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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- Logistic方程灰色建模在遼寧省有效灌溉面積預(yù)測(cè)中的應(yīng)用
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類(lèi)：
- 生命科學(xué)
- 大類(lèi)：
- 自然科學(xué)類(lèi)學(xué)術(shù)論文
- 簡(jiǎn)介：
- 有效灌溉面積是抗旱的一個(gè)重要指標(biāo)，本文應(yīng)用灰色系統(tǒng)理論，建立Logistic方程灰色預(yù)測(cè)模型，模擬結(jié)果與原始資料吻合很好，相關(guān)性達(dá)到0.9627。預(yù)測(cè)模型顯示：有效灌溉面積的上限是154.83萬(wàn)公頃，2014年預(yù)測(cè)值為154.3萬(wàn)公頃，已經(jīng)非常接近界限值，如果不改變內(nèi)部因素，有效灌溉面積的發(fā)展基本趨于停滯狀態(tài)，因此進(jìn)行農(nóng)業(yè)資源的結(jié)構(gòu)調(diào)整非常必要。
- 詳細(xì)介紹：
- 遼寧省水資源總量為363 億立方米，人均占有量、耕地的畝均占有量為全國(guó)的1／3，是我國(guó)北方嚴(yán)重缺水的省份之一。有效灌溉面積是是衡量抗旱能力的一個(gè)重要指標(biāo)。作為主管農(nóng)田的水利部門(mén)，需要了解每年的耕地面積，以分配相宜的灌溉水資源量，這樣就必須預(yù)測(cè)下一年的有效灌溉面積，所以建立有效灌溉面積的預(yù)測(cè)模型就顯得非常重要。 本文將有效灌溉面積指標(biāo)看成是在一定范圍內(nèi)變動(dòng)的灰色量，利用灰色系統(tǒng)理論的建模技術(shù)，探討Logistic方程參數(shù)估計(jì)的新方法，有機(jī)地將灰色理論與Logistic方程建模相結(jié)合，建立遼寧省有效灌溉面積的預(yù)測(cè)模型。 原始數(shù)據(jù)根據(jù)遼寧省統(tǒng)計(jì)年鑒，統(tǒng)計(jì)出1978～2009年遼寧省有效灌溉面積。采用灰色估計(jì)法獲得的Logistic方程。有效灌溉面積的上限值是154.83萬(wàn)公頃，2014年預(yù)測(cè)值為154.3萬(wàn)公頃，已經(jīng)非常接近界限值，如果不改變內(nèi)部因素，有效灌溉面積的發(fā)展基本趨于停滯狀態(tài)，因此進(jìn)行農(nóng)業(yè)資源的結(jié)構(gòu)調(diào)整非常必要。 利用Excel對(duì)Logistic 方程灰色建模精度進(jìn)行檢驗(yàn)，經(jīng)檢驗(yàn)用Logistic 方程的參數(shù)灰色（GM）建模，實(shí)際值與理論值的相關(guān)系數(shù)為0.9627，灰色建模精度很好。 結(jié)論如下： （1）用Logistic方程灰色模型預(yù)測(cè)，能夠很好預(yù)測(cè)遼寧省有效灌溉面積。模型預(yù)測(cè)結(jié)果顯示有效灌溉面積的發(fā)展上限值是154.83萬(wàn)hm2，目前的有效灌溉面積基本接近上限，說(shuō)明有效灌溉面積增加的空間已經(jīng)十分有限。 （2）有效灌溉面積和農(nóng)業(yè)用水量的發(fā)展具有以下特征，發(fā)展過(guò)程主要經(jīng)過(guò)四個(gè)階段，即發(fā)展過(guò)程的起步期、成長(zhǎng)期、成熟期及飽和期。目前已接近飽和期，如果不改變內(nèi)部因素，有效灌溉面積的發(fā)展基本趨于停滯狀態(tài)，因此進(jìn)行農(nóng)業(yè)資源的結(jié)構(gòu)調(diào)整非常必要。 （3）影響有效灌溉面積的發(fā)展因素很多，農(nóng)田的灌溉設(shè)施保障是根本原因，除此之外，還受到水資源量的限制。隨著工業(yè)的發(fā)展和人們生活水平的提高，農(nóng)業(yè)用水受工業(yè)用水和城市生活用水?dāng)D占嚴(yán)重。 （4）遼寧省水資源嚴(yán)重缺乏，供水設(shè)施越來(lái)越多，水資源利用效率越來(lái)越高，但灌溉水利用系數(shù)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還有很大的提高空間，因此改變灌區(qū)灌溉方式、管理模式，遏止大水漫灌、土渠灌溉等粗放的灌溉模式，推行新型、高效的節(jié)水灌溉技術(shù)、渠道硬化防滲技術(shù)等是發(fā)展有效灌溉面積的有效途徑。
作品專(zhuān)業(yè)信息
撰寫(xiě)目的和基本思路
- 遼寧省是我國(guó)北方嚴(yán)重缺水的省份之一，有效灌溉面積是衡量抗旱能力的一個(gè)重要指標(biāo)。本文研究的主要目的與意義在于對(duì)遼寧省耕地有效灌溉面積近年來(lái)的資料進(jìn)行時(shí)間序列分析，在此基礎(chǔ)上，建立遼寧省有效灌溉面積Logistic灰色預(yù)測(cè)模型，合理分配灌溉水資源，依此來(lái)防止旱災(zāi)發(fā)生、保證糧食的產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益等。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 上世紀(jì)60 年代以來(lái),該Logistic 方程在動(dòng)植物的飼養(yǎng)、栽培、資源、生態(tài)、環(huán)保等方面的模擬研究中已得到較廣泛的應(yīng)用。本文將有效灌溉面積指標(biāo)看成是在一定范圍內(nèi)變動(dòng)的灰色量,利用灰色系統(tǒng)理論的建模技術(shù),探討Logistic 方程參數(shù)估計(jì)的新方法，有機(jī)將灰色理論與Logistic建模相結(jié)合，建立遼寧省有效灌溉面積的Logistic灰色預(yù)測(cè)模型,模型擬合效果很好。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 作為主管農(nóng)田的水利部門(mén)，需要了解每年的耕地面積，以分配相宜的灌溉水資源量，這樣就必須預(yù)測(cè)下一年的有效灌溉面積，所以建立有效灌溉面積的預(yù)測(cè)模型就顯得非常重要，為水資源可持續(xù)利用提供科學(xué)依據(jù)和決策支持，對(duì)遼寧省經(jīng)濟(jì)發(fā)展和水資源合理利用具有重要意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 摘要：本文應(yīng)用灰色系統(tǒng)的理論，通過(guò)對(duì)Logistic方程的參數(shù)進(jìn)行灰色估計(jì)，建立Logistic方程灰色預(yù)測(cè)模型。利用模型對(duì)遼寧省有效灌溉面積進(jìn)行了預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)結(jié)果與原始資料吻合很好，相關(guān)性達(dá)到0.9627。預(yù)測(cè)結(jié)果顯示：有效灌溉面積的上限是154.83萬(wàn)公頃，2014年預(yù)測(cè)值為154.3萬(wàn)公頃，此值已經(jīng)非常接近界限值，如果不改變內(nèi)部因素，有效灌溉面積的發(fā)展基本趨于停滯狀態(tài)，因此進(jìn)行農(nóng)業(yè)資源的結(jié)構(gòu)調(diào)整非常必要。 關(guān)鍵詞：Logistic方程 灰色系統(tǒng) 有效灌溉面積 預(yù)測(cè)
獲獎(jiǎng)情況
- 無(wú)
鑒定結(jié)果
- 無(wú)
參考文獻(xiàn)
- [1] 石麗忠,陳金良，遲道才等，關(guān)于遼陽(yáng)市水面蒸發(fā)量灰色預(yù)側(cè)模型的研究，節(jié)水灌溉，2007(8):37-39;[2] 門(mén)寶輝．四川耕地有效灌溉面積預(yù)測(cè)的灰色模型.沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004， 35(2)：1-5;[3] 姜永, 李德新等.Logistic 方程的灰色建模法. 福建農(nóng)林大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2004,535-537.
同類(lèi)課題研究水平概述
- 1.Logistic 方程預(yù)測(cè)模型研究現(xiàn)狀 Logistic 方程原系比利時(shí)數(shù)學(xué)家Verhult 于1838 年導(dǎo)出,但長(zhǎng)期湮沒(méi),至上世紀(jì)20年代才又為生物學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)家Pearl和Read重新發(fā)現(xiàn)。上世紀(jì)60年代以來(lái),該方程在動(dòng)植物的飼養(yǎng)、栽培、資源、生態(tài)、環(huán)保等方面的模擬研究中已得到較廣泛的應(yīng)用，在有效灌溉面積預(yù)測(cè)上應(yīng)用極少見(jiàn)。 2.灰色系統(tǒng)預(yù)測(cè)模型研究現(xiàn)狀 灰色系統(tǒng)理論近幾年來(lái)發(fā)展迅速，已成功的應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，其本身也在不斷的發(fā)展、完善與創(chuàng)新。從鄧聚龍先生最初提出GM（1，1），以及隨后提出的GM（1，1）各種修正方法(如：帶有殘差修正的GM（1，1），變系數(shù)遞推GM（1，1）和帶有灰元的GMA（1，1）等)，直到新近提出的GM（1，1）的嚴(yán)格微分?jǐn)M合法HM（1，1）和非線性NLGM（1，1）等方法，不僅豐富了灰色系統(tǒng)的理論，也拓廣了其應(yīng)用范圍。 但是以上的方法也存在局限性，如GM（1，1），HM（1，1）及其他類(lèi)似的改良方法都存在著擬合值實(shí)質(zhì)上為一等比級(jí)數(shù)（從第二個(gè)擬合值開(kāi)始）這往往與事物的發(fā)展具有很大的差異，特別是進(jìn)行長(zhǎng)期預(yù)測(cè)時(shí)，計(jì)算值發(fā)散，使預(yù)測(cè)失效。 3.Logistic 方程的參數(shù)灰色建模法 根據(jù)灰色系統(tǒng)理論,有指數(shù)變化規(guī)律的原始數(shù)列可以不做生成處理,而直接進(jìn)行灰色建模，有效灌溉面積的倒數(shù),在一定條件下隨時(shí)間的變化呈指數(shù)變化規(guī)律,因此,可以用其與時(shí)間t的原始數(shù)據(jù)對(duì)Logistic 方程參數(shù)直接進(jìn)行灰色估計(jì)(簡(jiǎn)稱(chēng)灰色建模法)，為使參數(shù)(λ,μ) 估計(jì)達(dá)到最優(yōu),要求模型理論指標(biāo)與實(shí)際指標(biāo)的殘差平方和最小。 本文將有效灌溉面積指標(biāo)看成是在一定范圍內(nèi)變動(dòng)的灰色量,利用灰色系統(tǒng)理論的建模技術(shù),探討Logistic 方程參數(shù)估計(jì)的新方法，有機(jī)將灰色理論與Logistic 方程建模相結(jié)合，建立遼寧省有效灌溉面積的預(yù)測(cè)模型。經(jīng)過(guò)精度驗(yàn)證，灰色建模法比起回歸分析法來(lái)說(shuō)的擬合效果更優(yōu)。
