参数化林木个体及林分场景可视化模拟技术

以湖南攸县黄丰桥国有林场为试验区,以1块林分边界规整的典型杉木人工同龄纯林为研究对象,测定林木胸径、树高、冠幅、冠高与活枝下高等测树因子及林木位置信息。研究冠形曲线函数,利用Direct 3D技术,实现冠形控制下的参数化林木模拟。研究林木模型格式转换方法,为林分场景构建提供模型数据,结合MOGRE技术,研究林分场景模拟技术方法,实现林分场景可视化模拟。结果表明：参数化林木个体建模算法简单适用,测树因子信息可直接用于林木个体可视化模拟,所建模型可体现林木个体差异,形态逼真;利用MOGRE技术可快速、有效模拟林分场景,所建场景真实感较强。此方法所需数据易于获取,适用性强,可对林木个体及林分场景进行逼真模拟,可为研究林木竞争关系、林分生长、林分结构与林分经营提供新思路。     

基于CAXA与MatLab的捡拾臂优化设计与分析求解

捡拾臂是圆草捆捡拾车的核心部件之一,其结构设计的合理性与作业过程的实用性是影响圆草捆捡拾车研发与生产的重要因素。针对圆草捆所处野外环境的多变性、圆草捆本身姿态的多样性,结合满足成功捡拾与提高捡拾效率的预定要求,对提升臂进行了结构预设计,并在此基础上进行优化分析与求解。结果显示;圆草捆捡拾车提升臂的结构设计中,提升臂的离地高度、两臂之间距离、单臂前端斜梁弯折角度及提升臂与车架距离等是影响圆草捆捡拾成功率与捡拾效率的重要参数。为了进一步确定合理的结构参数,对圆草捆捡拾臂进行了结构的理想化建模,并列出了相应优化问题的数学模型,并运用Mat Lab绘出相关图形,结合图解法得出的相关数据,为提升臂结构的设计提供了理论指导。     

Radiation-use efficiency in leys: influences of growth period and clover proportion

Abstract

Acquisition of carbohydrates and their partitioning to storage organs are decisive attributes for the persistence of perennial leys. It was therefore of interest to analyse radiation-use efficiency (RUE) and root allocation (b_r) in one-, two-, and three-year-old red clover–grass leys as functions of growth period (first and second growth, ley age), proportion of clover, and site properties (location, soil type, humus content). By calibrating RUE and b_r, the ley yields simulated with a growth model were adjusted to the values observed during two consecutive years at 33 organic farms located in the southern and the northwestern coastal regions of Finland. Driving variables of the simulations were daily measurements of weather. RUE declined from the first to the second growth and further with ley age, while its variability increased. The value of b_r decreased from the first to the second growth, and was positively correlated with RUE. The high variability of RUE between different sites, and the absence of correlations between site properties and RUE, were mainly attributable to differences in overwintering and regrowth conditions. Early measurements of above-ground biomass subsequent to overwintering and cutting, and the inclusion of site-specific measurements of soil properties would have increased the general validity of the calibrated parameter values. RUE correlated positively with proportion of clover. However, the increase of the proportion of clover from the first to the second growth was not strong enough to balance the concurrent decline of RUE. With increasing ley age there were two concurrent and reinforcing patterns, namely a decrease in proportion of clover and in RUE. Thus, both symbiotic N fixation and vigour of perennial red clover–grass leys declined with ley age. With regards to RUE, however, three-year-old leys were still productive.     

浅谈轴的参数化绘图系统

建立了参数化轴段基本图形函数库,内嵌机械零件的国家标准,通过调用库中的函数能绘制出多种类型轴的零件图。实用表明,使用该系统可明显提高绘制轴类零件的效率,进而提高绘制机械图的总体效率。     

基于知识的变速箱齿轮虚拟设计研究

【目的】为解决农机变速箱虚拟设计与仿真过程中,齿轮零件复杂多变、知识重用率低的问题。【方法】在对变速箱齿轮知识进行分类的基础上,采用本体对齿轮设计知识进行描述,融合知识工程与参数化设计技术,提出了一种基于知识的齿轮虚拟设计方法。以拖拉机变速箱复杂花键齿轮设计为例对系统进行验证。【结果】以三维建模软件NX为平台开发了变速箱齿轮虚拟设计系统,通过人机系统界面获取齿轮设计需求,在齿轮设计知识库和模型库的支持下,利用知识重用推理出齿轮结构,在几何参数的驱动下,快速构建出符合设计需求的齿轮模型,实现了复杂结构齿轮的快速智能设计。验证结果表明,在人机界面进行设计需求录入,系统在数秒内自动输出花键齿轮详细结构模型。【结论】该系统可以较好地支持变速箱的虚拟设计与仿真,缩短了农机的开发周期,也可为其他机械产品的虚拟设计提供技术借鉴。     

Richards多形地位指数模型研建新方法——参数置换法

以杉木为例,探讨了基于导向曲线的Richards多形地位指数模型的研建新方法——参数置换法。研究发现:利用差分方程途径可以直接推导出全新的Richards多形地位指数模型。该模型在标准年龄较低(T=4 a)时能对优势高生长进行正确预估,并且其参数值与导向曲线的模型参数拟合结果非常接近。研究还进一步从绝对平均误差(MAE)、相对平均误差(MRE)、均方根误差(RMSE)、决定系数(R2)和修正决定系数(R2adj)等5个方面对导向曲线参数值替代非同形曲线的模型参数值的有效性进行了分析。结果表明:替代与否各指标间几乎无差异,亦即用导向曲线参数值直接替代非同形曲线的模型参数值是可行的。这一研究结果为在事先无地位指数表的情况下利用临时样地的年龄-树高调查数据或间隔数据进行立地质量评价提供了可能,还为直接通过导向曲线实现多形地位指数建模提供了方法。     

“7．18”山东暴雨过程分析II：WRF模式边界层参数化方案对降水的影响

[目的]分析不同行星边界层参数化方案对此次暴雨过程中降水模拟效果的影响。[方法]利用WRF3.4模式,选用不同边界层参数化方案对"7.18"山东暴雨过程进行敏感性试验,研究不同行星边界层参数化方案对此次暴雨过程中的降水分布、降水极值出现时间以及BS、ETS评分的影响。[结果]不论是否使用边界层参数化方案,均能模拟出雨带的基本走向,但不同方案对于降水中心强度及其位置的模拟存在一定差异。不同边界层方案得到的模拟降水峰值的出现时间普遍比实际降水落后2~3 h,且其降水峰值之间存在较大差异,其中YSU方案对降水峰值的模拟效果最好。综合ETS评分和BS评分结果可知,对于降水量较小(25 mm)的模拟,不使用边界层方案反而效果最好;对于中等降水量级(25~50 mm)的模拟,使用Boulac方案比较合适;对于暴雨或特大暴雨(50 mm)的模拟,使用YSU方案效果最好。[结论]WRF模式中不同边界层参数化方案对降水模拟效果的影响较大,选择合适的边界层参数化方案能显著提高降水的预报准确率。     

内燃机配气凸轮型线参数化模型的建立

利用Pro／ENGINEER软件完成了在图形软件中凸轮型线的参数化模型的构建任务。建立后的模型通过对相似的配气机构的基本设计参数加以限定，便能自动生成凸轮型线的图形文件，从而直接为数控机床提供凸轮模型的全套的NC码以指导CAM过程，达到了一种高效、高精度的良好效果。     

利用RZWQM-ERES模拟华北平原农田土壤水分动态及其对作物产量的影响

农业系统模型是农业生产多元目标优化管理的重要工具,但由于系统模型过程复杂,参数众多,校正和验证工作一直是模型研究的重点和难点。本文对RZWQM (Root Zone Water Quality Model)与CERES (Crop Environment Resource Synthesis)的结合模型RZWQM-CERES模拟土壤水分及作物产量进行了参数优化和验证,结果表明,RZWQM-CERES在禹城站和栾城站模拟不同灌溉处理土壤贮水量与测定值呈相似的变化趋势,均方根差(RMSE)分别为2.38~2.70 cm及3.49~3.73 cm;作物产量模拟结果与实测值对土壤水分的响应趋势一致(R² = 0.83^***,n = 22),其中在禹城站模拟小麦和玉米产量的RMSE分别为550 kg hm^-2和580 kg hm^-2,栾城站模拟小麦产量的RMSE为670 kg hm^-2。以上结果表明RZWQM-CERES可作为华北平原模拟和分析土壤水分对作物产量影响的有效工具。本文初步建立了一套适合华北平原作物生产的模型参数,为利用RZWQM-CERES建立农田水分优化调控策略奠定了基础,并探讨了模型评价过程中应注意的问题。