基于Transformer和LSTM算法的河套灌区土壤水分预测研究

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作者 王钥 郑方元 +3 位作者 雍婷 查元源 周龙才 徐祥森 《节水灌溉》 北大核心 2025年第2期1-8,14,共9页

土壤水是土壤中的关键指标,其变化直接影响着作物生长,并影响着水资源利用的管理决策。因此,准确地预测土壤水分有利于对农业水资源进行合理的规划利用。使用深度学习算法进行土壤水分预测在当前的农业、水资源管理和生态学等领域具有... 土壤水是土壤中的关键指标,其变化直接影响着作物生长,并影响着水资源利用的管理决策。因此,准确地预测土壤水分有利于对农业水资源进行合理的规划利用。使用深度学习算法进行土壤水分预测在当前的农业、水资源管理和生态学等领域具有重要性。深度学习算法能够从大规模数据中学习土壤水分的复杂模式和时空关系,为土壤水的准确预测提供了新的机会。为了探索新兴深度学习方法Transformer在土壤水分预测中的有效性,选择河套灌区义长灌域为研究区域,利用地下水位观测数据、气象数据、SMAP土壤水数据等作为训练数据,设置了1、5、10 d共3种数据滞后情况,验证Transformer算法在土壤水时间序列预测任务中的有效性,并与目前广泛应用于时序预测任务中的LSTM进行对比。研究表明Transformer在土壤水分时间序列预测任务中具有更好的预测能力,相比于LSTM,其R^(2)平均提升约0.181,RMSE平均下降27.6%。同时,Transformer在应对滞后变化带来的影响时更具鲁棒性,在3种数据滞后情况下Transformer的预测平均R^(2)分别比LSTM高出了0.121、0.167、0.256,站点平均RMSE分别降低了30.7%、28.6%、23.5%。此外,Transformer对于土壤水序列中的非线性信息的提取能力更强,对于高频振幅的土壤水时间序列Transformer拥有更强的预测能力。 展开更多

关键词 土壤水分预测 深度学习 时序预测 Transformer模型 LSTM模型 数据滞后

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2000-2022年河套灌区kNDVI的时空演变及其驱动力分析

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作者 郑美君 雍婷 +1 位作者 查元源 邱让建 《节水灌溉》 北大核心 2025年第1期112-119,128,共9页

随着气候变化加剧和人类活动增加,植被变化作为环境响应的重要指示,逐渐成为科学研究的热点。利用MODIS数据分析2000-2022年河套灌区核归一化差异植被指数(kNDVI),通过计算slope、LOWESS平滑、重心转移模型和Hurst指数,结合地表气温和... 随着气候变化加剧和人类活动增加,植被变化作为环境响应的重要指示,逐渐成为科学研究的热点。利用MODIS数据分析2000-2022年河套灌区核归一化差异植被指数(kNDVI),通过计算slope、LOWESS平滑、重心转移模型和Hurst指数,结合地表气温和降水数据,采用多元回归残差分析探究气候变化和人类活动的贡献。结果显示:①河套灌区kNDVI呈稳定增长,年均增长率1.51%(p<0.001),整体重心向西南移动,93.42%的地区kNDVI变化趋势具有较强持续性。②气候变化和人类活动对kNDVI变化的综合贡献率达88.75%,其中共同引起的绿化为主要驱动力,占总体的80.25%。③气候变化和人类活动的贡献率分别维持在0.21和0.76左右。为河套灌区kNDVI的时空演变及其驱动力提供了新见解,为区域生态管理和政策制定提供了科学依据。 展开更多

关键词 核归一化差异植被指数(kNDVI) 时空演变 气候变化 人类活动 驱动力 河套灌区

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一种由土壤剖面含水率估算土壤水力参数的方法 被引量：20

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作者 查元源 周发超 杨金忠 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第8期883-891,共9页

根据瞬时剖面法的基本思想,提出一种利用剖面土壤含水率数据推求土壤水力参数的方法。可依据不同时间和深度的土壤含水率数据,得到土壤剖面不同深度处的土壤水分通量;根据van Genuchten模型描述的土壤负压及非饱和水力传导度与土壤含水... 根据瞬时剖面法的基本思想,提出一种利用剖面土壤含水率数据推求土壤水力参数的方法。可依据不同时间和深度的土壤含水率数据,得到土壤剖面不同深度处的土壤水分通量;根据van Genuchten模型描述的土壤负压及非饱和水力传导度与土壤含水率的关系,建立水分通量和土壤水分参数间的关系,并采用非线性最小二乘法估计最优土壤水力参数。文中应用软件HYDRUS-1D模拟12种土壤所得数据和田间尺度试验数据验证了方法的实用性。结果表明,该方法预测精度较高,可以方便地应用于均质土壤水力参数的估算。 展开更多

关键词 土壤水力参数 土壤含水率 瞬时剖面法 HYDRUS-1D

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基于改进积分型Richards方程的区域地下水饱和-非饱和水流耦合模型 被引量：8

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作者 查元源 朱焱 杨金忠 《四川大学学报（工程科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期107-115,共9页

非饱和带水力参数强烈的非线性使得其数值模拟要求有较小的时间步长和空间网格,且模拟效率会受到边界条件的强烈影响,因此采用传统方法模拟区域饱和-非饱和地下水运动的成本非常高。针对该问题,将基于改进积分型Richards方程的1维非饱... 非饱和带水力参数强烈的非线性使得其数值模拟要求有较小的时间步长和空间网格,且模拟效率会受到边界条件的强烈影响,因此采用传统方法模拟区域饱和-非饱和地下水运动的成本非常高。针对该问题,将基于改进积分型Richards方程的1维非饱和水流模型同3维地下水模型相结合,建立耦合模型。非饱和带以含水量为变量,通过分离压力和水力参数变化对含水量空间变化的影响,提出了改进的积分型Richards方程模型,将该模型扩展于非均质土壤;应用控制体积有限元法建立3维地下水模型;通过2个模型的共有节点建立耦合。运用该耦合模型模拟了不同条件下的地下水流运动,并与软件Hydrus的计算结果进行了对比,两者间具有很好的一致性。本模型充分利用了积分型Richards方程的优势,可以更高效地模拟包含大气边界的区域地下水运动问题。 展开更多

关键词 地下水 土壤含水量 耦合模型 积分型Richards方程

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亭子口水利枢纽低地垫高农田防护工程保水性能研究

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作者 查元源 刘洁颖 +1 位作者 伍靖伟 刘松 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2010年第4期16-19,27,共5页

针对亭子口水利枢纽农田防护工程低地垫高方案的保水性能,在室内大型土柱试验的基础上,建立基于Richards方程的一维饱和-非饱和水流运动数学模型,模拟分析不同防护方案条件下土壤水分的运动过程和保水性能。结果表明:目前拟采用的70 cm... 针对亭子口水利枢纽农田防护工程低地垫高方案的保水性能,在室内大型土柱试验的基础上,建立基于Richards方程的一维饱和-非饱和水流运动数学模型,模拟分析不同防护方案条件下土壤水分的运动过程和保水性能。结果表明:目前拟采用的70 cm耕作层防护方案通过适度压实保水性能良好,所建模型和所得相关成果可以为类似工程提供参考。 展开更多

关键词 亭子口水利枢纽 低地垫高 保水性能 数值模拟

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OBE理念在自然科学类通识课教学中的实践——以武汉大学“地下水与人类文明”课程为例 被引量：1

6

作者 黄爽 谢华 查元源 《科教文汇》 2024年第12期78-81,共4页

通识课程是高校课程体系的重要组成部分。面向非专业学生开展自然科学类通识课,对教师在教学内容、授课方式等方面提出了挑战。该文以武汉大学自然科学类通识课程“地下水与人类文明”为例,以OBE理念为指导开展课程建设,以“四通六识”... 通识课程是高校课程体系的重要组成部分。面向非专业学生开展自然科学类通识课,对教师在教学内容、授课方式等方面提出了挑战。该文以武汉大学自然科学类通识课程“地下水与人类文明”为例,以OBE理念为指导开展课程建设,以“四通六识”为具体教学目标,设置教学内容,构建了“以问题和案例为载体的课堂讲授,以教学实验为依托的参与式学习,以主题学习为任务的小组式学习”的多元化教学模式,探讨了自然科学类通识课程建设及教学改革。 展开更多

关键词 OBE理念 自然科学 通识课程 课程建设

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利用无人机影像构建作物表面模型估测甘蔗LAI 被引量：45

7

作者 杨琦 叶豪 +2 位作者 黄凯 查元源 史良胜 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期104-111,共8页

为探讨从作物表面模型(crop surface models,CSMs)中提取株高来估算糖料蔗叶面积指数(leaf area index,LAI)的可行性,该文采用无人机-RGB高清数码相机构成的低空遥感平台,以广西糖料蔗为研究对象,采集了糖料蔗全生育期的高清数码影像,... 为探讨从作物表面模型(crop surface models,CSMs)中提取株高来估算糖料蔗叶面积指数(leaf area index,LAI)的可行性,该文采用无人机-RGB高清数码相机构成的低空遥感平台,以广西糖料蔗为研究对象,采集了糖料蔗全生育期的高清数码影像,分别在有无地面控制点条件下建立各生育期CSMs并提取株高。此外,该文利用高清数码影像计算了6种可见光植被指数并建立LAI估算模型,用以对比从CSMs提取的株高对LAI的估算效果。结果表明:全生育期CSMs提取的株高与实测株高显著相关(P<0.01),株高预测值与实测值高度拟合(R2=0.961 2,RMSE=0.215 2)。选取的6种可见光植被指数中,绿红植被指数对糖料蔗伸长末期以前的LAI的估测效果最好(R2=0.779 0,RMSE=0.556 1,MRE=0.168 0)。相同条件下,株高对LAI有更高的估测精度,其中CSMs提取的株高估测效果优于地面实测株高,预测模型R2=0.904 4,RMSE=0.366 2,MRE=0.124 3。研究表明,使用无人机拍摄RGB影像来提取株高并运用于糖料蔗重要生育期LAI的估算是可行的,CSMs提取的株高拥有较高的精度。该研究可为大区域进行精准快速的农情监测提供参考。 展开更多

关键词 遥感 无人机 农作物 作物表面模型 糖料蔗 数码影像 株高 叶面积指数

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华北平原地下水补给量计算分析 被引量：24

8

作者 谭秀翠 杨金忠 +1 位作者 宋雪航 查元源 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期73-81,共9页

采用溴示踪法研究华北平原山前冲积平原和中部平原有灌溉和无灌溉区域的地下水补给,得到研究区平均地下水补给量为126.10 mm,平均补给系数为0.185 2,有灌溉实验点的补给量和补给系数大于无灌溉实验点。同时对示踪剂运移深度和含水量分... 采用溴示踪法研究华北平原山前冲积平原和中部平原有灌溉和无灌溉区域的地下水补给,得到研究区平均地下水补给量为126.10 mm,平均补给系数为0.185 2,有灌溉实验点的补给量和补给系数大于无灌溉实验点。同时对示踪剂运移深度和含水量分布、降雨灌溉量和地下水埋深等影响因素进行分析。将各实验点计算结果与国内有关学者采用示踪剂法所得到的补给系数进行对比分析,论证了研究结果的可靠性,此研究成果可为华北平原地下水资源分析提供重要参考。 展开更多

关键词 地下水补给 示踪实验 华北平原 溴 补给系数

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基于田块尺度含水率观测的土壤水力参数多模型反演 被引量：10

9

作者 刘昭 杨文元 +1 位作者 查元源 杨金忠 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期135-144,共10页

该文利用反演工具UCODE与4种Richards方程数值模型(Ross模型、Picard-θ模型、Picard-mix模型和Picard-h模型)进行耦合,构建了4种不同的反演模型。基于田块尺度含水率观测数据,分别用4种反演模型优化了研究田块的土壤参数。研究结果表... 该文利用反演工具UCODE与4种Richards方程数值模型(Ross模型、Picard-θ模型、Picard-mix模型和Picard-h模型)进行耦合,构建了4种不同的反演模型。基于田块尺度含水率观测数据,分别用4种反演模型优化了研究田块的土壤参数。研究结果表明,4种模型的反演精度依次为:Ross模型、Picard-θ模型、Picard-mix模型和Picard-h模型,但差异并不显著,反演效率以Ross模型最优。随着网格的加密,各种模型所反演参数的模拟精度改善不明显。本文还讨论了土壤水运动中"异参同效性"现象,并提出"参数曲线带"的概念——即由反求的同效参数土壤水分曲线和水力传导度曲线形成的包络图。随着模拟精度要求越高,同效参数越少,"参数曲线带"越窄,并认为反求的同效参数曲线在含水率观测信息较多的地方交汇。 展开更多

关键词 土壤 水分 模型 RICHARDS方程 数值反演 异参同效 参数曲线带

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智慧灌区的架构、理论和方法之初探 被引量：19

10

作者 史良胜 查元源 +1 位作者 胡小龙 杨琦 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第10期1212-1222,共11页

我国灌区面临着多元化、精准化和智能化的管理需求。结合人工智能技术的发展趋势和水利学科本身特点,尝试提出智慧灌区的定义和基本功能。从灌区的感知智能、认知智能和管理决策三个方面讨论了智慧灌区研究的难点,初步论述了智慧灌区架... 我国灌区面临着多元化、精准化和智能化的管理需求。结合人工智能技术的发展趋势和水利学科本身特点,尝试提出智慧灌区的定义和基本功能。从灌区的感知智能、认知智能和管理决策三个方面讨论了智慧灌区研究的难点,初步论述了智慧灌区架构、理论和方法。在灌区感知智能方面,提出非接触式与接触式观测相结合、移动式和固定式观测相结合的观测体系,开发适用于灌区不同尺度观测的机器视觉技术、灌区特征解译技术和天地空数据智能交换技术;建立大数据环境下的信息理论,支撑灌区多源观测体系的研发和海量数据的解译和分析。在灌区认知智能方面,提出物理方程和机器学习相结合的灌区建模思路,建立“数据-物理”混合认知智能的理论基础,开发非完整先验物理机制下灌区水分、盐分、养分、污染物迁移转化以及作物生长和生态系统演化模型,开发灌区物理机制挖掘方法和动态建模方法。在灌区决策方面,提出可满足众多决策者需求以及可处理多种目标的智能优化决策系统,实现灌区尺度上的水量、水质和生态的最优化管理。 展开更多

关键词 智慧灌区 人工智能 大数据 认知智能 感知智能

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含水层层状非均质对地下水流系统的影响 被引量：6

11

作者 张俊 刘天罡 +5 位作者 董佳秋 王晓勇 查元源 唐小平 尹立河 Andrew J.Love 《中国地质》 CAS CSCD 北大核心 2020年第6期1715-1725,共11页

区域尺度上含水层非均质具有复杂的结构性和随机性,难以准确刻画,造成非均质对区域地下水流系统的影响机制研究不够深入。本文以鄂尔多斯盆地白垩系地下水流系统为研究实例,选择典型剖面,采用剖面二维随机数值模拟方法,通过对比不同非... 区域尺度上含水层非均质具有复杂的结构性和随机性,难以准确刻画,造成非均质对区域地下水流系统的影响机制研究不够深入。本文以鄂尔多斯盆地白垩系地下水流系统为研究实例,选择典型剖面,采用剖面二维随机数值模拟方法,通过对比不同非均质刻画方法下地下水流场的变化,探讨含水层层状非均质对地下水流系统的影响机制。结果显示,均质条件下模型各向异性(含水层水平和垂向渗透系数比值Kh/Kv)取值为1000时,地下水流场与实际条件较为接近;非均质条件下,渗透系数方差取值0.91,水平相关长度取值5000 m,Kh/Kv取值150时,接近实际条件。研究表明,在大尺度地下水流模拟研究中,采用水平相关长度、渗透系数方差和各向异性值三个变量生成的随机场能很好地刻画含水层的层状非均质特征及其对水流系统的影响控制作用。由于含水层不同尺度层状非均质的叠加效应,采用均质各向异性介质等效概化含水层层状非均质性会造成等效各向异性值偏大失真的效应。 展开更多

关键词 地下水流系统 含水层非均质 各向异性 数值模拟 水文地质调查工程 鄂尔多斯盆地

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基于Richards方程切换的土壤水流及溶质运移数值模拟 被引量：5

12

作者 曾季才 查元源 杨金忠 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第7期840-848,共9页

根据每个节点的土壤水分状态来选择合适的Richards方程形式,并用隐式迭代算法求解,得到一种用于模拟土壤水盐运移过程的通用方程切换方法。该方法能自由切换任意节点的控制方程,从而充分利用水头型和含水量型Richards方程的优势,适用于... 根据每个节点的土壤水分状态来选择合适的Richards方程形式,并用隐式迭代算法求解,得到一种用于模拟土壤水盐运移过程的通用方程切换方法。该方法能自由切换任意节点的控制方程,从而充分利用水头型和含水量型Richards方程的优势,适用于所有主流的迭代求解算法。成功将该方法应用于非均质土壤饱和-非饱和的溶质运移过程模拟。通过室内及数值试验,证明其在干燥砂土淋盐及干湿交替上边界的土壤积盐等普遍难题中,相比传统数值算法能大幅度提高计算效率和精度。本文方法对大区域饱和-非饱和水流运动及溶质运移数值模拟具有显著优势及应用前景。 展开更多

关键词 RICHARDS方程 方程切换 饱和-非饱和 溶质运移 数值模拟

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基于地下水均衡模型的河套灌区地下水补给排泄量分析 被引量：1

13

作者 高雅文 查元源 董斌 《灌溉排水学报》 CAS CSCD 2024年第4期74-81,共8页

【目的】多灌少排的灌溉制度导致河套灌区地下水位上升,土壤盐碱化问题突出,模拟分析地下水补给排泄过程能够增进对河套灌区地下水变化过程的理解。【方法】建立考虑排水过程的生育期-冻融期地下水均衡模型,分别采用LH-OAT算法和ES-MDA... 【目的】多灌少排的灌溉制度导致河套灌区地下水位上升,土壤盐碱化问题突出,模拟分析地下水补给排泄过程能够增进对河套灌区地下水变化过程的理解。【方法】建立考虑排水过程的生育期-冻融期地下水均衡模型,分别采用LH-OAT算法和ES-MDA算法进行参数敏感性分析和参数率定,并应用在河套灌区义长灌域。【结果】地下水均衡模型中地下水埋深对潜水蒸发极限埋深、潜水蒸发系数、灌溉水补给系数敏感。模型在河套灌区应用精度良好,能够充分反映灌域地下水埋深和地下水排水量的变化过程。对灌域地下水补给排泄关系进行分析发现,灌域地下水补给主要来源于灌溉水入渗,灌域地下水排泄主要去向为潜水蒸发。在5、7、10月,灌域地下水储量由于较大的灌溉用水和秋浇引水量而增加;9月份潜水蒸发量对地下水消耗量较小,这导致地下水储量增加;6、8月由于引水的补给量减少,部分地下水储量被潜水蒸发消耗。【结论】本文建立的考虑冻融期和地下水排水过程的水量均衡模型应用在义长灌域效果较好,灌域不同月份地下水储量变化受引水量、地下水埋深、排水量等多种因素主导。 展开更多

关键词 地下水 水均衡模型 补给 排泄 河套灌区

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内蒙古河套灌区冻融土壤水分迁移简化模型 被引量：6

14

作者 马睿 伍靖伟 +2 位作者 查元源 高鸿永 杨金忠 《灌溉排水学报》 CSCD 北大核心 2012年第6期1-5,共5页

根据内蒙古河套灌区义长灌域1990—1999年和2002—2007年14个冻融循环的实测资料,由水量平衡原理,估算了冻结过程中地下水向冻层的迁移量,以及消融过程中冻层水分对地下水的补给量和包气带含水率的变化。提出了通过冻结初期地下水埋深... 根据内蒙古河套灌区义长灌域1990—1999年和2002—2007年14个冻融循环的实测资料,由水量平衡原理,估算了冻结过程中地下水向冻层的迁移量,以及消融过程中冻层水分对地下水的补给量和包气带含水率的变化。提出了通过冻结初期地下水埋深、最大地下水埋深和融通时地下水埋深3个实测实验数据,估算冻融循环中水分迁移量的方法,并提出了用经验公式拟合正冻期地下水降深、最大冻深和消融期地下水位上升高度的方法。 展开更多

关键词 水分迁移 气温负积温 冻融循环 水量平衡

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基于机器学习方法的土壤转换函数模型比较 被引量：5

15

作者 左炳昕 查元源 《灌溉排水学报》 CSCD 北大核心 2021年第5期81-87,共7页

土壤水分状态及运动过程的准确描述与预测需要精确的土壤水力参数,而使用土壤转换函数的方法可以方便省时省力地获得土壤水力参数。对于不同的建模方法,在模型预测精度、运行效率等方面有所差异。【目的】探究不同机器学习方法建立土壤... 土壤水分状态及运动过程的准确描述与预测需要精确的土壤水力参数,而使用土壤转换函数的方法可以方便省时省力地获得土壤水力参数。对于不同的建模方法,在模型预测精度、运行效率等方面有所差异。【目的】探究不同机器学习方法建立土壤转换函数模型的优劣。【方法】使用UNSODA全球土壤水力性质数据库,对比分析了人工神经网络(ANN)、支持向量机(SVM)、K-最近邻居法(KNN)对于van Genuchten模型参数的预测精度,并使用土壤样本的含水率-负压实测数据,从土壤质地的角度评价了各模型的预测效果。【结果】SVM模型对样本的预测效果最好,ANN次之,KNN模型受边缘效应影响预测效果稍逊。在训练模型时,ANN模型用时最长,KNN模型用时最短。然而,在预测过程中,ANN模型用时最短,KNN模型用时最长。【结论】本研究推荐在小数据集上建立土壤转换函数模型时使用SVM,而在更大型的数据集上要综合考虑计算成本、预测精度等方面合理选取建模方法。 展开更多

关键词 土壤转换函数 机器学习 人工神经网络 支持向量机 K-最近邻居法

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基于R语言的作物分类研究 被引量：4

16

作者 刁雨晴 冉谷林 查元源 《节水灌溉》 北大核心 2022年第7期79-84,90,共7页

灌区的生产规划对粮食生产具有非常关键的意义,对灌区进行合理的生产规划,极为重要的一点是要快速、精准的提取出灌区的作物信息。以R语言为工具,湖北省漳河灌区为研究区,基于GF-1数据、Sentinel-2数据及Landsat 8数据,计算并提取研究... 灌区的生产规划对粮食生产具有非常关键的意义,对灌区进行合理的生产规划,极为重要的一点是要快速、精准的提取出灌区的作物信息。以R语言为工具,湖北省漳河灌区为研究区,基于GF-1数据、Sentinel-2数据及Landsat 8数据,计算并提取研究区作物的归一化差值植被指数(NDVI)、增强型植被指数(EVI)及比值植被指数(RVI)时间序列,分别采用CART决策树、朴素贝叶斯(NB)、支持向量机(SVM)、K近邻(KNN)及随机森林(RF)算法对研究区主要作物进行分类。结果表明:①基于随机森林采用多种植被指数时间序列组合数据进行分类效果最好,总精度为96.96%,Kappa系数为0.948。对各地物的分类中,水体分类效果最好,双季稻轮作区分类效果最差。②R语言可以实现遥感数据的下载、预处理、分析及可视化过程,避免了跨平台数据处理,简化了遥感数据的处理过程,说明R语言在遥感数据处理过程中具有适用性与优越性。 展开更多

关键词 R语言 作物分类 多源遥感数据 时间序列 机器学习 随机森林

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基于HYDRUS模型全膜双垄沟模式下土壤水盐运移模拟 被引量：1

17

作者 金辉 郭军玲 +1 位作者 查元源 杨治平 《山西农业科学》 2019年第8期1428-1433,共6页

为探索不同种植模式对晋北盐碱土水盐运移规律的影响,采用田间试验方法,设置空白对照、平作不覆膜、平作覆膜、起垄覆膜和全膜双垄沟5个处理,利用HYDRUS-1D/2D模型对不同种植模式下土壤水分和盐分运动规律进行数值模拟,分析了不同种植... 为探索不同种植模式对晋北盐碱土水盐运移规律的影响,采用田间试验方法,设置空白对照、平作不覆膜、平作覆膜、起垄覆膜和全膜双垄沟5个处理,利用HYDRUS-1D/2D模型对不同种植模式下土壤水分和盐分运动规律进行数值模拟,分析了不同种植模式下水盐运动状态,并对比分析模拟结果与田间实测数据。结果表明,全膜双垄沟模式可有效提高土壤含水率,降低土壤电导率,缓解土壤盐分胁迫,为作物生长提供良好的水盐环境。HYDRUS-1D/2D模型对晋北盐碱土水盐运移规律的模拟结果可靠,能够为晋北地区盐碱土壤水盐管理提供科学依据。 展开更多

关键词 全膜双垄沟 种植模式 HYDRUS-1D/2D 水盐运移

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基于贝叶斯卷积神经网络的渗透系数反演与不确定性分析

18

作者 季俣哲 查元源 《中国农村水利水电》 北大核心 2024年第4期50-57,66,共9页

地下水资源的科学管理及决策高度依赖于精确的地下水模型,其中渗透系数这一水文地质参数发挥着至关重要的作用。为了全面理解和有效利用地下水,不仅需要准确估计渗透系数空间分布,还需对参数的不确定性进行量化,以评价其可信度。研究利... 地下水资源的科学管理及决策高度依赖于精确的地下水模型,其中渗透系数这一水文地质参数发挥着至关重要的作用。为了全面理解和有效利用地下水,不仅需要准确估计渗透系数空间分布,还需对参数的不确定性进行量化,以评价其可信度。研究利用贝叶斯卷积神经网络(BCNN)探讨了渗透系数的参数反演和不确定性分析问题。为了检验该方法的有效性,进行了二维稳态水力层析抽水试验的虚拟数值实验。基准模型是具有编码-解码器结构的卷积神经网络,通过建立一个逆向映射模型,能够直接从空间插值得到的水头场中估计出参数场。在这个确定性模型的基础上,训练了贝叶斯卷积神经网络。结果表明,BCNN在不同训练数据规模下,都比确定性模型精度更高,特别是在数据量较少时,优势更加突出。通过对测试集样本进行分析,发现模型对不同区域的估计值有不同的可信度。训练良好的BCNN能够可靠地捕捉渗透系数分布的大致模式。此外,与生成式模型相比,BCNN在估计更加具挑战性的多峰非高斯对数渗透系数场时也有良好表现,这证明了BCNN在不同地质介质条件下的广泛适用性。贝叶斯卷积神经网络的使用能准确反演渗透系数并评估不确定性,为后续的地下水流模拟等物理过程提供了坚实的基础。 展开更多

关键词 渗透系数 参数反演 不确定分析 贝叶斯卷积神经网络

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土壤含盐量对TDR含水率测试结果的影响及校正方法 被引量：11

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作者 谭秀翠 杨金忠 査元源 《灌溉排水学报》 CSCD 北大核心 2010年第6期1-6,共6页

利用多种TDR仪器测试不同盐分质量浓度条件下的含水率,与烘干法测得的结果进行比较,探讨了土壤盐分对各种TDR仪器的测量精度的影响。针对TDR100仪器,采用多种探头,分析不同长度、不同间距的探针对测试结果的影响。结果表明,所选5种仪器... 利用多种TDR仪器测试不同盐分质量浓度条件下的含水率,与烘干法测得的结果进行比较,探讨了土壤盐分对各种TDR仪器的测量精度的影响。针对TDR100仪器,采用多种探头,分析不同长度、不同间距的探针对测试结果的影响。结果表明,所选5种仪器测试结果均受盐分影响,随盐分质量浓度的增加,测得的含水率值增大或是无法得出合理数值。TDR100所用探头,其探针越长、间距越宽受盐分影响越大。在含盐率较低的土体中,各仪器测试结果与烘干法测量结果变化趋势基本一致,可采用线性函数进行标定,R2均在0.94以上。试验结果可为野外试验的选点、测试和含水率校正提供参考。 展开更多

关键词 TDR 盐分 土壤含水率 标定

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基于Ross模型的降雨灌溉入渗补给地下水规律分析 被引量：9

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作者 宋博 査元源 杨金忠 《中国农村水利水电》 北大核心 2012年第9期55-59,62,共6页

采用基于Ross方法的数值模型,模拟了华北平原中部典型区降雨灌溉对地下水入渗补给。分别计算了整个土层、根区土层、根区以下土层土壤在强、弱渗透性情况下的入渗通量与地下水潜在补给量,分析了土壤渗透性和地下水埋深对地下水潜在补给... 采用基于Ross方法的数值模型,模拟了华北平原中部典型区降雨灌溉对地下水入渗补给。分别计算了整个土层、根区土层、根区以下土层土壤在强、弱渗透性情况下的入渗通量与地下水潜在补给量,分析了土壤渗透性和地下水埋深对地下水潜在补给的影响。结果显示,大埋深条件下(地下水埋深为30m),在地表以下10m处水分通量过程基本不受上边界年内变化影响;在地表2m以下,年累积通量基本不变,可以将地表以下2m作为潜在补给量的计算深度。根区土层渗透性变化对水分通量与补给量有较大影响,根区以下土层影响较小。渗透性对入渗补给量的影响主要通过根区水量均衡和表层土壤性质控制。地下水埋深大于5m后,埋深的增加对潜在补给没有影响。Ross模型能很好地处理产生干湿交替含水量变化的大气边界,建议采用Ross模型代替传统迭代模型计算降雨灌溉条件下的地下水补给。 展开更多

关键词 地下水补给 饱和导水率 地下水埋深 Ross方法 数值模拟

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