Динамико-статистическая модель продукционного процесса кукурузы с использованием спутниковой информации и метод прогноза урожайности

• Автор: Найдина, Татьяна Александровна
• Шифр специальности: 25.00.30
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Обнинск
• Количество страниц: 203 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ УРОЖАЙНОСТИ КУКУРУЗЫ

1.1. Постановка проблемы

1.2. Обзор существующих моделей прогнозирования урожайности кукурузы

1.2.1. Физико-статистические модели

1.2.2. Динамические имитационные модели

1.2.3. Модели с использованием спутниковых данных

Выводы к первой главе

ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКА КУЛЬТУРЫ И ТЕРРИТОРИИ ЕЕ ПРОИЗРАСТАНИЯ

2.1. Характеристика культуры
2.2. Характеристика территории произрастания
Выводы ко второй главе
ГЛАВА 3. ДИНАМИКО-СТАТИСТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОДУКЦИОННОГО ПРОЦЕССА КУКУРУЗЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СПУТНИКОВОЙ ИНФОРМАЦИИ
3.1. Анализ базовой модели
3.2. Модернизация базовой модели
3.2.1. Исследование взаимосвязи наземных и спутниковых данных
3.2.2. Использование спутниковой информации для расчета интенсивности фотосинтеза
3.2.3. Использование спутниковой информации для расчета листового индекса..
3.2.4. Учет влияния температурного режима на урожайность
3.2.5. Учет влияния влажностного режима на урожайность
3.3. Моделирование продукционного процесса кукурузы с использованием спутниковой информации
Выводы к третьей главе
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ДИНАМИКО-СТАТИСТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ПРОГНОЗА УРОЖАЙНОСТИ КУКУРУЗЫ НА ЗЕРНО
4.1. Схема расчета средней областной урожайности
4.2. Входные данные
4.3. Прогнозирование тенденции временного ряда урожайности
4.4. Оценка условий формирования урожая
4.5. Результаты авторских испытаний
Выводы к четвертой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Литература
Приложение 1. Список опубликованных и приравненных к ним научных трудов
автора, справки о личном творческом вкладе автора
Приложение 2. Абсолютная и относительная ошибки прогнозов урожайности
кукурузы на зерно в результате авторских испытаний
Приложение 3. Временные методические указания (проект) для составления прогноза урожайности кукурузы на зерно

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность исследования. Кукуруза является одной из наиболее ценных и распространенных в мире злаковых культур. По площади посева и валовому производству в мире наряду с пшеницей и рисом она является основной зерновой культурой. Кукуруза отличается от других зерновых культур высокой потенциальной урожайностью и широкой универсальностью использования в пищевой промышленности, животноводстве, медицине и других отраслях экономики.
Производство кукурузы в России, как и в мире неуклонно растет. По данным РОССТАТ, за последние пять лет (2008-2012 гг.), по сравнению с предшествующим пятилетним периодом (2003 - 2007 гг.), среднегодовые значения валового сбора, посевной площади и урожайности зерна кукурузы увеличились соответственно на 76% (от 3,29 до 5,78 млн. тонн), 63 % (от 1,03 до 1,67 млн. га) и 7,3 % (от 35,4 до 37,9 ц/га). Определенную роль в этом сыграло наблюдающееся изменение климата (Б.Г. Шерстюков [147], P.M. Вильфанд, А.И. Страшная [19]).
В связи с возрастающей хозяйственной ценностью этой культуры в нашей стране необходим своевременный и качественный агрометеорологический прогноз ее урожайности, содействующий принятию плановых и стратегических решений, с целью увеличения объема полезной продукции высокого качества и разработки баланса зерна страны и отдельных территорий.
В настоящее время в оперативной практике Росгидромета для прогнозирования урожайности кукурузы используются регрессионные методы, разработанные А.И. Страшной [117-119], JI.B. Комоцкой и др. [51]. Регрессионные методы, как известно, имеют ряд недостатков, присущих всем физикостатистическим моделям.

ная кривая поглощения лучистой энергии зеленым листом, характерная для взрослых листьев (рис. 1). Максимальное поглощение приходится на область 300-480 нм (87-97%), в среднем оно составляет 92-95%; второй максимум имеет место в области 640 - 680 нм, где коэффициент поглощения варьирует от 80 до 93%. Поглощение желто-зеленых лучей ниже - в среднем 65-75%. В области 0,7 - 1,1 мкм коэффициент поглощения невелико - 5-15%. Начиная с 1,2 мкм поглощение вновь возрастает за счет воды, начиная с 2-3 мкм лист поглощает практически неселективно до 96-98% падающей радиации.
0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 мкм
Область спектра
Рис.1. Поглощение лучистой энергии «средним» листом в области спектра 0,3 -2,5 мкм (И.А. Шульгин [151])
Основываясь на особенностях поглощении лучистой энергии листьями растений в различных областях спектра (рис.1), измеряя отражение земной поверхности по спутниковым данным и определяя оптические характеристики растительного покрова, рассчитывают различные «вегетационные индексы» и делают предположение о состоянии растительности.
«Вегетационный индекс - это показатель, рассчитываемый в результате операций с сигналами, полученными в разных спектральных диапазонах (каналах) данных дистанционного зондирования, и имеющий отношение к парамет-