改进的蚁群聚类在精准灌溉管理分区中的应用

为了便于精准灌溉的田间实际操作和管理,采用改进的蚁群聚类算法进行灌溉管理分区研究。蚁群算法的离散性和并行性特点对于数据的特征聚类非常适用,然而当数据量较大时,蚁群聚类在系统循环过程中,对数据的搜索时间较长,计算量大,因此将初始聚类中心作为蚂蚁的初始食物源加以引导,减少蚂蚁行走的盲目性,以达到降低计算量、加快聚类的目的。该文以土壤物理特性作为数据源,在运用主成分分析消除初始指标相关性的基础上,采用改进的蚁群聚类对研究区进行精准灌溉管理分区的划分。将改进的蚁群聚类分区结果与传统的K-均值聚类进行比较,前者分区结果表现出土壤物理特性区内均一性更强、区间差异性更加显著的特点。改进的蚁群聚类分区结果表明,研究区可划分成2个灌溉管理分区,I区土壤的田间持水率、饱和含水率和凋萎含水率均较II区大,表明在相同的气候条件下,I区的土壤耐旱能力较II区强,分区结果可以为精准灌溉的分区管理提供参考依据和数据支持。     

关中地区农业节水分区研究

农业节水分区是促进区域水资源高效利用,缓解农业用水短缺的有效方法之一。针对关中地区水资源短缺、农业用水量大的现状,进行了该地区农业节水分区。收集分析了关中地区的地形地貌、气候特征、水资源利用状况以及农业结构方面的资料,采取系统聚类法结合主成分分析的方法展开关中地区农业节水分区的研究。结合关中地区农业相关的自然社会特点,构建了由气候指标、地形地貌指标、水资源及缺水程度指标、耕地灌溉程度指标、社会经济情况指标和农业结构指标等组成的农业节水分区指标体系;对指标进行变异分析和相关分析,筛选出13个原始指标;借助主成分分析法将原始指标表示成6个主成分以提高计算效率;运用系统聚类法把研究区内的42个县级区域划分成6个农业节水区,并结合自然、社会和经济情况对各区进行了水资源利用情况分析,对各区农业节水措施给出相应的对策建议。     

黄土高原生态经济分区的研究

在概述生态经济分区现状的基础上, 提出了在黄土高原进行生态经济分区的重要意义.选取自然资源、社会经济等22个指标, 以行政县(区)为单元, 利用聚类分析、主成分分析和GIS相结合的分区方法, 把黄土高原划分为4个生态经济带即南部暖温带半湿润农林生态经济带(Ⅰ)、中部暖温带半湿润半干旱农林牧生态经济带(Ⅱ)、西北部温带半干旱农牧生态经济带(Ⅲ)、北部温带干旱半干旱农牧生态经济带(Ⅳ)和18个生态经济区.通过该研究的实践, 不仅可为后续有效布设黄土高原的生态经济项目提供参考, 而且可为较大尺度区域进行生态经济区划研究奠定理论基础.     

汀江上游流域生态水文分区研究

为反映生态水文系统的相似性和差异性规律,理解人类活动对生态水文系统的干扰规律,为流域资源开发、灾害预防和生态调控提供科学依据。以汀江上游流域为例,以地形、土壤、植被、水文、水资源与人口统计资料为基础,从生态现状、水文条件、生态背景和人类活动4个方面共14个指标统计各个子流域指标的特征值。采用主成分分析和聚类分析的方法将汀江上游流域内35个子流域划分为五类生态水文分区,并对每个分区的特征指标进行分析并命名,同时基于分区结果提出了相应的生态调控措施。分区结果能够揭示汀江上游流域生态水文特征空间上的差异性和相似性以及人类活动的影响,能够指导具有不同生态水文特征的区域进行因地制宜的发展。     

沂水县农业生态经济类型分区研究

选择一些自然、经济、社会指标，以乡为基本单元，采用灰色星座聚类法对山东省沂水县农业生态经济进行分类，探讨其农业生态经济系统发展的规律，为该类区域社会、经济、生态协调发展和农业可持续发展提供依据。     

密云水库集水区生态经济分区研究

生态经济分区是宏观管理区社会经济发展的一种新模式,旨在协调区域经济发展与保护环境,利用自然资源的关系,实现区域社会经济的持续发展,从生态经济系统原理出发,选择了５３个适合密云水集水区生态经济系统分类的特征指标,以乡为分类的基本单元,应用５种聚类分析方法对密云水库集水区（北京）３８个乡（镇）进行了不重叠,内在的等级聚合分类,结果表明,离差平方和法分类效果最好,用此方法将全区划分为５个生态经济区和８个     

县级生态经济区域划分及研究——以山东省五莲县为例

本文以山东省五莲县为研究对象,探讨了山区生态经济区域划分的方法,并对五莲县分区后的效益进行了分析,为山区农业经济发展及资源合理开发利用提供了有益的参考依据。     

平凉市水土保持生态修复分区研究

我国地域辽阔、地形起伏,气候的水平地带性和垂直地带性分布明显,不同地区的降水、温度等自然因素差异较大。气候条件的变化使与之相适应的土壤、植被呈地带性分布,形成了复杂多样的土壤类型和植被类型。以平凉市为例构建的水土保持生态修复分区指标体系,采用层次聚类分析法进行了水土保持生态修复分区研究,获得了比较好的结果。     

滨海废弃盐田复垦区土壤空间变异及其分区管理研究

  目的  针对山东省莱州湾南岸废弃盐田复垦区盐分高、土壤养分空间差异性大、管理粗放和效益低等问题,研究田间管理分区的精准划分方法,便于农户差异化施肥管理,提高盐渍土改良水平。  方法  以废弃盐田复垦区典型地块为研究对象,运用传统统计学、主成分分析和模糊c-均值分类等方法对研究区进行管理分区的划分,并评价管理分区划分的适宜性和有效性。  结果  研究区土壤含盐量均值达到1.73 g kg?1,处于轻度盐渍化水平;土壤有机质、全氮、速效氮、速效钾和速效磷等含量均处于较低的水平;全磷和阳离子交换量处于中等水平;全钾和pH值达到了较高的水平。全钾和pH值的变异系数 < 0.1,属于弱变异,其他土壤属性属于中等变异强度。土壤各属性在空间分布上差异性大。主成分分析结果表明,将10个土壤属性分组为统计因子可划分成3个主成分。模糊c-均值分类结果表明,研究区可划分为2个管理分区,不同管理分区中土壤含盐量、有机质、土壤养分等属性存在显著差异。  结论  可以利用不同土壤属性借助模糊c-均值分类方法来确定废弃盐田复垦区农田的管理分区。     

主成分聚类分析在土地利用生态安全评价中的应用

土地资源是人类赖以生存的资本，土地利用生态安全问题也日益被重视。该文采用主成分聚类分析的方法对土地利用生态安全进行评价并分类。先建立土地利用生态安全评价的指标体系，然后用主成分分析剔除存在相关性、信息重叠的指标，再利用主成分分析得到的具有代表性的主成分指标代替原来的评价指标，对土地利用生态安全进行聚类分析，所得结果客观，为土地利用生态安全评价提供参考依据。     

滇青、青饼和普洱茶（熟饼）近红外指纹图谱分析

为深入了解滇青（晒青毛茶）、青饼和普洱茶（熟饼）在化学组成方面的异同,为茶类的区分与界别提供进一步的科学依据,对滇青、青饼和普洱茶（熟饼）的近红外化学指纹图谱采用欧氏距离、主成分分析和系统聚类等方法进行了定性判别分析。结果发现,普洱茶（熟饼）近红外指纹图谱与滇青、青饼图谱间的欧氏距离均大于各自组内最大偏差的绝对阈值,而滇青和青饼的组间差异小于各自的组内阈值;在第一主成分和第二主成分得分值散点图上,熟饼样品与青饼和滇青样品间界限分明,而滇青和青饼样品间无明显界限;所有的熟饼样品在系统聚类分析中聚为一类,而青饼与滇青样品聚为一类。因此,青饼的近红外光谱在各方面都与普洱茶（熟饼）样品差异显著,而与其原料滇青（晒青毛茶）十分接近。从化学本质上来说,青饼更接近于绿茶类产品。     

岩溶地区水土流失强度的等级划分研究——以毕节岩溶区为例

以毕节岩溶区为例,针对岩溶区水土流失强度等级划分中存在的问题,将主成分和聚类分析法应用于岩溶区水土流失强度等级划分中,力求更客观地对岩溶区水土流失的强度进行等级划分,同时在方法上进行新的探索.选择与该地区水土流失密切影响因子作为评价指标,构建了毕节岩溶区水土流失强度评价指标体系,然后利用主成分及聚类分析法对毕节岩溶区的8个县市进行了水土流失强度等级划分.结果表明,毕节8个县市中,有轻度水土流失县1个,中度水土流失县5个,强度水土流失县2个.研究结果比较客观地反映了毕节岩溶区水土流失的现状,可为该地区的水上保持与治理提供依据.     

定量化先导区闲置土地评价

通过对长沙先导试点区闲置土地现状的调研,利用主成分分析和聚类分析相结合的方法,对长沙先导区的闲置现状进行了评价,了解了经济、社会、形成原因等因素的差异性和相关性,很好地识别了各个因素的因子主成分。同时,对具有相似性质的区域进行了聚类,有效地划定了不同级别。     

基于熵权法加权的模糊C均值聚类算法研究

针对模糊C均值聚类算法不能区分数据各属性之间的不平衡性,提出了一种基于熵权法加权的模糊C均值聚类算法。该算法首先应用熵权法计算各属性的权重系数,然后对标准化之后的原始数据进行加权,最后应用模糊C均值聚类算法对加权之后的数据进行聚类。实验表明,该算法聚类准确率要明显高于未加权的模糊C均值聚类算法。     

基于主成分分析和模糊数学的黄河小浪底水质监测与评价

[目的] 监测了黄河小浪底水库南山、大横岭、桐树岭3个断面,分析了黄河小浪底水库水质现状及潜在污染来源,以期为其环境改善提供帮助。[方法] 根据3个断面的水质实测数据,采用主成分分析选择主要评价因子,运用模糊评价法对水库水质进行评价。[结果] 通过主成分分析得到6个主要水质因子,分别是溶解氧（DO）、五日生化需氧量（BOD₅）、氨氮（NH₃-N）、总氮（TN）、总磷（TP）、高锰酸盐指数（COD_Mn）。其中DO和BOD₅属于Ⅰ类水,其值分别在3.8~12.8 mg/L和0.9~1.7 mg/L之间;NH₃-N介于Ⅰ类水与Ⅱ类水之间,其值为0.03~0.72 mg/L;TN超过Ⅴ类水,其值在2~4.88 mg/L之间;TP和COD_Mn属于Ⅱ类水,其值分别在0.02~0.05 mg/L和1.8~2.7 mg/L之间。通过模糊综合评判法得到水库主要污染物为TN和TP,水质整体属于Ⅲ类水,达到了水质要求。[结论] 通过主成分分析与模糊综合评价法发现,小浪底水库水质基本满足要求,但存在TN和TP污染风险。     

基于GIS的区域农业气候资源量化分析与评价

探讨了综合量化区域农业气候资源的量化指数与计算方法，在获取量化数据方面，介绍了在GIS平台上利用有限的实测气象台站原始资料以及研究区域的等高线和行政区建立基于单个网格的区域农业气候资源要素数据库，以提高量化数据的精度。以重庆地区为实例，利用光、热、水单项资源指数、总量指数、结构指数和效能指数等量化指标，并以区县市为评价单位对整个重庆区域的农业气候资源进行了综合的量化分析与评价。     

基于点云的果树冠层叶片重建方法

精确的果树三维冠层结构是农业科研人员进行功能结构模型研究的重要载体,该文提出一种快速、精确、自动的果树冠层叶片重建方法。首先根据带叶果树点云的局部和全局特征,建立椭球分层的点云密度收缩方法实现器官点云分离,然后利用邻近传播主成分分析算法实现叶片特征参数的求解,利用Laplacian收缩算法实现冠层骨架点的连通,从而实现冠层叶片的快速自动重建。最后利用C++及Point Cloud Library(PCL)点云库,开发果树叶片点云冠层自动重建系统,对苹果树、柑橘树等不同类型果树进行算法验证,结果表明该方法能够正确识别出的叶片数占冠层总叶片数的90%以上,叶面积指数的正确率大于95%,叶片倾角偏离5?以内的叶片数占总叶片数的90%以上。该方法得到了较好的可视化效果和叶冠三维重建精度,可为后期树体冠层内光合作用的研究、整形修剪、农业仿真试验等提供参考。     

基于GIS的江苏省水土保持区划方法

江苏省水土保持区划是为了弥补全国水土保持3级区划在江苏省水土保持上的不足,从而更有效地开展水土保持管理。结合江苏省的特点构建江苏省区划的指标体系,并通过主成分分析方法对指标体系的要素指标进行降维,结合GIS软件绘制江苏省指标体系中自然、社会经济、土地利用和水土流失4个要素分布图,并运用层次分析法得到各个要素的权重,在GIS软件中使用有条件栅格图像叠置法完成4个要素层的叠置,对叠置成果层的栅格图像进行数据的重分类,初步完成了江苏省水土保持的定量区划。该方法可提高水土保持区划的效率和准确性,在一定程度上弥补水土保持区划主观定性的不足。     

基于电子舌的料酒味觉特征辨识与定量分析

为探明电子舌对调味料酒生产工艺的判别能力和理化指标的预测能力,本研究采用电子舌和理化检测手段,结合不同统计方法,对54份料酒样品分别建立定性和定量分析模型。结果表明,应用主成分分析(PCA)可以区分不同生产工艺的料酒样品,第一主成分为鲜味,贡献率62.4%,第二主成分为酸味,贡献率33.2%;应用簇类独立软模式法(SIMCA)可以准确判别酿造料酒和配制料酒,各传感器区分能力(DP)>5,识别率达到100%;应用偏最小二乘法(PLS)将传感器信号与行标方法检测结果进行拟合,总酸、氨基酸态氮和食盐的验证集标准偏差与预测标准偏差的比值(RPD)分别为12.1、6.5和14.1,建立的模型效果良好,可进行准确的定标和预测;酒精度RPD值为2.7,也可进行定量分析,但模型稳定性较弱。本研究结果为应用电子舌对调味料酒进行品质区分和检测提供了理论和实践基础。