大数据运作平台下的植保机作业布局研究

为进一步提升无人植保机应用的合理性与高效性,以大数据运作平台技术为支撑,针对其作业布局展开研究。通过系统分析植保机作业过程与主要控制组件,根据田间飞行作业特点,确定系列核心控制参数,并依据大数据布局内部算法分配规则建立大数据运作模型。同时,考虑各系统模块的数据耦合性,生成大数据运作平台下的植保机作业布局并进行试验,结果表明:在各自占空比一定条件下,喷洒流量在0.3~0.6L/min波动时,所获取的流量误差控制在6.33%~15%;选取关键对比控制参数,较一般作业布局状态而言,基于大数据平台作业布局下的植保机续航能力可提升7.79%,试验效果良好。该布局优化充分提高了植保机的作业效率,可为类似农机系统布局提供改善思路。     

栅条式清杂装置机理分析与优化试验

残膜清杂是残膜回收的重要环节,现有机型的清杂装置存在清杂效果差及工作不可靠的缺点。为此,结合夹指链式残膜回收装置的改进设计与试验,提出了一种基于倾斜栅条的清杂装置。通过对该装置清杂机理进行分析,采用Box-Behnken响应面试验设计方法建立起清杂率与栅条间距b、栅条角度α、栅条长度L间的二次回归模型。通过分析模型响应曲面,寻得最优方案,确立了栅条式清杂装置的结构与尺寸。田间试验表明:当栅条间距为75mm、栅条角度为51°、栅条长度为870mm时,清杂率达85.35%。由此证明了优化方案的可行性,可为相关残膜清杂装置的研究提供理论依据。     

侧深施肥直斜偏置式免耕播种开沟器设计与试验

采用侧深施肥技术,施肥铲作业后播种带两侧土壤高度不一致,易加剧播种机横向偏摆,进而导致播种深度均匀性和播种横向一致性较差。为解决上述问题,该研究设计了一种直斜偏置式免耕播种开沟器。该开沟器主要由切土斜刃、挡土定位板、偏置推土板等组成,作业时滑切土壤并将其推移至肥沟一侧拓宽种沟,避免种子落至肥沟后位置过深,提高播种质量。通过离散元仿真试验,以前进阻力、肥沟回土深度、种沟回土深度为试验指标进行二因素五水平正交旋转组合试验,得到斜刃滑切角为37°、偏置角为15°时开沟器作业性能最好。在最优参数下与双圆盘式、尖角式开沟器进行田间作业性能对比试验,相对于双圆盘式和尖角式开沟器,直斜偏置式开沟器播种深度变异系数分别降低41.12%、19.41%;播种横向变异系数分别降低39.00%、28.41%;前进阻力分别降低7.26%、28.20%;作业后肥沟与种沟回土深度分别提高9.47%、13.68%和33.33%、7.14%。试验结果表明,该开沟器可以减小前进阻力,增加肥沟与种沟回土,提高播种深度均匀性和播种横向一致性,可为播种开沟器的设计提供参考。     

基于超参数优化算法下的随机森林模型预测奶牛呼吸频率

奶牛呼吸频率是评估环境造成的奶牛热应激程度的重要指标之一。该研究基于随机森林（random forest,RF）算法提出了适用于生产条件下的奶牛个体呼吸频率准确预测模型,为了平衡模型精度与计算效率问题,利用遗传算法（genetic algorithm,GA）、差分进化（differential evolution,DE）算法、粒子群优化（particle swarm optimization,PSO）算法、贝叶斯优化（Bayesian optimization,BO）算法对模型超参数进行优化,并与网格搜索（grid search,GS）下的人工神经网络（artificial neural network,ANN）和极限梯度提升机（extreme gradient boosting,XGBoost）模型进行了对比分析。研究结果表明,使用融合环境参数的修正温湿指数（adjusted temperature-humidity index,ATHI）、时间区域、奶牛产奶量、泌乳天数、身体姿势以及胎次作为输入特征时,基准RF模型的预测性能最佳。在此基础上,4种智能优化算法下的RF模型性能优于GS-ANN和GS-XGBoost,其中BO-RF的综合性能最优,其决定系数、平均绝对误差、平均绝对百分比误差以及均方根误差分别为0.614、7.723、14.4%、9.737,超参数优化耗时约为DE-RF的1/220。特征重要性分析表明,输入因子对奶牛呼吸频率的影响程度不同,ATHI是影响力最高的因子,相对重要性（relative importance,RI）为0.71,其次是时间区域（RI=0.09）和奶牛产奶量（RI=0.07）。研究为奶牛生产、健康评价及牛舍环境精准调控提供了有效方法和基础。     

基于地理探测器的重庆坡耕地时空格局演变特征及驱动机制

坡耕地是耕地的重要组成部分,分析坡耕地时空格局演变规律及驱动因素,有益于为合理利用坡耕地资源及生态功能修复与保持提供参考。基于2000—2018年坡耕地空间分布信息,利用土地利用转移矩阵、局部空间自相关(Local Spatial Autocorrelation, LISA)、地理探测器(Geodetector)等方法,从坡耕地时空变化特征、坡耕地冷热点格局和坡耕地变化驱动因子等方面开展,揭示重庆坡耕地时空分布特征及驱动因素。结果表明：1)与2000年相比,2018年重庆坡耕地面积减少2.40%,坡耕地2.23万km²,占耕地59.35%。6个区县(渝中、江北、江津、南岸、大渡口、石柱)年均坡耕地变化动态度大于1%,不同区县坡耕地面积变化趋势差异明显。2)近18年坡耕地与林地、草地、水田、建设用地等地类发生显著转移,转出、转入总体较均衡,其中坡耕地退为林地主要集中位于秦巴和武陵山区的石柱、武隆、丰都、云阳等区县,在土地利用转移过程中坡耕地面积呈小幅度减少趋势。3)坡耕地局部空间自相关异质性较显著,大多数区域坡耕地面积呈高-高和低-低聚集状态,热点区集中在渝东北区,...     

基于两点机器学习方法的土壤有机质空间分布预测

准确预测土壤有机质(Soil Organic Matter,SOM)空间分布对精细农业、耕地质量建设、生态环境保护以及固碳减排等均具有重要的意义。该研究探讨了基于两点机器学习方法(Two-pointMachineLearning,TPML)提高SOM空间分布预测的可行性。以黑龙江省海伦市为研究区,以气候、地形地貌、社会经济和空间位置信息等因素作为辅助变量,充分利用空间位置信息和属性相似关系,有效处理SOM空间分布异质性及其与辅助变量间关系异质性,以提高TPML方法进行SOM空间分布预测的精度。采用随机森林、基于随机森林的回归克里格、反距离权重法和普通克里格(Ordinary Kriging,OK)方法作为对比,以平均绝对误差(Mean Absolute Error,MAE)、均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)、预测值与真实值相关系数(r)和决定系数(R²)作为评价指标,进行不同样本量下的多组对比试验,评价不同方法的预测精度。结果表明：1)研究区SOM含量在1.775～7.188 g/kg之间,平均值为3.179 g/kg,空间分布...     

夹持式鲜菱角脱壳机设计与试验

针对鲜菱角手工脱壳率低、菱仁损伤率高等问题,该研究以湖北省浠水县两角菱为对象,设计了一种夹持式鲜菱角脱壳机。对鲜菱角外形尺寸和力学性能参数进行了测量,确定采用夹持板与链条夹持输送、圆形齿刀横切菱角两侧弯角、对辊挤压碾搓脱壳的技术方案。对夹持板、弹性压紧装置、横切刀片和脱壳装置等主要部件结构进行设计和分析,确定了结构和运动参数。运用ANSYS Explicit Dynamics模块对横切过程进行仿真,根据理论分析和仿真结果试制了脱壳样机,开展了横切试验和脱壳试验。横切试验表明,成熟度、输送速度和刀片转速均对切壳率影响显著（P<0.05）,对菱仁损失率影响不显著（P>0.05）。运用Design Expert 12优化得横切装置最优工作参数为：脆熟菱角、输送速度0.1 m/s、刀片转速1 000 r/min,该参数下的平均切壳率为79.41%,平均菱仁损失率为9.82%。采用Box-Benhnken试验设计开展三因素二次回归正交组合试验,优化得到脱壳装置最优工作参数为：脆熟菱角、慢辊转速59r/min,线速比1.5,验证试验的平均脱壳率为66.52%,平均菱仁破损率为12.83...     

同安钮夜蛾幼虫空间分布及其防治药剂研究

对同安钮夜蛾(Anua indiscriminata Moore)幼虫在桉林的分布进行了调查,并在室内测试了几种农药对其幼虫的毒性,结果表明,同安钮夜蛾幼虫在林间为聚集分布;其虫口密度在同一树冠不同方向或层次上的分布差异不显著;坡向对同安钮夜蛾幼虫的分布影响显著,南坡的虫口密度高于北坡的。在供试的农药中,25%灭幼脲Ⅲ号悬浮剂0.67 g/L液、1.8%阿维菌素乳油0.25 g/L液、保尔或锐劲特0.5 g/L液、0.3%印楝素乳油2 g/L液、1.3%鱼藤氰乳油或10%吡虫啉可湿性粉剂1 g/L液对同安钮夜蛾5～6龄幼虫的毒杀效果均达96%以上。     

兰州旅游圈旅游空间结构构建研究

区域旅游空间结构对于区域旅游业的发展具有重要的意义。文章在简要地梳理近些年来区域旅游空间结构研究成果的基础上,对于区域旅游空间结构的构建方法提出了自己的观点:根据游客的到访情况划分其内部结构,根据资源集聚态势和共同表现的主题进行功能分区,按照远近结合的原则确定优先发展区,根据服务功能确定旅游中心地。通过对兰州旅游圈深入的调查和研究,提出兰州旅游圈的空间结构构建模式:三个旅游圈层、七个旅游瓣区和十一个旅游功能区;在综合评价的基础上确定了圈内的七个优先发展区和若干个旅游中心地。最后,对于兰州旅游圈的旅游线路提出了设计方案。     

基于综合视角的县域国土空间冲突测度与功能优化——以江西省宜黄县为例

[目的]测度国土空间冲突强度,分区探讨国土空间冲突管理和优化国土空间利用途径,为县域国土空间可持续开发利用提供新的思路。[方法]以江西省宜黄县为例,通过景观生态指数模型、可开发强度分析、用地现状与适宜性评价叠加3种方法,以“把握景观格局—明确开发强度—摸底适宜性—实现功能优化”综合视角为导向,构建综合视角下国土空间冲突测度模型,识别乡镇尺度下空间显著冲突与区域本位基底相耦合的综合冲突类型区,进而提出功能优化措施。[结果](1)2010—2020年宜黄县城镇化趋势扩大,生态空间的容纳度变低,国土空间主要表现为农业生产空间和生态空间向工矿生产空间和城镇生活空间转移。(2)2010—2020年宜黄县区域空间冲突强度加剧,不同时段和区域下空间冲突强度和分布情况差异显著,可控空间主要分布在南部,轻度和中度冲突在域内分布较为均匀,重度冲突主要分布在北部、中部和东部。(3)根据开发强度和冲突产生诱因,可将宜黄县乡镇划分为地形发展劣势区、城镇开发密集区和自然保护地集中区3类,作为空间功能优化的重点。(4)宜黄县乡镇尺度上空间冲突类型区分布存在差异性,表现为：农业空间与生态空间冲突>城镇空间与生态...