基本信息
- 项目名称：
- Logistic方程灰色建模在辽宁省有效灌溉面积预测中的应用
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 有效灌溉面积是抗旱的一个重要指标，本文应用灰色系统理论，建立Logistic方程灰色预测模型，模拟结果与原始资料吻合很好，相关性达到0.9627。预测模型显示：有效灌溉面积的上限是154.83万公顷，2014年预测值为154.3万公顷，已经非常接近界限值，如果不改变内部因素，有效灌溉面积的发展基本趋于停滞状态，因此进行农业资源的结构调整非常必要。
- 详细介绍：
- 辽宁省水资源总量为363 亿立方米，人均占有量、耕地的亩均占有量为全国的1／3，是我国北方严重缺水的省份之一。有效灌溉面积是是衡量抗旱能力的一个重要指标。作为主管农田的水利部门，需要了解每年的耕地面积，以分配相宜的灌溉水资源量，这样就必须预测下一年的有效灌溉面积，所以建立有效灌溉面积的预测模型就显得非常重要。 本文将有效灌溉面积指标看成是在一定范围内变动的灰色量，利用灰色系统理论的建模技术，探讨Logistic方程参数估计的新方法，有机地将灰色理论与Logistic方程建模相结合，建立辽宁省有效灌溉面积的预测模型。 原始数据根据辽宁省统计年鉴，统计出1978～2009年辽宁省有效灌溉面积。采用灰色估计法获得的Logistic方程。有效灌溉面积的上限值是154.83万公顷，2014年预测值为154.3万公顷，已经非常接近界限值，如果不改变内部因素，有效灌溉面积的发展基本趋于停滞状态，因此进行农业资源的结构调整非常必要。 利用Excel对Logistic 方程灰色建模精度进行检验，经检验用Logistic 方程的参数灰色（GM）建模，实际值与理论值的相关系数为0.9627，灰色建模精度很好。 结论如下： （1）用Logistic方程灰色模型预测，能够很好预测辽宁省有效灌溉面积。模型预测结果显示有效灌溉面积的发展上限值是154.83万hm2，目前的有效灌溉面积基本接近上限，说明有效灌溉面积增加的空间已经十分有限。 （2）有效灌溉面积和农业用水量的发展具有以下特征，发展过程主要经过四个阶段，即发展过程的起步期、成长期、成熟期及饱和期。目前已接近饱和期，如果不改变内部因素，有效灌溉面积的发展基本趋于停滞状态，因此进行农业资源的结构调整非常必要。 （3）影响有效灌溉面积的发展因素很多，农田的灌溉设施保障是根本原因，除此之外，还受到水资源量的限制。随着工业的发展和人们生活水平的提高，农业用水受工业用水和城市生活用水挤占严重。 （4）辽宁省水资源严重缺乏，供水设施越来越多，水资源利用效率越来越高，但灌溉水利用系数与发达国家相比，还有很大的提高空间，因此改变灌区灌溉方式、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、高效的节水灌溉技术、渠道硬化防渗技术等是发展有效灌溉面积的有效途径。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 辽宁省是我国北方严重缺水的省份之一，有效灌溉面积是衡量抗旱能力的一个重要指标。本文研究的主要目的与意义在于对辽宁省耕地有效灌溉面积近年来的资料进行时间序列分析，在此基础上，建立辽宁省有效灌溉面积Logistic灰色预测模型，合理分配灌溉水资源，依此来防止旱灾发生、保证粮食的产量和经济效益等。
科学性、先进性及独特之处
- 上世纪60 年代以来,该Logistic 方程在动植物的饲养、栽培、资源、生态、环保等方面的模拟研究中已得到较广泛的应用。本文将有效灌溉面积指标看成是在一定范围内变动的灰色量,利用灰色系统理论的建模技术,探讨Logistic 方程参数估计的新方法，有机将灰色理论与Logistic建模相结合，建立辽宁省有效灌溉面积的Logistic灰色预测模型,模型拟合效果很好。
应用价值和现实意义
- 作为主管农田的水利部门，需要了解每年的耕地面积，以分配相宜的灌溉水资源量，这样就必须预测下一年的有效灌溉面积，所以建立有效灌溉面积的预测模型就显得非常重要，为水资源可持续利用提供科学依据和决策支持，对辽宁省经济发展和水资源合理利用具有重要意义和经济价值。
学术论文摘要
- 摘要：本文应用灰色系统的理论，通过对Logistic方程的参数进行灰色估计，建立Logistic方程灰色预测模型。利用模型对辽宁省有效灌溉面积进行了预测，预测结果与原始资料吻合很好，相关性达到0.9627。预测结果显示：有效灌溉面积的上限是154.83万公顷，2014年预测值为154.3万公顷，此值已经非常接近界限值，如果不改变内部因素，有效灌溉面积的发展基本趋于停滞状态，因此进行农业资源的结构调整非常必要。 关键词：Logistic方程 灰色系统 有效灌溉面积 预测
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1] 石丽忠,陈金良，迟道才等，关于辽阳市水面蒸发量灰色预侧模型的研究，节水灌溉，2007(8):37-39;[2] 门宝辉．四川耕地有效灌溉面积预测的灰色模型.沈阳农业大学学报，2004， 35(2)：1-5;[3] 姜永, 李德新等.Logistic 方程的灰色建模法. 福建农林大学学报(自然科学版),2004,535-537.
同类课题研究水平概述
- 1.Logistic 方程预测模型研究现状 Logistic 方程原系比利时数学家Verhult 于1838 年导出,但长期湮没,至上世纪20年代才又为生物学和统计学家Pearl和Read重新发现。上世纪60年代以来,该方程在动植物的饲养、栽培、资源、生态、环保等方面的模拟研究中已得到较广泛的应用，在有效灌溉面积预测上应用极少见。 2.灰色系统预测模型研究现状 灰色系统理论近几年来发展迅速，已成功的应用于多个领域，其本身也在不断的发展、完善与创新。从邓聚龙先生最初提出GM（1，1），以及随后提出的GM（1，1）各种修正方法(如：带有残差修正的GM（1，1），变系数递推GM（1，1）和带有灰元的GMA（1，1）等)，直到新近提出的GM（1，1）的严格微分拟合法HM（1，1）和非线性NLGM（1，1）等方法，不仅丰富了灰色系统的理论，也拓广了其应用范围。 但是以上的方法也存在局限性，如GM（1，1），HM（1，1）及其他类似的改良方法都存在着拟合值实质上为一等比级数（从第二个拟合值开始）这往往与事物的发展具有很大的差异，特别是进行长期预测时，计算值发散，使预测失效。 3.Logistic 方程的参数灰色建模法 根据灰色系统理论,有指数变化规律的原始数列可以不做生成处理,而直接进行灰色建模，有效灌溉面积的倒数,在一定条件下随时间的变化呈指数变化规律,因此,可以用其与时间t的原始数据对Logistic 方程参数直接进行灰色估计(简称灰色建模法)，为使参数(λ,μ) 估计达到最优,要求模型理论指标与实际指标的残差平方和最小。 本文将有效灌溉面积指标看成是在一定范围内变动的灰色量,利用灰色系统理论的建模技术,探讨Logistic 方程参数估计的新方法，有机将灰色理论与Logistic 方程建模相结合，建立辽宁省有效灌溉面积的预测模型。经过精度验证，灰色建模法比起回归分析法来说的拟合效果更优。
