“北斗一号”卫星系统数据传输的应用展望——以甘肃省庄浪县山洪监测预警为例

庄浪县山洪灾害监测预警系统数据传输手段依靠CDMA/GPRS、GSM/SMS短信、internet等技术,在监测山洪等自然灾害工作中发挥了显著效益,但该系统过于依赖通信基站基础设施的完备性,在遭遇不可预见的灾害时难以正常发挥作用。目前“北斗一号”等卫星导航定位系统在许多涉及民生的流域广泛运营,实际效果多次证明,该系统在数据传输中成为最理想的技术手段。结合实际,本文通过阅读资料文献、技术规范,初步构建了该系统应用到庄浪县山洪监测预警中的构想、框架,并提出了可能实现的途径。     

山东省畜禽粪便的环境污染现状及风险评价

以耕地和水环境保护为出发点,根据山东省各地市近五年来畜禽养殖量数据,采用排泄系数法估算畜禽粪便的产生量,在此基础上计算了畜禽粪便的耕地负荷和水体等标污染指数等指标,综合评价了各地市畜禽养殖业的发展对土壤和水环境产生的污染压力。研究发现：2014-2018年山东全省畜禽粪便的平均耕地污染风险指数为0.77~0.84,预警级别为Ⅲ级;全省平均水体等标污染指数由9.26逐渐降低为4.46,对应的预警级别由Ⅱ级降为Ⅰ级。表明畜禽污染已对土壤环境产生风险,潍坊市尤为突出;而畜禽污染对水体环境基本无污染风险,但不同地区间存在差异,聊城市的水体污染风险仍相对较高。此外,依据土壤养分平衡理论和山东省耕地面积估算,山东省2018年畜禽的最高承载数量（以猪当量计）为12 873万头。本研究为优化畜禽养殖结构、推动区域畜禽养殖业绿色发展、保护区域生态可持续发展提供了理论参考。     

Surfer在干旱预警决策服务系统中的应用

结合重庆市旱涝灾害预警决策服务系统的应用背景,详细阐述了Surfer在系统中的具体应用,并且用解释型的脚本语言实现了干旱的严重程度在地图上的展示,展示的效果包括等值线、细网格化和区域填充图。使用预报数据进行干旱预警,监测灾情的发展趋势;使用相似年评估和农作物应对灾情措施,为抗旱工作决策提供参考依据。通过对重庆2006年的伏旱监测结果显示,干旱的严重程度在地图上得到了充分体现,为抗灾减灾工作把握重点提供很好的指导意义和决策帮助。     

平原区洪涝灾害调查评价方法探讨及实例研究

以辽宁省营口市站前区新兴社区为例对平原区洪涝灾害调查评价方法进行研究。在分析平原区洪涝灾害调查评价原理、特点及方法的基础上,采用灾害场次频率分析法和实测水面线反推法从低洼易涝和外洪威胁两个方面进行评价,确定告知预警和警戒预警雨量及水位预警指标;通过绘制地势图及H-F-V关系图,根据危险区划分标准确定新兴社区为洪涝灾害一般危险区。     

马铃薯晚疫病CARAH预警模型在四川春马铃薯上的应用

为明确马铃薯晚疫病CARAH预警模型在四川春马铃薯上的适用性,选择在四川不同海拔高度的马铃薯种植基地运用CARAH预警模型监测马铃薯晚疫病的发生和进行防控指导。结果表明,海拔高度越高,马铃薯晚疫病侵染程度越低,海拔3500 m以上时,主要以轻度侵染为主,海拔3500 m以下时,主要以中度和重度侵染为主。不同品种出现中心病株时的马铃薯晚疫病侵染循环代数不同,相同品种在不同地区出现马铃薯晚疫病中心病株时所处的侵染循环有所差别,可能与不同地区马铃薯晚疫病菌致病力存在差异有关。利用马铃薯晚疫病CARAH预警模型指导药剂防治,5种药剂仍表现出较高的防治效果,且不存在显著性差异。     

玉米精密播种粒距在线监测与漏播预警系统研究

针对玉米精密播种粒距偏差导致播量分布不均匀的问题,设计了玉米精密播种粒距在线监测与漏播预警系统。该系统主要由车载计算机、排种监测ECU及相关传感器组成,设计了上位机监测软件和基于移动平均粒距在线监测的下位机程序,通过监测玉米精密播种作业过程中的粒距及其误差,完成漏播预警。首先,设计并进行了排种计数监测精度试验,结果表明,在模拟车速3～12 km/h范围内,以1 km/h递增变化的10个车速下,系统对指夹式排种器和气吸式排种器的排种计数监测平均准确率分别为99.12%、99.71%,标准差分别为0.52%、0.44%,总体排种计数监测误差平均值小于1%。其次,基于高速摄像的播种粒距测量试验台进行了实验室环境下的粒距监测精度试验,采用指夹式排种器进行排种,目标粒距为25 cm,在车速3～12 km/h范围内,以1 km/h为间隔的10个车速下,系统对粒距监测误差绝对值的平均值为2.34 cm,标准差为2.56 cm。针对试验结果存在较多的随机异常点问题,采用移动平均滤波对监测粒距进行分析,得出粒距监测误差绝对值的平均值为0.79 cm,标准差为0.62 cm,单车速下对应的粒距监测误差绝对值的平均值最大为1.69 cm,标准差为0.23 cm,经移动平均滤波处理后,粒距误差异常点明显减少,系统粒距监测误差小于2.00 cm。最后,基于气吸式玉米精密播种机设计了试验样机,设置播种车速为5.49、8.49 km/h,目标粒距为25 cm,进行了田间播种粒距监测精度试验,分别采集350个连续的出苗粒距进行对比分析,结果表明,与出苗粒距移动平均值相比,系统粒距监测误差的平均值分别为1.84、2.22 cm,标准差分别为1.61、2.13 cm,粒距监测值曲线与出苗粒距移动平均值曲线的变化趋势基本相同。     

格点天气预报数据与机理模型耦合的冬小麦干旱预警方法

为了开展大范围的冬小麦干旱预警,以中国北方冬小麦区为实例,构建了土壤水分动态预报模型,结合未来10 d高精度天气要素预报、土壤自动水分观测和冬小麦发育期观测数据,建立了北方冬小麦区干旱预警系统。利用该系统对2018年4—5月进行逐日的冬小麦干旱预警,对干旱预警产品的分析表明:系统对未来10 d土壤相对湿度预报的决定系数在0. 63～0. 91之间,均方根误差在5. 6%～18. 2%之间,预报时效越近,准确率越高。从不同的干旱等级预测准确率看,对于干旱等级较高的重旱和特旱预报准确率较高,轻旱和中旱的预报准确率略低。该系统基本满足冬小麦干旱预警需求,对国家级农业气象部门大范围农业干旱监测和预警业务是有益的补充。     

新乡市耕地保护综合预警系统

通过建立基于耕地面积、质量和产能3个方面的耕地保护综合预警系统,对区域耕地综合保护状况进行临界警戒。采用负数原则方法划分警情阈值,建立多种模型分别计算各种原因所造成的耕地质量和产能变化。研究发现,耕地面积与产能之间为正比关系,但耕地质量与产能及面积之间均非正比关系,与耕地质量相比,耕地产能更能体现区域耕地的健康状况;耕地质量建设可以在耕地面积无法平衡的情况下提升区域耕地质量和产能;耕地面积、质量与产能是耕地保护的不同方面,集合3者的耕地保护综合预警可以全面准确地反映区域耕地保护的效果;对耕地保护综合预警结果和原因的分析可以为区域耕地保护提供更有针对性的措施。因此,耕地保护综合预警系统可以对区域耕地保护状况进行科学预警。      

不确定性条件下分布式农业生产预警模型构建与应用

构建了基于梯形模糊数和分布式作物模拟模型的空间分布式农业生产预警模型来实现作物产量和水分生产力综合警情预警预报。模型采用空间分布式作物产量和水分生产力作为警情指标来计算系统警级,引入梯形模糊数来表征目标产量和水分生产力的不确定性,采用空间分布式作物模拟模型来模拟常规灌溉、0.8倍常规灌溉和0.6倍常规灌溉下的作物产量和水分生产力,进而对现状1976—2012年和未来RCP4.5情景下2026—2045年不同灌溉水平下进行农业生产风险预报预警,并衡量了未来20年产量和水分生产力的静态协调度和每5年4个周期的动态协调度。结果表明,同一作物在不同土壤类型和不同灌溉水平下预警等级不同,警级随着灌溉水平的降低呈现不规则变化规律,协调性随着灌溉水平的降低而减小。模型能够识别出未来气候变化不同节水灌溉水平下的空间异质性作物产量和水分生产力的警级,实现精准化农业生产风险预警预报,有利于实现高效率降警处理。