基于离散小波的土壤全氮高光谱特征提取与反演

土壤全氮是重要的养分指标,利用高光谱技术研究并构建砂姜黑土全氮含量高光谱估测模型,为作物施肥及发展精确农业提供参考。尝试研究离散小波估测土壤全氮含量的可行性,以河南省商水县不同小麦氮肥处理为试验区,采集100份0~20 cm的砂姜黑土,土壤样本风干并经研磨过筛等处理后,在实验室暗室内采集光谱。利用含量梯度法,将总样本(100个砂姜黑土)划分为建模集75个和验证集25个。将原始光谱进行一阶导数变换,并对一阶导数光谱分别进行相关分析和离散小波变换,同时结合支持向量机和K邻近算法构建高光谱土壤全氮估测模型。系统分析了原始光谱和一阶导数光谱的单波段与土壤全氮的相关性,结果表明,经一阶导数变换后的光谱与土壤全氮有更好的相关性,在1373 nm处相关系数达到最高为0.84。利用离散小波算法对一阶导数光谱进行最佳母小波和分解层次选择,结果显示,经sym8函数分解的小波系数能较好的重构土壤全氮光谱信息,进一步基于分解层L_(1)—L_(11)的低频系数分别建立支持向量回归和K邻近回归土壤全氮含量估测模型,比较全部估测模型,以分解层L_(5)的低频系数结合K邻近构建的模型最优,建模决定系数为0.90,均方根偏差为0.09 g·kg^(-1),相对分析误差为3.78,验证决定系数为0.97,均方根偏差为0.05 g·kg^(-1),相对分析误差为4.30。同时与全波段和经相关分析后挑选出的敏感波段作为输入构建的模型进行比较,K邻近模型精度提高了3.2%和9%,支持向量机模型精度提高了6.7%和11.6%。研究结果表明一阶导数变换与离散小波技术可有效减少噪声影响,提高土壤全氮含量的估测精度,又实现了光谱数据降维,简化了模型复杂度,为砂浆黑土全氮含量的精确估测提供参考。

冻结黏土单轴动态加载过程的能量耗散特征

为研究动态加载条件下人工冻结黏土的动力学特性,使用SHPB动力学试验系统进行了人工冻结黏土的单轴动态加载试验,分析了不同加载应变率及温度条件下人工冻结黏土的动强度和初始动弹性模量的变化规律,并重点讨论了动态加载过程中试样的能量耗散特征.结果表明:(1)在单轴动态加载条件下,人工冻结黏土的动弹性模量、动强度随应变率的增大或温度的降低而增大,但结果数据在低应变率区有一定波动;(2)随着试样内部塑性变形和裂纹扩展增加,试样弹性应变能密度与耗散应变能密度比值逐渐减小,试样也更容易呈现脆性破坏.以上结果有助于认识人工冻土的冲击破坏能量特征,为人工冻土工程设计与施工提供一定的参考.

基础不均匀沉降条件下立井凿井井架受力性能影响研究

冻结法凿井会导致土体冻胀融沉,使立井井架基础发生不均匀沉降,从而导致井架主要杆件受力发生变化以及井架中心的偏移,严重影响立井井架的正常工作。为研究井架基础不均匀沉降对井架关键杆件受力特性以及中心位移的影响,以某大型立井井架为例,建立有限元模型并施加荷载。试验结果表明,井架单基础沉降不但会导致井架天轮平台梁的弯矩增加高约定值,还会使主要支撑杆件应力水平高于额定值:双基础沉降会导致井架中心偏移,同样影响井架的正常工作。