基于GIS的区域作物生长模拟模型.pdf

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1、第28卷第2期1802012年1月农业工程学报TransactionsoftheCSAE、，01．28No．2Jan．2012基于GIS的区域作物生长模拟模型唐天均1，雷玉平2※(1．深圳市环境科学研究院，国家环境保护饮用水水源地管理技术重点实验室，深圳518001；2．中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源中心，石家庄050021)摘要：利用VB程序语言改写SUCROS作物生长模型，将其模块法并改进了水分平衡和作物系数算法。通过试验数据对参数的校验，模型可以较准确模拟主要作物乍长变量和预测产量。以GIS与作物生长模拟模块紧密集成的方式，采用ArcGISEngine控件开发了区域作

2、物模拟模型(RCGM)，可用以模拟区域作物生长和产量时空分布。建立空间数据库管理区域作物生长模拟所需空间数据。以河北省栾城县为例，应用RCGM进行县域冬小麦生长模拟和产量预测，模拟产量平均相对误差为12．51％，表明区域模型模拟也有较高准确性。关键词：GIS，模型，作物生长，空间数据库，冬小麦，产量预测doi：10．39690．issn．1002—6819．2012．02．032中图分类号：Q141文献标志码：A文章编号：1002—6819(2012)一02—0180—07唐天均，雷玉平．基于GIS的区域作物生长模拟模型[J]．农业工程学报，2012，28(2)：180一185．Ta

3、ngTianjun。LeiYuping．RegionalcropgrowthmodelbasedonGIS[J]．TransactionsoftheCSAE，2012，28(2)：180一185．(inChinesewithEnglishabstract)0引言华北平原是中国主要的小麦玉米两熟区，耕地面积占全国25％，粮食总产占全国的30％，农业生产占有举足轻重的地位【l】。近年来，水资源供需矛盾加剧、水污染严重、生态环境恶化等问题，已成为中国华北地区农业可持续发展的主要限制因剥21。决策部门需要环境属性为非均匀的国家、流域、生态区、行政区等空间尺度上的信息，全面、及时、准确的区域农

4、作物分布状况、生长信息和产量模拟是解决这一问题的前提条件，作物模型的区域应用成为重要的研究方向，准确的作物长势监测和产量预测对于促进农业决策和可持续发展具有重要意义‘31。作物生长模拟模型具有较强的机理性、系统性和通用性，从农业生态系统物质平衡和能量守恒原理以及物质能量转换原理出发，以光、温、水、土壤等条件为环境驱动变量，应用数学物理方法和计算机技术，对作物生长发育期内光合、呼吸、蒸腾等重要生理生态过程及其与气象、土壤等环境条件的关系进行逐日数值模拟，再现农作物生长发育全过程。综合了大气、土壤、作物遗传特性和田间管理等因素对作物生产变化的影响，克服了传统的作物．天气统计模型的缺点，是

5、一种面向过程收稿日期：2010．11．08修订日期：2011-08—19基金项目：中国科学院知识创新工程重要方向项目(KZCX2·YW-449)作者简介：唐天均(1984一)，男，四川I安岳人，工程师，主要研究方向为环境模拟和GIS应用。深圳深圳市环境科学研究院，国家环境保护饮用水水源地管理技术重点实验宦，518001。Emaihtangtianjun003@163．com※通信作者：雷玉平(1964一)，男，江西人，副研究员，主要从事水文、GIS和RS系统集成研究。石家庄中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源中心，050021。Emaihleiyp@sjzim．∽．cn而且机理性

6、和时间动态性很强的模型，已成为各种生态模型最重要的组成部分之一【41。国内有关华北地区冬小麦生长模拟的研究成果很多。冯利平等【5】对华北进行分区并对各区域代表点进行作物模型的调试，利用Mapinfo软件绘制分区数据化地图，实现了代表点模拟结果的区域GIS显示。邬定荣等【6】进行WOFOST在华北平原的适用研究。马玉平等【7j就作物模型WOFOST与遥感信息结合进行了研究。张黎等【8l将遥感信息应用于以WOFOST模型中，模拟了水分限制条件下华北冬小麦生长情况。目前区域作物模型主要采用了遥感数据静态监测、用统计模型进行估产，机理性不强；采用宏语苦编写作物模型，受GIS平台限制。作物生长

7、模拟模型和GIS系统耦合，使得模型应用范围可以从站点尺度扩展到区域尺度，能够更好利用作物生长模型的机理性和GIS系统的空间分析能力。区域作物模型能够同时进行区域内的时间维和空间维的分析，输出一个空间变化的结果，然后通过GIS的空间显示能力进行展示，直观地为决策者或其他用户提供依据。因此，建立基于GIS技术的区域作物模型，结合遥感数据进行区域模拟，将单点作物生长模拟模型进行尺度扩展，用于评价区域生产力，区域作物长势监测和产量监测，模拟区域环境变化对作物生长和