模糊神经网络模型及其在水土资源中的应用

论文摘要

水土资源领域中的时间序列总是受天文、地理、人为活动等众多因素的影响,因而存在高维、非线性、实测数据信息不完整等特征,但同时也具有多年变化的周期性和趋势性。常规的线性模型很难解决这些问题,因此,为解决水土资源中的复杂问题,本文建立了几种模糊神经网络模型,还通过MATLAB7.0软件进行编程,建立数学模型,并应用于实践中,结果都取得了良好的效果。本文取得了以下三方面的成果:1、构建了三江平原别拉洪河站多年降雨量预测和三江平原富锦市永富乡耕作土壤评价的模糊BP网络模型。(1)三江平原降雨量的多少不但直接影响当地水资源的开发和利用,而且与干旱、洪涝等自然灾害的发生、发展及其强度密切相关,因此,准确地预测降水量,既可为三江平原制定水资源开发利用策略提供科学依据,又可为防灾、抗灾、救灾提供有效的指导。(2)土壤质量的变化直接影响着粮食的增产。三江平原大面积开荒后,随着开垦年限的增长,土壤质量一股都呈现下降趋势,所以三江平原土壤的下降应当引起有关部门的高度重视。2、建立了三江平原创业农场的地下水预测的自适应模糊神经网络模型。三江平原地下水位的下降主要是因为以井灌水稻为主的农业仍将是该地区的主导产业,单纯追求粮食产量,盲目无序地开发利用地下水所造成的。如果仍按目前的发展模式,井灌水稻面积仍逐年加大,地下水资源开采量仍会增加,势必造成地下水供需动态平衡被进一步破坏,降雨及周围河水的侧向渗漏来不及补给,导致该地区地下水水位下降。因此,提醒该地区有关部门采取有效措施,如对机井进行合理布局、充分利用好地表水资源、采用新的节水灌溉措施等,以控制地下水资源的开采量,同时也应适当缩减井灌水稻的种植面积,退耕还林,使地下水动态平衡得以逐渐恢复,实现水资源的可持续利用。3、建立基于减法聚类的自适应模糊神经网络的三江平原富锦市农业水资源利用状况评价模型。三江平原农业水资源的供需矛盾日益加剧,从对三江平原富锦市2000年农业水资源供需状况看,富锦市水资源利用不合理,所以相关管理部门要大力采取节水措施,加强水资源管理,做到科学用水,计划用水,要根据本地的实际情况加强立法,制定切实有效的水法。从未来发展看,由于松花江水系水量的逐年减少,三江平原灌区的用水危机极大,必须狠抓节水和水资源管理尤,其是农作物布局结构的调整,使有限的水资源合理分配和利用以达到水资源永续利用的目的。基于以上几种的模型的建立,本论文实现了理论与实践的有机结合。同时本文将所建立的模型用于水土资源的多元复杂性、非线性研究,取得满意结果,为解决当前某些实际问题提供新技术,为水土资源系统研究提供了新思路。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1.绪论
• 1.1 研究目的及意义
• 1.2 模糊神经网络的发展及研究现状
• 1.3 论文研究的主要内容
• 1.4 论文的基本技术路线
• 1.5 本章小结
• 2.模糊神经网络概述
• 2.1 模糊理论
• 2.1.1 模糊理论的发展历程
• 2.1.2 模糊理论的数学基础
• 2.1.3 模糊关系
• 2.1.4 模糊理论的应用领域
• 2.2 人工神经网络
• 2.2.1 人工神经网络的发展历程
• 2.2.2 人工神经网络模型的特点
• 2.2.3 人工神经网络的基本原理
• 2.2.4 人工神经网络的拓扑结构
• 2.2.5 人工神经网络模型的学习方法
• 2.2.6 人工神经网络模型的分类
• 2.2.7 人工神经网络的应用领域
• 2.3 模糊神经网络
• 2.3.1 模糊理论与神经网络的比较
• 2.3.2 模糊理论和神经网络的耦合形式
• 2.3.3 模糊神经网络的主要形式
• 2.3.4 模糊神经网络在水土资源应用中的现状
• 2.4 本章小节
• 3.模糊BP网络模型及其应用
• 3.1 BP算法的基本原理
• 3.1.1 BP网络模型的简述
• 3.1.2 BP网络的结构及算法
• 3.1.3 BP网络的算法的缺点和改进
• 3.2 模糊BP网络模型简介
• 3.2.1 网络结构
• 3.2.2 计算步骤
• 3.3 模糊BP网络在水土资源中的应用
• 3.3.1 模糊BP网络在降雨量预测中的应用
• 3.3.2 模糊BP网络在土壤质量变化评价中的应用
• 3.4 本章小结
• 4.自适应模糊神经网络模型及其应用
• 4.1 自适应模糊神经网络
• 4.1.1 自适应模糊神经网络产生的背景
• 4.1.2 自适应网络
• 4.1.3 ANFIS的结构
• 4.1.4 ANFIS的学习算法
• 4.1.5 基于MATLAB的ANFIS建模
• 4.1.6 基于ANFIS三江平原地下水动态变化趋势分析
• 4.2 基于减法聚类的自适应模糊神经网络
• 4.2.1 减法聚类
• 4.2.2 基于减法聚类的ANFIS
• 4.2.3 基于减法聚类的自适应模糊神经网络在水资源利用状况评价中的应用
• 4.3 本章小结
• 5.结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 目前存在的主要问题
• 5.3 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文