이 연구는 미국 환경 보호국의 대상 Watersheds 교부금 프로그램 (프로젝트 # WS97704801)로부터받은 지원에서 일부 재정 지원, 결합 자연과 인간 시스템 (프로젝트 # DEB1010259-CARD-KLIN)의 국립 과학 재단 (National Science Foundation)의 역학, 미국과 한 Foodand 농업의 협정 농업 프로젝트의 농업 - 국립 연구소 (프로젝트 # 20116800230190-CARD -)의.

1. 유역 모델을 준비하고 최적화를위한 입력 데이터를 제공 <ol><li> i_SWAT 데이터베이스를 만듭니다 <ol><li> &quot;회전하는 것&quot;이​​라는 프로그램을 사용하여, 토양, 날씨, 관리 및 비료 등 다양한 입력 데이터베이스에서 데이터베이스를 구축 할 수 있습니다. </li><li> 또한, 기존의 SWAT 실행은 (아마도 ArcSWAT 또는 AVSWAT로 만든) i_SWAT.exe로 가져올 수 있습니다. 이 경우, 프로그램은 &quot;swat_rewrite는&quot;관리 또는 필드 레벨의 데이터를 기준으로 다른 HRU 정보를 대체하는 데 사용할 수 있습니다. </li><li> SWAT 모델의 보정 및 검증이 시점에서 수행해야합니다. 이 너구리 강 유역 EA 모델링 프레임 워크 내에서 통합 SWAT (버전 2005) 모델은 원래 조정과 Jha 외 의해 설명 된대로 총 최대 일일로드 (TMDL) 연구에 대한 확인되었습니다. (2010). SWAT 모델의 추가 보정 및 검증은 descri 같은 너구리 강 유역 기본 계획의 개발 지원에 실시 된본 연구에 사용 된 SWAT 모델입니다 Agren 주식회사 (2011)에 침대를 갖추고 있습니다. </li><li> SWAT2005GA.exe라는 SWAT2005.exe의 수정 된 버전을 사용합니다. </li></ol></li><li> &quot;유역 presets.csv&quot;를 제출 준비 -이 너구리 분수령에 해당 설정의 많은 부분을 저장하는 텍스트 파일입니다. 그것은 한 번의 클릭으로 유역에 대해 여러 개의 컨트롤 및 데이터 필드를 설정하려면 다음 GeneticiSWAT과 MapSWAT에서 읽을 수 있습니다. </li><li> 보전 실천 요소의 비용을 준비합니다. 이 예를 들어, 다음은 테이블에 저장됩니다 [실습 비용 - 카운티의 너구리] 데이터베이스 &quot;subbasin Josh.mdb하여 실제 비용&quot;인치 </li></ol> 후보 솔루션의 총 비용은 분수령 단위 ( &quot;수문 응답 단위&quot;또는 HRUs)에 적용 보전 관행의 비용의 합계입니다. 최적화 프로그램은 분수령에있는 모든 경작지 HRU의 보존 관행의 특정 집합에서 하나의 보전 실천의 최적의 할당을 고려합니다. SHRU에 할당 가능한 보존 관행 ETS는 allele 세트라고합니다. <ol start="4"><li> SWAT 폴더를 만듭니다. 이 실행의 경우, 16 개의 CPU가 SWAT2005GA.exe 16 복사본가 16 별도의 폴더에 실행 된 즉, 사용 된 (같은이 적은 CPU를, 예를 들어있는 시스템을 적용, 4 폴더는 &quot;쿼드 코어&quot;프로세서를 만들 수합니다). </li></ol> 2. 최적화 매개 변수를 선택 <ol><li> 최적화는 &quot;GeneticISWAT&quot;라는 프로그램에 의해 제어됩니다. 최적화, 개방 GeneticISWAT.exe을 수행합니다. <ol><li> 그런 다음 &quot;열기&quot;, &quot;파일&quot;로 이동하여 i_SWAT 데이터베이스 &quot;너구리 GA.mdb&quot;를 선택합니다. </li><li> 다음 &quot;구성&quot;SWAT 모델 실행 (SWAT2005GA.exe)에 경로를 지정하려면 &quot;파일&quot;로 이동합니다. </li><li> &quot;실행&quot;로 이동 한 다음 &#39;Allele 설정을 선택합니다. &quot; 이 단계는 최적화에 사용되는 보존 관행의 조합을 결정합니다. 이 실행의 경우 allele은 # 14 절약 사례의 23 조합을 가지고있는, 사용 된 설정합니다. AVailable allele 세트는 구성 파일 &quot;Alleles.csv&quot;에 저장됩니다. </li><li> &quot;실행&quot;다음 SPEA2 진화 알고리즘을 사용하여 multiobjective 최적화를 수행하기 위해 &quot;SPEA2 아카이브 기본 인식 하위 집합&quot;을 선택하세요. </li></ol></li></ol><img src="/files/ftp_upload/4009/4009fig1.jpg" alt="그림 1"/> 그림 1. 최적화 목표 및 매개 변수를 설정합니다. 최적화 매개 변수를 선택 할 : 사전 설정 : 최적화 할 수있는 유역을 선택합니다. &quot;적용&quot;을 클릭하면이 화면에 제어 값을 채우기 위해 사전 파일 &quot;유역 presets.csv&quot;에서 항목을 선택합니다. 출력 변수 : 최적화를위한 환경 목표를 선택합니다. (N 아울렛, P 아울렛)을 선택 바와 같이,이 3 차원 목표 기능을 정의한다 : 질소는 (유기 N은 + NO3 + NH4 + NO2)는 (Orga, 콘센트에서 5 년 동안 인 평균NIC P + 미네랄 P)는 콘센트에서 5 년 동안 평균 및 보존 관행의 총 비용이 포함됩니다. 이 3 차원 효율이 줄어의 경계를 생성됩니다. multiobjective 프로그램 ({출력 변수}, 총 비용) 최소화하기 위해입니다 대체 출력 변수는 선택하실 수 있습니다. 인구 크기 : 설정 초기 인구의 크기입니다. 이 후보 솔루션의 초기 수를 결정합니다. 옵션 &quot;각 allele와 씨는&quot;선택하면 유역의 모든 경작지 HRUs로 설정 allele에 지정된 각 절약 실천의 균일 한 응용 프로그램을 대표하는 후보 솔루션이 먼저 생성됩니다. 나머지 후보 솔루션은 경작지 HRUs로 설정 allele의 보존 사례를 무작위 할당에 의해 만들어집니다. 옵션을 &quot;각 allele와 씨&quot;를 선택하면, 하나는 초기 인구 크기가 allele 세트의 대립 유전자의 수 (이 예제에서는 23)으로 크게 적어도 있는지 확인해야합니다. &quot;jove_content&quot;세대&gt; 수 : 최적화 실행 (실행이 다시 시작 될 수 있다는주의)에 대한 세대 원하는 번호 (반복) 설정합니다. 크로스 오버 확률 : 두 후보 솔루션은 새 후보 솔루션을 만드는 선택하면, 크로스 오버 확률이 뚜렷한 새로운 솔루션 (이 실험을 위해 1로 설정)이 생성되는 확률을 지정합니다. 임시 인구의 크기 :이 만든 새 후보 솔루션의 수를 결정합니다. 이 값이 프로세서 스레드의 수의 정수 여러 (이 예제의 16) 경우 프로세서 자원이 가장 효율적으로 사용됩니다. 돌연변이 확률 : allele 세트에서 다른 절약 실천에 HRU 지정의 임의의 변화의 가능성을 지정합니다. (이것은이 예제에 대해 0.03로 설정되어 있습니다). 수스레드 : 사용 프로세서 또는 스레드의 수를 선택합니다. 16이 예제에서 사용됩니다. 곡선 번호 교정 계수 :이 SWAT 모델 보정에서 제공됩니다. 텍스트 파일의 인구를 저장 :이 반복의 지정된 번호를 한 후 실행 최적화를 다시 시작 한 소원이 완료되는 경우를 선택하는 것이 중요합니다. 이 옵션을 선택하면 모든 살아 후보 솔루션 (개인)의 모든 HRU의 allele 값이있는 텍스트 파일을 생성합니다. 이것은 실행을 다시 시작하고 계속 다시 읽을 수 있습니다. 보조 최적화 매개 변수 첫 해는 : 과거 기상 정보 시작 후 1 년으로 설정하고, 늦어도보다 칠년이 데이터의 끝 이전이어야합니다. 옥수수의 가격 : 비료 절감 비용을 추정하기 위해 수율 손실 방정식을 사용합니다. <p클래스 = &quot;jove_content&quot;&gt; 채점 방법 : SPEA2 보관. 점수는 생존 개인이 크로스 오버를 위해 선택하는 방법을 가능성이 결정됩니다. 퍼지 방법 : 지배. 모든 3 차원에 더 아르 개인은 지배와 정화되어 있습니다. HUC 출처 : 다음 필드 &quot;유역 HUC&quot;에서 &quot;7100006&quot;를 값을 의미 &quot;특정 지역&quot;로 설정이 HUC 지대 테이블에서 행을 찾는 데 사용됩니다. 이 값은 &quot;07100006&quot;는 너구리 유역에 8 자리 HUC 코드입니다. 비용 출처 : CRP 이외의 비용은 위의 연습 비용 테이블에 카운티 FIPS 코드에 따라 결정됩니다 나타냅니다 &quot;카운티 (HRU 위치 코드)&quot;로 설정하십시오. 비용 소스 CRP : CRP 그 비용을 표시하는 &quot;1 위치&quot;로 설정은 위의 연습 비용 테이블에 카운티 FIPS 코드에 따라 결정됩니다. <str긴 사연&gt; SWAT 버전 : SWAT2005 3. 대표 결과 GeneticiSWAT.exe는 모든 후보 솔루션 (개인),뿐만 아니라 최적화 실행을 다시 시작하는 데 사용할 수있는 최종 알고리즘 반복과의 결과를 인코딩 &quot;저장&quot;파일에 대한 설정 및 결과를 보여주는 로그 파일을 생성합니다. 이 시점에서, 하나는 아래의 단계에 따라 파레토 효율적인 솔루션 (효율이 줄어의 국경)의 집합 전체 내용을 표시 할 수 있습니다 : <ol><li> GeneticiSWAT를 실행, <ol><li> i_SWAT 데이터베이스 &quot;너구리 GA.mdb&quot;를 엽니 후 &quot;열기&quot;, &quot;파일&quot;로 이동합니다. </li><li> &quot;실행&quot;로 이동 한 다음 &#39;HRU 목록 내보내기&#39;. &quot;너구리 Allele의 HRU.txt&quot;로 파일을 저장합니다. </li></ol></li><li> &quot;3D 애니메이션&quot;다음 &quot;실행&quot;을 선택 Mapswat.exe를 실행하여 애니메이션을 생산하고 있습니다. </li></ol><img src="/files/ftp_upload/4009/4009fig2.jpg" alt="그림 2"/> 그림 2. 사우스 캐롤라이나3 차원 첨단 시각화를위한 &quot;스냅 샷&quot;을 만들 reenshot. 출력 POV-RAY 프로그램을 사용하여 다음 &quot;렌더링&quot;, &quot;파일 큐&quot;를 선택하여 이미지 파일로 한 번에 모두 렌더링 할 수있는 파일의 시리즈이다. 이미지는 자체적으로 사용하거나 알고리즘의 진행을 보여주는 영화로 결합 할 수 있습니다. <img src="/files/ftp_upload/4009/4009fig3.jpg" alt="그림 3"/> 그림 3. 효율이 줄어의 국경의 정적 시각화. 원하는 경우, 알고리즘의 진행을 보여주는 영화는 &quot;Framescanner.exe&quot;를 실행하고 다음 단계를 수행하여 만들 수 있습니다 : <ol><li> &quot;파일&quot;로 이동 한 후 다음 &quot;새로 만들기&quot;다음 &quot;파일&quot;다음 &quot;가져 오기&quot;, &quot;PNG 파일&quot;. 정적 이미지를 선택합니다. </li><li> 동영상을 만들려면 다음 다음 &quot;AVI&quot;를 &quot;내보내기&quot;, &quot;파일&quot;로 이동합니다. </li><li> 이미지의 배치에서 AVI 파일을 만들 코덱 &quot;DIB&quot;를 선택파일. </li></ol> 국경의 각 포인트는 분수령 구성 (풍경의 보존 관행의 특정 과제)를 나타냅니다. 이러한 구성의지도는 다음 단계를 수행하여 전체 돌아가는 볼 수 있습니다 : <ol><li> Mapswat.exe를 실행 &#39;지도 애니메이션 &quot;다음&quot;실행 &quot;을 선택하십시오. </li><li> 사전 설정 목록에서 &quot;너구리&quot;를 선택하고 &quot;적용&quot;을 클릭합니다. </li><li> 지도 레이아웃 목록에서 &quot;레이아웃 7 (너구리)&quot;을 선택 후 &quot;OK&quot;를 클릭하십시오. </li></ol><img src="/files/ftp_upload/4009/4009fig4.jpg" alt="그림 4"/> 그림 4. 최후의 개척지의 각 개인의지도를 만들기의 스크린 샷. 관심 내보내기 특정 유역 구성 (개인). 종종 관심의 질문은 특정 수질 목표를 달성 특정 유역 구성 (개인)을 선택하는 것입니다. 예를 들어, 하나는 개인을 발견 할 수 있습니다기본 로딩에 비해 20 % 30 % 인에 의해 질소를 감소 국경에 idual. MapSWAT 하나는 지정된 목표에 가장 작은 유클리드 거리와 개인에 대한 경계를 검색 할 수 있습니다. 이것은 다음을 수행하여이 작업을 수행 할 수 있습니다 : <ol><li> MapSWAT.exe를 엽니 다. &quot;검색&quot;| &quot;를 실행&quot;을 선택하십시오. </li></ol><img src="/files/ftp_upload/4009/4009fig5.jpg" alt="그림 5"/> 그림 5. 수질 목표에 따라 국경의 특정 개인을 검색의 스크린 샷. <ol start="2"><li> 최소 및 최대 감소 목표 Tmin와 티맥스뿐만 아니라 간격 색조를 입력합니다. 또한 특정 N의 기준 옆에있는 &#39;% 감소 &quot;공간의 기준에서 질소의 % 감소 (Nspec) 및 인을 기준 옆에있는&#39;% 감소&quot;에 인에 % 감소 (Pspec)를 입력합니다. 이 프로그램은 팝업 화면에서 출력을 생성합니다 : </li></ol><html><img src="/files/ftp_upload/4009/4009fig6.jpg" alt="그림 6"/> 그림 6. 검색 출력의 스크린 샷 <ol start="3"><li> 스프레드 시트에 &quot;텍스트 복사&quot;및 붙여 넣기를 클릭합니다. 세 테이블이 생성됩니다. 먼저 가까운 색조가 Tmin에서 티맥스 범위 동일한 퍼센트 감소의 N과 P 목표에 개인입니다. 바로이 아래의 대상에 가장 가까운 하나의 개인 (Nspec, Pspec)가 나타납니다. 둘째, 표 Tmin에서 티맥스의 P 대상 범위는 N이 Nspec 근처에 지속적으로 개최되는 동안 개인 가까운있게되었습니다. 셋째, P는 Pspec 근처에 지속적으로 개최되는 동안 Tmin에서 티맥스에 이르기까지 N 목표 가까운 개인을 제공 테이블입니다. 이 경우, 30 % N 감소에 가장 가까운 사람이 14,637,279.60의 N 값으로 ID 8423이었다. 여기에 보존 관행과 효율이 줄어의 국경이 유역 구성의 위치의 공간적 분포를 보여주는지도는 다음과 같습니다 </li></ol>files/ftp_upload/4009/4009fig7.jpg &quot;ALT =&quot;그림 7 &quot;/&gt; 그림 7. 국경에서 선택한 개인을 설명하는 샘플 맵의 스크린 샷이 있습니다. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/4009/4009fig7large.jpg" target="_blank">큰 그림을 보려면 여기를 클릭하십시오</a> . 추가적인 분석을 위해지도 데이터를 내보내기하는 것은 다음 단계에 따라 수 있습니다 : <ol><li> Mapswat.exe를 실행 &quot;내보내기 맵 데이터&quot;다음 &quot;실행&quot;을 선택하십시오. </li><li> 사전 설정 목록에서 &quot;너구리&quot;를 선택하고 &quot;적용&quot;을 클릭합니다. </li><li> 유역 구성 (개인) (8423 표시)의 ID를 입력하고 &#39;확인&#39;을 클릭 한 다음 &#39;보기 Allele 등록 정보 &quot;와&quot;표시 비용 &quot;을 확인합니다. 이 데이터는 GIS 프로그램을 사용하여 선택한 유역 구성의 맞춤지도를 생성하는 데 사용할 수 있습니다. </li></ol><table border="1"><tbody><tr><td> 프로그램의 이름 </td><td> 출처 </td><td> 기술 </td></tr><tr><td> 회선 근 </td><td> 카드 </TD&gt; <td> 생성 및 유역에 대한 토양, 날씨 및 관리 데이터 i_SWAT 데이터베이스를 채 웁니다. </td></tr><tr><td> Swat2005GA.exe </td><td> USDA 목초지, 토양 및 물 연구소 </td><td> 유역 시뮬레이션 모델 </td></tr><tr><td> i_SWAT.exe </td><td> 카드 </td><td> SWAT 데이터베이스 인터페이스 </td></tr><tr><td> GeneticISWAT.exe </td><td> 카드 </td><td> 진화 알고리즘 SWAT 컨트롤러입니다. 에서 GALib 통합 <a href="http://lancet.mit.edu/ga/" target="_blank">http://lancet.mit.edu/ga/</a> . </td></tr><tr><td> MapSWAT.exe </td><td> 카드 </td><td> , i_SWAT 데이터베이스와 shapefiles를 읽고 세대와 개인의 이미지를 생산하고 있습니다. </td></tr><tr><td> POV - 레이 </td><td> Povray.org </td><td> 비전 raytracer의 지속성. </td></tr><tr><td> Framescanner.exe </td><td> 토드 캠벨 </td><td> AVI 변환기 PNG 이미지 </td></tr><tr><td> Windows Live 무비 메이커 </td><td> 마이크로 소프트 </td><td> AV를 압축하는 데 사용I WMV로 </td></tr></tbody></table> 표 1. 필요한 프로그램 표. <table border="1"><tbody><tr><td> 파일의 이름 </td><td> 유형 </td><td> 기술 </td></tr><tr><td> 너구리 GA.mdb </td><td> Access 데이터베이스 </td><td> 너구리 유역의 구조 및 관리 설명입니다. GeneticiSWAT와 MapSWAT에 의해 읽어보세요. </td></tr><tr><td> 유역 presets.csv </td><td> 본문 </td><td> GeneticiSWAT.exe 및 MapSWAT에 대한 설정 프리셋 </td></tr><tr><td> Alleles.csv </td><td> 본문 </td><td> allele의 목록 진화 알고리즘에 설정합니다. </td></tr><tr><td> 너구리 Allele의 HRU.txt </td><td> 본문 </td><td> GeneticISWAT가 경작지로 결정 그 대립 유전자를 나열하여 만든 파일입니다. MapSWAT으로 읽어 보시기 바랍니다. </td></tr><tr><td> subbasin Josh.mdb하여 실제 비용 </td><td> 액세스 데이터베이스 </td><td> 관리 연습과 카운티의 비용. </td></tr><tr><td> 테라스 Zones.mdb </td><td> 액세스 데이터베이스 </td><td> 표 [HUC 데이터]는 분수령의 테라스와 항복 영역 번호를 보유하고 있습니다. </td></tr><tr><td> NRI Budgets.mdb </td><td> 액세스 데이터베이스 </td><td> 이 실행에 사용되지 작물 및 시스템 테이블에 대한 GeneticISWAT.exe으로 읽어 보시기 바랍니다. </td></tr><tr><td> phucrp 2008-12 - 15.dat </td><td> 본문 </td><td> 이 실행에 사용되지 플랜트 열 단위 조회 테이블. </td></tr><tr><td> Management.mdb </td><td> 액세스 데이터베이스 </td><td> 이 실행에 사용되지 회전 조회 테이블. </td></tr><tr><td> 너구리 GA 2011년 9월 28일 1313.log 라쿤 GA 2011년 9월 29일 0732.log 라쿤 GA 2011년 10월 7일 0644.log </td><td> 본문 </td><td> GeneticISWAT 실행의 파일을 기록합니다. </td></tr><tr><td> <a href="http://www.jove.com/4009/Raccoon_GA.wmv">너구리 GA.wmv</a> </td><td> 생기 </td><td> 세대에 의한 개인의 3D 디스플레이 </td></tr><tr><td> <a href="http://www.jove.com/4009/Subbasin.shp" target="_blank">Subbasin.shp</a> </&gt; </td><td> ESRI Shapefile </td><td> 유역의 subbasins의 설명합니다. </td></tr><tr><td> <a href="http://www.jove.com/4009/Raccoon_Map.wmv" target="_blank">너구리 Map.wmv</a> </td><td> 생기 </td><td> 국경에 각 각 subbasin에 대한 지배적 인 대립 유전자의 표시. </td></tr></tbody></table> 표 2. 필요한 샘플 파일의 표.

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	<li>American Society of Agricultural and Biological Engineers. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design,+layout,+construction,+and+maintenance+of+terrace+systems.">Design, layout, construction, and maintenance of terrace systems.</a> ASAE Standard. , S268 (2003).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Raccoon River Watershed water quality master plan. , (2011).</li><li>Arabi, M., Govindaraju, R. S., Hantush, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cost-effective+allocation+of+watershed+management+practices+using+a+genetic+algorithm.">Cost-effective allocation of watershed management practices using a genetic algorithm.</a> Water Resour. 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O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Consideration+of+off-site+impacts+in+targeting+soil+conservation+programs.">Consideration of off-site impacts in targeting soil conservation programs.</a> Land Econ. 62, 402-411 (1986).</li><li>Ribaudo, M. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Targeting+the+conservation+reserve+program+to+maximize+water+quality+benefits.">Targeting the conservation reserve program to maximize water quality benefits.</a> Land Econ. 65, 320-332 (1989).</li><li>Srivastava, P., Hamlett, J. M., Robillard, P. D., Day, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Watershed+optimization+of+best+management+practices+using+AnnAGNPS+and+a+genetic+algorithm.">Watershed optimization of best management practices using AnnAGNPS and a genetic algorithm.</a> Water Resour. Res. 38 (3), 1-14 (2002).</li><li>Veith, T. L., Wolfe, M. L., Heatwole, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+optimization+procedure+for+cost-effective+BMP+placement.">Development of optimization procedure for cost-effective BMP placement.</a> J. Am. Water Resour. Assoc. 39 (6), 1331-1343 (2003).</li><li>Whittaker, G., Confesor, R., Griffith, S. M., F&#228;re, R., Grosskopf, S., Steiner, J. J., Mueller-Warrant, G. W., Banowetz, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Hybrid+Genetic+Algorithm+for+Multiobjective+Problems+with+Activity+Analysis-based+Local+Search.">A Hybrid Genetic Algorithm for Multiobjective Problems with Activity Analysis-based Local Search.</a> Eur. J. Operat. Res. , (2007).</li><li>Zitzler, E., Laumanns, M., Thiele, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=SPEA2:+Improving+the+Strength+Pareto+Evolutionary+Algorithm+for+Multiobjective+Optimization.">SPEA2: Improving the Strength Pareto Evolutionary Algorithm for Multiobjective Optimization.</a> CIMNE. , 95-100 (2002).</li></ol>

관심 없음 충돌이 선언 없습니다.

우리는 분수령 수준의 영양이 감소 목표의 범위를 달성하기 위해 농업 보호 관행의 가장 저렴한 혼합 및 위치를 포함하는 유역 구성 파레토 효율적인 세트를 검색 할 수있는 통합 된 시뮬레이션 최적화 프레임 워크를 구축 할 수 있습니다. 시뮬레이션 최적화 시스템의 개념적 다이어그램은 그림 8에 표시됩니다. 농업 보존 관행의 수질 영향을 시뮬레이션 등의 유역 시뮬레이션은 Windo...

spatial multiobjective optimization of agricultural conservation practices using a swat model and an evolutionary algorithm

풍경에서 특정 수질 목표 달성을 위해 보전 실천 투자를 타겟팅의 비용 효율적인 (즉, 최저 비용) 방법을 찾는 것은 유역 관리의 기본 중요합니다. 유역 환경 (예를 들어, 5,12,20)에 가장 낮은 비용 솔루션을 찾는 전통 경제학 방법은 오프 사이트에 미치는 영향을 정확하게 생성 현장 오염의 비율로 설명 할 수 있다고 가정합니다. 이러한 접근 방법은 오염 소스의 영향은 종종 복잡한 biophysical 프로세스에 의해 결정됩니다 유역의 실제 오염 공정의 대표가 될 가능성이 있습니다. 현대적인 물리적 기반, spatially 배포 수문 시뮬레이션 모델의 사용은 프로세스 표현의 측면에서 현실성의 큰 학위를 허용하지만 모델은 최적화의 중요한 부분이되는 시뮬레이션 최적화 프레임 워크의 개발이 필요합니다. 진화워 알고리즘은 분수령 시뮬레이션 최적화 문제의 조합 자연과 처리 및 전체 수질 모델의 사용을 허용 할 수 특히 유용 최적화 도구로 나타납니다. 진화 알고리즘은 후보 솔루션으로 유역의 보존 관행의 특정 공간 할당을 유지하고 반복적 확률 선택의 운영자, 재조합, 그리고 최적화의 목표와 관련하여 개선을 찾을 돌연변이를 적용 후보 솔루션 세트를 (인구) 사용합니다. 이 경우 최적화 목표는 동시에 보존 관행의 비용을 최소화 유역에 nonpoint 소스 오염을 최소화하는 것입니다. 연구의 최근 및 확장 세트는 유사한 방법을 사용하려고 시도하고 광범위하게 정의 된 진화 최적화 방법 3,4,9,10,13-15,17-19,22,23,25과 수질 모델을 통합하고 있습니다. 이 응용 프로그램에서 우리는 Rabotyagov 외 다음에 프로그램을 보여줍니다.의 appro가ACH하고 보존 관행의 비용과 사용자가 지정한 수질 사이의 전체 효율이 줄어의 국경을 검색 할 수있는 multiobjective 진화 알고리즘 SPEA2 26, 및 보존 관행과 비용의 사용자 지정 집합으로 현대적이고 일반적으로 SWAT 수질 모델을 사용하는 7 통합 목표. 국경 다양한 수질 개선 목표와 관련된 비용의 전체 범위를 제시하여 유역 관리자들이 직면 tradeoffs을 수량화. 이 프로그램은 지정된 수질 개선 목표 및 보존 관행의 최적화 된 배치의지도 생산을 달성 유역 구성의 선택 할 수 있습니다.

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Spatial Multiobjective Optimization of Agricultural Conservation Practices using a SWAT Model and an Evolutionary Algorithm

이 작품은 수질 개선 목표 지정된 집합에 대한 농업 보호 관행의 최적 (최저 비용) 게재 위치에 대해 해결하기 위해 진화 알고리즘을 이용하여 최적화 구성 요소와 수질 모델의 통합을 보여줍니다. 솔루션은 tradeoffs의 명시 적 정량화를 위해 수 있도록 여러 목적 접근법을 사용하여 생성됩니다.

SWAT 모델을 사용하여 농업 보호 관행의 공간 Multiobjective 최적화 및 진화 알고리즘

Finding the cost-efficient (i.e., lowest-cost) ways of targeting conservation practice investments for the achievement of specific water quality goals ...

spatial-multiobjective-optimization-agricultural-conservation

Research

JoVE Journal

Biology

12.9K 조회수.  University of Washington. 이 작품은 수질 개선 목표 지정된 집합에 대한 농업 보호 관행의 최적 (최저 비용) 게재 위치에 대해 해결하기 위해 진화 알고리즘을 이용하여 최적화 구성 요소와 수질 모델의 통합을 보여줍니다. 솔루션은 tradeoffs의 명시 적 정량화를 위해 수 있도록 여러 목적 접근법을 사용하여 생성됩니다.

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Predicting the Effectiveness of Population Replacement Strategy Using Mathematical Modeling

Charles Taylor and John Marshall explain the utility of mathematical modeling for evaluating the effectiveness of population replacement strategy.  Insight is given into how computational models can provide information on the population dynamics of mosquitoes and the spread of transposable elements through A. gambiae subspecies.  The ethical considerations of releasing genetically modified mosquitoes into the wild are discussed.

Charles Taylor and John Marshall explain the utility of mathematical modeling for evaluating the effectiveness of population replacement strategy. Insight is given into how computational models can provide information on the population dynamics of mosquitoes and the spread of transposable elements through A. gambiae subspecies. The ethical considerations of releasing genetically modified mosquitoes into the wild are discussed.

수학 모델링을 사용 인구 교체 전략의 효과를 예측

Charles Taylor and John Marshall explain the utility of mathematical modeling for evaluating the effectiveness of population replacement strategy.  ...

연구

생물학

Non-radioactive in situ Hybridization Protocol Applicable for Norway Spruce and a Range of Plant Species

The high-throughput expression analysis technologies available today give scientists an overflow of expression profiles but their resolution in terms of tissue specific expression is limited because of problems in dissecting individual tissues. Expression data needs to be confirmed and complemented with expression patterns using e.g. in situ hybridization, a technique used to localize cell specific mRNA expression. The in situ hybridization method is laborious, time-consuming and often requires extensive optimization depending on species and tissue. In situ experiments are relatively more difficult to perform in woody species such as the conifer Norway spruce (Picea abies). Here we present a modified DIG in situ hybridization protocol, which is fast and applicable on a wide range of plant species including P. abies. With just a few adjustments, including altered RNase treatment and proteinase K concentration, we could use the protocol to study tissue specific expression of homologous genes in male reproductive organs of one gymnosperm and two angiosperm species; P. abies, Arabidopsis thaliana and Brassica napus. The protocol worked equally well for the species and genes studied. AtAP3 and BnAP3 were observed in second and third whorl floral organs in A. thaliana and B. napus and DAL13 in microsporophylls of male cones from P. abies. For P. abies the proteinase K concentration, used to permeablize the tissues, had to be increased to 3 g/ml instead of 1 g/ml, possibly due to more compact tissues and higher levels of phenolics and polysaccharides. For all species the RNase treatment was removed due to reduced signal strength without a corresponding increase in specificity. By comparing tissue specific expression patterns of homologous genes from both flowering plants and a coniferous tree we demonstrate that the DIG in situ protocol presented here, with only minute adjustments, can be applied to a wide range of plant species. Hence, the protocol avoids both extensive species specific optimization and the laborious use of radioactively labeled probes in favor of DIG labeled probes. We have chosen to illustrate the technically demanding steps of the protocol in our film.
Anna Karlgren and Jenny Carlsson contributed equally to this study.
Corresponding authors: Anna Karlgren at Anna.Karlgren@ebc.uu.se and Jens F. Sundstr&#246;m at Jens.Sundstrom@vbsg.slu.se

Non-radioactive in situ Hybridization Protocol Applicable for Norway Spruce and a Range of Plant Species

We describe a modified DIG in situ hybridization protocol, which is fast and applicable on a wide range of plant species including Norway spruce. With just a few adjustments, including altered RNase treatment and proteinase K concentration, the protocol may be used in studies of different tissues and species.

비 - 방사성 현장에서 하이브 리다이 제이션 노르웨이 스프루스에 대한 해당 프로토콜과 식물 종의 범위

The high-throughput expression analysis technologies available today give scientists an overflow of expression profiles but their resolution in terms of ...

An Optimized Protocol for Rearing Fopius arisanus, a Parasitoid of Tephritid Fruit Flies

Fopius arisanus (Sonan) is an important parasitoid of Tephritid fruit flies for at least two reasons. First, it is the one of only three opiine parasitoids known to infect the host during the egg stage1. Second, it has a wide range of potential fruit fly hosts. Perhaps due to its life history, F. arisanus has been a successfully used for biological control of fruit flies in multiple tropical regions2-4. One impediment to the wide use of F. arisanus for fruit fly control is that it is difficult to establish a stable laboratory colony5-9. Despite this difficulty, in the 1990s USDA researchers developed a reliable method to maintain laboratory populations of F. arisanus10-12. There is significant interest in F. arisanus biology13,14, especially regarding its ability to colonize a wide variety of Tephritid hosts14-17; interest is especially driven by the alarming spread of Bactrocera fruit fly pests to new continents in the last decade18. Further research on F. arisanus and additional deployments of this species as a biological control agent will benefit from optimizations and improvements of rearing methods. In this protocol and associated video article we describe an optimized method for rearing F. arisanus based on a previously described approach12. The method we describe here allows rearing of F. arisanus in a small scale without the use of fruit, using materials available in tropical regions around the world and with relatively low manual labor requirements.

An Optimized Protocol for Rearing Fopius arisanus, a Parasitoid of Tephritid Fruit Flies

Fopius arisanus is an egg-larval parasitoid of Tephritid fruit flies that is successfully used in biological control of these important tropical pests. We describe here an optimized protocol for rearing F. arisanus on a small scale using readily available materials.

리어링을위한 최적화된 프로토콜 Fopius arisanus Tephritid 과일 Parasitoid 난다

Fopius arisanus (Sonan) is an important parasitoid of Tephritid fruit flies for at least two reasons. First, it is the one of only three opiine ...

Ablation of a Single Cell From Eight-cell Embryos of the Amphipod Crustacean Parhyale hawaiensis

The amphipod Parhyale hawaiensis is a small crustacean found in intertidal marine habitats worldwide. Over the past decade, Parhyale has emerged as a promising model organism for laboratory studies of development, providing a useful outgroup comparison to the well studied arthropod model organism Drosophila melanogaster. In contrast to the syncytial cleavages of Drosophila, the early cleavages of Parhyale are holoblastic. Fate mapping using tracer dyes injected into early blastomeres have shown that all three germ layers and the germ line are established by the eight-cell stage. At this stage, three blastomeres are fated to give rise to the ectoderm, three are fated to give rise to the mesoderm, and the remaining two blastomeres are the precursors of the endoderm and germ line respectively. However, blastomere ablation experiments have shown that Parhyale embryos also possess significant regulatory capabilities, such that the fates of blastomeres ablated at the eight-cell stage can be taken over by the descendants of some of the remaining blastomeres. Blastomere ablation has previously been described by one of two methods: injection and subsequent activation of phototoxic dyes or manual ablation. However, photoablation kills blastomeres but does not remove the dead cell body from the embryo. Complete physical removal of specific blastomeres may therefore be a preferred method of ablation for some applications. Here we present a protocol for manual removal of single blastomeres from the eight-cell stage of Parhyale embryos, illustrating the instruments and manual procedures necessary for complete removal of the cell body while keeping the remaining blastomeres alive and intact. This protocol can be applied to any Parhyale cell at the eight-cell stage, or to blastomeres of other early cleavage stages. In addition, in principle this protocol could be applicable to early cleavage stage embryos of other holoblastically cleaving marine invertebrates.

Ablation of a Single Cell From Eight-cell Embryos of the Amphipod Crustacean Parhyale hawaiensis

The amphipod Parhyale hawaiensis is a promising model organism for studies of crustacean embryology and comparative arthropod development and evolution. This protocol describes a method for manual removal of single blastomeres from early cleavage stage embryos of Parhyale.

Amphipod 갑각류의 여덟 세포 배아에서 단일 셀의 절제<em&gt; Parhyale hawaiensis</em

The amphipod Parhyale hawaiensis is a small crustacean found in intertidal marine habitats worldwide. Over the past decade, Parhyale has emerged as a ...

Measuring Spatial and Temporal Ca2+ Signals in Arabidopsis Plants

Developmental and environmental cues induce Ca2+ fluctuations in plant cells. Stimulus-specific spatial-temporal Ca2+ patterns are sensed by cellular Ca2+ binding proteins that initiate Ca2+ signaling cascades. However, we still know little about how stimulus specific Ca2+ signals are generated. The specificity of a Ca2+ signal may be attributed to the sophisticated regulation of the activities of Ca2+ channels and/or transporters in response to a given stimulus. To identify these cellular components and understand their functions, it is crucial to use systems that allow a sensitive and robust recording of Ca2+ signals at both the tissue and cellular levels. Genetically encoded Ca2+ indicators that are targeted to different cellular compartments have provided a platform for live cell confocal imaging of cellular Ca2+ signals. Here we describe instructions for the use of two Ca2+ detection systems: aequorin based FAS (film adhesive seedlings) luminescence Ca2+ imaging and case12 based live cell confocal fluorescence Ca2+ imaging. Luminescence imaging using the FAS system provides a simple, robust and sensitive detection of spatial and temporal Ca2+ signals at the tissue level, while live cell confocal imaging using Case12 provides simultaneous detection of cytosolic and nuclear Ca2+ signals at a high resolution.

Measuring Spatial and Temporal Ca2+ Signals in Arabidopsis Plants

Ca2+ signaling regulates diverse biological processes in plants. Here we present approaches for monitoring abiotic stress induced spatial and temporal Ca2+ signals in Arabidopsis cells and tissues using the genetically encoded Ca2+ indicators Aequorin or Case12.

측정 공간적 칼슘<sup&gt; 2 +</sup애기 장대 식물에서&gt; 신호

Developmental and environmental cues induce Ca2+ fluctuations in plant cells. Stimulus-specific spatial-temporal Ca2+ patterns are sensed by cellular Ca2+ ...

Observation and Quantification of Mating Behavior in the Pinewood Nematode, Bursaphelenchus xylophilus

A method for observing and quantifying the mating behavior of the pinewood nematode, Bursaphelenchus xylophilus, was established under a stereomicroscope. To improve the mating efficiency of B. Xylophilus and to increase the chances of mating observation, virgin adults were cultured and used for the investigation. Eggs were obtained by keeping the nematodes in water and allowing the females to lay eggs for 10 min. The second-stage juveniles (J2) were synchronized by incubating the eggs for 24 h at 25 &#176;C in the dark, and the early J4 were obtained by culturing the J2 with grey mold, Botrytis cinerea, for another 52 h. At this time point, most J4 nematodes could be clearly distinguished as being male or female using their genital morphology. The male and female J4 were collected and cultured separately in two different Petri dishes for 24 h to get virgin adult nematodes. A virgin male and a virgin female were paired in a drop of water in the well of a concave slide. The mating behavior was filmed with a video recorder under a stereomicroscope. The whole period of the mating process was 82.8 &#177;3.91 min (mean &#177;SE) and could be divided into 4 different phases: searching, contacting, copulating, and lingering. The mean minutes of duration were 21.8 &#177; 2.0, 28.0 &#177; 1.9, 25.8 &#177; 0.7 and 7.2 &#177; 0.5, respectively. Eleven sub-behaviors were described: cruising, approaching, encountering, touching, hooping, locating, attaching, ejaculating, separating, quiescence, and roaming. Interestingly, obvious intra-sexual competition was observed when one female was grouped with 3 males or one male with 3 females. This protocol is useful and valuable, not only in investigating the mating behavior of B. xylophilus, but also in acting as a reference for ethological studies of other nematodes.

Observation and Quantification of Mating Behavior in the Pinewood Nematode, Bursaphelenchus xylophilus

A protocol for investigating the mating behavior of the pinewood nematode, Bursaphelenchus xylophilus, is presented. Behavioral features of B. xylophilus are described in the mating process.

파인 우드 선충의 관측 및 짝짓기 행동의 정량화,<em&gt; 소나무 재선충</em

A method for observing and quantifying the mating behavior of the pinewood nematode, Bursaphelenchus xylophilus, was established under a stereomicroscope. ...

Transient Expression and Cellular Localization of Recombinant Proteins in Cultured Insect Cells

Heterologous protein expression systems are used for the production of recombinant proteins, the interpretation of cellular trafficking/localization, and the determination of the biochemical function of proteins at the sub-organismal level. Although baculovirus expression systems are increasingly used for protein production in numerous biotechnological, pharmaceutical, and industrial applications, nonlytic systems that do not involve viral infection have clear benefits but are often overlooked and underutilized. Here, we describe a method for generating nonlytic expression vectors and transient recombinant protein expression. This protocol allows for the efficient cellular localization of recombinant proteins and can be used to rapidly discern protein trafficking within the cell. We show the expression of four&#160;recombinant proteins in a commercially available insect cell line, including two aquaporin proteins from the insect Bemisia tabaci, as well as subcellular marker proteins specific for the cell plasma membrane and for intracellular lysosomes. All recombinant proteins were produced as chimeras with fluorescent protein markers at their carboxyl termini, which allows for the direct detection of the recombinant proteins. The double transfection of cells with plasmids harboring constructs for the genes of interest and a known subcellular marker allows for live cell imaging and improved validation of cellular protein localization.

Nonlytic insect cell expression systems are underutilized for production, cellular trafficking/localization, and recombinant protein functional analysis. Here, we describe methods to generate expression vectors and subsequent transient protein expression in commercially available lepidopteran cell lines. The co-localization of Bemisia tabaci aquaporins with subcellular fluorescent marker proteins is also presented.

배양 된 곤충 세포의 과도 표현 및 재조합 단백질의 세포 현지화

Heterologous protein expression systems are used for the production of recombinant proteins, the interpretation of cellular trafficking/localization, and ...

Reproductive Techniques for Ovarian Monitoring and Control in Amphibians

Ovarian control and monitoring in amphibians require a multi-faceted approach. There are several applications that can successfully induce reproductive behaviors and the acquisition of gametes and embryos for physiological or molecular research. Amphibians contribute to one-quarter to one-third of vertebrate research, and of interest in this context is their contribution to the scientific community&#39;s knowledge of reproductive processes and embryological development. However, most of this knowledge is derived from a small number of species. In recent times, the decimation of amphibians across the globe has required increasing intervention by conservationists. The captive recovery and assurance colonies that continue to emerge in response to the extinction risk make existing research and clinical applications invaluable to the survival and reproduction of amphibians held under human care. The success of any captive population is founded on its health and reproduction and the ability to develop viable offspring that carry forward the most diverse genetic representation of their species. For researchers and veterinarians, the ability to monitor and control ovarian development and health is, therefore, imperative. The focus of this article is to highlight the different assisted reproductive techniques that can be used to monitor and, where appropriate or necessary, control ovarian function in amphibians. Ideally, any reproductive and health issues should be reduced through proper captive husbandry, but, as with any animal, issues of health and reproductive pathologies are inevitable. Non-invasive techniques include behavioral assessments, visual inspection and palpation and morphometric measurements for the calculation of body condition indices and ultrasound. Invasive techniques include hormonal injections, blood sampling, and surgery. Ovarian control can be exercised in a number of ways depending on the application required and species of interest.

The study of amphibian biology provides valuable information on the reproductive, physiological, embryological and developmental processes that drive organisms of many taxonomic groups. Here, we present a comprehensive guide on different methodologies that can be used to study ovarian control and monitoring in amphibians.

양서류에서 난소 모니터링 및 제어를위한 생식 기술

Ovarian control and monitoring in amphibians require a multi-faceted approach. There are several applications that can successfully induce reproductive ...

Using a Thermal Camera to Measure Heat Loss Through Bird Feather Coats

Feathers are essential to insulation, and therefore to the cost of thermoregulation,&#160;in birds. There is robust literature on the energetic cost of thermoregulation in birds across a variety of ecological circumstances. However, few studies characterize the contribution of the feathers alone to thermoregulation. Several previous studies have established methods for measuring the insulation value of animal pelts, but they require destructive sampling methods that are problematic for birds, whose feathers are not distributed evenly across the skin. More information is needed about 1) how the contribution of feathers to thermoregulation varies both across and within species and 2) how feather coats may change over space and time. Reported here is a method for rapidly and directly measuring the thermal performance of feather coats and the skin using dried whole skin specimens, without the need to destroy the skin specimen. This method isolates and measures the thermal gradient across a feather coat in a way that measurements of heat loss and metabolic cost in live birds, which use behavioral and physiological strategies to thermoregulate, cannot. The method employs a thermal camera, which allows the rapid collection of quantitative thermal data to measure heat loss from a stable source through the skin. This protocol can easily be applied to various research questions, is applicable to any avian taxa, and does not require destruction of the skin specimen. Finally, it will further the understanding of the importance of passive thermoregulation in birds by simplifying and accelerating the collection of quantitative data.

This protocol describes the quantification of heat transmission through a flat skinned avian specimen using a thermal camera and hot water bath. The method allows obtaining of quantitative, comparative data about the thermal performance of feather coats across species using dried flat skin specimens.

열 카메라를 사용하여 새 깃털 코트를 통해 열 손실을 측정합니다.

Feathers are essential to insulation, and therefore to the cost of thermoregulation,&#160;in birds. There is robust literature on the energetic cost of ...

Mass Spectrometry Analysis to Identify Ubiquitylation of EYFP-tagged CENP-A (EYFP-CENP-A)

Studying the structure and the dynamics of kinetochores and centromeres is important in understanding chromosomal instability (CIN) and cancer progression. How the chromosomal location and function of a centromere (i.e., centromere identity) are determined and participate in accurate chromosome segregation is a fundamental question. CENP-A is proposed to be the non-DNA indicator (epigenetic mark) of centromere identity, and CENP-A ubiquitylation is required for CENP-A deposition at the centromere, inherited through dimerization between cell division, and indispensable to cell viability.
Here we describe mass spectrometry analysis to identify ubiquitylation of EYFP-CENP-A K124R mutant suggesting that ubiquitylation at a different lysine is induced because of the EYFP tagging in the CENP-A K124R mutant protein. Lysine 306 (K306) ubiquitylation in EYFP-CENP-A K124R was successfully identified, which corresponds to lysine 56 (K56) in CENP-A through mass spectrometry analysis. A caveat is discussed in the use of GFP/EYFP or the tagging of high molecular weight protein as a tool to analyze the function of a protein. Current technical limit is also discussed for the detection of ubiquitylated bands, identification of site-specific ubiquitylation(s), and visualization of ubiquitylation in living cells or a specific single cell during the whole cell cycle.
The method of mass spectrometry analysis presented here can be applied to human CENP-A protein with different tags and other centromere-kinetochore proteins. These combinatory methods consisting of several assays/analyses could be recommended for researchers who are interested in identifying functional roles of ubiquitylation.

Mass Spectrometry Analysis to Identify Ubiquitylation of EYFP-tagged CENP-A EYFP-CENP-A

CENP-A ubiquitylation is an important requirement for CENP-A deposition at the centromere, inherited through dimerization between cell division, and indispensable to cell viability. Here we describe mass spectrometry analysis to identify ubiquitylation of EYFP-tagged CENP-A (EYFP-CENP-A) protein.