我國(guó)農(nóng)業(yè)災(zāi)害預(yù)測(cè)模型的研究.pdf

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1、武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要我國(guó)是農(nóng)業(yè)災(zāi)害較多且受災(zāi)面積較大的國(guó)家，對(duì)農(nóng)業(yè)受災(zāi)面積的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展條件之一。但是我國(guó)農(nóng)業(yè)受災(zāi)面積變化受多種因素的影響，且諸多因素之間是一種多變量、強(qiáng)耦合、嚴(yán)重的非線性關(guān)系，這種關(guān)系具有動(dòng)態(tài)性，傳統(tǒng)的預(yù)測(cè)模型幾乎均是基于最小二乘法的單一數(shù)學(xué)公式，因而傳統(tǒng)的一些預(yù)測(cè)方法精度不高。本文首先采用剩余法建立了一個(gè)預(yù)測(cè)模型，即以非線性回歸擬合發(fā)展趨勢(shì)、三角函數(shù)擬合逼近周期變動(dòng)和馬爾科夫鏈刻化隨機(jī)擾動(dòng)的集成預(yù)測(cè)模型，并用我國(guó)農(nóng)業(yè)自然災(zāi)害受災(zāi)面積的變動(dòng)規(guī)律進(jìn)行模擬。理論和實(shí)踐證明，集成預(yù)測(cè)模型優(yōu)于傳統(tǒng)的單模型預(yù)測(cè)。遺傳算法是一種隨機(jī)優(yōu)化算法，但它不是簡(jiǎn)單的隨機(jī)搜索

2、，遺傳算法是機(jī)器學(xué)習(xí)的新方法，與傳統(tǒng)的最d'--乘估計(jì)法不同，它是一種迭代算法。目前遺傳算法的應(yīng)用場(chǎng)合主要有模式識(shí)別、組合優(yōu)化計(jì)算和模型參數(shù)估計(jì)。時(shí)間序列分析，就是根據(jù)有序隨機(jī)變量或者觀測(cè)得到的有序數(shù)據(jù)之間相互依賴所包含的信息，用概率統(tǒng)計(jì)方法定量的建立一個(gè)合適的數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)這個(gè)模型對(duì)相應(yīng)序列所反映的過程或系統(tǒng)做出預(yù)報(bào)或進(jìn)行控制。本文提出了建立一個(gè)兩步法預(yù)測(cè)模型的方法和步驟，即采用遺傳算法思想預(yù)測(cè)確定項(xiàng)，并用時(shí)間序列分析預(yù)測(cè)誤差項(xiàng)的集成預(yù)測(cè)模型，研究表明，遺傳算法可以用于自然災(zāi)害變動(dòng)的復(fù)雜預(yù)測(cè)模型的參數(shù)估計(jì)，理論上可以任意逼近估計(jì)參數(shù)的最優(yōu)值，遺傳算法不僅可以對(duì)整體模型的全部參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化

3、估計(jì)，而且模型參數(shù)還有整體最優(yōu)性：時(shí)間序列分析是定量預(yù)測(cè)方法之一，它是應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法對(duì)數(shù)據(jù)加以處理，以預(yù)測(cè)未來(lái)事物的發(fā)展。應(yīng)有兩步法對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)自然災(zāi)害受災(zāi)面積進(jìn)行模擬，可以看出，通過比較預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度，兩步法優(yōu)于剩余法建立的預(yù)測(cè)模型，這就為預(yù)測(cè)具有復(fù)雜機(jī)制的自然災(zāi)害演變提供了一種新的方法。本文還對(duì)我國(guó)未來(lái)幾年的受災(zāi)面積做了一些預(yù)測(cè)，可為災(zāi)害的防御提供參考，具有一定的應(yīng)用價(jià)值和實(shí)踐意義。最后還提出了本文的缺陷和有待改進(jìn)的地方。關(guān)鍵字：自然災(zāi)害，預(yù)測(cè)模型，遺傳算法，時(shí)間序列武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論1．1背景介紹1．1．1我國(guó)災(zāi)害的現(xiàn)狀和特點(diǎn)我國(guó)是個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，也是世界上農(nóng)業(yè)自然災(zāi)害最為嚴(yán)

4、重的國(guó)家之一，農(nóng)業(yè)自然災(zāi)害主要包括水災(zāi)、旱災(zāi)、風(fēng)災(zāi)、蟲災(zāi)、凍災(zāi)等。建國(guó)60年來(lái)，我國(guó)平均每年發(fā)生重大水災(zāi)、旱災(zāi)、風(fēng)災(zāi)等自然災(zāi)害23．2次，全國(guó)農(nóng)業(yè)每年平均有6億畝農(nóng)作物、2億多人口受災(zāi)，經(jīng)濟(jì)損失達(dá)數(shù)百億元。其中，糧食因自然災(zāi)害造成的年損失約占年均總產(chǎn)量的5％，減少250億公斤左右(大災(zāi)之年遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過這個(gè)數(shù)，如1998年達(dá)300多億公斤)：棉花年損失為350億噸，相當(dāng)于總產(chǎn)量的12％。20世紀(jì)90年代以后，盡管各級(jí)政府和廣大農(nóng)民在預(yù)防自然災(zāi)害方面做了大量工作，但農(nóng)業(yè)生產(chǎn)受自然災(zāi)害的影響仍然十分嚴(yán)重。自然災(zāi)害的頻繁發(fā)生已經(jīng)成為制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)安定的重要因素，嚴(yán)重影響了我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展，災(zāi)害

5、加重與防災(zāi)能力減弱形成反差，農(nóng)業(yè)的水利設(shè)施嚴(yán)重老化，承災(zāi)和抗災(zāi)能力較弱，抵御自然災(zāi)害的防范體系不健全，無(wú)法支撐現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，對(duì)自然災(zāi)害的防范能力較弱，使農(nóng)業(yè)面對(duì)自然災(zāi)害更加脆弱，難以有效地抵御和防范風(fēng)險(xiǎn)。我國(guó)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施年久失修嚴(yán)重，功能老化，配套設(shè)施未能跟上，土壤貧瘠化，水土流失加劇，水利設(shè)施有效灌溉能力下降，河道淤積，防洪排澇能力下降。特別是實(shí)行聯(lián)產(chǎn)承包責(zé)任制后，一些農(nóng)田基本建設(shè)幾乎處在無(wú)人問津的狀態(tài)，保障能力下降，形成了二律背反現(xiàn)象，一方面，災(zāi)情不斷加重，另一方面，承災(zāi)、防災(zāi)、抗災(zāi)、救災(zāi)能力卻不斷減弱，嚴(yán)重地影響了農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。據(jù)資料顯示，目前我國(guó)農(nóng)業(yè)自然災(zāi)害主要有如下特點(diǎn)：1

6、．受災(zāi)面積和成災(zāi)面積在相對(duì)穩(wěn)定中有增加趨勢(shì)：我國(guó)農(nóng)業(yè)自然災(zāi)害在1950到2007年這58年中平均受災(zāi)面積為38894千公頃，在最近20年中，我國(guó)農(nóng)業(yè)受災(zāi)面積最高年份為1991年(55472千公頃)，最低年份為1990年(38474千公頃)，其中只有三個(gè)年份(1990、2004、2005)的受災(zāi)面積未超過受災(zāi)面積平均值。至于成災(zāi)面積，其發(fā)展趨勢(shì)基本與受災(zāi)面積相同。2．農(nóng)業(yè)自然災(zāi)害成災(zāi)比率過高。受災(zāi)后能否成災(zāi)是衡量農(nóng)業(yè)自然災(zāi)害抵御能力的重要標(biāo)準(zhǔn)，也是計(jì)算災(zāi)害損失的依據(jù)。由于我國(guó)農(nóng)業(yè)抵御自然災(zāi)害的能力不強(qiáng)，1950-2007年年均成災(zāi)率達(dá)46％，最高年份甚至達(dá)到63％，年均成災(zāi)率比一般發(fā)達(dá)國(guó)家高

7、出10—20個(gè)百分點(diǎn)。3．成災(zāi)面積占總播種面積的比重呈上武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文升趨勢(shì)。盡管國(guó)家一再加大耕地保護(hù)力度，但由于我國(guó)工業(yè)發(fā)展和城市化進(jìn)程加快，農(nóng)業(yè)播種面積增長(zhǎng)速度明顯低于農(nóng)業(yè)自然災(zāi)害面積增長(zhǎng)速度，農(nóng)業(yè)成災(zāi)面積占播種面積的比重呈上升趨勢(shì)：1988-1997年成災(zāi)面積占播種面積年均比重為14．43％，而1998—2007年的年均比重提高到了16．67％，上升了兩個(gè)多百分點(diǎn)。隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)設(shè)施的進(jìn)一步老化和自然環(huán)境的