AGPSO-MEPP模型在云南省水安全动态评价中的应用

从生命安全、经济安全、社会安全和生态安全4个方面选取20个指标构建区域水安全动态评价指标体系和分级标准。利用自治粒子群优化(AGPSO)算法寻优最大熵投影寻踪(MEPP)技术最佳投影方向,提出AGPSOMEPP水安全评价模型,并分别构建加速粒子群优化(APSO)算法、惯性权重线性递减粒子群优化(LDWPSO)算法和基本粒子群优化(PSO)算法-MEPP模型作对比模型对云南省2006-2015年及2020年水安全进行评价。结果表明:AGPSO寻优MEPP目标函数获得的最优值、最差值、平均值和标准差均优于APSO、LDWPSO和PSO算法,具有较好的全局极值寻优能力;AGPSO-MEPP模型对云南省2006-2013年水安全评价为"不安全",2014-2015年评价为"基本安全",2020年评价为"安全"。2006-2015年的10年间云南省水安全随时间呈提升趋势,且提升趋势显著;AGPSO-MEPP模型对云南省水安全评价结果与APSO-MEPP模型相同,但在排序上存在差异;与LDWPSO-MEPP、PSO-MEPP模型在评价结果及排序上均存在差异。其中,与PSO-MEPP模型的评价及排序结果差异最为显著,表明算法的极值寻优能力决定着评价精度的高低。     

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。     

基于磷虾觅食算法-最大熵投影寻踪模型的区域水安全评价

从总量红线、效率红线、纳污红线3个方面遴选12个指标构建最严格水资源管理约束下的区域水安全评价指标体系和分级标准。提出磷虾觅食算法(KH)-最大熵投影寻踪(MEPP)水安全评价模型,并构建人工蜂群(ABC)算法、文化算法(CA)和粒子群优化(PSO)算法-MEPP评价模型作对比,以云南省所辖16个行政分区水安全评价为例进行实例研究。结果表明:KH算法寻优精度优于ABC、CA和PSO算法,具有较好的全局极值寻优能力。KH-MEPP模型对迪庆州、德宏州、怒江州和西双版纳州水安全评价为"安全";丽江市评价为"不安全";其余行政分区评价为"基本安全"。KH-MEPP模型对云南省16个行政分区评价结果与PSO-MEPP模型相同,但在排序上存在差异;与CA-MEPP、ABC-MEPP模型在评价结果及排序上均存在差异。     

基于WCA-MEPP模型的云南省水资源利用效率动态评价

以云南省2006-2015年及2020年水资源利用效率评价为例,从综合、工业、农业、生活和生态5个方面遴选15个指标构建水资源利用效率评价指标体系和分级标准,基于最大熵投影寻踪(MEPP)技术进行区域水资源利用效率动态评价。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,利用水循环算法(WCA)优化MEPP最佳投影方向,建立WCA-MEPP水资源利用效率评价模型,并分别构建生物地理优化(BBO)算法、差分进化(DE)算法和粒子群优化(PSO)算法-MEPP水资源利用效率评价模型作对比模型。结果表明:(1)WCA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、DE和PSO算法,具有较好的全局极值寻优能力。(2)WCA-MEPP模型对云南省2006-2007年水资源利用效率评价为"较低水平",2008-2015年评价为"中等水平",2020年评价为"较高水平"。2006-2015年间云南省水资源利用效率随时间呈提升趋势,且提升趋势显著。(3)WCA-MEPP模型对云南省水资源利用效率评价结果与BBO-MEPP模型相同,但在排序上存在差异;与DE-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。     

佳木斯市水资源承载力评价

在构建佳木斯市水资源承载力评价指标体系和评价标准的基础上,建立了基于粒子群优化投影寻踪的水资源承载力评价模型,并将其应用到佳木斯市水资源承载力评价中。评价结果表明,佳木斯市水资源承载力处于中等级别,水资源仍有一定的开发潜力,水资源开发利用现状基本能满足工农业生产和人民生活的需求,但随着经济的发展和人口的增加,水资源将出...     

GSA-PP模型在区域水资源承载力评价中的应用

为研究引力搜索算法(GSA)-投影寻踪(PP)模型应用于区域水资源承载力评价中的有效性和可行性。从水资源系统、经济社会系统和水环境系统遴选14个指标构建区域水资源承载力评价指标体系及分级标准,利用GSA算法优化PP模型最佳投影方向,提出GSA-PP水资源承载力评价模型,并构建粒子群优化(PSO)算法、差分进化(DE)算法和布谷鸟搜索(CS)算法优化的PP模型作对比,以文山州8县市水资源承载力评价为例进行实例研究。结果表明:GSA算法连续10次优化PP模型获得的适应度值均为1147.9363,均优于PSO、DE和HS算法,具有较高的求解精度和稳定性能。GSA-PP模型对麻栗坡县、马关县和文山市的评价结果为"可承载",对其余5县的评价结果为"基本可承载"。GSA-PP模型对实例评价及排序结果与DE-PP模型相同;与PSO-PP、CS-PP模型评价结果相同,但在排序上存在差异。实例验证了智能算法求解精度的高低决定着评价效果的优劣。     

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。     

基于改进人工蜂群算法优化投影寻踪的水资源配置方案评价

针对水资源配置方案综合评价中需要克服因模糊性和不确定性而引起的目标权重确定的精确性欠佳及多目标之间的不可公度性和矛盾性问题,提出基于改进人工蜂群优化投影寻踪模型的水资源配置评价方法,并将其应用到天津市水资源配置方案评价中,结果表明,该方法不仅可有效避免评价指标赋权时的主观任意性,而且评价结果与实际相符,方法可行有效。     

PPC模型在水资源承载能力评价中的应用

鉴于水资源承载能力评价中各指标的不确定性和模糊性,为提高水资源承载能力评价模型的分辨率,提出了一种有效和通用的模型——投影寻踪分类模型。以河北围场县为研究区,将全县分为5个评价区域,选取11个相关指标构建水资源承载能力评价模型,采用基于实数编码的加速遗传算法进行模型求解。结果表明:围场县注重水资源的开发与利用,但忽视了生态用水量的保障。     

区域水安全系统评价新方法探析

基于可持续发展理论的压力-状态-响应概念框架,探讨了区域水安全评价指标体系的建立,并改进已有的遗传投影寻踪评价方法,构造了基于多目标决策理想点法(TOPSIS)的相对贴近度概念的投影目标函数,利用蒙特卡罗方法产生的大样本数据,建立了一种适合于区域水安全系统评价的新方法(模型)——遗传投影寻踪-理想点插值模型(GPP-IPIM),并将其成功地应用于我国广东省北江下游及其三角洲地区水安全系统评价,评价结果具有直观性、合理性和通用性。对评价结果基于不确定性分析的敏感性进行分析,结果表明GPP-IPIM是一种稳定、有效的区域水安全系统评价方法,并可应用于各种水资源系统评价问题。     

基于微粒群算法优化的投影寻踪灌区综合评价

通过对黑龙江农垦总局下属的6个灌区的各项功能参数指标资料的收集与整理,应用基于高维降维技术的投影寻踪分类模型(PPC),并采用微粒群算法(PSO)对投影寻踪模型投影方向进行优化求解,根据计算得出投影函数值的大小对各灌区运行状况进行评价,为灌区节水改造提供有价值的参考依据。     

投影寻踪模型在农田水位优选中的应用

在综合考虑资源、环境和效益相统一的基础上,利用基于加速遗传算法的投影寻踪技术提出了稻田控制排水的评价指标体系,构建了多目标优化的水稻田间控制排水评价模型,通过对测坑控制排水方案中稻田排水产生的污染负荷、籽粒产量和作物耗水量3个因素的评价和优选,确定了水稻田间全生育期最优控制排水方式,为指导水稻田间灌排实践提供依据。     

投影寻踪技术在瓦房店市水资源安全评价中的应用

利用统计软件DPS中的投影寻踪综合评价法选取最优投影方向,以最优投影方向所对应的投影特征量作为评价依据,得出瓦房店市水资源分区各区的水资源安全状况:松树库上地区为安全性最高区域,回头河为安全性最低区域。研究表明,该方法对水资源安全评价有较好的评价能力。     

水利工程方案优选的投影寻踪方法

为处理模糊定性评价指标和定量评价指标的一致化和无量纲化,较难确定的各指标权重、差异不显著的综合评价指标值以及受主观因素影响较大的优选结果等水利工程方案优选过程中的重要问题,研制了基于模糊优先关系矩阵 A 的水利工程方案优选投影寻踪新方法（FPRM－PP）。提出了 A 的最优模糊一致性判断矩阵、一致性指标函数和一致性指标临界值,研制了用加速遗传算法检验、修正 A 的一致性,并同时计算 A 各方案优度值的新算法。结果说明：FPRM－PP方法直观、实用,矩阵修正幅度较小,计算结果稳定、精度高。     

遗传算法与投影寻踪模型在湿地水质综合评价中的应用

参考地表水环境质量标准和湖库营养状态评价标准,采用基于遗传算法的投影寻踪模型,计算反映湿地水体质量状况和湿地营养状态的一维投影值,直观地反映湿地水环境质量。将此方法在河北衡水湖湿地进行了实例应用,结果表明,衡水湖湿地2010年水质属于Ⅱ类,处于中度富营养状态。     

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。