基于QBP-PID的履带式作业机全向调平控制研究

针对丘陵山区农业机械作业时的机身倾角变化大、工作品质和作业安全性差等问题,以履带式作业机为研究对象,设计了一种基于“3层车架”的液压全向调平系统,并提出了复合Q学习-BP神经网络-PID(QBP-PID)的全向调平控制策略。首先,给出了全向调平整机结构方案和工作原理,在此基础上,建立了包含全向调平系统的履带式作业机整机动力学模型。然后,针对PID控制参数难以整定的问题,通过BP神经网络对PID控制参数进行实时更新,并引入Q学习算法对神经网络连接权值进行在线更新,建立了全向调平复合QBP-PID控制器。仿真结果表明,QBP-PID控制下,20°横向调平时间为2.8 s, 25°纵向调平时间为3.2 s,相较于PID与BP-PID控制,减小了调平时间,并且未出现超调量。最后,进行横坡路面和纵坡路面的整机试验,与仿真结果相比,横向和纵向调平时间误差为0.6 s和0.4 s,且平地路面机身倾角小于1.5°,满足丘陵山区农业机械调平性能需求。     

基于双变量同化和交叉小波变换的冬小麦单产估测

为进一步提高陕西省关中平原冬小麦产量估测的精度,利用集合卡尔曼滤波算法(EnKF)将CERES-Wheat模型模拟的0～20 cm土壤含水率和叶面积指数(LAI)与遥感观测的条件植被温度指数(VTCI)和LAI进行同化,同时利用交叉小波变换分析冬小麦各生育时期同化VTCI和LAI与产量之间的共振周期,通过计算小波互相关度获得各生育时期同化VTCI和LAI的权重,进而构建基于加权VTCI和LAI的冬小麦单产估测模型。结果表明,在样点尺度,经过EnKF同化的VTCI和LAI能够综合表达模型模拟值和遥感观测值的变化趋势;在区域尺度,无论是否同化,经过交叉小波变换的各生育时期VTCI和LAI分别与产量之间存在特定的共振周期,同时发现,同化有助于对关键生育时期的特征提取;相较于未同化构建的估产模型,经过同化构建的估产模型的归一化均方根误差为13.23%,决定系数为0.50,平均相对误差为10.58%,精度略有提升,且估测产量的分布与统计产量的分布更为一致,因此认为将同化与交叉小波相结合构建的双变量单产估测模型精度更高,可为进一步实现高精度的区域产量估测提供研究基础。     

基于纹理-颜色特征与植被指数融合的冬小麦LAI估测

准确、快速、无损估测叶面积指数(LAI)对于冬小麦生产管理具有重要意义。利用无人机搭载Prime ALTUM多光谱相机获取冬小麦拔节期、孕穗期、抽穗期、灌浆期多光谱图像,利用LAI-2200C型植物冠层分析仪获取地面LAI数据。通过Pearson相关性分析筛选出25个植被指数,并提取植被指数影像中8种纹理特征：对比度(CON)、熵(ENT)、方差(VAR)、均值(MEA)、协同性(HOM)、相异性(DIS)、二阶矩(SEM)和相关性(COR),以及3种颜色特征：一阶矩(M)、二阶矩(V)和三阶矩(S),再分别利用多元逐步回归模型(MSR)、支持向量回归模型(SVR)和高斯过程回归模型(GPR)构建冬小麦LAI估测模型。结果表明：相对于考虑单一类型变量,考虑结合纹理特征和颜色特征进行估测时模型精度更高;3类模型中,GPR模型估测冬小麦LAI的精度最高;所有模型中,基于纹理-颜色特征与植被指数融合的GPR模型估测冬小麦LAI精度最高(决定系数R²为0.94,均方根误差(RMSE)为0.17 m²/m²,平均绝对误差(MAE)...     

膜下滴灌结合暗管排水技术改良新疆盐碱地效果综述

膜下滴灌技术的大面积推广和应用,为新疆乃至西北干旱地区作物高产提供了强大的技术支撑。应用在盐碱地改良中,膜下滴灌“有灌无排”模式仅调节耕层盐分分布,并不能将盐分排出土体,长年灌溉容易引起爆发式积盐的风险,而暗管排水是目前公认的改良盐碱地最直接、最有效的方法。目前,将膜下滴灌与暗管排水有机结合形成的新型灌溉技术,充分利用膜下滴灌良好的抑蒸增温、节水抑盐等优势,同时利用暗管将淋洗盐水及时排出土体,使盐碱化土层产生新的水盐平衡,已在新疆盐碱地区开发利用中得到长足发展。本文重点分析并总结了新疆灌区膜下滴灌结合暗管排水系统的设计参数及土壤水盐运移规律,并综述了土壤理化性质及作物产量对该灌排技术的响应研究,以期为新疆盐碱地农业可持续发展提供理论依据和技术指导。     

麦/玉两熟区农作模式分析及轮耕模式探讨

从20世纪90年代初期起,以少/免耕为主体的耕作模式在麦/玉两熟区得到大面积推广应用。经过近15年的耕作栽培,少/免耕充分显示了它省时省工、高效环保的作用,但是与此同时一系列弊端也日益显露。对宁晋县百户农民耕作意愿调查的结果显示,在长期少/免耕后小麦产量和经济效益有所下降,而应在免耕3～5年以后对土壤进行深耕翻。对比麦/玉种植模式与马铃薯/棉花套作的经济效益,以轮作实现轮耕是麦/玉两熟区耕作模式发展方向。     

基于嵌套子集方法对南京市城镇化用地时空变化分析

随着城镇化的加速发展,越来越多的土地资源被占用。本文应用嵌套子集方法,并借助RS和GIS技术,利用1984、1995、2000、2003年4期TM卫星遥感影像,对南京市近20年来城镇扩展情况进行了分析。结果表明:1984─2003年间,随着城市化水平的不断提高,南京市城镇用地面积不断扩大,填充度从1984年的3.5%提高到2003年的7.2%,增加1倍多,并呈嵌套格局,且嵌套程度越来越高;各乡镇填充度的变化表现出差异性,即市区的乡镇、市区周边的乡镇以及在区县的乡镇的填充度增加较大,其他大部分乡镇的填充度虽然都有不同程度的增加,但增加程度不大,还有一些乡镇的填充度没有变化。     

基于自然保护地体系的森林公园规划范围调整思考——以安吉竹乡国家森林公园为例

随着国家自然保护地体系的建立,安吉竹乡国家森林公园也正面临新的机遇与挑战。原规划范围与自然保护区、风景名胜区以及生态红线存在交叉与重叠,亟需进行优化整合。文章从优化整合空间、确定发展定位、明确保护重点、提升资源价值4个方面论述了竹乡国家森林公园的规划策略,分析了调整森林公园经营范围的意义和必要性。文章认为,调整后的竹乡国家森林公园经营范围符合安吉经济社会发展需要,有利于森林公园的经营管理,有利于安吉小鲵国家级自然保护区保护,同时能够带动新增地区的生态旅游发展,新规划是可行的。     

基于PROSAIL模型的山地草原叶面积指数高光谱反演

【目的】 研究基于PROSAIL模型监测天然草地的动态变化,掌握草地的质量与数量。【方法】 研究使用地物光谱仪连续3年在天山北坡中段的2个山地草原样区采集光谱数据和配套数据,基于PROSAIL模型进行冠层LAI的高光谱反演,重点研究应用不同代价函数、植被种类变化对反演精度的影响。【结果】 多数代价函数反演LAI的决定系数(R²)在0.54~0.55,均方根误差(RMSE)在0.23~0.25,归一化均方根误差(NRMSE)在17~19。在9个来自不同统计类型的代价函数中,常用的RMSE代价函数的反演精度相对不高。将获取的427个样方数据依据种类数分成组,然后用PROSAIL进行LAI反演。种类数越多,RMSE在增大,R²在减少,反演精度越差。但精度的下降幅度不是均匀的,种类数≤2的组和种类数≤3的组之间精度差异最大。【结论】 在利用物理模型反演天然草地的叶面积指数时,不同代价函数获得的反演精度差别比较大;随着植被种类数量的增多,反演的精度是下降的。     

丽江坝区植被覆盖度时空变化驱动力研究

植被覆盖度是表征植被生长状态、生态系统变化的重要参数,对景观格局变化、城乡发展研究有重要意义。为揭示社会经济活动对植被覆盖度时空分布的影响,基于局部加权回归法构建时间序列曲线,以丽江坝区1987、1991、1994、2010、2018年5期Landsat遥感影像为数据源,采用回归趋势与同心圆空间梯度模型获得植被覆盖度时空变化特征,并运用偏最小二乘回归模型进行驱动力分析。结果表明,1987-2018年,研究区的主城区内和村落周边的植被覆盖发生了明显退化;主城区内植被覆盖的地区破碎化程度高于郊区,主城区内中低、中等覆盖度地区的斑块形状逐渐复杂、景观连接度增加,中高、高植被覆盖度地区斑块形状越发规则,高植被覆盖度地区的连接度逐渐降低;主城区及其周边的中低、中等植被覆盖度的斑块分布逐渐密集,中高、高覆盖度的斑块聚集度逐渐降低;日照时数、人口密度、公路客运量、财政收入是丽江坝区植被覆盖度变化的主要驱动力。     

黄土丘陵区柠条人工林土壤呼吸速率对碳输入方式改变的响应

凋落物和植物根系作为土壤碳储量的主要植物性碳源,其质及量的改变可影响土壤碳汇功能。以黄土丘陵区柠条人工林为对象,设置移除凋落物、双倍凋落物、切根、移凋切根和保持原状5种碳输入方式,利用LI-8100土壤碳通量测量仪测定生长季（5-10月）土壤呼吸速率,以期阐明柠条人工林土壤呼吸速率对碳输入方式改变的响应。结果表明:1）各碳输入方式5-10月土壤呼吸速率呈单峰趋势,均在7月最高,10月最低;相比保持原状,双倍凋落物下5-10月累计土壤呼吸速率增加了22.73%,而移凋、切根和移凋切根的5-10月累计土壤呼吸速率分别减少27.57%、40.90%和33.83%;2）根系呼吸、凋落物呼吸和土壤矿质呼吸对土壤呼吸的相对贡献率由大到小分别为土壤矿质呼吸(68.58%)>根系呼吸(38.41%)>凋落物呼吸(24.65%);3）各碳输入方式下土壤呼吸速率与土壤温度呈显著指数相关,而与土壤湿度的二次关系不显著;土壤温度和湿度的双变量复合模型对土壤呼吸速率月变化解释率53%~93%,高于土壤温度和湿度的单因子模型对土壤呼吸速率月变化解释率53%~74%和0.6%~23.2%;相比保持原状,去凋、双倍凋落物、切根和移凋切根均降低了土壤温度敏感性。研究表明,柠条人工林地表凋落物的积累过多可能减弱土壤碳汇功能。