Analysis of two variants of a spatially distributed crop model,using wavelet transforms and geostatistics

Models of crop yield are important for the assessment and optimization of agricultural systems. It is therefore necessary that crop models are suitably validated. In many circumstances, a model is required for prediction at a particular spatial scale (e.g. at a within-field scale for precision agriculture), and validation of the model should account for this. We compared spatially explicit methods to validate a grain yield model applied to a transect of 267 contiguous 0.72 × 0.72 m plots on an arable field at Silsoe, eastern England. Grain yield of wheat was determined in each plot during two growing seasons, and a crop model was used to predict the yield retrospectively. We used two variants of the model, each of which used different spatial variables as input. Observed and predicted yield were then compared with non-spatial statistics, but also with wavelet transforms (i.e. the adapted maximal overlap discrete wavelet transform) and geostatistics (i.e. a linear mixed model estimated by residual maximum likelihood). The latter two are spatially explicit statistical methods. The most successful of the variants required as input the daily evolution of leaf-area index in each plot. Validation of this variant with spatial statistics revealed that (i) the variance of the predictions tended to underestimate that of the observations, particularly at relatively coarse spatial scales, however, in relative terms, the distribution of observed variance across scales was described adequately by the model; (ii) the correlation of the predictions with the observations was weak at relatively fine scales but strong at relatively coarse scales; (iii) there was evidence that the correlation of the predictions with the observations was not uniform across the transect at relatively fine scales, which was possibly due to the underlying soil variation; and, (iv) the spatial pattern of model error suggested that some of the fine-scale yield variation, especially in the first growing season, could be attributed to soil compaction, a process not included in the model. These details were not apparent with non-spatial statistics; wavelets and geostatistics are therefore more appropriate tools for validating a spatially distributed crop model. We conclude that this variant of the model is therefore potentially useful for precision agriculture where we need to predict crop behaviour within small management zones, at the scale of tens of metres, but not to predict yield at finer scales. We outline how the most appropriate statistical technique for a particular study depends on whether the observations can be sampled regularly in space, whether we can assume the statistics are uniform across the landscape, the number of spatial scales of interest, and whether interpolation of the predictions, observations, and errors is required.     

覆盖层的抗剪强度与土洞型岩溶塌陷高度关系的数值分析研究

通过三雏快速拉格朗日有限差分法分析了阳春市大河水库移民河西安置典型土洞的塑性区分布情况。数值分析结果表明研究区典型土洞覆盖层在自重作用下所引起的塑性区已发展至地面,因此存在较大的塌陷可能。作者以此为基础,通过数值分析的方法,研究了在自重及其与均布外载联合作用下土洞型岩溶塌陷区的高度与覆盖层抗剪强度之间的关系。     

青海环湖地区草原土壤含水量及富集规律

【目的】研究青海环湖地区草原土壤水分运移与富集规律、土壤水分剖面分布模型、水分循环与水分平衡,揭示该地区土壤水库蓄水特点、土壤干层及其恢复条件,为该地区土壤水资源及草原植被保护、土壤水库建设和草原生态环境的可持续发展提供科学依据。【方法】利用轻型人力钻连续4年采取600多个土壤样品,采用烘干称重法测定土壤含水量。采用双环入渗法原位测定土壤入渗率,采用激光粒度仪分析土壤粒度,采用负压计原位测定土壤吸力。【结果】青海环湖地区的土壤剖面水分分布较为稳定,不论旱季还是雨季,约65%的水分富集在0-0.4 m土层中,0.6 m以下土层水分严重不足。该地区土壤吸力为0.17-0.42 MPa,土壤田间持水量为20%左右。0-0.4 m土层含水量一般为23%,大于田间持水量（20%）,故存在约3%的重力水;土层0.6 m以下含水量仅约为6.5%。该地区0.6 m以下土层一般发育有不同等级的土壤干层,且土层厚度越大干层发育越严重。该地区0.4 m以下土层水分含量与深度之间的关系可以用幂函数模拟描述,模拟函数的增量曲线表明,在2009-2011年降水累积增加约50 mm的条件下,土壤含水量的增加量由0.4 m深度的约5%逐渐降低到0.8 m深度的约3%,0.8 m以下土层水分增加量不足3%。该地区土壤入渗率为1.3-3.0 mm·min^-1,入渗率较高有利于降水向土壤水转化。该地区的土壤质地优良,但0.6 m以下土层含水量已接近或低于粉砂土无效水的含量（5%）。【结论】青海环湖地区气温低、土壤冻结期长,造成该地区土壤水分具有在土壤上部滞留和富集的突出特点。该地区土壤平均厚度不足1.5 m,导致该地区土壤水库的调蓄功能较弱。而土壤水分的上部滞留和富集增强了该地区土壤水库对浅根系草原植被的调蓄功能,并且具有抑制草原荒漠化发生的重要作用。青海环湖地区在2009-2011年降水量增加到400-420 mm的条件下,土壤水分表现出微弱的正平衡,薄土层中的土壤干层消失,而较厚土层中的土壤干层仍然存在。该地区土壤干层恢复速度很缓慢,恢复的水分增加量低于5%。土壤干层的发育和分布深度很小不仅指示出该地区生态系统较为脆弱,而且还指示出该地区不适于发展需水较多的乔木植被。     

投资对经济增长时滞效应的实证分析

投资是中国经济增长的基本促进因素,但就其作用机理上存在很多不同看法。本文使用中国1981年至2008年的经济数据,基于计量经济学的多项式分布滞后模型,对全社会固定资产投资与国内生产总值相互关系建立计量经济模型,进行了深入探讨。基本观点是投资对经济增长的作用时间较长,可以分为拉动作用、生产作用和分配作用。过度的投资增长其挤占负效应必然会发生。     

分布式水文模型的误差分析

分布式水文模型以其具有明确物理意义的参数结构和对空间分异性的全面反映,能够准确详尽地捕述和模拟流域内真实的降水径流过程而被广泛需求和关注。在模拟土地利用、土地覆盖、水土流失等各种变化过程的水文响应,面源污染、陆面过程、气候变化影响评价等诸多领域都有广泛的应用。模型的预报精度和误差至关重要．决定了模型的应用和推广。在分析分布式水文模型建立和验证过程的基础上,提出了模型的4类误差来源：被排除往外的因素引起的误差,实测历史记录资料的随机或系统误差,参数误差和模型结构误差,讨论了各类误差的分析与计算方法,为模型的发展和成长提供了依据。     

作物模型研究与应用中存在的问题

该文以CERES-Wheat、Maize模型为例,系统阐述了作物模型的研究与应用发展情况,分析了模型当中仍然存在的问题,指出在冠层结构与作物光能截获计算方法和作物水分、养分对生长过程的胁迫机理与定量方法方面需要深入的实验研究,以探索其机理,提高模型模拟预测性能.该文强调指出目前绝大多数的作物模型是空间一维的田间尺度模型,借鉴区域生物地球化学循环模拟方法或与分布式水文模型耦合进行尺度扩展开发区域尺度作物模型,既是区域水、土资源评价与管理的应用需求,也将能促进作物模型发展并发挥更大作用.     

林火扑救虚拟演练系统的若干关键技术探讨

探讨建立林火扑救虚拟演练系统的几个关键技术问题,包括系统总体结构、基于真实数据的大规模林区地形建模与调度技术、基于粒子系统的烟火效果建模与绘制技术和演练管理技术。     

智能控制技术在履带式拖拉机上的应用研究

为解决履带式拖拉机控制系统智能化程度不高、动力不足、环境适应能力不强的问题,针对其智能化控制系统进行了设计和改进。拖拉机采用分布控制管理系统进行控制,采用CAN总线实现通信,主要组成为总控制器、变速器控制、换挡/离合、油门控制器、转向控制器和悬挂控制器。通过对其履带式驱动桥进行改进,包括采用行星式转向机构和液压系统进行控制,提高了履带式拖拉机的动力和性能。实验室和田间试验结果表明:履带式拖拉机的控制系统可完成对拖拉机的智能控制,保证了其稳定行驶,能够满足拖拉机的设计和性能要求。     

广东省岩溶地区石漠化分布特性与防治对策分析

采用遥感影像和GPS实地勾绘图斑、结合地面调查方法和GIS技术对广东省岩溶地区石漠化进行监测,描述了全省石漠化面积和程度分布,分析了石漠化的分布特性与动态变化,提出了石漠化防治相应对策,为全省石漠化防治提供可供参考的技术途径。     

含电压逆变型分布式电源配电网的短路电流计算

分布式发电接入改变了配电网潮流和短路电流分布,其提供的短路电流将对电网保护和重合闸动作产生影响。文中通过研究电压控制逆变型分布式电源（ⅡDG）的故障响应特性,分析配电网不对称故障时ⅡDG三相平均功率与正负序网功率关系,建立计及电压型ⅡDG对称控制特征的短路计算序分量模型。根据ⅡDG与配电网正负序网络的交互作用,推导电压型ⅡDG的故障电流变化规律,提出计算含电压型ⅡDG配电网短路电流的对称分量迭代算法。在PSCAD/EMTDC仿真软件中建立电压型ⅡDG的电磁暂态模型,仿真验证了该方法的正确性。