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文檔簡介
1、進行作物生態(tài)條件及其生態(tài)反應相似性或差異性的空間分析和區(qū)劃研究,有助于充分利用與挖掘自然資源和品種遺傳潛力,設(shè)計優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)和高效的作物生產(chǎn)模式,推動作物生產(chǎn)的區(qū)域化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,對指導區(qū)域作物生產(chǎn)及糧食安全保障具有重要意義。地統(tǒng)計學理論是研究空間變量分布及變異規(guī)律的有效方法之一,但前人甚少將其引入進行作物品質(zhì)的定量化空間分析與生態(tài)區(qū)劃研究。本研究以小麥為對象,在建立模型輸入?yún)?shù)空間數(shù)據(jù)源的基礎(chǔ)上,首先研究了小麥籽粒品質(zhì)預測模型的空間升尺
2、度方法;其次,基于地統(tǒng)計學理論,探討了基于網(wǎng)格點的小麥籽粒品質(zhì)空間變異特征的定量化分析方法;然后,基于非監(jiān)督分類算法初步提出了小麥籽粒品質(zhì)生態(tài)區(qū)劃方案;最后,通過有效耦合與集成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、小麥模型與WebGIS平臺等,建立了具有綜合功能的數(shù)字麥作支持系統(tǒng)。研究成果有助于促進作物模型的尺度化和區(qū)域化應用,確立小麥品質(zhì)的空間變異規(guī)律和生態(tài)區(qū)劃,為數(shù)字麥作及現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展奠定技術(shù)基礎(chǔ)。
首先基于小麥籽粒品質(zhì)預測模型的參數(shù)需求和區(qū)域
3、性氣候因子的變化特征,通過比較3種空間插值法的模擬精度,確定普通克里格法為適宜的氣象數(shù)據(jù)空間插值法。以此對江蘇省和我國主要冬麥區(qū)內(nèi)氣象臺站實際觀測的逐日最高氣溫、最低氣溫、日照時數(shù)和降雨量4個主要氣候要素進行了空間推算,生成了2個研究區(qū)域逐日4個氣候要素5km×5km空間分辨率柵格圖以及區(qū)域內(nèi)6個冬小麥品種開花至成熟期的日均溫、日較差、總?cè)照諘r數(shù)和總降雨量4個氣象因子5km×5km空間分辨率柵格圖,為小麥籽粒品質(zhì)預測模型的升尺度研究、品
4、質(zhì)空間變異分析和生態(tài)區(qū)劃提供了區(qū)域化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺。
通過解析小麥籽粒品質(zhì)預測模型的機理及模型升尺度的技術(shù)路徑,基于構(gòu)建的區(qū)域化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺,研究探討了小麥籽粒品質(zhì)預測模型的空間升尺度方法。首先采用“先計算后插值”和“先插值后計算”兩種升尺度方法,模擬了小麥籽粒品質(zhì)預測模型的區(qū)域表現(xiàn),進而確定“先插值后計算”為小麥籽粒品質(zhì)預測模型的適宜升尺度方法。然后,在不同氣象環(huán)境下對模型進行了區(qū)域應用,所得結(jié)果與點尺度下的情景基本吻合,
5、表明小麥籽粒品質(zhì)預測模型“先插值后計算”的升尺度方法具有較好的區(qū)域適用性。
基于地統(tǒng)計學理論和品質(zhì)空間變異模式,運用半方差函數(shù)理論和模型升尺度方法,探索了定量小麥籽粒品質(zhì)空間變異規(guī)律的方法。首先對小麥籽粒品質(zhì)預測模型的區(qū)域模擬結(jié)果進行了半方差函數(shù)擬合;其次,基于擬合函數(shù)的特征參數(shù)進行了籽粒品質(zhì)的空間相關(guān)性、最大相關(guān)范圍、不同方向空間變異性的定量化分析。結(jié)果顯示,基于地統(tǒng)計學和模型升尺度方法,可有效融合基于網(wǎng)格點的品質(zhì)指標與
6、地理空間坐標,從而進行區(qū)域內(nèi)籽粒品質(zhì)指標空間變異的定量化分析,且精細的柵格圖可直觀、定量地描述區(qū)域內(nèi)品質(zhì)空間分布和變異趨勢。
運用小麥籽粒品質(zhì)預測模型的升尺度方法和籽粒品質(zhì)空間變異的定量化方法,分析提出了我國主要冬麥區(qū)的小麥品質(zhì)生態(tài)區(qū)劃。首先,對我國主要冬麥區(qū)的氣候環(huán)境和升尺度品質(zhì)預測結(jié)果進行了定量分析。然后,以區(qū)域模擬結(jié)果為數(shù)據(jù)源,建立了空間計算模型,并對各品質(zhì)指標數(shù)據(jù)進行了基于網(wǎng)格點的融合處理,進而以非監(jiān)督分類法對各網(wǎng)
7、格單元進行了基于主要品質(zhì)指標的空間聚類。最后,根據(jù)國家小麥籽粒品質(zhì)標準,分析評價歸屬于同一空間區(qū)域的主要品質(zhì)指標統(tǒng)計值,提出了數(shù)字化小麥籽粒品質(zhì)生態(tài)區(qū)劃方法。根據(jù)研究結(jié)果,初步將我國主要冬麥區(qū)劃分為強筋、中強筋、中筋、中弱筋和弱筋5個冬小麥籽粒品質(zhì)生態(tài)區(qū),并以精細的柵格圖實現(xiàn)了直觀、定量的空間表達。
在上述工作的基礎(chǔ)上,通過探索小麥品質(zhì)預測模型、管理知識模型和生長模擬模型與WebGIS技術(shù)的集成機制,提出了“XML技術(shù)+自
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