基于遥感多参数和IPSO-WNN的冬小麦单产估测

冬小麦是我国的主要粮食作物之一。为进一步准确地估测冬小麦产量,以陕西省关中平原为研究区域,选取冬小麦主要生育期与水分胁迫和光合作用等密切相关的条件植被温度指数（VTCI）、叶面积指数（LAI）和光合有效辐射吸收比率（FPAR）作为遥感特征参数,采用改进的粒子群算法优化小波神经网络（IPSO-WNN）以改善梯度下降方法易陷入局部最优的缺陷,并构建冬小麦产量估测模型。结果表明,IPSO-WNN模型的决定系数R2为0.66,平均绝对百分比误差（MAPE）为7.59%,相比于BPNN（R2=0.46,MAPE为11.80%）与WNN（R2=0.52,MAPE为9.80%）,IPSO-WNN能够进一步提高模型的精度、增强模型的鲁棒性。采用灵敏度分析的方法探究对冬小麦产量影响较大的输入参数,结果发现,抽穗-灌浆期的FPAR对冬小麦产量影响最大,其次拔节期的VTCI、抽穗-灌浆期和乳熟期的LAI以及返青期和拔节期的FPAR对冬小麦产量的影响较大。通过IPSO-WNN输出获取冬小麦综合监测指数I,构建I与统计单产之间的估产模型以估测关中平原冬小麦单产,结果显示,估测单产与统计单产之间的R2为0.63,均方根误差（RMSE）为505.50kg/hm2,相比于前人的研究较好地解决了估产模型存在的“低产高估”的问题,因此,本文基于IPSO-WNN构建的估产模型能够较准确地估测关中平原冬小麦产量。     

可变形磨损模型下微型离心泵复合磨损研究

为了探究微型离心泵在不同颗粒体积分数下的复合磨损类型与磨损变化,基于计算流体动力学与离散元耦合的方法,通过可变形磨料磨损Archard模型与可变形冲蚀磨损Oka模型对离心泵在不同颗粒体积分数（2%、4%、6%、8%、10%、12%）下的颗粒-部件碰撞占比率、磨损分布与演化进行了研究。通过对比实验发现颗粒体积分数在4%附近时颗粒与叶轮叶片、蜗壳碰撞占比率呈现不同的变化趋势。离心泵磨损以磨料磨损为主,磨料磨损中蜗壳为磨损最严重的部件,占总磨料磨损量的68.5%,随着颗粒体积分数的增加,蜗壳处磨料磨损由断面Ⅷ向断面Ⅰ演化,蜗壳前后端先后磨损。冲蚀磨损高磨损区域主要集中于叶轮叶片,占冲蚀磨损总量的95.83%,蜗壳处冲蚀磨损断面演化规律与磨料磨损变化规律近似,但蜗壳后端最先被磨损。颗粒体积分数对蜗壳磨料磨损变形量影响较大,蜗壳、叶轮磨料磨损变形量与冲蚀磨损变形量具有相似的变化趋势。     

塔型桁架人工鱼礁流场效应及稳定性

本研究利用物理模型试验和粒子图像测速技术,对塔型桁架人工鱼礁模型在6种换算流速0.031 m/s、0.063 m/s、0.095 m/s、0.126 m/s、0.158 m/s和0.190 m/s (实际流速0.2 m/s, 0.4 m/s, 0.6 m/s, 0.8 m/s, 1.0 m/s和1.2 m/s)下产生的流场效应与物理稳定性进行研究。结果表明,流速达到1.2m/s时,礁体不会发生漂移和倾覆,说明该礁型具有良好的稳定性。单体礁在45°和90°迎流方式下,最大上升流流速和上升流平均流速随来流速度增加而递增,90°摆放单体礁最大上升流流速为来流速度的15.6%～21.0%, 45°摆放单体礁最大上升流流速为来流速度的16.3%～23.5%;上升流面积和高度随来流速度的增大先增加后减小,均在来流速度为0.095 m/s时出现最大值;缓流区面积均随来流速度的增加而减小;在相同来流速度下, 45°迎流时礁体缓流区面积大于90°迎流;在45°和90°摆放方式下,缓流区长度与礁高比值均随来流速度的增加呈下降趋势,且下降趋势逐渐平缓;45°迎流时缓流区长度为礁体高度的13～24倍, 90°迎流时缓流区长度为礁体高度的11～22倍。塔型桁架人工鱼礁礁体前后没有涡流形成,但具有较好的缓流作用,在礁体后方形成了较大规模的缓流区。     

湘江衡阳段河漫滩沉积物粒度特征与历史洪水事件

[目的]分析河漫滩沉积记录的历史时期洪水信息,揭示极端洪水事件和洪水发生规律,为防洪减灾提供指导.[方法]根据湘江河漫滩沉积剖面91个样品的粒度分析,结合AMS 14C精确测年,分析湘江衡阳段河漫滩剖面粒度特征与洪水事件.[结果]①河漫滩沉积物粒度组成以粗粉砂、粗砂、极细砂为主.粒度参数显示,剖面洪水沉积动力较强,分选...     

草原矿区排土场沙障的生态保护成效

[目的]研究不同沙障的防风效能及对其表层土壤粒度组成、土壤养分和植被生长的影响,为草原矿区排土场边坡沙障优选提供理论依据。[方法]以研究区排土场边坡设置不同规格(0.5 m×0.5 m, 1.0 m×1.0 m和1.5 m×1.5 m)的苇帘沙障和沙柳(Salix psammophila)沙障为研究对象,选取防风效能、表层土壤粒度组成、土壤养分和植被生长情况来评估排土场边坡不同沙障的生态保护成效。[结果](1)布设沙障可降低地表风速,0.5 m×0.5 m苇帘沙障在10 cm高度处防风效能最大,为84.30%。防风效能总体表现为0.5 m×0.5 m>1.0 m×1.0 m>1.5 m×1.5 m。(2)0.5 m×0.5 m苇帘沙障表层土壤粉粒、极细砂和细砂含量占比最多,为58.28%,并且其土壤含水量、有机质、全氮、全磷含量最高,较对照分别增加了29.72%,29.69%,22.22%和83.33%;0.5 m×0.5 m沙柳沙障全钾含量最高,较对照增加了8.80%。(3)布设沙障促进了草本植物定居,使沙障小区内植物种类增多并且小规格沙障的植物种类均多于大规格沙障中的植...     

基于雾化粒径调控的猕猴桃花粉粒靶向沉积量研究

【目的】研究猕猴桃授粉雾化粒径对花粉粒沉积分布的影响,探寻授粉适宜的雾化粒径范围,为建立猕猴桃液体授粉方法提供理论支持。【方法】构建双流式喷雾试验平台,在雾化气压为0.025～0.150 MPa、花粉液流量为0.125 L/min、喷雾时长为0.1 s、喷雾距离为350 mm的喷雾控制参数下进行试验。采用自制雾滴收集器,用称质量法测定单次喷射体积,分析雾化气压对单次喷射体积的影响;用激光粒度仪测量雾化粒径值,建立雾化气压与雾化粒径的关系;用雾滴环形采集片代替花朵采集花粉悬浊液雾滴,通过显微镜分区计数法,明确花粉粒沉积数量在花蕊区和花瓣区的沉积特征;以充分授粉需求花粉粒数为判断标准,确定适宜双流式雾化授粉的花粉液雾化粒径控制范围。【结果】猕猴桃花粉液单次喷射体积与单次喷出的花粉粒数均随雾化气压的增大而减小,当雾化气压为0.150 MPa时,花粉液单次喷出体积最小,为185.9μL,单次喷出花粉粒数也最小,为15.7万粒;雾化粒径与雾化气压呈非线性负相关关系,雾化气压为0.025～0.150 MPa时对应的雾化粒径为92.8～28.2μm;花蕊区和花瓣区花粉液雾滴沉积质量都随雾化粒径的增加...     

北京平原地区不同土地利用类型对土壤颗粒组成及其分形特征的影响

选取农田、撂荒草地、人工乔木林、人工灌木林和次生林5种不同土地利用类型土壤颗粒为研究对象,采用Microtrac S3500激光粒度仪测定土壤样品粒径,利用土壤分形学理论和方法,分析不同土地利用类型对土壤颗粒组成及其分形特征的影响。结果表明,土壤粒径在不同土地利用方式下存在显著差异,其中撂荒草地以砂粒为主,农田、人工乔木林、人工灌木林和次生林以粉粒为主;次生林、人工乔木林黏粒体积分数最大,且显著大于其他土地利用类型,撂荒草地最小;次生林、人工乔木林、人工灌木林粉粒体积分数最大,且显著大于农田与撂荒草地;砂粒体积分数则与粉粒相反。土壤分形维数的大小依次为撂荒草地＜农田＜人工灌木林＜次生林＜人工乔木林;土壤分形维数与土壤黏粒含量、粉粒含量均呈显著正相关,与土壤砂粒含量呈显著负相关。     

保水剂粒径对秦巴山区土壤水分及烤烟生长的影响

[目的]探究保水剂粒径对秦巴山区土壤水分及烤烟生长的影响,为改善秦巴山区烟田的土壤环境以及促进保水剂在烤烟生产中的应用提供科学支持。[方法]以不施用保水剂为对照,以粉末状(粒径0.18mm)、细颗粒状(粒径0.18～2.25mm)和颗粒状(粒径2.25～3.25mm)的聚丙烯酸钾保水剂为研究材料,监测不同粒径的保水剂对秦巴山区黄棕壤烟田土壤水分、土壤容重及烤烟生长、烤烟品质及经济性状的影响。[结果]不同粒径的聚丙烯酸钾保水剂在烤烟不同生长期均可提高0—40cm土层土壤水分,降低0—40cm土层土壤容重,但对40cm以下土层的土壤水分无显著影响,其中细颗粒状保水剂对土壤水分、土壤容重影响较大。不同粒径的保水剂均可促进烤烟根系生长及茎叶生长,提高烟叶产量与产值,降低下等烟的比例,其中细颗粒状保水剂对烤烟最大叶片、根系生长量、产量及产值影响较大,但粉末状保水剂对上等烟比例影响较大。[结论]不同粒径的保水剂均可提高烤烟品质,其中细颗粒状保水剂对烟碱、总氮、钾及氯的影响较大,粉末状保水剂对总糖和还原糖影响较大。秦巴山区黄棕壤烟田应选用细颗粒状的聚丙烯酸钾保水剂。     

基于颜色系数反向粒子群模型的田间作物分割方法

针对复杂多变的农田环境下,田间作物分割既要保留农田作物完整外部形态信息,又要满足农田作业速度的要求,该文提出一种基于反向变异粒子群优化(reverse mutation-particle swarm optimization,RM-PSO)算法提取最优颜色系数的田间作物分割方法。该分割方法分为离线和在线2个部分,离线部分采用反向变异策略提高了初始粒子群群体质量及算法的搜索效率,避免算法早熟收敛,陷入局部最优,引入满意度函数对最优颜色系数进行评价,提取全局最优颜色系数。在线部分采用离线提取的最优颜色系数对作物图像灰度化,进而对灰度化后图像进行阈值分割得到最终的分割结果。试验结果表明,该文方法平均错分率(error distinguish rate)仅为4.8%,低于HSI算法、EXG法以及Mean-shift神经网络分割算法的11.3%、19.5%、5.7%;标准差值为3.1%,相较于HSI算法的7.2%、EXG法的14.7%、及传统PSO方法的7.9%,该文算法具有更高的稳定性;平均处理时间为0.311 s,而HSI方法为0.908 s,Mean-shift神经网络分割算法为1.942 s。该方法不仅能够保证不同光照及不同景物干扰下作物外部形态信息完整,同时处理速度快,鲁棒性好,具有较高的实际应用价值。     

成型和灼烧温度对垃圾衍生燃料灰渣理化特性的影响

以生活垃圾衍生燃料(refuse derived fuel,RDF)为研究对象,通过挤压成型的RDF与非成型的RDF在600~1 100℃条件下灼烧,所产生的灰渣进行质量、粒径、化学成分等特性进行分析,探索RDF灰渣随温度变化的规律以及潜在的应用价值。研究结果表明,在1 000℃以下,RDF灰渣随着温度提高,灰分组分发生分解反应,主要是残余有机物、碳酸盐、硫酸盐的分解,灰渣粒径减小;当温度升至1 000℃以上,灰分组分发生化合反应,生成产物以复合硅酸盐为主,灰渣粒径增大甚至结块;灰渣在化学反应过程中,非金属元素C,Cl,S转化为气体化合物逸出主体,使灰渣质量减小;成型RDF灰渣晶体含量比非成型RDF高;成型RDF灰渣粒径比非成型RDF灰渣大。