应用中值融合模型的条件植被温度指数降尺度转换研究

为获得基于Landsat卫星遥感数据更为精确的定量化干旱监测结果,以陕西省关中平原为研究区域,基于Aqua MODIS数据反演的1 km空间分辨率的条件植被温度指数(VTCI)的定量化干旱监测结果(MODIS-VTCI)和Landsat OLI/TIRS数据反演的30 m空间分辨率的VTCI相对干湿监测结果(Landsat-VTCI),应用降尺度的中值融合模型(MFM)将基于MODIS数据反演的VTCI降尺度至30 m空间分辨率的VTCI定量化干旱监测,并对其结果进行验证。结果表明,应用降尺度的中值融合模型转换的VTCI定量化干旱监测结果(MFM-VTCI)与Landsat-VTCI的空间分布及纹理特征相似,两者间的相关系数和结构相似度均较大,均方根误差、差值影像及差值频数分布图所呈现的结果与定量化干旱监测结果和相对干湿监测结果间的系统误差相符,表明Landsat-VTCI与MFM-VTCI间的可比性较强。MFM-VTCI与累计降水间的相关性和MODIS-VTCI与累计降水间的相关性相近,均大于Landsat-VTCI与累计降水间的相关性,表明MFM-VTCI是定量化的干旱监测结果。     

基于ELM模型的浅层地下水位埋深时空分布预测

选用石家庄平原区补排因子的多种组合为输入参数,利用28眼水井的实测资料作为预测目标值,首次建立基于极限学习机(Extreme learning machine,ELM)的地下水位埋深时空分布预测模型,讨论补排因子在不同缺失情况下对模型精度的影响;利用Arc GIS分析误差空间分布趋势,并与常用的三隐层BP神经网络模型进行对比。结果表明:基于水均衡理论的ELM地下水位埋深模拟模型能够准确反映人类和自然双重影响下地下水系统的非线性关系,模型输入因子中缺失降水量或开采量的模拟结果均方根误差(RMSE)比缺失其余因子的RMSE高2.00倍及以上,同时模型有效系数(E_(ns))和决定系数(R~2)进一步降低;与BP模型相比,ELM模型可使RMSE减小43.6%,误差区间降低46.4%,Ens和R2提高至0.99,且RMSE在空间相同区域上均明显呈现出ELM模型小于BP模型;ELM模型在南部高误差区的移植精度(RMSE低于1.82 m/a,E_(ns)高于0.95)高于BP模型(RMSE超过3.00 m/a,Ens低于0.85);因此,影响地下水位埋深的主导因素是降水量和开采量,且ELM模型在精度、稳定性和空间均匀性上较优,移植预测效果较好,可利用已知资料推求区域空间内其余未知水井的浅层地下水位埋深;该模型可作为水文地质参数及补排资料缺乏条件下浅层地下水位埋深预测的推荐模型。     

苹果蠹蛾在中国的适生性分析

苹果蠹蛾是严重危害全球水果生产的一种重要害虫。本研究根据中国760个气象站点的气象数据和苹果蠹蛾生物学数据,综合运用CLMEX模型和ArcGIS分析相结合的方法,对苹果蠹蛾在中国的适生性进行分析。分析结果表明:苹果蠹蛾在我国的适生区域较为广泛。中高度适生区主要包括黑龙江、内蒙古、山西、宁夏、甘肃,吉林、北京、陕西、新疆、西藏的大部分地区,辽宁西部、河北西部和北部、青海北部、云南北部、四川西部、贵州西部及山东沿海地区。     

多杀菌素低剂量处理西花蓟马对药剂敏感性的影响

用低剂量多杀菌素继代处理西花蓟马(Frankliniella occidentalis)40多代后,测定了处理种群对其他5种不同类型杀虫剂的敏感性。结果表明,西花蓟马用多杀菌素LC25的浓度继代处理,对多杀菌素的敏感性逐渐下降。处理47代后,该种群的LC50是敏感种群的6.7倍,达到了低水平抗性。在第41代,当处理种群对多杀菌素的敏感性下降为敏感种群的5.19倍时,对阿维菌素和甲氨基阿维菌素苯甲酸盐的敏感性也下降,分别为敏感种群的2.68倍和2.92倍。     

天山北坡家庭牧场尺度气候变化感知与响应策略

基于家庭尺度气候变化适应性业已形成的“感知-适应”的研究框架,利用问卷调查方法,研究天山北坡山地草原牧民对气候变化趋势性、极端气候的感知特征以及与气候实值多角度的比较,分析牧民的响应策略。研究表明：① 天山北坡1980-2009年气候变化显著,呈暖湿化特征,多数牧民认为降水减少,与事实相左,却对气温趋势判断准确,群体感知的一致程度为：降水>气温>风速;② 秋季、全年降水对牧民旱灾年份感知的解释能力最强,1月雪量对雪灾感知的解释能力最强,且牧民对旱灾、雪灾的发生仅在较近年份识别敏感;③ 极端气候事件发生年份的感知强度与灾害下牲畜损失具有极显著的相关关系,灾害受损是导致牧民对极端气候产生感知的重要因素;④ 牧民响应极端气候事件主要以购买草料、处理牲畜为主,一般来讲,保畜策略比减畜策略更为常见。研究认为,牧民气候感知是响应策略形成的重要信息基础,具有传导性;气候响应过程的实质是在气候因子干扰下,家庭牧场复合系统的经营因子采取各种适应性策略,调节饲草资源与牲畜生产之间物质、能量的平衡关系。     

塔克拉玛干沙漠4种结构尼龙阻沙网的防风阻沙效益对比

常用尼龙阻沙网的孔隙度为均匀分布,而风沙流结构在垂直方向上是非均匀分布的。通过设计4种孔隙度非均匀分布的尼龙阻沙网：大条带上疏下密式（A）、大条带上密下疏式（B）、小条带疏密相间式（C）,将其布设在塔克拉玛干沙漠腹地的垄间平地,以均匀结构阻沙网为对照（CK）。对4种阻沙网前后的风速变化、防风效能、积沙形态、积沙量进行对比。结果表明：① B阻沙网有效防护距离最短,仅为6H（H为阻沙网的高度）,其余3种结构有效防护距离差别不大,均为15H;在网后10H处0.15 m、0.3 m和0.5 m 3个观测高度,风速削弱程度的平均值存在明显差异,呈C>A>B>CK。② 在风季后期,4种结构阻沙网前后积沙量B最小,其余3种类型差别不大。③ 综合考虑防风和阻沙效益,C阻沙网提供了一个较好的结构模式,防护效益最好,B阻沙网最差,A和CK阻沙网效益相差不大。研究结果为高立式沙障结构优化设计提供了参考依据。     

采摘机器人作业行为虚拟仿真与样机试验

为开展采摘机器人智能防碰损作业行为及规划算法的仿真试验与验证,设计了一种基于虚拟现实的采摘机器人仿真试验系统。以葡萄采摘机器人为对象,先构建虚拟现实环境下采摘机器人及其作业场景模型,用于模拟设施果园试验环境;然后对虚拟采摘机器人进行运动学建模,运用D-H参数法解算机械臂运动学正解和逆解;再依据葡萄串形状等特性设计一种夹-托-剪式的采摘机器人末端执行器及其采摘过程控制模型;建立机械臂末端连杆与执行器之间的空间位姿变换关系,并对机械臂运动进行轨迹规划;设计并定义仿真系统各模块间的数据接口,最终基于虚拟现实平台EON开发出采摘机器人虚拟仿真系统。基于该系统进行18次葡萄防碰损采摘路径规划及夹剪行为试验,成功率达88.89%;将相关算法移植到物理样机进行43次室内试验,成功率为86.05%。结果表明,开发的仿真系统可为采摘机器人智能行为算法的测试及改进提供虚拟试验平台。