Name: spatial multiobjective optimization of agricultural conservation practices using a swat model and an evolutionary algorithm
Uploaded: 2012-12-09T17:00:00
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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&...

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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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L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Least+Cost+Control+of+Agricultural+Nutrient+Contributions+to+the+Gulf+of+Mexico+Hypoxic+Zone.">Least Cost Control of Agricultural Nutrient Contributions to the Gulf of Mexico Hypoxic Zone.</a> Ecol. Appl. 20, 1542-1555 (2010).</li><li>Rabotyagov, S., Jha, M., Campbell, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+crop+rotations+on+optimal+selection+of+conservation+practices+for+water+quality+protection.">Impact of crop rotations on optimal selection of conservation practices for water quality protection.</a> J. Soil. Water Conserv. 65 (6), 369-380 (2010).</li><li>Rabotyagov, S. S., Jha, M., Campbell, T. 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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>

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 ...

Research

JoVE Journal

Biology

Predicting the Effectiveness of Population Replacement Strategy Using Mathematical Modeling

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

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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

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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

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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

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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

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

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

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

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 ...

Standardizing a Non-Lethal Method for Characterizing the Reproductive Status and Larval Development of Freshwater Mussels (Bivalvia: Unionida)

Standardizing a Non-Lethal Method for Characterizing the Reproductive Status and Larval Development of Freshwater Mussels Bivalvia: Unionida

민물 홍합의 생식 상태 및 애벌레 개발을 특성화하기위한 비 치명적인 방법 표준화 (비발비아 : 유니온니다)

Actively monitoring the timing, development, and reproductive patterns of endangered species is critical when managing for population recovery. Freshwater ...

At-Risk Butterfly Captive Propagation Programs to Enhance Life History Knowledge and Effective Ex Situ Conservation Techniques

생명역사 지식과 효과적인 Ex Situ 보존 기술을 향상시키기 위한 위험에 처한 나비 포로 전파 프로그램

Improving knowledge of ex situ best practices for at-risk butterflies is important for generating successful conservation and recovery program outcomes. ...