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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 美國(guó)白蛾入侵危害評(píng)估及治理決策模型
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類(lèi)：
- 信息技術(shù)
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作B類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- 美國(guó)白蛾現(xiàn)已泛濫成災(zāi)，并有愈演愈烈之勢(shì)，美國(guó)白蛾對(duì)楊、桑、榆、法國(guó)梧桐等23種樹(shù)種和絕大多數(shù)的農(nóng)作物具有極大的危害性，每年繁殖2-3代，造成數(shù)十億的經(jīng)濟(jì)損失和無(wú)法挽回的生態(tài)損失。我們模型庫(kù)主要包括六個(gè)模塊，旨在于通過(guò)科學(xué)的建模，對(duì)影響美國(guó)白蛾蛹的成活率以及影響成蟲(chóng)分布的多種因子進(jìn)行定量分析，并在此基礎(chǔ)上對(duì)其造成的危害進(jìn)行綜合評(píng)估，最后提供最佳滅蟲(chóng)方案，從而使美國(guó)白蛾對(duì)農(nóng)林產(chǎn)業(yè)的危害降到最低。
- 詳細(xì)介紹：
- 本作品由6個(gè)主要的模型和2個(gè)子模型，各個(gè)模型之間緊密聯(lián)系，流程為：求出白蛾蛹存率->求出白蛾蛹羽化率->動(dòng)態(tài)擴(kuò)散->早期預(yù)防->后期治理->危害評(píng)估。 子模型My Erase Tool: 即擦除柵格圖模型，因?yàn)樵诳傮w模型中計(jì)算出的成活密度、羽化密度、分布密度等柵格圖都是整幅青島市的范圍的，然而青島市內(nèi)的湖和水庫(kù)中肯定不存在白蛾，因此要用“湖和水庫(kù)”矢量圖層去擦除生成的柵格圖層，擦除后的圖層才是符合事實(shí)的。該子模型在模型Survival Rate中被調(diào)用。 子模型Soil IDW: 顧名思義，就是對(duì)土壤中的土壤含氧量、土壤PH值、土壤有機(jī)質(zhì)含量各種土壤理化參數(shù)進(jìn)行IDW插值。該子模型在模型Survival Rate中被調(diào)用。 模型Survival Rate： 即存活率模型，此模型用來(lái)計(jì)算經(jīng)過(guò)越冬期后存活的白蛾蛹的成活密度(即每平方米成活蛹的個(gè)數(shù))。 模型Eclosion Rate： 即羽化率模型，此模型承接于模型Survival Rate，用來(lái)計(jì)算成活蛹經(jīng)過(guò)羽化后的羽化密度(即每平方米羽化成白蛾的個(gè)數(shù)。其中要對(duì)如下的因子進(jìn)行加權(quán)疊加，通過(guò)AHP計(jì)算軟件，運(yùn)用層次分析法和方根法來(lái)確定各個(gè)因子的權(quán)重，得到的權(quán)重科學(xué)，符合事實(shí)。 模型Dynamic Spread： 即動(dòng)態(tài)擴(kuò)散模型，此模型承接于模型Eclosion Rate，此模型用來(lái)動(dòng)態(tài)模擬羽化后的白蛾進(jìn)行擴(kuò)散的過(guò)程，采用Iteration進(jìn)行了3次循環(huán)模擬，以模擬每一個(gè)小階段的擴(kuò)散過(guò)程。要對(duì)車(chē)流量、人口、植被、風(fēng)速、高程五個(gè)因子加權(quán)疊加。 模型Early period Prevention： 即早期預(yù)防模型，此模型承接于模型Survival Rate，以實(shí)現(xiàn)用天敵嚙齒蜂來(lái)預(yù)防白蛾蛹，結(jié)果以圖層和表的形式展示。 模型Later period Handle： 即后期治理模型，此模型承接于模型Dynamic Spread，在美國(guó)白蛾擴(kuò)散完畢后，根據(jù)成蟲(chóng)的分布情況，可以根據(jù)白蛾密度將受災(zāi)區(qū)劃分為輕度、中度、重度災(zāi)區(qū)，對(duì)于不同程度的受災(zāi)地區(qū)，分別采取不同的滅蟲(chóng)方案，并以圖層和表的形式輸出。 模型Damage Evaluation： 即損失評(píng)估模型，根據(jù)白蛾擴(kuò)散的最后密度，運(yùn)用層次分析法對(duì)研究區(qū)域進(jìn)行損失評(píng)估，分為經(jīng)濟(jì)損失和非經(jīng)損失。經(jīng)濟(jì)損失包括直接經(jīng)濟(jì)損失、間接經(jīng)濟(jì)損失和防治費(fèi)用。非經(jīng)濟(jì)損失主要是體現(xiàn)在對(duì)樹(shù)木的影響上，主要包括碳氧平衡損失、減低噪聲功能損失、生產(chǎn)生活損失、心理影響損失、景觀(guān)美學(xué)損失。用層次分析法確定各個(gè)因子的權(quán)重，采用方根法來(lái)計(jì)算判斷矩陣的權(quán)重。
作品圖片
作品專(zhuān)業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 近年，美國(guó)白蛾災(zāi)害日益嚴(yán)重，對(duì)農(nóng)林生產(chǎn)造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和不可挽回的生態(tài)損失。因此，我們采取一些科學(xué)的方法對(duì)白蛾暴發(fā)進(jìn)行預(yù)警和危害評(píng)估并且提供最佳處理方案。創(chuàng)新點(diǎn)是運(yùn)用ArcGIS軟件強(qiáng)大的空間分析功能將影響白蛾生長(zhǎng)、擴(kuò)散的各種因子進(jìn)行分析，并將分析結(jié)果以及對(duì)白蛾的生長(zhǎng)擴(kuò)散影響結(jié)果和擴(kuò)散后的經(jīng)濟(jì)損失情況以地圖、表格的形式展現(xiàn)出來(lái)。技術(shù)關(guān)鍵和指標(biāo)是綜合運(yùn)用ArcGIS軟件ToolBox中的各種工具對(duì)各種影響因子進(jìn)行空間分析，確定因子的權(quán)重，運(yùn)用迭代的思想模擬白蛾的動(dòng)態(tài)擴(kuò)散情況。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 本作品由6個(gè)主要的模型和2個(gè)子模型，各個(gè)模型之間緊密聯(lián)系，流程為：求出白蛾蛹存率->求出白蛾蛹羽化率->動(dòng)態(tài)擴(kuò)散->早期預(yù)防->后期治理->危害評(píng)估。主要技術(shù)特點(diǎn)是運(yùn)用了迭代的思想動(dòng)態(tài)模擬美國(guó)白蛾的擴(kuò)散情況，查閱大量白蛾生活習(xí)性有關(guān)資料，得到白蛾生活習(xí)性與氣溫、降水量等各種物理化學(xué)因子的關(guān)系，各因子的權(quán)重均由AHP軟件計(jì)算求得，具有科學(xué)性。提供某地區(qū)的模型所需數(shù)據(jù)，就能預(yù)測(cè)本地區(qū)的白蛾擴(kuò)散分布狀況并提供防治措施，還能進(jìn)行災(zāi)害評(píng)估。參考資料：《美國(guó)白蛾生物學(xué)特性的研究》作者：張春玲，李志文；《美國(guó)白蛾的發(fā)生規(guī)律與綜合治理》作者：殷培峰，毛建萍，浦冠勤。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 本作品在2010年10月的ESRI2010中國(guó)大學(xué)生GIS軟件開(kāi)發(fā)大賽空間建模與分析組中被評(píng)為鼓勵(lì)獎(jiǎng)
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無(wú)
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品、模型、現(xiàn)場(chǎng)演示、圖片、錄像
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 將美國(guó)白蛾繁殖生存所必須的環(huán)境數(shù)據(jù)導(dǎo)入到軟件模型中，通過(guò)與目標(biāo)地區(qū)的各項(xiàng)實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，立刻能夠輸出擴(kuò)散分布狀況和經(jīng)濟(jì)損失情況。本模型著眼于環(huán)境保護(hù)、維護(hù)生態(tài)平衡。模型庫(kù)能根據(jù)特定地區(qū)的自然條件和往年受美國(guó)白蛾危害的程度預(yù)測(cè)本年度其危害程度，并根據(jù)受災(zāi)程度提供最佳的滅蟲(chóng)方案。本模型庫(kù)雖以美國(guó)白蛾為例，但同時(shí)適用于其他一般的外來(lái)昆蟲(chóng)入侵，具有一定的通用性。廣泛的實(shí)用性和低成本性決定了本作品將有廣闊的市場(chǎng)效益。
同類(lèi)課題研究水平概述
- 目前運(yùn)用地理信息系統(tǒng)來(lái)對(duì)美國(guó)白蛾進(jìn)行防治的研究，本作品屬首例。國(guó)內(nèi)外對(duì)白蛾生活習(xí)性的研究成果已經(jīng)較多，但只停留在簡(jiǎn)單的生活習(xí)性研究，并未將其與地理空間信息特別是空間分析相結(jié)合。地理信息系統(tǒng)是一門(mén)研究空間與環(huán)境的科學(xué)，它能夠通過(guò)地理信息系統(tǒng)軟件對(duì)地質(zhì)、植被、季候、氣象、交通流量、人口分布等各種空間數(shù)據(jù)與應(yīng)用需求相結(jié)合進(jìn)行分析，并將分析結(jié)果以空間位置的直觀(guān)方式在地圖上展現(xiàn)出來(lái)。利用地理信息系統(tǒng)的這一特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)，在深入研究美國(guó)白蛾的習(xí)性后，將美國(guó)白蛾繁殖生存所必須的環(huán)境數(shù)據(jù)導(dǎo)入到軟件模型中，通過(guò)與目標(biāo)地區(qū)的各項(xiàng)實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，立刻能夠輸出很多有價(jià)值的信息。 軟件包括多個(gè)模型，所有模型環(huán)環(huán)相扣，能夠系統(tǒng)的完成對(duì)美國(guó)白蛾入侵的危害評(píng)估，并能提供科學(xué)合理的治理決策。例如：通過(guò)土壤分析模型、越冬成活率模型、羽化率模型等的綜合應(yīng)用，可準(zhǔn)確判斷不同地區(qū)害蟲(chóng)的越冬和羽化情況，這時(shí)早期預(yù)防模型就會(huì)根據(jù)上述分析給出如何投放天敵周氏嚙小蜂的預(yù)防方案；而通過(guò)將人口、交通、風(fēng)向風(fēng)速、植被等數(shù)據(jù)輸入動(dòng)態(tài)擴(kuò)散模型，則可以動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)蟲(chóng)害的擴(kuò)散情況，這時(shí)結(jié)合后期治理模型就可以快速有效的采取應(yīng)對(duì)手段，抵御蟲(chóng)害的漫延；軟件還提供了損失評(píng)估模型，可以根據(jù)白蛾擴(kuò)散的最后密度對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性和非經(jīng)濟(jì)性損失的量化評(píng)估。由此可見(jiàn)，該項(xiàng)研究成果涵蓋了災(zāi)害前預(yù)防、災(zāi)害中處理直到災(zāi)害后的損失評(píng)估，對(duì)抵御美國(guó)白蛾的侵害提供了一整套系統(tǒng)、全面的解決方案，有極高的實(shí)用價(jià)值。該套模型經(jīng)過(guò)一定程度的改造還能夠廣泛的應(yīng)用于其他類(lèi)似的蟲(chóng)害防治，對(duì)保障生態(tài)系統(tǒng)的完整性以及農(nóng)林產(chǎn)業(yè)的正常穩(wěn)定發(fā)展具有重要的意義。
