农业作业距离测量系统的研究

针对目前农业生产作业中对作业距离的测量需求,设计了一种高精度、宽量程的脉冲反射式超声波距离测量系统;同时,介绍了系统结构及工作原理,给出了系统硬件组成和软件设计流程。该系统具有系统体积小、硬件电路简单、易于控制、成本低等优点,具有良好的工作可靠性,并通过数据修正,进一步减小了测量误差,提高了测量精度,满足了农业作业距离测量的需要。     

河南省冬小麦年均需水量空间插值研究

解决冬小麦的需水信息通常采用水量的空间插值方法,而在众多空间插值方法中,没有绝对最优的空间插值方法,只有特定条件下的最优方法。对河南省的25个灌溉站点的冬小麦年均需水量数据,采用4种空间插值方法对各站点冬小麦年均需水量进行研究,综合分析得到,4种插值方法都能很好地反映25个站点的冬小麦年均需水量,无明显的系统误差,比较而言,整体多项式插值法最优。     

华北土石山区模拟降雨下土壤溅蚀研究

采取野外模拟降雨试验,研究了降雨强度、降雨动能以及降雨历时对溅蚀量的影响规律,分析了溅蚀土粒的距离、方位的分布特征,以及溅蚀土粒的粒径组成规律。研究结果表明:雨滴击溅过程中,在不同强度的降雨作用下,下坡方向产生的溅蚀量最大,上坡方向产生的溅蚀量最小。溅蚀总搬运量与溅蚀净搬运量均与降雨强度呈正相关。溅蚀量与降雨强度呈指数函数关系,与降雨动能呈现线性函数关系。溅蚀率与降雨历时呈现指数函数关系。溅蚀土粒主要分布在0~10 cm,占溅蚀总搬运量的45.40%~57.75%,在50~60 cm内的溅蚀量所占比例不高于1.75%。溅蚀量与溅蚀距离呈负指数函数关系。溅蚀土粒径小于等于2 mm,溅蚀土粒中细砂粒和粗粉粒百分比与原状土壤较为接近,粗砂粒百分比远低于原状土壤,而粘粒百分比高于原状土壤,粉粒百分比低于原状土壤。溅蚀土粒中细砂粒(0.05~0.2 mm)最易于被溅蚀,而小粒径(小于0.002 mm)和大粒径(大于0.2 mm)土壤颗粒不易被溅蚀。当降雨强度足够大时,对于同种特征的土壤,溅蚀土粒存在稳定的粒径组成。当降雨强度保持不变时,溅蚀平均粒径随溅蚀距离的增加而变小。溅蚀距离在0~30 cm,溅蚀平均粒径的变化率较大;随溅蚀距离的不断增加,溅蚀平均粒径的变化率较小。     

近红外多组分分析中异常样本识别方法

近红外光谱分析中,异常样本的存在严重影响定标模型的预测性能和适配性。基于 X / Y 联合的ODXY异常样本识别和剔除方法,提出并证明了一种专用于多组分分析的MODXY异常样本识别方法。实验采用80组玉米近红外光谱数据,利用不同异常样本识别方法剔除异常样本后建立玉米含水率、含油率、蛋白质含量和淀粉含量4种组分的偏最小二乘预测模型,采用预测均方差和决定系数作为评价指标比较所建模型的性能,检验MODXY方法在多组分分析中的异常样本识别能力。实验结果表明：在近红外多组分分析中,MODXY方法在大多数情况下具有更好的异常样本识别能力;MODXY方法和ODXY方法均有一定的适用范围,它们更适合于相应组分化学值的相对标准偏差较大的情况。     

自动导航插秧机路径跟踪系统稳定性模糊控制优化方法

为了提高自动导航插秧机路径跟踪系统的稳定性,提出了一种利用模糊控制调整纯追踪模型前视距离的路径跟踪方法。在考虑自动转向系统一阶惯性环节的情况下,建立插秧机运动学模型,分析了在跟踪直线时纯追踪模型的稳定性条件;基于此稳定性条件,以速度和横向偏差为输入,以前视距离为输出,建立模糊控制模型实时调整纯追踪模型的前视距离;以洋马VP6E型水田插秧机为实验平台对所提出方法进行了实验验证,结果证明,该方法能有效提高路径跟踪系统的稳定性。     

林冠、地貌和距离对GPS定位精度的影响

为了确定美国东北部有林条件下全球定位系统（ＧＰＳ）的真实精度而进行了多次试验,评价了地貌、林冠、定位仪器安置次数及三维位置几何精度因子（ＰＤＯＰ）对精度的影响。总共通过２７个定位点来确定其定位精度,即３种林冠类型（阔叶、针叶、无林地）和３种地貌类型（梁峁顶、坡面、沟谷）的组合,设３次重复。对所有定位点都进行了长达９个月的定位数据采集,每１个点都要重复１０次,进行６０,１００,２００,３００和５００次的定位仪器安置。所有观测点的平均差分改正定位精度为４３ｍ,针叶林的精度最小,阔叶林居中,而无林地最高。平均定位精度从沟谷到梁峁顶依次增加。随着每个观测点定位仪器安置次数的增加其平均精度也随之提高。数据采集所花费的时间从无林地至阔叶林再到针叶林地依次增加。接收机和基准站之间的距离与精度之间存在一定关系。     

模糊物元模型在新疆农业水资源可持续利用评价中的应用

在模糊物元分析的基础上,结合欧氏贴近度的概念,提出了基于欧氏贴近度的模糊物元分析方法。在对区域水资源可持续利用进行综合评价时,把各地区各开发利用阶段作为物元的事物,以它们的各项评价指标及其相应的模糊量值构造复合模糊物元,通过计算与标准模糊物元之间的欧氏贴近度,并采用层次分析法计算各评价指标的权重,实现对各地区水资源可持续利用的综合评价与排序。该模型被应用到新疆农业水资源可持续综合评价中,取得了较好的效果,对新疆水资源的开发具有重要的指导意义。     

土壤速效钾养分含量空间插值方法比较研究

土壤养分连续空间分布数据是土壤信息系统工作的基础，土壤养分空间插值的研究因此变得尤为重要。对陕西省周至县北部猕猴桃适生区土壤进行采样，以对猕猴桃生长作用较为密切的土壤速效钾含量为研究对象，用普通克里格（OK）、样条函数（Spline）、趋势面拟合（TSA）、距离权重反比法（IDW）等常用插值方法对采样点进行插值获取土壤速效钾空间分布图，进行交叉验证，结果表明能够反映出结构性影响的克里格插值方法明显优于其它方法，其中又以球形模型为最佳，样条函数、距离权重反比法在采样点密集区也能内插出较好的效果，但其受采样点密度影响较大．在采样点稀疏的地区内插结果较差。     

考虑数据变换的泾河流域月降雨空间插值

对泾河流域各站点1951-2005年多年平均月降雨量数据进行偏斜度分析.并分别做平方根、立方根、对数变换;根据泾河流域自然地理特征选择普通克里格法和梯度距离平方反比法对变换前后的月均降雨量数据进行空间插值,通过交叉验证的检验方法得到以下结论:偏斜度分析对于空间插值意义不大;两种插值方法都是对数变换后的数据插值结果较优,同时考虑高程的梯度距离平方反比法无论数据变换与否其插值精度都没有普通克里格法的精度高.选择对数变换和普通克里格法进行泾河流域多年平均月降雨量插值效果较好,为日降水插值的获得提供了可靠的本底文件.     

农田土壤无线地下传感器网络节点设计与通信试验

为了揭示电磁波信号在农田土壤中的传输特性、科学部署传感器节点,以关中地区农田土壤为研究对象,采用模块化设计思想,将传感器、无线数传、处理器和能量供应等模块集于一体,设计了无线地下传感器网络（Wireless underground sensor networks,WUSN）节点和汇聚节点。采用单因素试验方法,分析了土壤含水率、WUSN节点埋深、节点间水平距离对WUSN节点信号传输的影响,建立了接收信号强度和误码率预测模型。结果表明,当WUSN节点信号在地下垂直方向上传输时,土壤含水率增加2.5个百分点,接收信号强度降低4~6dBm,通信误码率增加3~5个百分点;WUSN节点埋深增加5cm,接收信号强度降低3~5dBm,通信误码率增加3~4.5个百分点。当WUSN节点信号在地下水平方向上传输时,土壤含水率增加2.5个百分点,接收信号强度降低5~7dBm,通信误码率增加4~5个百分点;节点间水平距离在10~90cm范围内,节点间水平距离增加10cm,接收信号强度降低6~8dBm,通信误码率增加6.5~8个百分点;节点间水平距离在90~190cm范围内,节点间水平距离增加10cm,接收信号强度降低约1dBm,通信误码率增加1~1.5个百分点WUSN节点信号在垂直、水平两种传输方向上误码率和接收信号强度预测模型拟合优度R2最高为0.982,均方根误差RMSE为1.7%,拟合优度R2最低为0.942,均方根误差RMSE为5.136dBm。WUSN节点信号在土壤中传输受到土壤含水率、WUSN节点埋深和节点间水平距离的严重影响。