基于改进双链量子遗传算法的投影寻踪调亏灌溉综合评价.pdf

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1、第28卷第2期842012年1月农业工程学报TransactionsoftheCSAE、，01．28No．2Jan．2012基于改进双链量子遗传算法的投影寻踪调亏灌溉综合评价王柏1，一，张忠学1※，李芳花2，孙艳玲2，丁红2(1．东北农业大学水利与建筑学院，哈尔滨150030；2．黑龙江省水利科学研究院，哈尔滨150080)摘要：针对调亏灌溉方案优选过程中存在单项指标的灌溉优劣评估结果单一和难以客观评价灌溉综合效益等问题，该文提出了基于双链量子遗传算法的投影寻踪综合评价模型。该模型利用双链量子遗传算法优化投影指标函数寻求最佳投影方向，同时通过矢量距浓

2、度筛选进入搜索空间的量子染色体，以及在进化过程中逐步优化、压缩搜索空间对双链量子遗传算法进行改进。将改进双链量子遗传算法的投影寻踪模型对玉米各调亏灌溉方案进行综合评价，评价结果表明苗期水分亏缺程度为田间持水量50％～60％的处理是最佳调亏灌溉方案，产量与水分利用效率比正常灌溉处理分别提高了6．4％、10．8％。改进后的模型全局搜索能力与优化效率得到了显著提高。关键词：灌溉，模型，算法，实数编码，量子遗传算法，投影寻踪，调亏灌溉’doi：10．3969／j．issn．1002—6819．2012．01．016中图分类号：$275；TPl83文献标志码：

3、A文章编号：1002—6819(2012)一02～0084—06王柏，张忠学，李芳花，等．基于改进双链量子遗传算法的投影寻踪调亏灌溉综合评价[J】．农业工程学报，2012，28(2)：84—89．WangBai，ZhangZhongxue，LiFanghua，eta1．Comprehensiveevaluationofregulateddeficitirrigationusingprojectionpursuitmodelbasedonimproveddoublechainsquantumgeneticalgorithm[J]．Transaction

4、softheCSAE，2012，28(1)：84—89．(inChinesewithEnglishabstract)0引言调亏灌溉(regulateddeficitirrigation)是20世纪70年代中后期出现的一种新的节水灌溉技术。大量研究表明，调亏灌溉不仅适宜于果树，也适宜于玉米、小麦、棉花、烟草等大田作物，与充分灌溉相比，调亏灌溉具有一定的节水增产功划¨。东北春玉米区玉米播种面积占全国的24．66％，玉米产量占全国的30．78％[21，黑龙江位于东北春玉米区的北部，是国家重要的商品粮基地，承担着保障国家粮食安全的重要使命，而降水与水资源时空

5、分布不均形成的缺水以及春旱频发都直接影响玉米的稳产、高产。因此，解决水资源供需矛盾，探索寒地黑土区玉米调亏灌溉模式对发展高效节水农业具有重要意义。投影寻踪p巧j(projectionpursuit，PP)是处理和分析高维数据，尤其是高维非正态数据的一种新兴的统计方法，具有稳健性、抗干扰性和准确度高等优点，可以有效地解决“维数祸根”的问题。该方法能充分利用高维数据中的所有信息，将高维数据指标(样本评价指标)投影到低维子空间上，寻找出能反映原高维数据的结构或特征的投影，以达到分析和研究高维数据的目的。PP模型中收稿日期：2011-01—06修订日期：20

6、11-11-14基金项目：国家科技支撑计划(2009BADB3804，2007BAD88801)；黑龙江省科技攻关(GA098105．1)作者简介：王柏(1980一)，男，黑龙江哈尔滨人，工程师，博士，主要从事农业节水技术，水资源可持续利用。哈尔滨东北农业大学水利与建筑学院，150030。Email：wangbail00121@sohu．com※通信作者：张忠学(1967一)，男，黑龙江呼兰人。教授，博士生导师，主要从事农业节水研究。哈尔滨东北农业大学水利与建筑学院，150030。Emaihzhangzhongxue@163．com的投影指标函数优化

7、问题是应用PP方法的关键，近年来，国内外学者将人工智能方法逐渐应用到PP模型优化投影方向中，并且取得了较好效果。本文在文献【6】研究工作的基础上，通过改变量子染色体量子位在单位圆中幅角的取值范围，逐步调整、优化、压缩量子染色体幅角的搜索空间，提出了一种改进的加速双链量子遗传算法(acceleratingdoublechainsquantumgeneticalgorithm，ADCQGA)。将改进的加速双链量子遗传算法与投影寻踪分类模型(projectionpursuitclassificationmodel，PPC)相结合并引入调亏灌溉评价中，通过A

8、DCQOA优化PPC模型中的投影方向参数，使反映调亏程度的多个指标通过线陛投影成为—个综合性指标，然后按投影