投影寻踪技术在农业旱灾脆弱性评价中的应用.pdf

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1、第32卷第2期人民黄河Vo1．32．No．22010年2月YELL0WRIVERFeb．，2010【综合】投影寻踪技术在农业旱灾脆弱性评价中的应用曹永强，伊吉美，游海林，邢晓森(1．辽宁师范大学城市与环境学院，辽宁大连116029；2．清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室，北京100084；3．中国科学院、水利部水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与早地农业国家重点实验室，陕西杨凌712100)摘要：利用DIS中的投影寻踪综合评价法选取最优投影方向，以最优投影方向所对应的投影特征量作为评价依据，建立了农业旱灾脆弱性评价模型。选取衡阳市7个县域的水田密度、

2、人口密度、7月蒸发量、人均收入、水池水塘密度、7月降水量和森林覆盖率作为评价指标，进行了农业旱灾脆弱性评价。结果表明衡阳市各县的农业旱灾脆弱性强弱排序为衡南、衡阳、衡山、衡东、耒阳、祁东、常宁。关键词：农业旱灾；脆弱性评价；投影寻踪；衡阳市中图分类号：$166文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1000-1379．2010．02．005农业旱灾是农业系统(包括致灾因子、孕灾环境、承灾体)U㈩Xmax一it相互影响、相互制约、复杂作用的结果⋯。农业旱灾脆弱性是,j，指农业生产系统易遭受干旱威胁和损失的性质和状态J，它反=筹一iL映了整个农业系

3、统对于旱的适应、反应和应对能力。农业旱灾脆弱性受多种因素的影响，是自然环境系统和社会经济系统在式中：⋯()、()分别为第个指标的最小值和最大值；特定时空条件下耦合的产物J。在不同的区域，自然环境和社(i)为指标特征值归一化序列。会环境的不同导致了不同的农业旱灾脆弱性，因此进行区域内1．2线性投影农业旱灾脆弱性评价有重要意义。国外学者关于农业旱灾脆设a=(。，。：，⋯，o)为m维单位向量，即各指标在投影弱性的研究起步较早，而国内的研究尚不多。当前，针对方向的一维投影值，则第i个样本在一维线性空间的投影特征干旱灾害脆弱性的研究以定性分析与定量评价相结合居多，其

4、值。(i)为中多指标赋予权重系数的综合模型评价是研究的热点之一_6j。z()：∑ⅡJ(12一，n)(3)刘兰芳利用因素成对比较法进行指标权重的确定，然后利用干旱脆弱度模型对衡阳市农业干旱脆弱性进行了评价。笔者在综合投影指标值时，要求投影值z(i)的散布特征为局将DIS统计软件中的投影寻踪综合评价法应用到区域农业干部投影点尽可能密集，最好凝聚成若干个点团，而在整体上投旱脆弱性评价中，把投影特征量作为评价依据，拓宽了衡量区影点团之间尽可能散开。为了将样本间的干旱脆弱性程度区分域农业旱灾脆弱性评价的方法。开，可以用分类指标作为目标函数：Q(n)=SD：(4)1投

5、影寻踪综合评价法式中：S为样本投影值z(i)的标准差；D为投影值的局部密度。投影寻踪的基本思路如下：将高维数据投影到低维子空间上，然后通过优化投影指标函数，求出能反映原高维数据结构或特征的投影向量，在低维空问上对数据结构进行分析，以达S=(5)到研究和分析高维数据的目的。其中，投影指标函数的构造及优化、数学模型的建立是解决实际问题的关键。设第i个样本第D()邶)(6)个指标(i,j)(i=1，2，⋯，n；：1，2，⋯，m；n为样本数J为指标数)，用投影寻踪法建立旱灾脆弱性评价模型的步骤如下。收稿日期：2009—07-261．1评价指标的标准化基金项目：水沙

6、科学与水利水电工程国家重点实验室(清华大学)2007年对外开放基金资助项目(Sklhse2007A01)；黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实选取适当的评价指标后，对数据进行归一化处理。不同的验室2008年对外开放基金主任基金资助项目(10501—213)；大连市优秀青年科指标类型对干旱脆弱性的影响趋势不同，指标数值越大干旱脆技人才基金资助项目(2008J23JH048)。作者简介：曹永强(1973一)，男，内蒙古丰镇人，副教授，主要从事防汛抗旱等弱性越强，造成干旱的危险性越大，即正向指标采用式(1)进行研究工作。处理；反向指标则采用式(2)进行处理。E·

7、mail：caoyongqiang@tsinghuaorg．ca·】2·人民黄河2010年第2期式中：z为序列{(i)li=l～n}的均值；R为局部密度的窗口率()作为评价指标。表1衡阳市农业旱灾脆弱性评估指标数据半径，与数据特性有关，取值范围为r⋯+等≤R≤2m，通常二可取R=；Fik=1()一z(k)I(k=1，⋯，n)；符号函数，(R—r)为单位阶跃函数，当R≥r时取1，否则取0。1．3优化投影函数当评价指标的样本值给定时，投影指标函数Q(o)只随投影方向。的变化而变化。不同的投影方向反映不同的数据结构特征，最佳投影方向就是最大可能暴露高维数据某类特

8、征结构的投影方向。因此，可通过求解投影指标函数最大化问题来估选取的