论复杂性水土建三江管理局水土资源复合系统分形特点

摘要:建三江管理局是我国为数不多商品粮生产基地中的典型代表。最近几年,随着经济的迅速进展与人口的持续增多,人类对农业水土资源要素的干扰日益增强,农业水土资源的复杂性特点日益显著。能否准确分析当地水土资源体系复杂性已成为实现水土资源优化配置,实现土地使用与水资源开发相适应的关键,同时也是当地社会、经济、生态平衡进展的关键。由此,以和谐进展理念出发,全面的对探讨区水土资源体系复杂性特点进行深入挖掘,提出提升区域水土资源开发使用程度的优化配置案例,对于推动区域经济进展及保障我国粮食安全具有重要作用。本论文从黑龙江农垦建三江管理局为探讨对象,从分形论述为指导,分别对地下水埋深、降水、土地资源使用类型等水土资源要素进行复杂性测度分析,并在此基础上对建三江管理来自医院档案管理论文局水土资源使用进行优化配置探讨。主要内容及成果如下:(1)根据黑龙江省建三江管理局水务局提供的建三江管理局各场区地下水埋深资料和历年降水资料,采取双谱分析法对数据进行双谱估计,确定数据序列的非线性特点。结果表明:建三江管理局下属各场区监测数据的双谱分析结果都是非平坦图形,且其俯视图均体现出显著的对称性,说明建三江管理局15个场区的地下水埋深序列和降水序列监测资料不是随机正态序列,而是非线性时间序列。与其他谱分析办法相比,所采取的双谱分析办法具有结果清晰、分辨率高、双谱峰值位置明确等特征;(2)分别运用基于曲线长度的时间序列-分形维数法、菱形邻域内的G-P算法、多时间尺度半方差分维办法对建三江管理局逐月地下水埋深序列、降水序列复杂性进行了测度分析,绘制复杂性分区空间分布图,并通过可变参量分析确定出多时间尺度半方差分维办法稳定性最高;根据探讨区域耕地、林地、水面、可垦荒地等各种土地使用类型结构特征,采取边界维数法及GIS技术分析了土地使用结构分形特点;(3)采取等权平均办法度量了水土资源复合体系整体复杂性特点,使用GIS的可视化功能,绘制了建三江管理局各分区水土资源复合体系复杂性空间分布图。结果显示:建三江管理局水土资源复合体系复杂性中区最高,南区次之,北区最低且具有显著的分区特点。(4)从建三江管理局各分区复杂性特点探讨成果、各年地下水和降水年鉴资料、各土地使用类型统计结果为资料依据,从实现经济效益、社会效益和生态环境效益的协调统一,可持续进展为最终目标,建立建三江管理局2015年及2020年水土资源优化配置模型。使用基于粒子群算法的主以多博弈主体演化博弈办法对模型进行求解。进一步采取主成分分析法计算各子体系之间协调进展系数从反映各子体系平均进展水平。结果显示:经过水土资源优化配置,建三江管理局水土资源复合体系的各子体系之间基本呈现协调进展的走势。(5)总结论文探讨成果,提出今后探讨展望。关键词:分形论述论文复杂性论文水土资源体系论文优化配置论文建三江管理局论文

    CONTENTS7-10

    摘要10-11

    Abstract11-13

    1 绪论13-20

    1.1 立题依据13

    1.2 探讨目的与作用13-14

    1.3 国内外探讨发展14-17

    1.3.1 体系复杂性探讨发展14-15

    1.3.2 分形论述探讨发展15-17

    1.4 探讨中有着不足17-18

    1.5 探讨内容及技术路线18-20

    1.5.1 探讨内容18-19

    1.5.2 技术路线19-20

    2 分形论述基础及探讨区域20-28

    2.1 分形论述的提出20

    2.2 分形的定义20-21

    2.3 典型分形图形举例21-22

    2.3.1 Cantor 集21

    2.3.2 Koch 曲线21-22

    2.3.3 Sierpinski 地毯22

    2.4 分形的基本特点22-23

    2.4.1 自相似性22

    2.4.2 标度不变性22

    2.4.3 分形与混沌的联系22-23

    2.5 分形类型23-24

    2.5.1 严格分形与随机分形23

    2.5.2 空间分形和时间分形23

    2.5.3 自相似分形和自仿射分形23

    2.5.4 简单分形和多重分形23-24

    2.6 分形特点量24

    2.6.1 分形维数24

    2.6.2 分形分布24

    2.7 区域概况24-27

    2.7.1 地理位置24-25

    2.7.2 气候及地质特性25-26

    2.7.3 水资源情况26-27

    2.8 小结27-28

    3 建三江管理局地下水资源体系复杂性分形测度28-51

    3.1 非线性有着检测设检验28-31

    3.1.1 高阶统计量28

    3.1.2 双谱分析的定义28-29

    3.1.3 双谱分析的基本性质29

    3.1.4 双谱估计法29-31

    3.2 探讨区域资料来源31

    3.3 基于双谱分析的建三江管理局地下水埋深序列非线性检验31-35

    3.4 基于曲线长度时间序列-分形维数法的地下水埋深复杂性测度探讨35-40

    3.4.1 基于曲线长度的时间序列分形维数原理35-36

    3.4.2 人工鱼群拟合优化算法描述36-38

    3.4.3 时间序列分维及人工鱼群优化算法在建三江地下水埋深序列中的运用38-40

    3.5 菱形邻域内的 G-P 算法在地下水埋深序列复杂性测度探讨中的运用40-45

    3.5.1 菱形邻域内的 G-P 算法40-42

    3.5.2 关联维参数的选择42-43

    3.5.3 建三江管理局各分区地下水埋深序列关联维数计算43-45

    3.6 基于多时间尺度半方差分维的逐月地下水埋深复杂性变异分析45-49

    3.6.1 半方差论述45

    3.6.2 基于半方差函数的分形维数45-46

    3.6.3 建三江管理局地下水埋深序列半方差分析46-48

    3.6.4 分维值计算结果及空间分布48-49

    3.7 建三江管理局地下水埋深序列复杂性变化规律分析49-50

    3.8 小结50-51

    4 建三江管理局降水序列复杂性分形测度51-59

    4.1 建三江管理局降水序列非线性检验51-53

    4.1.1 探讨区降水数据来源51-52

    4.1.2 非线性检验52-53

    4.2 基于曲线长度的时间序列分形维数在降水序列复杂性测度中的运用53-55

    4.3 菱形邻域内的 G-P 算法在降水序列复杂性测度探讨中的运用55-56

    4.4 基于多时间尺度半方差分维的降水序列复杂性变异分析56-57

    4.5 降水序列复杂性综合测度分析57-58

    4.6 小结58-59

    5 建三江管理局土地使用分形测度探讨59-73

    5.1 土地使用分形测度办法探讨59-60

    5.2 探讨区域资料来源60-61

    5.3 建三江管理局各土地使用结构的边界分形测度61-70

    5.3.1 耕地分形测度61-63

    5.3.2 林地分形测度63-65

    5.3.3 水面分形测度65-67

    5.3.4 可垦荒地分形测度67-68

    5.3.5 场址、道路用地分形测度68-70

    5.4 各土地使用类型综合分形特点分析70-71

    5.5 建三江管理局水土资源复合体系复杂性测度71-72

    5.6 小结72-73

    6 复杂性视角下建三江管理局水土资源优化配置探讨73-84

    6.1 基于可持续进展战略的主以递阶多阶段决策模型73-74

    6.2 基于粒子群算法的主以多博弈主体演化求解办法74-75

    6.2.1 博弈思想74

    6.2.2 粒子群优化算法74

    6.2.3 基于粒子群算法的主以多博弈主体演化求解办法74-75

    6.3 建三江管理局水土资源优化配置模型构建75-79

    6.3.1 子区构成及建模思路75-76

    6.3.2 目标函数76-78

    6.3.3 约束条件78-79

    6.4 模型求解及分析79-83

    6.5 小结83-84

    7 结论与展望84-86

    7.1 主要结论84

    7.2 展望84-86

    致谢86-87

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