Avec le développement de l'agriculture numérique et de l'agriculture intelligente, les modèles de système de production agricole basés sur les processus jouent un rôle important dans la simulation de la réponse et de l'adaptation des cultures au changement climatique, l'optimisation de la gestion des terres agricoles, la sélection des variétés de cultures et des types de plantes, la séquestration du carbone des terres agricoles et les émissions de gaz à effet de serre. rôle de plus en plus important.
Le modèle APSIM (Agricultural Production Systems sIMulator) [1] est l'un des modèles de simulation de croissance des cultures de renommée mondiale. Le modèle APSIM comporte deux séries de modèles, Classic et Next Generation, qui peuvent simuler le processus sol-plante-atmosphère de dizaines de cultures, pâturages et arbres, et est largement utilisé dans l'agriculture de précision, la gestion de l'eau et des engrais, le changement climatique, l'alimentation sécurité, renouvellement du carbone du sol, impact environnemental, durabilité agricole, écologie agricole et de nombreux autres domaines liés à la production agricole et à la recherche scientifique.
L'algorithme de base du modèle APSIM est développé sur la base du langage Fortran, et l'interface logicielle est développée sur la base de C #, pilotée par des composants, et chaque module peut être librement combiné. Comprendre et se familiariser avec les algorithmes clés et les opérations logicielles du modèle APSIM est la base de l'apprentissage du modèle APSIM.
De plus, pour devenir un excellent utilisateur de modèles de cultures et un talent indispensable pour l'équipe de recherche scientifique, en plus de maîtriser la connaissance des modèles de cultures, il faut également maîtriser les capacités de simulation rapide et d'analyse de données efficaces du modèle. Le langage R est un langage de programmation avec un large éventail de scénarios d'application et est facile à apprendre. Le modèle APSIM a développé de nombreux packages auxiliaires du langage R, qui jouent un rôle dans la préparation des données, la simulation automatique, l'optimisation des paramètres et l'analyse des résultats de l'APSIM. le climat, le sol et les mesures de gestion du modèle jouent un rôle important.
Alors comment utiliser le langage R pour utiliser rapidement le modèle APSIM ? Cette fois, nous avons sélectionné un grand nombre de cas d'application de modèles de culture, et l'ensemble du processus est sec.Vous pouvez vous familiariser parfaitement avec APSIM, un modèle d'écosystème agricole complet, et améliorer la capacité d'application du modèle, l'analyse des données et la création de graphiques des étudiants. .
Application du modèle APSIM et nettoyage des données en langage R
1) Le concept de modèle de croissance des cultures
2) État de développement des modèles de croissance des cultures
3) Processus de développement du modèle APSIM
4) Modules et processus de simulation du modèle APSIM
5) Fonctionnement du modèle APSIM
Mise en place d'APSIM
Explication de l'interface de fonctionnement du modèle APSIM
Programmation en langage R et nettoyage des données
Préparation de fichiers météorologiques APSIM et application de fusion du langage R
Préparation des données météorologiques fournies avec APSIM
1) Introduction du fichier météorologique APSIM .met
2) Algorithme du soleil au rayonnement
3) Conversion du fichier météo APSIM
4) Échange terre-atmosphère du modèle APSIM et processus de bilan énergétique
Cas 1 : Utilisation du langage R pour générer des fichiers météorologiques
Cas 2 : Utiliser le langage R pour produire en masse des fichiers météorologiques APSIM à partir des données du réseau de partage météorologique/données NC
Les modules de développement phénologique et de production photosynthétique du modèle APSIM
Développement de la phénologie APSIM et production photosynthétique
1) Échelle de période de croissance du modèle APSIM
2) Calcul de la température cumulée du modèle APSIM
3) Algorithme de période de croissance du modèle APSIM
4) Facteurs et algorithme de la période de croissance du modèle APSIM
Algorithme de production photosynthétique du modèle APSIM
Allocation de matériaux et simulation de rendement APSIM
Algorithme d'allocation des substances du modèle APSIM
2 module de simulation de sortie du modèle APSIM
1) Simulation du nombre de grains par panicule du modèle APSIM
2) Simulation de rendement du modèle APSIM
3) Paramètres liés au rendement du modèle APSIM
Cas 1 : Simulation de la biomasse potentielle des cultures et du rendement potentiel
Cas 2 : Simulation du rendement des cultures sous différents paramètres variétaux
Module de bilan hydrique du sol APSIM
Algorithme d'équilibre hydrique du sol du modèle APSIM
1) Algorithme d'évapotranspiration de l'eau du sol et de transpiration des plantes
2) Algorithme de ruissellement et de drainage des eaux du sol
3) Test des paramètres hydrauliques du sol
Cas 1 Paramètres d'entrée du modèle APSIM et préparation des fichiers de sol
Cas 2 Estimation approximative des paramètres du sol du modèle APSIM en cas de données manquantes
Module Bilan carbone et azote du sol APSIM
Modèle APSIM Simulation des processus dynamiques des éléments nutritifs du sol et simulation des émissions de gaz à effet de serre
1) Processus de minéralisation et de fixation de l'azote
2) Nitrification et dénitrification de l'azote
3) Simulation du N2O du sol
Modèle APSIM Modèle de pool de carbone du sol et simulation du carbone organique du sol SOC
1) L'histoire du développement du modèle de réservoir de carbone du sol
2) Le modèle de renouvellement du carbone du sol
3) Simulation du carbone organique du sol
Cas 1 Modèle APSIM Simulation des émissions de N2O et simulation du carbone organique du sol
Module de gestion des terres agricoles APSIM et simulation de scénarios
Préparation des mesures de gestion des terres agricoles pour le modèle APSIM
1) Date de semis du modèle APSIM et paramètres de densité de semis
2) Paramètres de fertilisation du modèle APSIM (engrais chimique + engrais organique)
3) Paramètres d'irrigation du modèle APSIM
4) Réglage retour paille modèle APSIM
5) Simulation pluriannuelle du modèle APSIM et simulation de la rotation des cultures
Cas 1 : Le modèle APSIM simule l'impact du changement climatique sur la croissance des cultures
Cas 2 : Le modèle APSIM simule l'impact de la rotation pluriannuelle des cultures sur les émissions de carbone organique du sol et de gaz à effet de serre
Cas 3 : La simulation APSIM simule l'impact de différents scénarios de gestion sur le rendement des cultures
Optimisation des paramètres du modèle APSIM et analyse des résultats et évaluation du modèle
Optimisation des paramètres du modèle APSIM
1) Les principaux paramètres génétiques du modèle APSIM
2) Méthode d'optimisation des paramètres du modèle APSIM
Cas 1 : Utilisation de MCMC et d'autres méthodes pour optimiser les paramètres du modèle APSIM
Cas 2 : Utiliser le langage R pour lire les résultats de simulation par lots et évaluer le modèle APSIM
Cas 3 : Utiliser le langage R pour visualiser les résultats de simulation (graphiques dynamiques et graphiques 1:1 des résultats de simulation, etc.)
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