基于集对分析模型的水土保持工程效益后评价研究

[目的]建立一个科学合理的水土保持效益后评价指标体系对水土保持工程进行效益评价,为小流域的生态治理提供科学后评估依据。[方法]综合分析小流域水土保持工程特性和影响水土保持工程效益的关键因素,识别和选取水土保持工程效益后评价的13项关键指标,建立小流域工程效益后评价指标体系,运用层次分析法和熵值法改进评价指标的权重,结合评价指标数据和指标评价标准应用改进的集对分析模型开展工程效益后评价研究。[结果]改进的集对分析模型结果表明,评价指标体系中水保效益、生态效益、社会效益,流域水土保持工程效益评价总体处于2级水平,流域治理的成效显著、可供开发的空间和潜力较大。[结论]该方法是一种有效地针对小流域的水土保持工程效益评价的新方法。在构建水土保持工程效益后评价指标体系的基础上,将该方法运用到水土保持工程效益后评价中,基本达到了预期的研究目的。     

基于熵权的土地整理方案集对分析模型

土地整理方案的优选是一个复杂的不确定性问题。为克服基于专家经验或偏好的传统土地整理方案优选方法的缺陷,该文应用集对分析理论和信息熵理论,探讨了可挖掘评价指标固有信息的土地整理方案集对分析综合评价模型,即基于待选土地整理方案与理想方案的集对同一度计算贴近度,结合反映指标内在重要程度的信息熵权,综合评价待选土地整理方案。实例应用及对比结果表明,该模型应用于土地整理方案是可行的,且取得较好效果,提高了土地整理方案优选的可靠性和科学性。     

基于未确知-集对耦合的生态护坡工程质量评价体系及应用

[目的]建立一个科学合理的生态护坡工程质量评价体系对生态护坡工程的质量等级进行评价,为边坡生态恢复方案的选用提供理论依据。[方法]结合系统工程学理论,将生态护坡工程视为"边坡—基质—植物群落"的复合系统加以评价研究。考虑到生态护坡工程质量评价过程中信息的不确定性、未确知性,建立一种新的未确知测度与集对分析耦合的评价模型。运用未确知测度理论,计算出各生态护坡方案的多指标综合测度评价向量,将生态护坡系统中的不确定性信息转化为相对确知的信息;基于集对分析理论,引入可以体现生态护坡系统确定性与不确定性的同异反联系度,进一步提高了评价精度。最后,将该模型运用于某地区铁路边坡生态恢复工程中的3种备选方案进行评价。[结果] 3种备选方案的质量等级皆为Ⅱ级,其联系数分别为0.384,0.386和0.539,第3种方案(TBSⅡ护坡工程区)最优。[结论]优选结果与灰色评价模型的计算结果几乎一致且更符合工程实践结果,是一种有效地针对生态护坡效果研究的新方法。     

基于集对分析与三角模糊数耦合的土壤重金属污染评价模型

土壤重金属污染程度综合评价问题是一个前沿的、复杂的不确定性问题。本文尝试利用集对分析方法描述土壤重金属污染评价过程中的确定性和不确定性特征,并应用角模糊数刻画集对差异度系数以改进集对分析方法,进而提出了基于集对分析与三角模糊数耦合的土壤重金属污染综合评价新模型。实例应用结果及与其他方法对比分析表明:该模型评价过程直观、计算简便、结果客观合理,在土壤重金属污染评价中具有参考价值。     

彰武县乐园小流域水土保持工程效益综合评价

通过对彰武县乐园小流域水土保持效益影响因素和工程特性的系统分析,从社会、经济、生态和水土保持4个方面选择13个关键指标构建后评价指标体系,然后利用熵值法与层次分析法计算各指标组合权重,采用改进的集对分析模型、评价标准和指标数据进行效益后评价。结果表明：该工程的社会、生态和水保效益显著,整体达到Ⅱ级标准,流域可开发潜力与空间较大、治理成效显著,可以为流域水土保持治理及其效益后评价提供一定参考。     

基于博弈论的可拓评价方法在灌区运行状况评价中的应用

针对目前灌区运行状况评价方法的不足,引入改进的物元可拓评价方法.运用博弈论的综合赋权法将主观权重和客观权重相结合,克服了传统的可拓评价方法中单纯依靠指标数据赋权而忽略了指标自身对评价的重要性等弊端.在等级评定中,通过计算等级变量特征值得到等级所属程度.运用上述方法对东港灌区运行状况进行评价研究,结果与实际情况吻合良好,表明将改进的可拓评价方法运用到灌区的综合评价中是合理可行的.     

基于压力-状态-响应模型与集对分析的土地利用系统健康评价

土地利用系统健康评价是改善土地利用系统健康状况,促进土地可持续利用的重要基础。针对土地利用系统健康的不确定性,构建了基于PSR模型的评价指标体系。在了解集对分析原理的基础上,利用原创联系度的可展性对其进行改进,建立了基于集对分析法和改进熵值法的土地利用系统健康评价模型,并对中国土地利用系统健康状况进行诊断。结果表明:(1) 1999-2008年中国土地利用系统健康水平不断提高,健康等级经历了"不健康-临界状态"的演变历程,但2008年"临界状态"水平不高;(2)固定资产投资年增长率、人均耕地面积、土地垦殖率、水土流失程度、地均GDP等是土地利用系统健康等级提升的关键制约因素。研究结果表明,基于PSR模型的评价指标体系能更准确地反映土地利用系统健康,各要素之间的关系。集对分析法通过注重信息处理过程中的相对性和模糊性能很好地解决不确定性问题,有效挖掘土地利用系统存在的具体问题,适合用于土地利用系统健康状况的评价。     

黄土高原典型流域生态环境脆弱性的集对分析

生态脆弱性评价可为生态脆弱流域生态经济系统的恢复与重建提供重要的依据.在分析影响该流域生态脆弱性因素的基础上,从成因和表现结果两个方面构建了佳芦河流域生态脆弱性评价指标体系,并将人口素质等人文信息纳入生态脆弱性指标体系.利用集对分析方法对佳芦河流域生态脆弱性进行了评价,结果表明:当i=0时,联系度μ(A,BⅠ)最大,为0.5,说明该流域的生态脆弱性处于高度脆弱状态;当i=(a-c)/(a+c)时,无论a、c取何值,μ(A,BⅡ)恒为1,采用级间比较进行评价,因为μ(A,BⅠ)比μ(A,BⅢ)更为接近μ(A,BⅡ),表明佳芦河流域生态处于Ⅰ～Ⅱ之间,该流域生态处于比较高的脆弱状态.集对分析法以联系度为核心,在处理不确定性问题时,具有计算方便、方法简单,评判结果客观、合理等特点,为流域生态脆弱性综合评价提供了一种新的途径.     

基于集对分析的高标准基本农田建设项目选址合理性评价--以重庆市梁平县为例

针对高标准基本农田建设项目选址缺乏科学依据和方法的问题,为探讨高标准基本农田建设项目选址合理性的评价方法,本研究以重庆市梁平县为例,在理解集对分析原理的基础上,利用原创联系度的可展性对集对分析法进行改进,将3级评判扩展到4级评判,并结合熵权法,对重庆市梁平县2014年计划实施的14个高标准基本农田建设项目进行选址合理性评价。集对分析与熵权法包括建立评价指标体系、评价分级标准,计算指标熵权、联系度和确定评价等级等内容。此外,为验证集对分析法的可行性和合理性,将其评价结果与模糊综合评价结果进行比较。研究结果表明:梁平县2014年高标准基本农田建设项目的选址合理性整体较好。其中,金带镇双桂村高标准基本农田建设项目选址合理性为"合理",仅有梁山街道天鼓村高标准基本农田建设项目和荫平镇乐英村高标准基本农田建设项目的选址合理性为"较不合理",其余11个项目区的选址合理性均为"较合理"。影响梁平县高标准基本农田建设项目选址合理性的主要限制指标是土壤表层厚度、土壤有机质含量、水系密度和灌溉保证率。集对分析评价结果与模糊综合评价结果基本一致,虽个别项目区具有一定差异,但未出现越级现象。运用集对分析的同一度评判方法所反映出的信息更加丰富,能够更好地反映各评价单元的差异性,其结果更为精确,可信度较高,具有较好的实用性和应用价值。该研究可为梁平县高标准基本农田建设项目的选址提供科学依据,并为项目选址合理性评价提供科学、可行的研究方法。     

基于土地利用变化建立土壤质量评价最小数据集

基于研究区194个土壤样点数据,利用方差分析、主成分分析及其他相关统计方法确定了苏州市土壤质量评价最小数据集(MDS)。与先前研究不同的是,本研究将土地利用方式及利用年限对土壤质量的影响作为进入MDS的衡量标准之一;此外,计算了每个候选的土壤理化变量在所有主成分上的综合荷载,而不是只比较该变量在某一个主成分上的荷载就剔除其他变量,从而避免了丢失过多的土壤质量信息。最后对该方法的可靠性从不同角度进行了验证,对54个黄泥土样点、77个黄松土样点及所有194个样点数据分别采用该MDS确定方法,得到了同样的最小数据集。这说明该方法具有很好的稳定性、可重复性,加以完善后,本方法完全可以借鉴到其他地区,从而一定程度上能够克服由于我国地域广、各地情况差异大而采用不同的土壤质量评价方法,最后得到的评价结果难以比较的缺点。     

基于粗糙集和突变级数法的区域水资源可持续利用评价

为减少评价过程中指标信息筛选和权重赋予的人为主观影响,提出粗糙集和突变级数相耦合的区域水资源可持续利用评价方法.以福建省为例,以9个设区市为研究单元,从水资源条件、开发利用、生态环境和经济社会等方面,构建由4大准则20项指标组成的指标体系,进行水资源可持续利用评价.结果表明：1）应用粗糙集约简冗余指标,依据属性重要度对指标排序,并耦合突变级数法进行水资源可持续利用评价是可行的,不仅可筛除冗余指标信息,而且无需过多人工干预,可很大程度地减少人为主观影响;2）福建省各设区市水资源可持续利用水平排序为龙岩＞三明＞宁德＞南平＞漳州＞福州＞泉州＞莆田＞厦门,呈现自西向东、西北向东南可持续利用水平递减的空间格局,且根据评价结果划分的4个可持续利用分区,可为水资源分区开发利用和管理保护提供理论依据.     

基于排队理论的灌区渠系地表水及地下水优化配置模型

地表水和地下水联合运用于农业灌溉是中国大部分灌区主要采用的灌溉形式,但目前的优化模型对地下水的运用情况过于简化,常采用定值作为优化模型的参数,所以不能真实反映地下水随时间对灌溉面积的影响。该文基于排队理论,研究分析了地下水灌溉的农田面积随等待地表水灌溉的历时的影响,并建立灌区渠系优化配水模型,以灌水历时最短为目标,根据渠首引水、渠系供水、作物用水等方面的用水关系建立约束条件。通过河北石津灌区的实际应用,说明模型方法的可行性,并提出该灌区5条主要干渠的合理优化配水方案。结果显示最优的灌溉历时为25.6 d;干渠B1的灌水周期贯穿了大部分灌水周期,是影响整个系统灌溉效率的关键渠道;子区C5分配的地下水资源较多,该子区的地下水灌溉面积占到了43%。该模型可更加真实地反映用于灌溉的地下水水量随时间变化的不确定性,能够为中国大部分地区建立地表水和地下水联合灌溉优化模型提供方法上的借鉴。     

基于集对分析和主成分分析的吉林西部生态承载力演变研究

利用集对分析(SPA)和主成分分析(PCA)方法对吉林省西部生态承载力(ECC)演变规律与驱动因素进行了分析.通过PCA获取影响ECC的3个主成分并利用各主成分构建ECC评价框架;通过SPA求得ECC对最优指标集的贴近度, 利用贴近度变化表示ECC的优劣程度.结果表明:1995～2004年研究区ECC整体呈上升趋势, 其贴近度从0.430 0上升到0.501 2, 但波动性较强.系统经济效率上升是ECC提高的主要原因, 水资源是ECC波动的首要影响因素, 也是限制ECC提高的主要因素.吉林省西部所承载的人口和经济水平有所上升, 但也造成资源的大量消耗和生态系统严重退化, 资源环境指标贴近度有所下降.若不采取有效应对措施, 脆弱的资源环境系统将会对未来ECC提高产生较大限制作用.     

融合粗糙集和证据理论的温室环境控制推理决策方法

针对温室环境控制专家决策的需求,该文提出了一种融合粗糙集和证据理论的推理方法,建立基于粗糙集和证据理论的决策模型,模型推理流程包括连续属性离散化、专家决策表形成、属性约简、证据组合推理。首先采用模糊C均值聚类方法离散连续的环境指标数据,利用基于信息熵的属性约简算法对决策表进行优化,剔除专家知识中的冗余成分,然后引入证据理论组合优化后的指标,最后依据基于基本可信度分配的决策,判定温室应采取的控制方法。实例研究表明该方法能有效提高控制决策可信度,减小决策的不确定性,将其应用于温室环境控制决策具有可行性。     

基于模糊集理论的苹果表面阴影去除方法

为了提高阴影影响下的苹果目标提取精度,该文提出了一种基于模糊集理论的苹果表面阴影去除方法。该方法将含阴影图像作为一个模糊矩阵,利用所设计的隶属函数进行图像去模糊化处理,达到图像增强的目的,进而削弱苹果表面阴影对目标分割的影响。为了验证算法的有效性,采用基于灰度阈值和基于颜色聚类2种算法对去除阴影前后的目标图像进行分割,并选用分割误差、假阳性率、假阴性率和重叠系数4项指标进行了分析比较,试验结果表明,去除阴影之后,2种分割算法所提取的苹果目标区域较去除阴影之前有了较大的提高,2种分割算法的平均分割误差分别为3.08%和3.46%,比去除阴影之前降低了20.53%和25.92%,假阳性率、假阴性率分别降低了29.79%、29.98%和21.25%、29.83%,重叠系数分别提高30.96%和24.55%。与灰度变换法去除阴影后分割的效果比较表明,该方法的平均分割误差降低了29.23%,假阳性率、假阴性率分别降低了30.97%和20.40%,重叠系数提高了26.60%;与直方图均衡化法的比较表明,分割误差降低了25.59%,假阳性率、假阴性率分别降低了22.74%和27.56%,而重叠系数提高了27.43%。这一系列数据表明,基于模糊集理论的阴影去除方法具有较好的阴影去除效果。经过去除阴影后,可以获得更高的目标分割性能,目标提取精度显著提高,表明将模糊集方法应用于苹果目标的阴影去除可以有效地提高苹果目标区域的提取精度。     

可变模糊集理论在旱涝灾害评价中的应用研究

旱涝灾害是制约农业经济发展的最主要的自然灾害,旱涝灾害评价在农业防汛抗旱减灾决策中起着至关重要的作用.该文根据旱涝灾害的模糊不确定性,基于可变模糊集理论,确定样本指标对各级标准区间的相对隶属度,以山东省全年旱涝灾害为例,将可变模糊集理论应用于旱涝等级评价中,采用多种参数组合,可变模型(1个线性,3个非线性)进行评价,确定出样本的评价等级,并将其评价结果与模糊综合评价结果进行比较.应用实例表明,该模型计算简便,评价结果可信度高,为旱涝灾害的评价提供了参考.