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基于AquaCrop模型的夏玉米生长模拟及灌溉制度优化

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干旱地区农业研究 2019年第3期37卷 72-82页

作者：陈超飞柳双环郭大辛徐芳平马孝义西北农林科技大学水利与建筑工程学院陕西杨凌712100 西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室陕西杨凌712100

为评价AquaCrop模型在关中地区的适用性并寻求最佳的灌溉制度,对夏玉米在不同灌溉与施氮水平下的生长进行模拟和验证,并利用校验后的模型研究了3种不同降雨年型以及11种灌溉模式下夏玉米产量和水分利用效率的变化特征。结果表明:AquaCro... 详细信息

为评价AquaCrop模型在关中地区的适用性并寻求最佳的灌溉制度,对夏玉米在不同灌溉与施氮水平下的生长进行模拟和验证,并利用校验后的模型研究了3种不同降雨年型以及11种灌溉模式下夏玉米产量和水分利用效率的变化特征。结果表明:AquaCrop模型可以较好地模拟关中地区不同灌溉与施氮水平下夏玉米产量和生物量,模型模拟的产量与实测值之间的决定系数( R 2 )、均方根误差( RMSE)、标准均方根误差(NRMSE)、符合度指数(d)和纳什效率系数(E NS )分别为0.919、0.249 t·hm^-2 、4.112、0.977和0.915;对于地上部生物量,模拟值与实测值的 R 2、RMSE、NRMSE、d和E NS 分别为0.860、0.977 t·hm^-2 、6.407、0.933和0.694。利用校验后的模型分析了试验区内3种不同降水年型条件下11种灌溉模式的夏玉米产量和水分利用效率的变化特征,依据模拟结果及夏玉米生理需水规律,同时为了实现高产和高水分利用效率,得出不同年型的优化灌溉制度为:若能保证出苗整齐,湿润年可不灌水,此时也能获得较高产量和水分利用效率;平水年推荐在拔节期灌水60 mm,能节约50%水资源,亦能保证稳产;干旱年推荐在拔节期和抽雄期各灌水60 mm,可获得高产和高水分利用效率。

关键词：夏玉米 AquaCrop模型生长模拟灌溉优化关中地区

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基于光作用的虚拟植物生长模拟与可视化研究

北京林业大学学报 2013年第4期35卷 81-86页

作者：李子巍淮永建付慧北京林业大学信息学院

虚拟植物生长模拟研究是数字林业的研究热点。为了在植物生长过程模拟中考虑植物的生理特征,真实地反映不同光照条件对植物各组织器官形态结构及生长发育特征的影响。基于植物的光生长环境仿真,提出了一种基于光照模型的植物器官形态结... 详细信息

虚拟植物生长模拟研究是数字林业的研究热点。为了在植物生长过程模拟中考虑植物的生理特征,真实地反映不同光照条件对植物各组织器官形态结构及生长发育特征的影响。基于植物的光生长环境仿真,提出了一种基于光照模型的植物器官形态结构动态演替生长算法。采用双三次Bezier曲面构建植物叶片组织器官,并引入曲面影响因子、植物光属性因子,对植物形态结构和叶序分布进行真实感建模。根据光照对植物叶片生长发育的影响,提出了基于光作用的碳汇动力学仿真和植物分枝结构的动态演替方法。为了验证本算法的有效性,依据不同光照条件下绿萝的生理特征数据,对该生长模型算法进行了有效验证,获得了较好的真实感效果。

关键词：虚拟植物生长模拟光照模型组织器官建模

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林木多样性模型及生长模拟

地球信息科学学报 2018年第10期20卷 1422-1431页

作者：马载阳张怀清李永亮杨廷栋彭文娥李思佳中国林业科学研究院资源信息研究所北京100091 南京师范大学虚拟地理环境教育部重点实验室南京210023 湖南省攸县黄丰桥国有林场株洲412307

林木生存环境复杂多变,导致林木形态千差万别,为了准确描述林木的形态多样性特征,提出了一种基于模型分解的林木生长模拟方法。首先构建多样性林木三维模型,使用林木形态的实际测量数据,基于B样条函数约束树干、树冠形态,依据削度方程... 详细信息

林木生存环境复杂多变,导致林木形态千差万别,为了准确描述林木的形态多样性特征,提出了一种基于模型分解的林木生长模拟方法。首先构建多样性林木三维模型,使用林木形态的实际测量数据,基于B样条函数约束树干、树冠形态,依据削度方程模拟树干直径的变化趋势,利用Direct3D实现林木形态的三维建模;其次,按林木形态特征进行林木模型分解,将林木模型分为9个子模型;最后,使用场景节点按照拓扑结构关系对子模型进行动态组织,基于胸径、树高、枝下高、冠高和冠幅生长模型,使用多核CPU多线程并行的计算方式,获得各年龄阶段林木东、南、西、北方向形态参数,从而对子模型生长状态进行控制,实现林木不同方向生长变化的可视化模拟。结果表明:该方法可将林木三维模型与生长模型紧密结合起来,林木各方向的枝下高、冠高和冠幅严格按照生长模型进行生长,可有效模拟出林木各方向生长状态的多样性;三维场景渲染帧率(FPS)保持在25以上,平均FPS可以达到50,实现林木生长的方向异质性模拟。

关键词：林木建模生长模拟三维模型分解模型动态组织动态可视化

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基于物理的雾凇生长模拟算法

图学学报 2020年第1期41卷 35-43页

作者：李晔杨猛上官大堰杨刚北京林业大学信息学院北京100083 北京林业大学艺术设计学院北京100083

为了实现冬季中常见的2种雾凇——软凇和硬凇的模拟,通过研究2种雾凇在不同风速、温度等生长环境下的形态,提出了一种基于物理的雾凇生长动态模拟算法。采用热力学原理建立的覆冰模型计算雾凇的长度,并结合扩散限制凝聚方法,以每个雾凇... 详细信息

为了实现冬季中常见的2种雾凇——软凇和硬凇的模拟,通过研究2种雾凇在不同风速、温度等生长环境下的形态,提出了一种基于物理的雾凇生长动态模拟算法。采用热力学原理建立的覆冰模型计算雾凇的长度,并结合扩散限制凝聚方法,以每个雾凇生长点为凝聚核对软凇的形态进行模拟,利用分节计算生长终点方法来模拟硬凇的形态。同时引入柏林噪声函数,通过构造随机噪声函数、平滑函数等方法来实现风场的模拟。实验结果表明,该方法能够真实、有效地模拟自然界中的软凇和硬凇。

关键词：物理方法软凇硬凇生长模拟扩散限制凝聚

基于本体规则和案例推理相结合的树木生长模拟--以杉木为例

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林业科学 2012年第9期48卷 68-75页

作者：谢小华唐丽玉邹杰陈崇成福州大学福建省空间信息工程研究中心空间数据挖掘与信息共享教育部重点实验室福州350002

采用本体规则推理和案例推理相结合的方法表达树木生长与其周围环境之间的复杂关系。通过建立面向森林生态领域的本体知识库来存储相应的本体、规则和案例,基于规则和案例推理开展树木种植适宜性判断以及树木立地质量评价;根据立地质量... 详细信息

采用本体规则推理和案例推理相结合的方法表达树木生长与其周围环境之间的复杂关系。通过建立面向森林生态领域的本体知识库来存储相应的本体、规则和案例,基于规则和案例推理开展树木种植适宜性判断以及树木立地质量评价;根据立地质量估算树木生长参数,以三维可视化的方式对不同环境下树木生长进行模拟。以福建省顺昌县浦上林场杉木为例,对本文提出的方法进行准确度验证,语义推出的立地指数精度达到80%。试验结果表明,该方法为描述树木生长与环境之间的复杂关系提供了一种语义表达和推理途径,为不同环境下树木生长预测研究提供了一个可行的方法。

关键词：领域本体规则推理案例推理生长模拟可视化杉木

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超级杂交早稻组合金优458的生长模拟

湖南农业大学学报（自然科学版） 2014年第6期40卷 565-570页

作者：帅细强陆魁东黄晚华李迎春湖南省气象科学研究所湖南长沙410118 气象防灾减灾湖南省重点实验室湖南长沙410118 江西省气象科学研究所江西南昌330046

根据江西南昌2012-2013年超级杂交早稻金优458的分期播种田间试验数据，调试ORYZA2000模型中的作物参数；利用调试后的作物模型模拟数据与整理后的田问试验观测数据，对超级杂交早稻发育期、地上生物量、穗生物量等进行回代检验和外推... 详细信息

根据江西南昌2012-2013年超级杂交早稻金优458的分期播种田间试验数据，调试ORYZA2000模型中的作物参数；利用调试后的作物模型模拟数据与整理后的田问试验观测数据，对超级杂交早稻发育期、地上生物量、穗生物量等进行回代检验和外推检验。结果表明：超级杂交早稻金优458开花期的模拟值与实测值相差1～3d，成熟期的模拟值与实测值相差0～3d；开花期、成熟期的地上生物量的平均误差分别为5．2％、3．3％，成熟期穗生物量的平均误差为2．0％；调试后的ORYZA2000作物模型可用于对超级杂交早稻的生长进行模拟，可为评价气象条件对超级杂交早稻发育期和生物量的影响提供定量化的技术方法。

关键词：水稻模型生长模拟超级杂交早稻金优458

响应气候变化的棉花生长模拟与县域尺度产量评估

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核农学报 2021年第7期35卷 1648-1657页

作者：孟文博王德胜张楠楠费浩唐梓涯王涛白铁成塔里木大学南疆农业信息技术研究中心新疆阿拉尔843300 华中农业大学植物科学与技术学院湖北武汉430070

为评估气象变化对棉花生长和县域尺度产量的影响,使用校正的CROPGRO-Cotton模型实现棉花生长模拟和响应气候变化的年际籽棉产量评估。2018年和2019年的田间试验数据被用于校正和验证CROPGRO-Cotton模型,结果表明校正的CROPGRO-Cotton模... 详细信息

为评估气象变化对棉花生长和县域尺度产量的影响,使用校正的CROPGRO-Cotton模型实现棉花生长模拟和响应气候变化的年际籽棉产量评估。2018年和2019年的田间试验数据被用于校正和验证CROPGRO-Cotton模型,结果表明校正的CROPGRO-Cotton模型对物候发育期模拟精度较好,出苗期、开花期、结铃期和吐絮期的模拟误差分别为+1、+3、+1和-2 d。模拟的生长期地上总产量(TAGP)和叶面积指数(LAI)与实测值吻合较好,D值为0.99,模拟的RMSE值分别为718 kg·hm^(-2)和0.29 m^(2)·m^(-2),显示了较高的TAGP模拟精度(10%模拟精度(NRMSE≤10%)。2002―2017年南疆19个县的官方统计产量被用于验证模型的区域模拟性能,结果表明,校正的棉花生长模型具有较高的全局估产性能,D值为0.55,NRMSE值为15.8%。不同年际籽棉产量评估的平均D值和NRMSE值分别为0.48和15.6%,不同区域的籽棉产量评估的平均D值和NRMSE值分别为0.44和16.8%,校正的模型均获得了较高的年际和区域产量评估精度(NRMSE≤20%)。研究结果可为分析气候变化对棉花生长和产量的影响提供一种定量分析方法。

关键词：棉花 CROPGRO-Cotton 气候变化产量估算生长模拟

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基于虚拟植物的幼龄杉木生长模拟

地球信息科学学报 2012年第5期14卷 569-575页

作者：唐丽玉林定黄洪宇邹杰陈崇成杜云虎福州大学空间数据挖掘与信息共享教育部重点实验室福建省空间信息工程研究中心福州350002

为估算树木在不同生长环境下的生长量及评价树木与环境之间的相互关系,本文以幼龄杉木为对象,从个体尺度上,根据形态结构生长发育规律,定义了幼龄杉木生长的基本单元,耦合用于表达树木形态发育的L-系统和生理生态模型,形成了L-系统的杉... 详细信息

为估算树木在不同生长环境下的生长量及评价树木与环境之间的相互关系,本文以幼龄杉木为对象,从个体尺度上,根据形态结构生长发育规律,定义了幼龄杉木生长的基本单元,耦合用于表达树木形态发育的L-系统和生理生态模型,形成了L-系统的杉木结构-功能模型。在LSTree软件基础上,集成光合作用、生物量分配等模型,扩展了冠层光合有效辐射(PAR)的空间分布模拟,计算每个叶片上分布的PAR值,为光合作用模型提供核心参数。以福州3-4年生杉木的生长盛期为例,计算不同时刻净光合速率,从而计算各生长阶段的生物量,再把生物量分配到各器官。在生物量驱动下,树木形态结构发生变化,通过迭代,实现生物量驱动下的树木动态生长模拟。净光合速率估算结果与已有相关研究对比,比较合理。这种方法可定量分析、解释植物与环境之间关系。

关键词：虚拟地理环境虚拟植物杉木 L-系统生长模拟

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作物生长模拟模型的开发应用进展

西北农业大学学报 1997年第4期25卷 102-107页

作者：李军西北农业大学农学系

论述了作物生长模拟模型的开发研究进展和模型的应用情况。

关键词：作物生长模拟生长模拟模型