基于正态云模型的区域水资源承载力评价

针对水资源承载力评价指标模糊性与随机性的问题,将正态云模型应用于其评价当中。基于正态云模型,以浙江省为例,对区域水资源承载力状况进行评价。结果表明:2006-2009年间,浙江省水资源承载力状态始终处于Ⅱ级(一般)状态,较为平稳,水资源承载力综合值从1.960 3上升为2.052 2,区域水资源承载力水平有增加趋势,但个别评价指标仍处于危险状态,其单因子指标值1.5,有待于进一步提高与改善;正态云模型使水资源承载力的定量评价兼顾随机性和模糊性,研究结果可为区域水资源可持续发展提供一定的参考借鉴。     

太行山前平原井灌农田点尺度土壤水分动态随机模拟

基于中国科学院栾城农业生态系统试验站2002—2008年夏玉米生长期内的土壤水分观测数据及2000—2008年的降水(灌溉)、气象、生物数据,结合Laio土壤水分动态随机模型研究了太行山山前平原典型农田点尺度土壤水分动态的随机性。结果表明:研究区2000—2008年夏玉米生长期内日平均降水量为10.71 mm,降水频率0.290 9,其中小雨、暴雨的发生频率表现出明显上升趋势,中雨的发生频率呈显著下降趋势,大雨发生频率表现出微弱下降倾向;玉米生长期的土壤含水率6月份处于增长期,7月份达到生长期最高值并稳定在32.2%的水平,8月份以后下降并在9月份趋于稳定;Laio模型模拟得到土壤相对湿度的概率密度函数在曲线形状(峰值、峰值出现的位置、90%置信区间)与数字特征(中位数、均值、方差)方面与观测结果一致(α=0.05),模型在井灌区具有很好的适用性,且可以将灌溉作为一次降雨事件来处理;应用Laio模型得到在多年平均降雨条件下,32.1 mm的田间净灌溉量可以在50%水平上使夏玉米生长期内的土壤含水率保持在田间持水量的80%以上。     

基于压缩感知的图像降噪处理研究

在农产品图像的动态采集中,可能会出现粘结、叠加及背景干扰等一系列缺陷,同时稀疏采样的图像也可能是不完整的。对于这个棘手的问题,由压缩感知理论可以找到答案。压缩感知理论首先对采集的图像进行稀疏表达,然后选取适合图像的最优小波基,采用凸优化理论及其算法,可以得到花生图像的特征点(降噪点)并进行处理,从而完成噪声的去除。为此,在压缩感知理论的基础上,提出了运用快速迭代阈值收缩(FISTA)算法进行去噪处理,与其他的图像降噪方法相比,体现了速度快、效率高、去噪效果好等优势。     

基于立体视觉的农机热锻件测量系统设计

为解决农机热态锻件的在线尺寸测量问题,提出了一种基于计算机双目立体视觉的解决方案。针对热锻件的图像获取、特征提取、图像匹配和三维重建等问题展开研究,分别采用光谱选择性图像采集方案、形态学角点和轮廓提取方案,基于标定立体校正的快速匹配和重建方案,构建了一套在线测量系统。为提高系统的实时性,采用Open CV计算机视觉库函数实现相应算法。以一个被加热至1 000℃圆柱体锻件为试验对象,测量结果直径相对误差为2.20%,高度相对误差为1.81%,用时87s。试验结果表明:所提出的农机高温热锻件几何参数测量方法能够满足锻造生产现场对尺寸测量实时、精确、高效的要求。     

贵州大型灌区续建配套与节水改造综合效益指标体系构建研究

研究适合贵州大型灌区续建配套与节水改造项目综合效益评价体系。根据系统学理论,采用专家咨询法,划分灌区续改建项目的效益指标结构,运用AHP法、熵值法,基于博弈论的综合集成赋权法,对指标权重赋权,并运用MATLAB等软件计算。研究得出续改建项目的综合效益指标体系,以及指标的主观权重、客观权重、综合集成权重,并且基于博弈论的综合集成赋权法,较好的平衡了主客观的差异,较为合理的体现贵州灌区的现状。贵州灌区建设需要一套科学合理的综合效益评价体系,指导今后的项目评价,总结前期工作经验,为灌区实现现代化农业明确方向。     

U形渠道流速分布特性分析与试验

依据室内试验和田间实测资料,分析了U形渠道水流流速分布特性,建立了U形渠道水流横向流速分布指数律、垂向流速分布双幂律,给出了相关参数的确定方法,并提出了基于U形渠道水流分布规律的明渠测流计算断面中线“三点法”.实测资料验证表明:中线“三点法”在室内不同工况计算流量相对误差均在±4％范围内;除个别测点外,现场实测计算流量相对误差也在±5％范围内,说明中线“三点法”计算精确.与流速-面积法需9个测点相比,中线“三点法”节省了60％以上的测流工作量.     

基于自适应全局阈值融合标记的遥感图像建筑群分割

针对分割遥感图像建筑群时,标记不完全所产生的过分割和欠分割并存问题,提出一种基于自适应全局阈值融合标记的图像分割算法.该算法根据建筑群的分布和纹理特点,利用小波变换提取图像梯度,通过形态学重构对梯度图像进行滤波;采用局部极小值法提取背景标记,并应用自适应全局阈值法提取建筑群标记.采用逻辑运算进行标记融合,用融合后的标记修改加权像素的Sobel梯度图实现精准分割.实验结果表明,该算法能够弥补形态学滤波梯度图的局部极值标记不足问题,抑制了建筑群的过分割和欠分割,准确地将建筑群从背景中提取出来,分割正确率达到90.7％.     

离心压缩机受损叶轮再制造方法

叶轮是离心压缩机的核心功能部件,极易出现损坏。受损叶轮再制造技术国内面临的主要问题是缺少设计数据。为此,提出一种基于受损叶轮结构特征建立再制造目标模型的方法。设计了离心压缩机受损叶轮的再制造流程;对受损叶轮原始三维点云进行滤波和精简;针对叶轮叶片的损伤区域和未损伤区域,分别提取并拟合叶片截面的边界曲线;重建叶轮叶片的再制造目标模型,通过布尔运算得到叶片损伤部位的三维模型。以离心压缩机受损叶轮为例,进行了再制造实验,再制造后的叶轮误差精度在±0.5 mm范围内,满足工作要求并已投入使用,证明了本方法的可行性。     

基于云模型推理的施肥机营养液pH值调节过程控制

针对精准施肥机营养液的pH值调节过程控制本质非线性、时滞性、时变性、不确定性等特点,建立了描述该过程的数学模型。利用云模型能够处理定性概念和定量描述之间不确定转换的特点,提出了一种基于云模型推理的变论域模糊PI控制(CVFPI)算法。该算法采用正态云模型描述系统误差和误差变化率的语言值,通过X条件隶属云和Y条件隶属云分别实现规则前件和规则后件的推理,利用伸缩因子实时调整输入输出变量论域,由二维云推理机实现控制参数的在线修正。为验证该算法的有效性和优越性,分别对CVFPI、VFPI、PI等3种控制算法进行了仿真测试和田间试验。试验结果表明,提出的CVFPI控制算法能够适应精准施肥pH值调节过程的控制要求,相比于常规PI控制算法和VFPI控制算法,在不同工作点条件下超调量分别减小45.3%、21.2%,均方根误差分别减小54.9%、52.9%,在不同流量条件下超调量分别减小59.0%、48.4%,均方根误差分别减小54.1%、37.9%,具有较好的动态特性和稳态特性。     

DEM分辨率对SWAT模型水文模拟的影响研究

以灞河流域为研究区,以DEM的分辨率(30~500 m)作为变量,进行了DEM空间分辨率对SWAT模型水文模拟的敏感性研究。首先,不同分辨率DEM作为输入数据构建SWAT模型并进行模拟,其后将模拟结果与灞河流域马渡王、罗李村水文站的实测流量比对进行相对偏差计算,最终采用均值变点统计方法,以模拟结果的相对偏差为研究对象,探讨分析了DEM尺度效应的最佳尺度拐点。结果表明,DEM分辨率的变化深刻影响着水文模型流域特征的提取,其分辨率的降低会导致流域的最大坡度、平均坡度、河道长度均发生衰减,同时流域形状、子流域数量也会发生不同程度的改变;随着DEM分辨率的逐渐降低(30~150 m),径流模拟的结果与实际流量的相对偏差逐渐增大,但增长幅度不超过11%。当DEM空间分辨率低于150 m时,相对偏差变化并不显著。均值变点法能够很好地识别拟合曲线发生明显变化的拐点,通过统计分析发现DEM分辨率为150 m时即为模拟结果相对偏差变化趋势逐渐由陡变缓的变化最佳拐点。