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RiceGrow水稻模型品种参数敏感性分析 被引量：1
1
作者 孟怡君 邱小雷 +4 位作者 刘蕾蕾 刘兵 朱艳 曹卫星 汤亮 《农业大数据学报》 2021年第3期23-32,共10页
品种参数调试是利用作物生长模型进行模拟前的重要步骤,其调试往往花费大量时间和精力,敏感性分析可以帮助识别敏感参数,提高调试效率。本研究针对水稻生长模型RiceGrow,运用SimLab和MATLAB软件,采用EFAST法对水稻品种参数进行敏感性分... 品种参数调试是利用作物生长模型进行模拟前的重要步骤,其调试往往花费大量时间和精力,敏感性分析可以帮助识别敏感参数,提高调试效率。本研究针对水稻生长模型RiceGrow,运用SimLab和MATLAB软件,采用EFAST法对水稻品种参数进行敏感性分析,得出不同地区和不同气候情景下(1981-2015年的历史气象数据和全球未来增温2.0℃气候情景)该模型的参数敏感性,并通过TDCC(Top-Down-Coefficient of Concordance)系数计算敏感性排序一致性。结果表明,影响开花期和总干物质量的最敏感参数为最适温度(OT,Optimum Temperature),其次为温度敏感性(TS,Temperature Sensitivity)、光周期敏感性(PS,Photoperiod Sensitivity)、基本早熟性(IE,Intrinsic Earliness),对成熟期和全生育期的最敏感参数为OT,TS、IE、PS、基本灌浆因子(BFF,Basic Filling Factor)也是敏感参数,影响产量的敏感参数主要为最大光合速率(AMX,Maximum CO2 assimilationrate)、比叶面积(SLA,Specific Leaf Ar⁃ea)、收获指数(HI,Harvest Index),其次包括IE、TS、BFF、OT、PS;各个地区和不同气候情景下敏感参数较为一致但敏感性排序差异较大,增温气候情景下的多数参数敏感指数略有增加,少数略有减小;不同气候情景下的参数敏感性变化较小,不同地区之间的变化较大。在对生育期和总干物质量输出变量进行调参时,需要重点调试OT;在低温高纬度的地区需重点调试和温度、光周期及光合有关的参数;在对产量进行调参时,需要重点关注AMX、HI、SLA。LAI相对生长速率和消光系数不敏感,可在参数调试中忽略,也可在模型中剔除进行模型简化。研究结果将为作物模型的本地化、提高参数估计效率提供支持。 展开更多
关键词 ricegrow 作物生长模型 水稻 敏感性分析 品种参数 生育期 产量
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基于个体优势遗传算法的水稻生育期模型参数优化 被引量：15
2
作者 庄嘉祥 姜海燕 +4 位作者 刘蕾蕾 王芳芳 汤亮 朱艳 曹卫星 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2013年第11期2220-2231,共12页
【目的】快速并准确估算作物生育期模型参数。【方法】本文提出了一种新的改进型遗传算法——个体优势遗传算法(individual advantages genetic algorithm,IAGA),并应用于水稻生育期模型参数估算。在遗传算法的基础上引入个体优势算子,... 【目的】快速并准确估算作物生育期模型参数。【方法】本文提出了一种新的改进型遗传算法——个体优势遗传算法(individual advantages genetic algorithm,IAGA),并应用于水稻生育期模型参数估算。在遗传算法的基础上引入个体优势算子,并改进了变异算子及种群更新策略。以完全嵌入方式耦合RiceGrow和ORYZA2000水稻生育期模型,实现了模型参数的自动率定。利用汕优63等5个水稻品种在徐州、高要等地的多年田间试验资料,对IAGA算法的有效性进行对比试验。【结果】(1)试验验证结果的RMSE<3.05 d,NRMSE<3.19%,MDA<2.41 d,R2>0.9885,表明利用IAGA获得的模型参数准确性较高。(2)调参的实测数据量大小对调参结果影响不大。由3年数据增加到6年数据,试验拟合结果最大NRMSE值由2.58%增大到3.08%,增加了0.5%。选择隔年并包含全生育期天数最大值与最小值的调参数据,可以获得较准确的模型参数值。(3)IAGA与复合形混合演化算法、遗传模拟退火算法以及标准粒子群算法相比,可获得更准确的模型参数值。【结论】IAGA算法可以实现水稻生育期模型参数的自动率定,为作物生长模型参数的快速准确估算提供了一种有效新方法。 展开更多
关键词 水稻 生育期模型 参数优化 遗传算法 ricegrow ORYZA2000
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应用粒子群算法的遥感信息与水稻生长模型同化技术 被引量：9
3
作者 朱元励 朱艳 +4 位作者 黄彦 姚霞 刘蕾蕾 曹卫星 田永超 《遥感学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第6期1226-1240,共15页
在研究遥感信息和水稻生长模型的同化过程中,最小化遥感反演与生长模型(RiceGrow)输出的水稻生长信息差值绝对值时引入了一种新的优化算法-粒子群算法(PSO),并对比了其与模拟退火算法(SA)的优缺点;探讨了叶面积指数(LAI)和叶片氮积累量(... 在研究遥感信息和水稻生长模型的同化过程中,最小化遥感反演与生长模型(RiceGrow)输出的水稻生长信息差值绝对值时引入了一种新的优化算法-粒子群算法(PSO),并对比了其与模拟退火算法(SA)的优缺点;探讨了叶面积指数(LAI)和叶片氮积累量(LNA)分别作为同化参数时的同化效果。结果表明,PSO无论是从同化效率还是反演精度上都要好于SA,粒子群优化算法是一种可靠的遥感与模型同化算法;LAI和LNA作为外部同化参数时各有优势,LAI作为同化参数可获得较准确的播期及播种量,而LNA作为同化参数可获得更为准确的施氮量信息。但是LAI作为外部同化参数时的反演结果总体要优于利用LNA作为同化参数时的反演结果。利用试验资料对该技术进行了测试和检验,结果显示反演的模型初始参数的平均值与真实值的相对误差(RE)均小于2.5%,均方根误差(RMSE)为0.7—2.2,产量模拟值与实测值之间的相对误差为5%左右,模拟与实测相关指标值吻合度较高,该同化技术具有较好的适用性。从而为生长模型从单点扩展到区域尺度应用奠定了基础。 展开更多
关键词 粒子群算法 ricegrow模型 同化技术 模型参数初始化
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基于更新和同化策略相结合的遥感信息与水稻生长模型耦合技术的研究 被引量：5
4
作者 王航 朱艳 +4 位作者 马孟莉 李文龙 顾凯健 曹卫星 田永超 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第14期4505-4515,共11页
将遥感与作物模型耦合有利于提高作物模型在区域尺度应用时的精度。基于集合平方根滤波算法(Ensemble Square RootFilter,EnSRF)和粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization,PSO),以叶面积指数(Leaf Area Index,LAI)和叶片氮积累量(L... 将遥感与作物模型耦合有利于提高作物模型在区域尺度应用时的精度。基于集合平方根滤波算法(Ensemble Square RootFilter,EnSRF)和粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization,PSO),以叶面积指数(Leaf Area Index,LAI)和叶片氮积累量(Leaf Nitrogen Accumulation,LNA)共同作为同化耦合点和过程更新点,将同化与更新策略相结合,研究建立了基于遥感信息与水稻生长模型(RiceGrow)耦合的水稻生长与产量预测技术。结果表明,将更新和同化策略结合后,利用RiceGrow模型模拟的水稻生长指标和产量结果更接近于实测值。其中LAI、LNA和产量与实测值间的RMSE分别为0.94、0.47 g/m2和320.15 kg/hm2;RiceGrow模型直接模拟LAI、LNA和产量的RMSE为1.25、1.24 g/m2和516.83 kg/hm2;而单纯基于同化策略模拟LAI、LNA和产量的RMSE为1.01、0.59 g/m2和335.70 kg/hm2。此外,基于该技术的模型区域尺度预测结果能较好地描述水稻生长和产量的时空分布状况,生长指标及区域总产量的模拟相对误差均小于20%。显示基于更新和同化策略相结合的遥感与模型耦合技术具有较高的预测精度,从而为区域尺度作物生长和产量预测提供了技术支撑。 展开更多
关键词 遥感 ricegrow模型 耦合 同化策略 更新策略
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要素价格诱导稻谷生产技术进步与要素替代--以南方稻作区为例 被引量：8
5
作者 张利国 刘辰 陈苏 《农业经济与管理》 CSSCI 2020年第3期16-29,共14页
利用我国南方9省1991~2017年稻谷生产面板数据,基于超越对数成本函数及影子替代弹性方法,实证分析要素价格相对变化对稻谷生产技术进步及要素替代影响。研究发现,要素相对价格变化导致稻谷生产要素结构发生调整,进而导致成本结构变化;... 利用我国南方9省1991~2017年稻谷生产面板数据,基于超越对数成本函数及影子替代弹性方法,实证分析要素价格相对变化对稻谷生产技术进步及要素替代影响。研究发现,要素相对价格变化导致稻谷生产要素结构发生调整,进而导致成本结构变化;稻谷生产技术进步为有偏技术进步,体现为劳动节约型、化肥使用型、机械使用型和农药使用型技术并存;机械与劳动力存在明显替代关系,可有效缓解劳动力结构性短缺问题;化肥、农药与劳动力也存在显著替代关系,在劳动力成本上升背景下,化肥、农药依旧是替代劳动力的理性选择。基于此,提出推进农业要素市场管理制度改革、提高育种、栽培科技创新投入和大力发展环境友好型稻谷生产模式的对策建议,以期推动稻谷持续优质生产。 展开更多
关键词 农要素价格 替代关系 有偏技术进步 南方稻作区
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