基于深度学习及传统机器学习模型估算山东省参考作物蒸散量

为探寻深度学习模型在区域参考作物蒸散量(Reference crop evapotranspiration,ET0)估算中的适用性,以山东省为研究区域,选取了深度神经网络(DNN)、时间卷积神经网络(TCN)和长短期记忆神经网络(LSTM)3种深度学习模型,极限学习机模型(ELM)、广义回归神经网络模型(GRNN)和随...     

机器学习模型在河北省参考作物蒸散量计算中的比较

为研究河北省参考作物蒸散量ET0的适用方法,以极限学习机模型ELM和广义回归神经网络模型GRNN为基础,对其1961-2015年的ET0进行了估算,并以Penman-Monteith模型P-M为标准,与Hargreaves模型HS模型计算结果进行了比较,结果表明:ELM模型与GRNN模型在ET0日值和月值的模拟精度明显高于H-S模型,同时不同模型的相对均方根误差RMSE值均表现为GRNNELMH-S,而一致性则表现为GRNN模型最高,这表明机器学习模型的计算精度要高于H-S模型,而GRNN模型计算精度最高。     

基于蒸渗仪的冬小麦-夏玉米ET估算模型特征参数研究

为快速准确估算农田蒸散量,利用24个群集式蒸渗仪,在国家节水灌溉北京工程技术研究中心大兴节水灌溉试验站进行了两年的灌溉试验,获得冬小麦-夏玉米生育期的日内冠气温差和实际日蒸散量(ETa)等数据,对不同水分处理下的S-I蒸散量估算模型进行率定及验证,并分析模型特征参数a、b的变化规律及两者的差异.结果表明:冬小麦的S-I...     

越冬期麦田地表蒸散量估算模型适用性分析与参数修正

地表蒸散量是作物需水量估算以及农田水管理的重要依据。越冬期农田地表蒸散过程改变了土壤内部水热参数分布,进而影响春季作物的生长状况。本文对Penman-Monteith(PM)模型、Priestley-Taylor(PT)模型和Simultaneous heat and water(SHAW)模型在越冬期麦田地表蒸散量估算精度及适用性进行分析与评价,并针对冬季土壤冻结的特殊情况对模型参数进行了修正。麦田试验采集了北京市昌平区2011—2012年和2012—2013年2个冬季的气象参数与实际蒸散量。通过对比3种模型默认或经验参数下的估算值与实际测量值发现:PT模型对蒸散量的估算精度最高(PT、PM、SHAW模型RMSE分别为0.159、0.697、0.390 mm),PM和PT模型的估算整体高于实际测量值,其原因在于冬季地表经历了固-液相变和气-液相变两个过程。为了提高估算精度,在PT和PM模型中引入水分胁迫系数,并利用第1年冬季的数据对3种模型参数进行修正,结果表明,修正后的PM模型(2011—2012年RMSE为0.159 mm)和SHAW模型(2011—2012年RMSE为0.280 mm)对蒸散量的估算精度都有明显提高。将参数修正后的模型用于预测2012—2013年冬季的地表蒸散量,结果表明:3种修正模型的估算精度均较高(PT、PM、SHAW模型RMSE分别为0.267、0.252、0.253 mm)。相比之下,PT模型的计算最为简单,所需数据最少,因此,在估算越冬期麦田地表蒸散量时,可优先选择PT模型。     

基于神经网络算法的果树需水预测研究

【目的】准确预测果树需水量。【方法】对采集地果园环境数据进行主成分分析,筛选出影响果树蒸腾量的关键因子。建立以长短时记忆(LSTM)神经网络为基础的预测模型来预测果树蒸腾量。为提高预测的精度,在LSTM神经网络的基础上加入了注意力(Attention)机制,形成Attention-LSTM预测模型。【结果】将改进的模型与其他模型的预测精度进行对比,仿真试验表明,该模型的预测精度最高,RMSE和MSE分别为0.487和0.062。【结论】该预测模型可以准确预测果树蒸腾量,从而实现果园精准灌溉并提高水果产量,具有一定的实际意义。     

基于光照度的农田蒸散量估算方法研究

针对实际蒸散量(Actual evapotranspiration,ETa)估算过程中太阳辐射测量设备昂贵、难以大量布署安装,以及单元机器学习回归算法精度低、泛化性能差的问题,提出了一种基于光照度的集成算法。首先,将光照度作为模型的输入量代替太阳辐射,提出了基于光照度的晴朗指数;提出了以极端梯度提升模型（Extreme gradient boosting,XGBoost）、分布式梯度提升框架（Light gradient boosting machine,LightGBM）、随机森林回归（Random forest regression,RFR）、支持向量回归（Support vector regression,SVR）为基础模型的实际蒸散量估算集成算法。结果表明：在农田实际蒸散量的估算中光照度可以替代太阳辐射,通过单元模型和集成模型分别对比基于光照度和太阳辐射的ETa估算结果,两者最大均方根误差（RMSE）差值为0.031mm/h,决定系数（R2）的最大差值为0.053。晴朗指数有助于模型更好地学习不同天气条件下的蒸散量数据分布特征,与未添加晴朗指数的集成模型估算结果相比,RMSE降低了0.028mm/h,R2提高了0.03。采用集成算法比单元模型算法性能有明显提升,基于光照度的集成模型RMSE为0.037mm/h、R2为0.985。本文从估算蒸散量所需的数据源、特征量以及估算算法等多个角度进行了探索,为农田蒸散量的估算提供了一种新思路。     

基于烟花算法优化极限学习机的温室参考作物蒸散量预测研究

为提高温室环境下参考作物蒸散量(Reference Crop Evapotranspiration,ET_0)的预测精度,提出烟花算法(Fireworks Algorithm, FWA)优化极限学习机(Extreme Learning Machine, ELM)的参考作物蒸散量预测模型,有效解决了极限学习机在数据预测过程中因随机输入权值矩阵和偏置矩阵导致的数据波动问题,提高了极限学习机的预测精度。以温室环境数据作为模型的输入,以参考作物蒸散量ET_0为输出,建立FWAELM模型,并将结果与ELM模型预测结果进行对比,结果表明,FWAELM模型的均方根误差、平均绝对误差和模型可决系数分别为:0.115 6、0.143 6、0.943 8,高于ELM模型的0.403 5、0.346 7和0.819 0,FWAELM模型预测精度较高。同时进行了气象参数缺失情况下的模型预测精度研究,结果表明参数在保留3个及以上时,模型的预测精度依然较高,适用于温室ET_0的预测研究。     

基于无人机光谱遥感的田块尺度蒸散发空间分布估算

针对农田中高分辨率空间模式蒸散量(ET)缺少有效量化的问题,提出一种基于无人机(UAV)估算农田蒸散量的方法。构建了M100型多旋翼无人机搭载FLIR Vue ProR热像仪和Micasense Red Edge多光谱成像仪的采集数据平台;将无人机数据匹配卫星遥感蒸散模型,比较典型单层模型METRIC(Mapping evapotranspiration at high resolution with internalized calibration)模型和典型双层模型RSEB(Remote sensing energy balance)模型在农田中的适用程度;针对RSEB模型的土壤热通量计算方式不适用于农田环境的问题,对模型进行基于多光谱数据的改进;针对模型中温度参数易产生较大误差的问题,基于无人机热像仪数据与实际温度间的关系,对获取的热像仪数据进行校正;将模型计算值与涡度相关系统(OPEC)测量值进行对比。结果表明,结合无人机多光谱数据的RSEB模型经过温度校正可得到结果较为准确的通量数据,显热通量均方根误差为20. 013 W/m~2,平均绝对误差为15. 835 W/m~2,潜热通量均方根误差为40. 202 W/m~2,平均绝对误差为26. 017 W/m~2,进而得到分米级分辨率的农田蒸散量空间分布图。本文估算方法可以有效获取高分辨率空间模式的田间蒸散量,为精准农业灌溉提供技术支持。     

基于双作物系数法的新疆覆膜滴灌夏玉米蒸散量估算

为评估双作物系数法计算干旱区部分覆膜滴灌条件下夏玉米蒸散量的可靠性,于2016—2017年在新疆阿克苏地区开展了夏玉米蒸散量测坑试验研究,试验根据定灌水周期（W1、W2、W3）和变灌水周期（W4、W5）共设置5个处理,并分别采用稳定碳同位素法和水量平衡法,对双作物系数模型计算的夏玉米蒸腾量和蒸散量进行了验证。结果表明,双作物系数法计算的蒸散量与水量平衡法测定的蒸散量呈现出较好的相关性,全生育期蒸散量模拟值与实测值的均方根误差在10mm左右。双作物系数法计算的蒸腾量与稳定碳同位素法测得的耗水量亦呈现出较好相关性,模拟值与实测值的均方根误差在20mm左右。通过回归系数（b）、一致性指数（d）及均方根误差〖JP3〗（RMSE）的分析,认为双作物系数法可以估算并区分局部覆膜滴灌条件下干旱区夏玉米蒸散量,且2016年和2017年夏玉米全生育期内估算土壤蒸发量分别占蒸散量的21.33%和23.97%,作物蒸腾量分别占蒸散量的78.67%和76.03%。     

基于SIMDual_Kc模型估算非充分灌水条件下冬小麦蒸散量

为研究关中冬小麦植株蒸腾和土壤蒸发规律,利用2 a冬小麦小区控水试验实测数据,率定和验证了双作物系数SIMDual_Kc模型在关中地区的适用性.用大型称重式蒸渗仪的实测蒸散量值(或水量平衡法计算值)与模型模拟值进行对比.结果表明:SIMDualKc模型可较准确地模拟关中不同水分条件下冬小麦蒸散量,且模拟精度较高.模型估算的平均绝对误差为0.643 3 mm/d.模型估算的冬小麦初期、中期和后期的基础作物系数分别为0.35,1.30,0.20.另外,模型还可以较准确地估算不同水分供应条件下的土壤水分胁迫系数、土壤蒸发量和植株蒸散量.冬小麦整个生育期,土壤蒸发主要发生在作物生育前期,中期较低,后期略微增大;植株蒸腾主要发生在作物快速生长期和生长中期,整个生育期中呈先增大后减小的趋势.     

基于PowerMILL的模具高速加工技术研究

英国DELCAM公司的PowerMILL软件产品适用于具有复杂形体的产品、零件及模具的设计制造,广泛地应用于航空航天、汽车、船舶、内燃机、家用电器、轻工产品等行业,特别对塑料模、压铸模、橡胶模、锻模、大型覆盖件冲压模、玻璃模具等设计与制造具有明显的优势。为了缩短模具设计制造周期,提高加工精度,采用了基于PowerMILL的模具高速加工技术。结果表明,通过优化刀具路径,能适应模具高速加工要求,具有较好的应用价值。     

黄瓜叶片喷雾药液持留量试

为研究喷雾药液在靶标植株黄瓜叶片上的流失点与最大稳定持留量,以炮塔式压力雾化轴流风送高压静电喷雾系统为试验平台,采用微称量法对其进行了测量.引用润湿方程的基本理论,对影响持留量的因素(喷雾距离、雾滴叶面接触角及施药量)进行了分析,探讨各因素对药液持留量的影响规律.试验结果表明:随着喷雾距离的增加,药液在黄瓜叶片上的流失点和最大稳定持留量先上升后下降,最大值均出现在距离喷头125cm处;药液雾滴在黄瓜叶片上的接触角θ、粘附张力β、粘附功W_a和临界表面张力γ_0的稳定值分别为85.07°、6.17mN/m、77.97mJ/m~2、61.23mN/m;黄瓜叶片持留量在施药量为1.26～3.36kL/hm~2范围内出现峰值,超过该范围后持留量随着施药量的增加而减少并逐渐趋于稳定.     

基于红外热成像树上板栗机器识别研究

针对普通视觉系统无法分类识别的特点,将红外热成像技术引入到树上板栗的机器识别检测当中,建立了果园树上板栗红外热成像系统。记录了白天树上板栗果实与冠层温度变化情况,发现下午2:00~4:00之间,二者温度差异最为显著,最大温差可达3℃。研究了正常板栗果、坏死果以及空心果的红外辐射差异,发现坏死果表面温度最高,正常果次之,空心果温度最低。最后对获取的热图像进行温度校正、阈值分割、特征提取、目标标识。结果表明,树上板栗的有效识别率在85%以上。     

掺合料对砂浆抗渗性能影响的研究

在混凝土工程中,渗漏问题一直是困扰工程界的疑难病症,一直是科研人员着力研究解决的重要课题。本文以防水砂浆为技术依托,运用微细颗粒级配增密原理和复合叠加原理,对粉煤灰、硅粉等掺合料对砂浆抗渗性能影响的规律性进行了研究,并在此基础上,得出在砂浆中复掺10%的粉煤灰和4%的硅粉对砂浆抗渗性能改善最好,对无机刚性防水材料方面的研究有一定的贡献。     

灌溉对蔬菜品质影响的研究现状及发展趋势

随着社会经济的快速发展和生活水平的日益改善,人们更加重视蔬菜产品品质的提高和无公害生产.蔬菜品质不仅受遗传特性的影响,还受外界环境因素的影响,其中灌溉水是影响蔬菜品质的重要因素之一.从灌溉水的供给量、水分亏缺程度、灌水方式及灌水水质等4个方面入手,分析灌溉对蔬菜产品品质影响的研究动态和进展,并简要讨论了灌溉水调控蔬菜品质的未来发展趋势.     

履带式车辆斜坡匀速转向特性分析

根据履带式车辆的运动特点,运用数力学理论,分别对履带式车辆在纵向和横向坡道上的匀速转向特性进行了分析,并在此基础上着重研究了地面纵向坡度、横向坡度对履带式车辆匀速转向的影响,即重力的纵向分力、横向分力对匀速转向的影响,研究在这些外力作用下,履带式车辆的转向运动规律,从而得出履带式车辆转向的最困难条件,为进行转向牵引计算和转向机构强度设计提供根据。     

关于海岛农业废弃物综合利用的建议

舟山群岛位于我国长江口南侧,杭州湾外缘,地处我国沿海南北航线与长江水道交汇点,是长江流域、长江三角洲对外开放的海上门户和主通道,地理位置显著.     

基于ANSYS的汽车轮毂的轻量化研究

轮毂作为汽车的重要部件之一对舒适性有着很大的影响,它不仅要承受整车的重量,还要承受轮胎转动产生的水平作用力和路面激励的冲击等交变载荷.采用SolidWorks建立汽车轮毂的模型,首先在ANSYS中分别对钢制轮毂和铝合金制轮毂进行受力和模态分析,找出轮毂的固有频率和振型,并对它们的分析结果作对比,使轮毂结构避免产生共振,...     

包装对食品冻结过程的影响研究

通过模拟和实验方法研究食品包装对冻结过程的影响,首先,使用CFD方法模拟食品的冻结条件,包括食品周围空气的温度、流动速度及紊流强度等空气参数,以此来计算得到食品的表面传热系数,然后使用自然对流和辐射换热经验公式计算食品与包装材料之间的空气层内的传热过程,在食品内部每一点应用傅里叶导热公式模拟食品内部的传热过程,最后使用迭代方法将这几部分计算结合起来。在一实际的小型冷库中进行不同包装材料食品的冻结实验,以验证模型的准确性。结果表明,相对于传统的空气层热阻处理方式,该模型能够获得更加准确的计算结果,与实验结果吻合较好。不同包装材料的食品降温曲线差别较大,包装材料与食品之间的空气层对食品冻结过程有很大的影响,其热阻在整个过程中是不断变化的,变化趋势与食品降温曲线相反。     

电动汽车开关磁阻电机的激振力研究

将新型开关磁阻(SR)电动机应用于电动汽车.以电机为振源,分析其激振力在特定方向上的作用情况.用解析的方法,给出了径向力和切向力随时间变化的具体表达式.分析过程中,不仅考虑了SR电机径向力作用.而且考虑了切向力(转矩波动)对整个系统的影响.经过数值分析,得出在竖直方向上激振力的幅值与初相角有直接的关系,并且幅值存在最大值和最小值,提出了最大值和最小值的确定方法.通过算例,验证了整个分析的正确性.