基于Python语言快速批量运行DSSAT模型及交叉融合、扩展应用技术应用

随着数字农业和智慧农业的发展,基于过程的作物生长模型(Process-based Crop Growth Simulation Model)在模拟作物对气候变化的响应与适应、农田管理优化、作物品种和株型筛选、农业碳中和、农田固碳减排等领域扮演着越来越重要的作用。Decision Support Systems for Agrotechnology Transfer (简称DSSAT)模型是世界知名的作物生长模拟模型之一。现有版本V4.7能模拟27种主要农作物的生长发育和产量形成过程,被广泛应用于精细农业、水肥管理、气候变化、粮食安全、土壤碳周转、环境影响、农业可持续性、农业生态等诸多与农业生产和科研有关的领域。DSSAT模型内核算法是基于Fortran语言开发的,软件界面是基于C++进行开发。了解和熟悉DSSAT模型的关键算法和软件的操作是学习DSSAT模型的基础。此外,想要成为一名优秀的作物模型使用者与科研团队不可或缺的人才,除了掌握对作物模型相关知识之外,还要掌握模型的快速模拟和高效数据分析能力。

Python是一门应用场景广泛、简单易学的程序语言,在DSSAT模型的气候、土壤、管理措施等数据准备,自动化模拟和结果分析上都发挥着重要的作用。因此,为辅助提高作物模型工作者的DSSAT模型使用技术,我们举办了作物模型高级应用实战技术培训班,培训分为实践课程和进阶课程。实践课程将从DSSAT模型算法和模型软件两个方面熟悉掌握DSSAT模型的使用。进阶课程将学习如何利用Python程序语言来快速使用DSSAT模型,让大家不需要使用界面操作就可以快速批量运行DSSAT模型,方便各个领域可以更好地交叉融合、扩展应用。本次培训我们精选大量作物模型应用案例,全程干货,让参训学员全面熟悉DSSAT这一综合型农业生态系统模型,提高学员模型应用能力、数据分析和图表制作技能。如果你是资深模型爱好者,这次培训可以进一步熟悉各个模块的相关算法;如果你是个模型入门者,这次培训将让你体验一键模拟的乐趣。

专题一、Python语言与数据科学

1 Python语言与数据科学

1)python语言发展脉络

2)Python语言在作物模型中的应用

2 1 Python软件安装及入门

1)Anaconda软件安装

2)Python库的安装与基本语法

3)Python的字符操作与正则表达式

4)Python的数据清洗与存储

5)各种数据格式的读写及操作

专题二、Python准备DSSAT气象文件

1 Python操作和准备气象文件

1)DSSAT气象文件的编写分析

2)使用Python编写DSSAT气象文件

3)日照转辐射算法的编写

4)DSSAT气象文件的批量转化

专题三、Python准备DSSAT土壤文件

1 DSSAT模型的土壤模块及土壤输入参数

2 使用Python近似估算土壤输入参数

3 使用Pyhon语言操作和准备土壤输入文件

4 使用Python快速批量生产土壤文件

5 使用Python调用全球土壤数据库的数据并转化成DSSAT土壤文件

专题四、Python准备DSSAT管理文件

1 使用Python对农田管理措施(播期、密度、施肥、灌溉、有机肥、秸秆还田等)进行设置

2 使用Python进行管理文件批量准备(只需要填写excel,就能批量模拟)

专题五、Python准备DSSAT参数文件及批量模拟文件

1 DSSAT模型的主要遗传参数,包括物种参数、生态型参数、品种参数

2 主要的参数优化方法

3 使用Python语言进行参数文件准备

4 使用Python语言对批量模拟文件的编写

专题六、Python对模拟结果进行数据清洗、整理

1 使用Python读取DSSAT文件的模拟结果

2 对模拟结果进行数据清洗、分类和整理

专题七、Python对模拟结果进行数据分析及绘图

1 使用Python对模拟结果进行分析

2 使用Python计算模拟结果的MSE、RMSE、MAE、d-value、EF值

3 使用Python对模拟结果进行可视化(模拟结果的动态图和1:1图等)

专题八 学员根据科研或生产实际,提供数据,集体讨论DSSAT的高级应用方案

提供若干附加材料,包括典型论文、其它软件以及学习材料

实例回顾、训练、巩固

答疑与讨论(大家提前把问题整理好)

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