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DSSAT模型建模方法、Python+DSSAT快速批量運行及交叉融合、擴展

編輯:Python

Decision Support Systems for Agrotechnology Transfer (簡稱DSSAT)模型是世界知名的作物生長模擬模型之一。現有版本V4.7能模擬27種主要農作物的生長發育和產量形成過程,被廣泛應用於精細農業、水肥管理、氣候變化、糧食安全、土壤碳周轉、環境影響、農業可持續性、農業生態等諸多與農業生產和科研有關的領域。DSSAT模型內核算法是基於Fortran語言開發的,軟件界面是基於C++進行開發。了解和熟悉DSSAT模型的關鍵算法和軟件的操作是學習DSSAT模型的基礎。此外,想要成為一名優秀的作物模型使用者與科研團隊不可或缺的人才,除了掌握對作物模型相關知識之外,還要掌握模型的快速模擬和高效數據分析能力。Python是一門應用場景廣泛、簡單易學的程序語言,在DSSAT模型的氣候、土壤、管理措施等數據准備,自動化模擬和結果分析上都發揮著重要的作用。
實踐部分從DSSAT模型算法和模型軟件兩個方面熟悉掌握DSSAT模型的使用。進階部分學習如何利用Python程序語言來快速使用DSSAT模型,讓大家不需要使用界面操作就可以快速批量運行DSSAT模型方便各個領域可以更好地交叉融合、擴展應用。
精選大量作物模型應用案例,全程干貨,全面熟悉DSSAT這一綜合型農業生態系統模型,提高模型應用能力、數據分析和圖表制作技能。如果你是資深模型愛好者,這次學習可以進一步熟悉各個模塊的相關算法;如果你是個模型入門者,這次學習將讓你體驗一鍵模擬的樂趣

【專家】:肖博士,一流高校老師,長期從事農業、生態領域多源數據整合,土壤-作物生長模型模擬和機器/深度學習開發、應用及空間網格模擬,發表了多篇SCI高水平論文,具有豐富的科研和教學經驗。

>>> DSSAT 作 物 模 型 建 模 方 法 及 實 踐 技 術 應 用


第一部分:DSSAT模型建模實踐技術應用內容

專題一 DSSAT模型與高級應用
1.作物生長模型的概念
2.作物生長模型的發展現狀
3.DSSAT模型的開發歷程
4.DSSAT模型的模塊及模擬流程
5.作物生長模型的前沿應用
作物生長模型的算法改進
作物生長模型站點尺度和柵格尺度的模擬
作物生長模型與機器學習的集成
作物生長模型與遙感、表型數據的同化

專題二 DSSAT模型安裝與編譯
1 DSSAT模型操作
1)DSSAT的安裝
2)DSSAT模型操作界面講解
2 DSSAT模型源碼操作與編譯
1)DSSAT模型源碼安裝
2)DSSAT源碼的介紹與修改
3)DSSAT源碼的編譯

專題三 DSSAT氣象文件准備
DSSAT自帶的氣象數據的准備
1)DSSAT氣象文件的介紹
2)日照轉輻射算法
3)DSSAT氣象文件轉化

專題四 DSSAT模型的物候發育模塊
DSSAT生育期算法
1)DSSAT模型的生育期尺度
2)DSSAT模型的積溫計算
3)DSSAT模型的生育期算法
4)DSSAT模型的生育期影響因子及算法

專題五 DSSAT土壤文件准備
1 DSSAT模型的土壤輸入參數
2 DSSAT模型土壤參數在數據缺失情況下的近似估算
3 DSSAT模型土壤輸入文件准備

專題六 DSSAT土壤水-碳-氮模塊
1 DSSAT模型的土壤模塊
2 DSSAT模型土壤水分模塊的主要算法
3 DSSAT模型土壤養分動態過程模擬及N2O排放的模擬
1)氮素的礦化和固定過程
2)氮素的硝化作用與反硝化作用
3)土壤N2O的模擬
4)土壤磷動態與模擬
4 DSSAT模型土壤碳庫模型及土壤有機碳SOC的模擬
1)土壤碳庫模型的發展歷程
2)土壤碳的周轉模型
3)土壤CO2排放和土壤有機碳的模擬

專題七 DSSAT管理文件准備
1 DSSAT模型的農田管理措施的准備
1)DSSAT模型播期和播種密度設置
2)DSSAT模型施肥設置(化肥+有機肥)
3)DSSAT模型的灌溉設置
4)DSSAT模型秸稈還田設置
2 DSSAT模型的作物生長模擬
1)光溫潛在產量的模擬
2)不同管理措施下作物生長的模擬

專題八 DSSAT作物生長模擬算法
1 DSSAT模型光合生產和物質分配算法
2 DSSAT模型產量形成算法
3 DSSAT模型養分吸收、分配和養分效應算法
4 DSSAT水分效應算法

專題九 DSSAT作物參數設置和優化
1 DSSAT模型的主要遺傳參數,包括物種參數、生態型參數、品種參數
2 DSSAT軟件自帶的參數優化方法
3 DSSAT軟件自帶的參數敏感性分析方法

專題十 DSSAT模型結果分析與模型評價 
1 對DSSAT模擬的模擬結果進行分析
2 對模擬結果的進行模型評價
3 對模型的結果進行做圖

專題十一 更多案例模擬與疑難解答
1 不同作物、不同情景的模擬
2 實例回顧、訓練、鞏固
3 答疑與討論


第二部分進階:基於Python語言快速批量運行DSSAT模型 及交叉融合、擴展應用技術

專題一 Python語言與數據科學
1 Python語言與數據科學
1)python語言發展脈絡
2)Python語言在作物模型中的應用
2Python軟件安裝及入門
1)Anaconda軟件安裝
2)Python庫的安裝與基本語法
3)Python的字符操作與正則表達式
4)Python的數據清洗與存儲
5)各種數據格式的讀寫及操作

專題二 Python准備DSSAT氣象文件
1 Python操作和准備氣象文件
1)DSSAT氣象文件的編寫分析
2)使用Python編寫DSSAT氣象文件
3)日照轉輻射算法的編寫
4)DSSAT氣象文件的批量轉化

專題三 Python准備DSSAT土壤文件
1 DSSAT模型的土壤模塊及土壤輸入參數
2 使用Python近似估算土壤輸入參數
3 使用Pyhon語言操作和准備土壤輸入文件
4 使用Python快速批量生產土壤文件
5 使用Python調用全球土壤數據庫的數據並轉化成DSSAT土壤文件

專題四 Python准備DSSAT管理文件
1 使用Python對農田管理措施(播期、密度、施肥、灌溉、有機肥、秸稈還田等)進行設置
2 使用Python進行管理文件批量准備(只需要填寫excel,就能批量模擬)
 

專題五 Python准備DSSAT參數文件及批量模擬文件
1 DSSAT模型的主要遺傳參數,包括物種參數、生態型參數、品種參數
2 主要的參數優化方法
3 使用Python語言進行參數文件准備
4 使用Python語言對批量模擬文件的編寫

專題六 Python對模擬結果進行數據清洗、整理
1 使用Python讀取DSSAT文件的模擬結果
2 對模擬結果進行數據清洗、分類和整理

專題七 Python對模擬結果進行數據分析及繪圖
1 使用Python對模擬結果進行分析
2 使用Python計算模擬結果的MSE、RMSE、MAE、d-value、EF值
3 使用Python對模擬結果進行可視化(模擬結果的動態圖和1:1圖等)

專題八
根據科研或生產實際,提供數據,集體討論DSSAT的高級應用方案
提供若干附加材料,包括典型論文、其它軟件以及學習材料
實例回顧、訓練、鞏固
答疑與討論


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