基于遗传投影寻踪模型的陕西省水资源利用效率评估

分析水资源利用潜力,提高水资源利用效率对于解决城市水资源短缺问题十分重要.本文利用基于遗传算法的投影寻踪模型,选用万元GDP用水量、人均用水量、万元农业产值用水量、农田灌溉平均用水量、万元工业产值用水量为评价指标,对2009年陕西省11个行政区水资源利用效率进行评估.结果显示万元工业产值用水量对陕西省水资源利用效率影响最大,延安市的水资源综合利用效率最高.并针对最佳投影向量各指标权重提出了提高陕西省水资源利用效率的措施.     

水资源可持续利用程度评价的投影寻踪模型

水资源可持续利用程度综合评价需要综合考虑区域的社会、经济、资源、环境等各方面因素,是一个典型的多目标、多层次、多属性决策问题。投影寻踪模型能够通过加速遗传算法来寻求最优投影方向,将多维数据指标转换成低维子空间上,因此便可以根据优化出的一维投影值来计算各地区的水资源可持续利用程度,另外可以避免权重确定主观性问题。其思路清晰,计算简单,结果合理,为水资源可持续利用程度综合评价提供了一条新的方法和思路。     

基于指标体系投影寻踪模型的水资源承载力评价——以石家庄为例

石家庄市处于我国缺水严重的华北地区,水资源利用一直倍受人们的关注,水资源承载力评价可为今后的地区水资源利用及规划提供建议。文章采用了综合指标法,根据石家庄市水资源具体情况和指标体系结构特点,选取了18个指标建立水资源承载力评价指标体系及指标标准,运用投影寻踪方法建立评价模型,通过归一化处理、线性投影、构造投影指标函数和优化投影指标函数的方法,将选取的指标运用matlab数学软件进行投影寻踪分析,得到石家庄市水资源承载力等级水平为Ⅳ级,主要影响水资源承载力的指标为基本农田比例、节水灌溉率、灌溉用水有效利用系数、水资源可开发利用系数和万元工业增加值用水量等。     

基于改进投影寻踪方法的水资源承载力研究

为了解决水资源承载力分类评价的高维和非线性问题,提升水资源承载力分类评价模型的精确性,提出改进的投影寻踪方法——基于最大信息熵原理的投影寻踪分类模型。对该模型中的密度窗宽R进行改进,推导得出密度窗宽的合理取值,并将该模型应用于济宁市2010—2018年水资源承载力状态评价;建立灰色GM(1,1)模型,对济宁市2019—2025年水资源承载力状态进行预测,预测结果符合实际情况。研究表明：济宁市2010—2017年水资源承载力评价等级为Ⅲ级,2018年水资源承载力评价等级为Ⅱ级;预测济宁市2019—2025年水资源承载力状态为Ⅱ级,水资源承载力状态总体保持良好态势。通过分析各评价指标对水资源承载力的影响程度,对提升该市水资源承载力提出相关建议。     

基于改进PSO-PP模型的区域水资源利用效率评价

针对基本粒子群算法(PSO)早熟收敛、易陷入局部极值以及投影寻踪(PP)模型最佳投影方向难以选取的不足,利用改进的PSO(IPSO)算法优化PP模型最佳投影方向,提出了IPSO-PP水资源利用效率评价模型。从"三生"用水指标中选取15个指标构建区域水资源利用效率评价指标体系,以云南省16个州市水资源利用效率评价为例进行实例研究,并构建PSO-PP模型、差分进化(DE)算法-PP模型及和声搜索(HS)算法-PP模型作对比分析模型。结果表明,IPSO算法优化PP模型获得的适应度值和最佳投影方向均优于PSO、DE和HS算法,具有较好的求解精度和全局极值能力。IPSO-PP模型对实例的评价排序结果与DEPP模型相同,与HS-PP模型评价排序结果略有差异,与PSO-PP模型评价排序结果差异较大,表明智能算法寻优能力的强弱决定了评价精度的高低。模型及实例验证结果可为PP模型优化及其他水资源系统类综合评价提供参考和借鉴。     

基于投影寻踪权重优化的水资源承载力评价模型

针对基于专家判断的层次分析法(AHP)等主观定权方法存在一定的主观随意性,会导致区域水资源承载力评价结果具有不确定性的问题,提出采用投影寻踪(PP)方法优化AHP确定的指标权重,再结合减法集对势理论,构建了基于PP-AHP方法定权的水资源承载力评价模型,并以安徽省水资源承载力评价为例加以验证.结果表明:该模型能够进一步...     

利用组合模型评价云南省水资源利用效率

利用雷达图分析法将样本数据进行处理转化成雷达图,以雷达图面积作为特征量建立云模型;采用粒子群优化算法寻求最优值作为投影方向,再计算出样本的最佳投影值,然后通过投影寻踪将多维指标数据转化为简单一维数据,由此建立一种基于云模型和投影寻踪模型的组合评价模型。用组合评价模型对云南省2006—2012年的水资源利用效率进行了综合评价,结果表明,2012年水资源利用效率最高,并且水资源可持续利用度高的年份其万元GDP用水量和工农业万元产值用水量少,污水再生利用率高,COD排放量少。     

基于最大熵投影寻踪模型的云南省近10 a水资源承载力评价

为对云南省2006—2015年水资源承载力进行评价,从水资源、经济社会和生态系统3个方面提出水资源承载力评价指标体系和分级标准,并基于最大熵投影寻踪(MEPP)技术进行区域水资源承载力评价。采用在指标分级标准阈值间随机生成样本的方法构造MEPP目标函数,利用混合蛙跳算法(SFLA)优化MEPP最佳投影方向,提出SFLA-MEPP水资源承载力评价模型,并构建生物地理优化(BBO)算法-MEPP、和声搜索(HS)算法-MEPP和粒子群优化(PSO)算法-MEPP水资源承载力评价模型作对比模型。结果表明SFLA寻优MEPP目标函数获得的最优值、最劣值、平均值和标准差均优于BBO、HS和PSO算法,具有较好的全局极值寻优能力;SFLA-MEPP模型对云南省2006—2007年、2011—2012年水资源承载力评价为“基本可承载”,其他年份评价为“可承载”;2006—2015年间云南省水资源承载力随时间呈提升趋势,但提升趋势不显著;SFLA-MEPP模型对云南省水资源承载力评价结果与BBO-MEPP模型相同,但在排序上存在差异;与HS-MEPP,PSO-MEPP模型在评价结果及排序上均存在差异。     

SFLA-PP模型在区域水资源利用效率综合评价中的应用

为验证混合蛙跳算法(Shuffled Frog Leaping Algorithm,SFLA)-投影寻踪(Projection Pursuit,PP)模型应用于区域水资源利用效率综合评价中的有效性和可行性。从综合、工业、农业、生活和生态环境5个方面遴选15个指标构建区域水资源利用效率评价指标体系,利用SFLA算法优化PP模型最佳投影方向,提出SFLA-PP水资源利用效率评价模型,与构建的入侵杂草优化(Invasive Weed Optimization,IWO)算法、粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)算法和布谷鸟搜索(Cuckoo Search,CS)算法优化的PP模型作对比,并基于各模型投影系列均值及标准差σ构造4个等级的水资源利用效率评价标准,以文山州8县市水资源利用效率评价为例进行实例研究。结果表明:SFLA算法优化PP模型获得的适应度值为715.800 2,均优于IWO,PSO和CS算法PP模型,具有较好的求解精度和极值寻优能力;SFLA-PP模型对文山市、砚山县水资源利用效率评价为“高水平”,对麻栗坡县评价为“低水平”,其余5县评价为“中等水平”,全州水资源利用效率综合评价为“较高水平”;SFLA-PP模型对实例评价及排序结果与IWO-PP模型相同;与PSO-PP模型、CS-PP模型在评价结果及排序上均存在差异。实例验证了4种智能算法PP模型的求解精度对区域水资源利用效率的评价结果起到关键作用。     

多目标投影寻踪评价模型的可视化界面

利用Visual Basic 6.0编程语言,开发了基于实码加速遗传算法、辅以物元分析和灰色关联度分析的水资源多目标投影寻踪模型通用可视化界面计算软件。在黄河水资源配置方案选择中的应用表明,该通用软件可使评价分析直观方便,快速准确。     

区域水资源可持续利用等级评价的GPPIM模型

区域水资源可持续利用系统评价是一个涉及区域人口、经济、资源、环境与社会5个子系统的复杂大系统评价问题。文中论述了区域水资源可持续利用系统评价的指标体系的选取,并探讨了用基于实数编码加速遗传算法的改进投影寻踪方法建立的新型等级评价模型,即遗传投影寻踪插值模型(GPPIM),并将其成功地应用于我国南方某区域水资源规划的现状年及各规划水平年的可持续利用系统评价的实例中。     

基于改进的投影寻踪水利现代化评价模型

为科学合理的评价不同地区的水利现代化水平,采用加速遗传算法加快投影寻踪模型中投影指标函数的优化速度,构建了改进的投影寻踪评价模型,并应用于徐州市及其4个区县(市)的水利现代化评价。此综合评价结果与权重法评价结果基本一致,表明该模型在水利现代化评价中切实有效。     

生物群体智能优化的投影寻踪模型在灌区水资源综合效益研究中的应用

将高维降维技术的投影寻踪模型引入到灌区水资源综合效益的研究中,并采用生物群体智能算法对投影寻踪模型进行优化,以提高投影寻踪模型的准确度。以经济效益、生态环境效益以及社会效益3方面建立指标体系,并提出了5类等级标准。以漳河灌区为例,利用所建模型对该灌区水资源综合效益进行研究,并对不同指标的贡献度进行了分析。结果表明,漳河灌区2013年的综合效益等级为等级Ⅲ(一般);在灌区水资源综合效益研究方面,优化后的投影寻踪模型具有较好的实用性和可信性。     

基于DEA和Malmquis指数的浙江省用水效率分析

选取2007~2015年的面板数据,基于DEA和Malmquis指数,对浙江省的用水效率进行了分析评价。在分析评价过程中,采用浙江省各地区的总用水量、从业人员数量以及固定资产投资作为投入指标,并将各地区的生产总值作为产出指标。评价结果表明:(1)近9 a来,浙江省的用水效率总体上有所上升,但是地区之间的差异较大;(2)非DEA有效地区在总用水量、从业人员数量以及固定资产投资方面均有冗余,其中,总用水量的冗余量较大,说明用水效率仍具有提升的空间;(3)技术进步变化是制约浙江省用水效率的关键因素,浙西南地区的用水效率变化趋势优于浙东北地区。     

基于遗传投影寻踪模型的膨胀土胀缩等级分类

由于膨胀土的胀缩特性受多种因素的综合影响,膨胀土胀缩等级分类是膨胀土处理中的一个难题。选取影响膨胀土胀缩等级分类的5个主要因素,通过在各评价等级范围内按均匀分布随机构建标准样本,结合遗传算法和投影寻踪方法,获得最佳投影方向和样本最佳投影值,利用逻辑斯谛曲线函数拟合最佳投影值与经验等级之间的非线性关系,建立了膨胀土胀缩等级分类的遗传投影寻踪模型。最后,将该模型应用到某实际工程中,分类结果与实际情况相吻合,验证了该模型的可行性和适用性,该模型可以作为一种膨胀土胀缩等级分类的新方法。     

基于DPSIR概念模型的水资源系统脆弱性分析

从水资源复杂系统角度结合DPSIR概念模型,构建了水资源系统脆弱性评价指标体系。利用大样本数据、投影寻踪、粒子群算法、插值型曲线,建立了基于粒子群投影寻踪插值的水资源系统脆弱性评价模型。结合河北省南水北调受水区水资源系统的实例,从驱动力-压力-状态-影响-响应等5个方面计算分析了该系统的脆弱性。结果表明,以资源型缺水为主导的水资源基础条件薄弱已成为受水区水资源系统脆弱性的制约因素,且在未来很长一段时间内难以改变。     

基于遗传算法的参数投影寻踪回归及其在洪水预报中的应用

针对传统非参数投影寻踪回归方法在应用时存在的问题，提出了三点改进措施：(1)采用实数编码的遗传算法代替高斯 牛顿算法优化投影方向；(2)采用参数非线性Hermite多项式代替非参数逐段线性回归来拟合岭函数；(3)参数优化同时进行无需分组，逐个增加岭函数，不实行返回拟合的优选策略。新的方法被称为参数投影寻踪回归，将其用于紫坪埔洪水预报，取得了满意的预报效果，而且所提出的方法在实际应用时，具有简单、有效和易于编程实现的优点。