基于投影寻踪技术的保护性耕作效益评价.pdf

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1、第26卷2010焦第4期4月农业工程学报TransactionsoftheCSAE、，01．26No．4Apr．2010175基于投影寻踪技术的保护性耕作效益评价原君静L2，李洪文蜮(1．中国农业大学工学院，北京100083；2．北京电子科技职业学院机械工程学院，北京100176)摘要：为了客观评价保护性耕作的综合效益，该文采用投影寻踪技术，建立了保护性耕作综合效益评价模型，模型的平均绝对误差为0．0393，平均相对误差为1．75％。该文以辽宁和山两试验区为例，通过优化投影方向，将6个样本的8个评价指标投影到低维子空间

2、，利用投影值计算综合效益等级并进行评价。评价结果表明，山西寿阳的免耕碎秆播种玉米综合效益最好，传统耕作播种玉米综合效益最差，6个样本的综合效益从优至劣排序为：山西寿阳免耕碎秆覆盖(B3)，山西寿阳深松碎秆覆盖(B2)，辽宁凌海免耕碎秆覆盖(A3)，辽宁凌海免耕高茬覆盖(A2)，辽宁凌海传统耕作(AI)，山西寿阳传统耕作(BI)。研究结果表明，与传统耕作相比较，长期的保护性耕作能够较大提高农业综合效益。关键词：模型，误差分析，等级，保护性耕作，综合效益，投影寻踪，评价指标doi"10．3969／j．ism．1002—68

3、19．2010．04．029中图分类号：$345文献标识码：A文章编号：1002—6819(2010)-04-0175--05原君静，李洪文．基于投影寻踪技术的保护性耕作效益评价【J]．农业工程学报，2010，26“)：175—179．YuanJunjing，LiHongwen．Benifitevaluationofconservationtillagebasedonprojectionpursuit[J]．TransactionsoftheCSAE，2010，26(4)：175—179．(inChinesewithE

4、nglishabstract)0引言保护性耕作是一项区别于传统耕作技术的旱作农业生产技术，目前并没有统一的定义，其核心是免耕、少耕、秸秆／残茬覆盖等。国外长期的保护性耕作试验和研究表明，与传统耕作相比，保护性耕作在改善生态环境、降低生产成本、实现增产增收等方面显现不同程度的效果。中国的保护性耕作可以追溯到20世纪60年代，但是系统性的研究与试验则始于20世纪90年代。在进行保护性耕作研究与试验的十几年中，取得了许多研究成果，也积累了许多宝贵的试验数据。研究的内容涵盖了作物产量【1．3】、生产成本‘3卅、土壤性状与结构‘

5、州、水分利用17一、温室气体排放【9．”1等各个方面；研究的方法包括静态试验数据对比法fl'3卅、收益成本法【2。31、Delphi法[141、层次分析(analyichierarchyprocess，AHP)法【14。15】等等。静态试验数据对比法能够直观地表现同一试验区保护性耕作与传统耕作效果的优劣，但是仅限于单一或者较少的评价指标：收益成本法利用某一不变价格计算作物收益、生产成本和静态投资回收期，计算过程简单，但是通常仅用于单一试验区，难以应用到不同地区不同耕作模式的效果比较；Delphi法和AHP法将人的主观直

6、觉、经验应用到保护性耕作效果的评价中，一方面，可以将收稿日期：2008-05．15修订日期：2009-03-09基金项目：公益性行业(农业)科研专项(200903009)作者简介：原君静(1973一)，女，研究方向为数控技术，傈护性耕作模式研究。北京北京电子科技职业学院机械工业学院，100176。Emaihya=．junjins@163．colm※通信作者：李洪文(1968一)，男，教授，博士生导师，中国农业工程学会会员(F．041200280S)，主要从事保护性耕作方面的研究．北京中国农业大学工学院，100083。E

7、mail：lihongwen@,caa．edu．cn难以量化的因素指标予以考虑、评价，同时利用专家的经验对评价指标进行人工赋权，另一方面，Delphi法和AHP法对已有的定量信息利用不充分，因素较多时标度工作量太大，对标度可能取负数的考虑较少【l6J，并且人工赋权时人为干扰较多。基于此，本文拟采用投影寻踪技术对不同地区不同耕作模式效果进行综合评价，使评价过程能够较好地保留原始信息，评价结果更加客观。1投影寻踪建模基本步骤投影寻踪(projectionpursuit，简称PP)是一种用来分析和处理高维数据，尤其是处理非线

8、性、非正态分布高维数据的一种新兴方法。其实质是利用计算机技术，通过把高维数据投影到低维子空间，寻找能够反映原高维数据结构或者特征的投影，在低维空间研究数据结构，从而达到研究与分析高维数据的目的，或者根据投影值与研究系统的输出值之间的散点图构造数学模型以预测系统的输出【l71。利用投影寻踪方法分析高维数据，不仅能够解决维数增大后计算