干旱区作物参考蒸发蒸腾量ANFIS预测模型研究与分析

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节水灌溉是新型农业势在必行的技术，其核心就是根据作物的需要直接将水分输送到作物根系进行浇灌。准确地判断作物对水分的需求，成为当下亟待解决的问题。作物需水量的诊断方法有两种——直接计算法和基于参考作物蒸发蒸腾量（ET0）的间接计算法，本文研究的是间接法，ET0计算结果的准确性将直接作用于诊断结果。计算ET0的方法模型有很多，但是普遍受气象资料短缺的限制，随着智能学习的进步与完善，预测算法克服了气象资料短缺时ET0计算困难的弊端。
　　本文建立了新疆干旱区11个站点的气象信息库和标准ET0库，选取基于温度的Hargreaves-Samani法（HS）、基于辐射的Priestley-Taylor（P-T）以及经验公式Irmark-Allen（Allen）进行比较，选择不同的气象条件下最佳的ET0计算模型。并且以 PM56为标准对温度法 HS、辐射法 Priestley-Taylor和经验公式法Irmark-Allen进行修正，找到了不同站点的最佳计算模型。乌鲁木齐、若羌、和田站点的最佳模型是其修正的HS法；乌鲁木齐牧试、达坂城、吐鲁番、库尔勒、喀什、麦盖提、哈密站点的最佳模型为其修正的Priestley-Taylor。
　　本论文研究了自适应神经模糊推理系统（ANFIS）算法，并将其作为 ET0的预测模型进行仿真分析，仿真结果的各项指标显示该算法的预测结果比各站点修正后的模型计算得到的结果更加接近PM计算值。
　　考虑到模型的精度受气象环境中噪音的影响，本文通过卡尔曼滤波去除由作物环境信息带入到模型中的噪音。利用仿真分析将卡尔曼修正后的 ANFIS预测模型与修正前作对比，结果表明，修正的预测模型较修正前其输出更加接近真实值。
　　为了将研究的算法运用到作物的实际种植浇灌中，利用Delphi和Matlab混合编程的方式，设计了ET0预测算法调用的测试模块，并且建立了具有多种模型的灌溉决策模块。

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作者
李志磊;
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作者单位

新疆大学;

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授予单位新疆大学;
学科机械工程
授予学位硕士
导师姓名张建杰;
年度 2017
页码
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类作物生理学;
关键词
参照蒸腾量; ANFIS预测模型; 卡尔曼滤波; 干旱区作物;

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