模型基础上,该文提出了一种三分量极化分解优化模型农用地合成孔径雷达(SAR)影像自动提取方法,并开展不同作物覆盖条件下农用地信息提取试验研究。该文首先通过引入体散射分量参数,二次散射分量参数和布拉格散射分量参数,对现有Freeman极化分解模型进行优化,使分解结果更符合农业区域不同地物散射特征;然后,在利用优化三分量极化分解方法提取极化分量基础上,结合模糊C均值聚类,实现农用地信息高精度自动提取。最后,该研究以中国重要黄淮海农业区河北衡水枣强县为试验区,以Radarsat-2影像为试验数据源,在作物全覆盖和作物部分覆盖2种条件下,通过将优化三分量-FCM分类和常用雷达分类方法 H-Alpha-Lambda分类的农用地提取结果与地面验证样方进行对比,完成该研究所提出SAR影像农用地提取方法的精度验证和评价。结果表明,在作物全覆盖条件下,利用优化三分量-FCM分类提取农用地信息的总体精度和Kappa系数分别为96.12%和0.857,较H-Alpha-Lambda分类方法分别提高了8.69个百分点和0.337;在作物部分覆盖条件下,利用优化三分量-FCM分类提取农用地信息的总体精度和Kappa系数分别为97.53%和0.902,较H-Alpha-Lambda分类分别提高了17.37个百分点和0.595。可见,无论在作物全覆盖还是部分覆盖条件下,优化三分量-FCM分类方法提取的农用地精度均优于H-Alpha-Lambda分类方法,证明了该算法提取农用地信息具有一定可行性和适用性,为SAR影像在农业遥感应用中的农用地信息提取提供了新的思路。     

人工气候箱温湿度模糊控制

针对人工气候箱中温度控制、湿度控制的模型参数不确定及参数变化以及大滞后、强耦合特性，提出一种温湿度模糊控制及模糊解耦方法来进行控制。该方法不需要系统精确的模型，可以克服对象的大滞后和强耦合特性问题。文章给出了系统实现电路及仿真试验结果，试验结果表明该方法控制精度高、响应快，能够满足人工气候箱温湿度控制的要求，实际应用可以达到温度差±0.5℃的控制精度。     

模糊—主成分综合评价法在地下水水质评价中应用研究

在地下水水质评价分析中,经常会采用主成分分析法及模糊综合评价法进行综合分析。由于主成分分析法可在保留原始监测分析数据资料的前提下,科学降低监测数据维度,从而将对地下水水质产生影响的多因子转化为综合因子。但这种水质评价方法无法直接评价水质情况;而采用模糊综合评价法,能够直接对水质情况进行评价定性。但在评价分析中,人为选取的相关参数因子存在一定的缺陷。故以此为背景,将我国某省矿区地下水水质分析作为研究案例。通过利用主成分分析法对地下水水质产生影响的相关因子进行选取,然后将其作为综合模糊评价法评价水质的综合因子,以此科学建立基于模糊—主成分分析的耦合综合评价模型,科学对该地区地下水水质相关情况进行综合评估。试验结果表明,此种评价方法能够准确、客观反映该地区地下水水质相关情况。     

区域需水量多维随机模拟方法

需水模拟是水资源规划与管理的重要基础。采用Cholesky因子分解与Box-Cox数据变换及Monte-Carlo随机模拟等技术相结合的方法,建立了考虑月需水量相关性的区域需水量长系列多维随机模拟模型,并将模型应用于汉江中下游地区,结果表明,模拟需水序列的均值、方差等统计参数相对误差小,同时能表达各月需水量之间的相关关系。所建立的模型为需水模拟提供了新思路,具有一定的适用性。     

土地整理模糊数学评价模型及其应用

根据土地整理工程特点,采用模糊综合评判方法构建模型,对土地整理工程的生态、经济和社会效益进行评价,旨在为土地整理的评价提供新的方法和思路。结果表明：湖北省咸宁市的土地整理项目,通过该模型进行分析,对该项目的田块划分及土地平整工程、农田水利工程、道路工程、农田防护林工程等进行了评价,该评价结果与土地整理结束后的验收结果基本吻合,进一步表明运用该模型的判别基本上合理可行。     

基于超高频RFID双天线双标签对照的果园单轨运输机定位

针对果园单轨运输机在轨位置精准感知的应用需求,该文基于超高频射频识别技术(radio frequency identification,RFID)接收信号强度数据进行了运输机定位试验研究。该研究通过分析RFID通信特征,设计了RFID双天线双标签对照的运输机定位方法,构建了能量传输定位模型和路径损耗定位模型;通过阅读器单天线试验,得到当前RFID设备的安装参数,确定了阅读器天线与轨道标签之间的最优垂直距离为20 cm,双标签之间的最优水平在轨距离为45 cm;通过双天线试验及数据分析,得到适用于试验环境的最优定位模型系数。试验结果表明,该研究提出的定位模型能够有效降低噪声干扰,减少定位误差。RFID设备在最优定位参数条件下,使用路径损耗定位模型得到的最小定位误差均值为1.0070 cm。该研究验证了基于超高频RFID对果园单轨运输机定位的可行性,提升了运输机运行安全性和可靠性。     

大棚种植川贝母分区变量灌溉系统研制

名贵中药材川贝母喜湿、怕高湿特性成为人工灌溉的难点,智能化精准灌溉系统可实现川贝母按需节水灌溉。该研究开发了基于无线传感器网络的川贝母分区变量灌溉系统。在人工种植试验过程中,采用电容法和土壤水分测定仪获得了川贝母生长需水及灌溉用水数据,建立了川贝母生长含水率模型和灌溉含水率模型。为了实现川贝母分区变量灌溉,建立了灌溉模糊控制决策模型,该模糊控制器为双输入单输出结构,利用遗传算法优化模糊控制量化因子、比例因子、模糊控制规则和隶属函数,实现遗传算法优化的模糊控制对川贝母灌用水进行精确决策和川贝母分区变量灌溉。在川贝母种植大棚内应用了该分区变量灌溉技术和系统,结果表明,模糊控制决策的灌溉有一定节水效果,遗传算法优化后的模糊控制每次灌溉用水主要分布在5%～7%,灌溉用水有明显下降。特定种植密度下灌溉用水结果表明,优化后川贝母变量灌溉误差能控制在±5%附近,满足川贝母按需灌溉需求,分区变量灌溉效果明显;随川贝母种植密度增加,所需灌溉用水也增大,基本呈线性关系（R2=0.975）;川贝母分区变量灌溉节水率与种植密度比之间呈抛物线关系,最佳节水在标准种植密度附近,年节水率大于27.6%。该研究可为川贝母种植密度和灌溉节水提供参考和技术支持。     

基于PLC的模糊控制灌溉系统的研制

该文利用模糊控制技术实现灌溉实时控制。利用MATLAB语言对其进行仿真，得到了较为合理的模糊控制算法。并将这些模糊控制算法通过以可编程控制器PLC为核心的硬件控制电路应用于实际的灌溉控制，通过实际温室育苗调试，能够较好地满足温室育苗使用要求。     

基于多层次模糊综合评价模型的沙漠绿洲水资源承载力评价与预测

[目的]对腰坝绿洲未来水资源承载力进行评价和预测研究,为该地区水资源的可持续利用及合理管理政策的制定提供决策依据。[方法]取2016年为现状水平年,2020,2025,2030年为规划水平年,根据绿洲发展历史和现状及相关规划,对社会经济发展进行预测,进而对各水平年的需水进行预测。选取9个评价指标构建水资源承载力评价指标体系,建立水资源承载力模糊综合评价模型,对各水平年水资源承载力进行评价分析。[结果]水资源承载力综合评判值2016年仅为0.251 2,表明水资源承载力已达到饱和;至2030年,上升至0.434 4,水资源承载力处于较高的可承载水平,但区内地下水资源开发潜力仍然有限。[结论]现状年水资源承载力处于超载状态,水资源供需矛盾突出,社会经济子系统是水资源承载力提高的主要压力源,通过采取一系列的措施,未来水资源承载力状况将逐渐好转,需采取全面有效的措施使水资源承载力提升至较高水平,将研究区打造成为和谐高效的绿洲。     

模糊控制在水稻节水自动灌溉中的应用

根据水稻需水规律实施适时适量的自动灌溉是节水节能、提高水稻产量和质量的重要方式,但水稻生长过程需要水层,使得水稻的自动灌溉实施非常困难。针对这一问题,该文通过水分传感器、测针分别获取田间含水率和水层深度作为水稻自动灌溉指标;并以田间含水率（或水层深度）及其变化率作为输入,灌溉时间为输出,建立模糊控制系统;驱动农用抽水泵,实现自动灌溉。仿真结果和初步试验表明系统自动控制过程稳定,与人工控制相比,在水稻分蘖期可节约水资源约10%,为水稻的适时适量自动灌溉提供了思路。     

基于模糊控制与虚拟仪器的灌溉决策系统研究

针对节水灌溉受多因素影响难以建立精确控制模型的特点，开发了基于虚拟仪器平台的作物灌溉模糊决策控制系统。该系统由传感器、测量仪、数据采集卡、LabVIEW软件平台等组成，将土壤水势和作物腾发量作为输入量，采用Fuzzy Logic Control Toolkit工具包设计模糊控制器，建立多因素控制规则库，实现作物灌溉需水量的模糊决策。试验结果表明该系统界面友好，操作简单，能对作物需水量进行综合判断与决策管理，为节水灌溉提供科学的依据。     

猪舍环境适宜性模糊综合评价

猪舍环境是影响猪健康水平、生长和繁殖的重要因素,对养猪生产起着决定性作用,受到广泛的关注。然而,猪舍环境是由多个环境因子相互耦合而形成的复杂的非线性时变系统。对各环境因素适宜性的描述并不是一个确定的数值,而是在一定范围内的模糊概念。目前,针对猪舍环境优劣评价大多仅限于单一环境因素,缺少基于多个环境因素的猪舍环境适宜性综合评价研究。因此,该文构建了评价指标体系和权重,根据猪舍养殖环境标准建立各环境因子的隶属度函数,提出了基于模糊集理论的猪舍多环境因子适宜性综合评价方法。以美国普渡大学 SERB 猪舍环境监测的24组数据为例对该文提出的方法进行了验证,结果表明,该文建立的猪舍环境适宜性模糊综合评价方法比单一环境因素的评价更加全面,能科学合理地反映出猪舍环境质量状况,可以很好地为猪舍环境调控提供数据参考。     

基于区间多阶段随机规划模型的灌区多水源优化配置

灌区多水源灌溉系统中存在许多不确定性因素,随着系统环境的变化及不确定性因素的影响,导致其配水过程具有动态特征。针对灌区多水源灌溉系统的配水特点,该文建立基于区间多阶段随机规划的灌区多水源优化配置模型。同时,考虑灌溉水对作物产量的影响,引入水分敏感指数权重系数,并以黑龙江省和平灌区水稻不同生育阶段灌溉水资源优化配置进行实例研究。结果表明,在不同来水情境下,管理者可根据各个生育阶段水分敏感指数权重系数,判断作物不同生育阶段的需水敏感程度,当来水情境的来水量多时,会产生余水量,可调配给下一生育阶段;当来水情境的来水量少时,管理者可在减少灌溉水量与增加外调水之间进行权衡,并根据需水关键期与需水非关键期做出决策,使水资源在作物生育阶段间及作物生育阶段内进行分配,实现灌区多水源灌溉系统的动态配水。该模型的应用在确保作物产量的同时,使灌溉水资源在作物各个生育阶段进行合理配置,有效地避免了水资源浪费,对提高灌溉水利用效率、保证水资源的可持续利用具有重要意义。     

桂林市桃花江流域生态环境需水量分析

流域生态环境需水量是生态系统的一项指标,是指在一般情况下流域生态系统本身能够通过自我调节来保证并维持生态环境的质量平衡以及其他基本功能正常的最小需水量。流域生态环境需水量按照河道的范围可以划分为两个部分,即河道内生态环境需水量和河道外生态环境需水量,因此在计算的过程中要分别确定这两个方面需水量的计算范围和计算公式。研究以桂林市桃花江流域生态环境为例,对相关的概念进行相应的介绍,并以科学的理论公式（主要是面积定额法和Tennant法）对该流域实际的生态环境需水量进行计算。通过计算分析,桃花江流域河道内、外生态环境需水量分别为0.901亿m³和0.146亿m³,分别占流域年均径流量的26.8%和4.3%。因此,应通过科学管理及提高利用效率等方式,将该流域范围内工业及生活用水总量控制在年均径流量的68%以下,以保证桃花江流域的生态环境安全。     

基于LMDI-SD耦合模型的绿色发展灌区水资源承载力模拟

针对灌区大量引水导致的河道断流、生态环境恶化以及水资源利用效率不高等问题,开展绿色发展模式下水资源承载能力模拟研究。以宝鸡峡灌区为研究区,基于Divisia指数分解、Kaya恒等式以及系统动力学理论,提出对数平均迪氏分解与系统动力学耦合模型,从需水机理出发识别灌区用水量变化的主要驱动因子;运用情景分析法,考虑生态需水、高效节水、产业结构调整和外调水等情景设置5种模拟方案,对2017－2030年灌区需水量进行动态模拟;引入水资源承载指数探讨规划年2025年和2030年的水资源承载力水平。结果表明：灌区各部门用水定额对用水量变化起主要驱动作用;按方案1（现状发展模式）,2025年水资源基本可承载灌区社会经济发展,但2030年出现轻度超载;方案5（绿色发展模式）通过对用水变化主要驱动因子的调控,到2030年,水资源承载指数均小于1,属于可承载状态。研究表明,通过合理的调控措施可有效地缓解灌区水资源供需矛盾、提升水资源承载能力。本研究可为干旱半干旱灌区绿色发展模式下水资源合理开发提供科学的决策依据。     

青海共和盆地生态需水研究与计算

 针对水资源合理配置研究中生态需水所处的位置与研究意义,在总结前人研究成果的基础上,以青海共和盆地为例,对生态需水进行初步计算,得出:共和盆地河道外生态需水量为0.053亿m3,主要为人工林地所用,河道内生态需水量为3.523亿m3,共和盆地生态需水量共计3.576亿m3,占共和盆地总水资源量的54.79%。因此,生态需水在区域水资源可利用量中占有较大比重,应将其作为重要部分纳入研究区水资源配置中,对水资源进行重新分配;同时,研究区的生态环境建设措施应以恢复退化草场和改造乔木纯林为乔灌结合林为主。