农业生态系统模型与模型化.ppt

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1、第三章系统模型与模型化概述解释结构模型（ISM）ISM实例分析投入产出分析第一节　概述一、基本概念1.模型模型——对现实系统抽象表达的结果。特征：它是现实世界部分的抽象或模仿；它是由那些与分析的问题有关的因素构成；它表明了有关因素间的相互关系。2.模型化模型化就是为了描述系统的构成和行为，对实体系统的各种因素进行适当筛选后，用一定方式（数学、图像等）表达系统实体的方法。二、模型化的本质、作用及地位（见图3-1）1.本质：利用模型与原型之间某方面的相似关系，在研究过程中用模型来代替原型，通过对于模型的研究得到关于原型的一些信息。2.作用：①模型本身是人们对客体系统一定程度研究结果的表达。这种表

2、达是简洁的、形式化的。②模型提供了脱离具体内容的逻辑演绎和计算的基础，这会导致对科学规律、理论、原理的发现。③利用模型可以进行“思想”试验。3.地位：模型的本质决定了它的作用的局限性。它不能代替以客观系统内容的研究，只有在和对客体系统相配合时，模型的作用才能充分发挥。实际系统结论模型现实意义模型化实验、分析解释比较图3-1系统模型（化）的作用与地位三、模型的分类与模型化的基本方法1.模型的分类A——概念模型A1（思维或意识模型A11;字句模型A12;描述模型A13）符号模型A2（图表模型A21;数学模型A22）仿真模型A3形象模型A4（物理模型A41;图像模型A42）类比模型A5B——分析模型

3、B1[通常用数学关系式表达]仿真模型B2[主要基于“计算机导向”]博弈模型B3[主要基于“人的行为导向”]判断模型B4[基于专家调查的判断]C——结构模型C1数学模型C2仿真模型C3D——实体模型D1（实物模型D11;模拟模型D12）抽象模型或符号模型D2（数学模型D21;结构模型D22；仿真模型D23;……）2.模型化的基本方法机理法或分析方法（A22,B1,B3,C2,D21）实验方法：拟合法——“理论”导向经验法——“数据”导向（A22,B1,C2,D21）模拟法——“计算机”或“实物”导向（A3,A4,B2,C3,D1,D23）专家法或老手法（A21,B4,C1,D22）……四、建模一

4、般过程（1）明确建模目的和要求；（2）弄清系统或子系统中的主要因素及其相互关系；（3）选择模型方法；（4）确定模型结构；（5）估计模型参数；（6）模型试运行；（7）对模型进行实验研究；（8）对模型进行必要修正。几种典型的系统模型ISM（InterpretativeStructuralModeling）SS（StateSpace）SD（SystemDynamics）CA（ConflictAnalysis）新进展——软计算或“拟人”方法（人工神经网络、遗传算法等）；新型网络技术（Petri网等）；……第二节、解释结构模型（ISM）一、结构模型简介结构模型就是应用有向连接图来描述系统各要素间的关系，

5、以表示一个作为要素集合体的系统模型。1.几个基本概念要研究一个由大量单元组成的各单元之间又存在着相互关系的系统，必须了解系统的结构，可以建立系统的结构模型。解析结构模型(ISM)属于静态的定性模型，它的基本理论是图论的重构理论，通过一些基本假设图、矩阵的有关运算可以得到可达性矩阵。有向图：用带箭头的方向线连接各单元之间的图。关系图：表示系统结构之间关系的图。关系矩阵：关系图所对应的矩阵。邻接矩阵：用来表示各单元之间直接的连接关系。可达性矩阵：D是由n个单元组成的系统S＝{e1,e2,...,en}的关系图。元素为的n×n矩阵M，称为图D的可达性矩阵。如果从ei出发经过k段支路到达ej,则说ei

6、到ej是可达的且“长度”为k。2.可达性矩阵的划分为由可达性矩阵寻求系统结构模型，需要对可达性矩阵给出的各单元间的关系加以划分。下面介绍由可达性矩阵诱导的几种重要的划分1.几个基本概念要研究一个由大量单元组成的各单元之间又存在着相互关系的系统，必须了解系统的结构，可以建立系统的结构模型。解析结构模型(ISM)属于静态的定性模型，它的基本理论是图论的重构理论，通过一些基本假设图、矩阵的有关运算可以得到可达性矩阵。有向图：用带箭头的方向线连接各单元之间的图。关系图：表示系统结构之间关系的图。关系矩阵：关系图所对应的矩阵。邻接矩阵：用来表示各单元之间直接的连接关系。可达性矩阵：D是由n个单元组成的系

7、统S＝{e1,e2,...,en}的关系图。元素为几个基本概念1.要研究一个由大量单元组成的各单元之间又存在着相互关系的系统，必须了解系统的结构，可以建立系统的结构模型。解析结构模型(ISM)属于静态的定性模型，它的基本理论是图论的重构理论，通过一些基本假设图、矩阵的有关运算可以得到可达性矩阵。有向图：用带箭头的方向线连接各单元之间的图。关系图：表示系统结构之间关系的图。关系矩阵：关系图所对应的矩