基于改进投影寻踪法的水土保持综合效益评价

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1、第1期山西水土保持科技No.12016年3月SoilandWaterConservationScienceandTechnologyinShanxiMar.2016囗试验研究基于改进投影寻踪法的水土保持综合效益评价1122张坤周祖煜徐化冬赵桂田（1杭州大地科技有限公司2淮委沂沭泗水利工程有限公司）摘要：针对水土保持综合治理效益分析评价中存在的不确定性以及各相关因素的联系与制约，研究提出了应用改进投影寻踪法进行水土保持综合效益评价的新方法。详细论述了建立改进投影寻踪评价模型的方法步骤，并应用模型具体分析评价了大沙河、叆河

2、、鸭绿江支流、大洋河、黄海支流等5条流域的水土保持效益。实例应用分析表明，该方法模型简单可行，结果可靠，具有较强的适用性。关键词：改进投影寻踪法水土保持综合效益评价指标投影值中图分类号：S157；N39文献标识码：A文章编号：1008-0120（2016）01-0011-03水土保持综合效益评价，涉及的因素众多，是一分析评价，为水土保持综合效益评价开辟一条新的个较为复杂的过程，前人在这方面已进行了许多有途径。[1]益的探索。陈伟杰等通过对生态效益与经济效益的1改进的投影寻踪评价模型与方法分析，评价了浑椿河小流域的综合治

3、理效益；林积泉[2]等研究认为，主成分分析法较为适合多因素、多层投影寻踪模型法的分析思路是：利用计算机技次的小流域水土流失综合治理环境质量评价；马骞术，把高维数据样本通过某种组合投影到低维子空[3]等研究指出，利用灰色关联法进行水土保持生态修间上；再通过极小化某个投影指标，寻找出能反映原[4]复效益的动态评价，比较科学有效；李智广等研究高维数据结构或特征的投影，也就是寻找出使投影指出，小流域水土流失治理效益评价属于多目标、多指标函数达到最优的投影值；然后，根据该投影值对层次、多指标的综合评价，主要评价方法目前应用较样本

4、集进行相应的分级。其中，投影指标函数的构造多的有加权综合指数法、加乘综合指数法和关联度及优化问题，是应用投影寻踪法能否成功的关键。改分析法等三种定量分析方法。虽然评价方法较多，但进的投影寻踪法，采用改进单纯形法以实现投影指目前还没有形成通用的评价数学模型。[6]标函数的优化，进而建立投影寻踪评价模型。方法投影寻踪法采用“审视数据、模拟、预测”的探索步骤如下：[5]性分析新思路，比较适宜于非线性、非正态分布数1.1建立评价指标体系，对有关评价指标的样本数据的处理，现已在许多领域得到应用。投影寻踪法的据进行预处理本质，是寻

5、找由高维数据投影到低维数据的特征投依照水土保持综合效益评价的目标与要求，结影方向，通过几个投影方向，在低维空间上对数据的合大沙河、叆河、鸭绿江支流、大洋河、黄海支流等5结构进行分析，以达到分析了解高维数据的分布与条流域的水土保持情况，采用蓄水量、保土量、林草结构。因此，引起了国内外统计专家和信号处理学者地比例、林草覆盖度、土壤侵蚀面积、径流模数、耕地们的广泛关注。常规的投影寻踪法，编程困难，计算面积、人口密度、人均农田面积、人均粮食产量、农业过程复杂，在一定程度上限制了其应用规模。而基于产值、农业产值比例、人均农业收入

6、、投入资金、资金[6]改进单纯形法的投影寻踪法，正是对该方法的扩产出率、粮食增产能力、农业经济效益等17个指标，展，在水土保持综合治理效益评价中的应用目前尚构成水土保持综合治理效益评价的指标体系。设水未见报道。基于此，本文尝试应用改进的投影寻踪土保持综合治理效益评价的数据样本集为：x（iji=1-法，利用大沙河、叆河、鸭绿江支流、大洋河、黄海支n，j=1-p），其中，n表示水土保持综合治理效益评价流等5条流域的水土保持资料，对其综合效益进行样本的数量，p表示水土保持综合治理效益评价指标的数量。为消除各评价指标量纲的影响

7、，需对xij收稿日期：2015-11-28进行标准化处理，公式为：·11·山西水土保持科技2016年第1期yij=（xij－xjmin）（/xjmax－xjmin）%（1）而增加太快；rij=Zi－Zj为距离；U（R－rij）为单位阶跃式中，xjmax、xjmin分别表示样本数据中第j个指标函数，当R－rij≥0时，U（R－rij）=1，反之则为0。的最大值和最小值；yij为标准化后的数据样本值。1.3优化投影指标函数1.2构造投影指标函数当给定水土保持综合治理效益评价指标样本数把p维数据y综合成以β=（β，β，…，β

8、）为投影据时，投影指标函数Q（β）只随投影方向β的变化而ij12p方向的一维投影值Z。变化。最佳投影方向可最大限度地暴露高维样本数ip据的某种判别特征结构，可通过求解投影指标函数Zi=Σ（βjyij）（2）最大化，来估计最佳投影方向。即：j=1maxQ（β）=SD（6）pzz2式中，β>0，Σβ=1。要求投影值Z的散布特征，pjj