基于R语言APSIM模型进阶应用与参数优化、批量模拟

作者 : admin 本文共2588个字,预计阅读时间需要7分钟 发布时间: 2024-06-10 共2人阅读

随着数字农业和智慧农业的发展,基于过程的农业生产系统模型在模拟作物对气候变化的响应与适应、农田管理优化、作物品种和株型筛选、农田固碳和温室气体排放等领域扮演着越来越重要的作用。APSIM (Agricultural Production Systems sIMulator)模型是世界知名的作物生长模拟模型之一。APSIM模型有Classic和Next Generation两个系列模型,能模拟几十种农作物、牧草和树木的土壤-植物-大气过程,被广泛应用于精细农业、水肥管理、气候变化、粮食安全、土壤碳周转、环境影响、农业可持续性、农业生态等诸多与农业生产和科研有关的领域。APSIM模型内核算法是基于Fortran语言开发的,软件界面是基于C#进行开发,组件式驱动,各个模块可以自由组合。了解和熟悉APSIM模型的关键算法和软件的操作是学习APSIM模型的基础。此外,想要成为一名优秀的作物模型使用者与科研团队不可或缺的人才,除了掌握对作物模型相关知识之外,还要掌握模型的快速模拟和高效数据分析能力。R语言是一门应用场景广泛、简单易学的程序语言,APSIM模型开发了许多R语言辅助包,在APSIM模型的气候、土壤、管理措施等数据准备,自动化模拟,参数优化和结果分析上都发挥着重要的作用。

专题一

APSIM模型应用与R语言数据清洗

1) 作物生长模型的概念

2) 作物生长模型的发展现状

3) APSIM模型的开发历程

4) APSIM模型的模块及模拟流程

5) APSIM模型操作

APSIM的安装

APSIM模型操作界面讲解

6) R语言编程与数据清洗(数据筛选、合并、切片、重复值、缺失值处理)

专题二

APSIM气象文件准备与R语言融合应用

APSIM自带的气象数据的准备

1) APSIM气象文件.met的介绍

2) 日照转辐射算法

3) APSIM气象文件转化

4) APSIM模型陆气交换和能量平衡过程

案例一:使用R语言进行气象文件的生成

案例二:使用R语言将气象共享网数据/NC等数据批量生产APSIM气象文件

案例三:使用R语言批量修改气象文件及调用APSIM文件

专题三

APSIM模型的物候发育和光合生产模块

APSIM物候发育和光合生产

1) APSIM模型的生育期尺度

2) APSIM模型的积温计算

3) APSIM模型的生育期算法

4) APSIM模型的生育期影响因子及算法

5) APSIM模型光合生产算法

案例一:使用APSIM classic 和NG版本模拟生育期和生物量

专题四

APSIM物质分配与产量模拟

1 APSIM模型的物质分配算法

2 APSIM模型产量模拟模块

1) APSIM模型的穗粒数模拟

2) APSIM模型的产量模拟

3) APSIM模型的产量相关参数

案例一:作物潜在生物量和潜在产量的模拟

案例二:不同品种参数下作物产量的模拟

专题五

APSIM土壤水平衡模块

APSIM模型的土壤水分平衡算法

1) 土壤水蒸散和植物蒸腾算法

2) 土壤水径流和排水算法

3) 土壤水力参数的测试

案例一:APSIM模型输入参数和土壤文件的制备

案例二:APSIM模型土壤参数在数据缺失情况下的近似估算

案例三:使用R语言批量修改APSIM模型土壤参数

案例四:APSIM模型模拟土壤水分动态

专题六

APSIM土壤碳、氮平衡模块

APSIM模型土壤养分动态过程模拟及温室气体排放的模拟

1) 氮素的矿化和固定过程

2) 氮素的硝化作用与反硝化作用

3) 土壤N2O的模拟

案例一:APSIM模型N2O排放模拟

案例二:APSIM模型模拟土壤No3和NH4的动态变化

专题七

APSIM土壤碳、氮平衡模块

APSIM模型土壤碳库模型及土壤有机碳SOC的模拟

1) 土壤碳库模型的发展历程

2) 土壤碳的周转模型

3) 土壤有机碳的模拟

案例一:APSIM模型土壤碳库模型参数率定 

案例二:APSIM模型模拟秸秆还田对土壤碳库变化的影响

专题八

APSIM农田管理模块与情景模拟

APSIM模型的农田管理措施的准备

1) APSIM模型播期和播种密度设置

2) APSIM模型施肥设置(化肥+有机肥)

3) APSIM模型的灌溉设置

4) APSIM模型秸秆还田设置

5) APSIM模型多年模拟和轮作模拟

案例一:APSIM模型模拟气候变化对作物生长的影响

案例二:APSIM模型模拟多年轮作下土壤有机碳和温室气体排放的影响

案例三:APSIM模型模拟作物单做、连作和轮作

案例四:APSIM模型模拟玉米大豆复合种植(间作)

案例五:使用R语言对APSIM管理文件进行批量修改及批量运行

专题九

APSIM模型Next Generation(NG)版本

APSIM模型Next Generation(NG)版本异同

1) APSIM模型NG版本与Classic版本的区别

2) APSIM模型NG版本Clock模块、气象土壤模块、Factors模型、品种模块

3) APSIM模型NG版本管理模型设置

案例一:APSIM模型NG版本设置多种管理情景组合

案例二:APSIM模型NG版本复现Classic版本的案例

专题十

APSIM模型参数优化和结果分析与模型评价

APSIM模型的参数优化

1) APSIM模型的主要遗传参数

2) APSIM模型的参数优化方法

案例一:使用频率派和贝叶斯派(MCMC)等多种方法对APSIM模型Classic和NG版本进行参数优化

案例二:使用R语言批量读取模拟结果以及对APSIM模型进行评价

案例三:使用R语言对模拟结果进行可视化(模拟结果的动态图和1:1图等)

专题十一

APSIM模型源代码解析

APSIM模型源代码解析

1) APSIM模型源代码的结构解析

2) APSIM模型源代码编译

案例一:更改APSIM模型源代码参数进行编译

案例二:运用编译源代码后的模型进行模拟

专题十二

更多案例模拟与疑难解答

1) 实例回顾、训练、巩固

2) 答疑与讨论 

原文链接基于R语言APSIM模型进阶应用与参数优化、批量模拟插图http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzUyNzczMTI4Mg==&mid=2247693904&idx=5&sn=0255b94f969f3fc8c3988c0259082598&chksm=fa76a96dcd01207bdc032940f8736a5048df4f45e90897a46fd0cada2bf8a0b80011b5d74c87&token=442889311&lang=zh_CN#rd

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