投影尋蹤原理的動(dòng)態(tài)聚類模型及其在氣候區(qū)劃中的應(yīng)用

以廣東1980-2009年氣候資料為基礎(chǔ),采用地理信息系統(tǒng)(gis)技術(shù),對(duì)不同熟性荔枝進(jìn)行氣候適宜性區(qū)劃,為廣東荔枝生產(chǎn)布局、品種調(diào)整提供科學(xué)依據(jù)。通過分析廣東荔枝生育與氣象條件的關(guān)系,得出早、中、晚熟荔枝的氣候適宜度區(qū)劃指標(biāo)有4個(gè):年平均氣溫、歷年極端最低氣溫、荔枝花芽形態(tài)分化關(guān)鍵期的平均氣溫及開花坐果期的降水量,每個(gè)指標(biāo)分3級(jí),對(duì)應(yīng)適宜、次適宜、不適宜。建立了區(qū)劃指標(biāo)的空間分析模型。在專業(yè)地理信息系統(tǒng)軟件arcgis系統(tǒng)支持下,運(yùn)用模型進(jìn)行了區(qū)劃指標(biāo)的小網(wǎng)格點(diǎn)推算及早、中、晚熟荔枝的氣候區(qū)劃。得出廣東適宜中熟荔枝種植的面積最大,達(dá)666.53萬hm2;其次是早熟品種,為527.45萬hm2;晚熟荔枝受氣溫和降水的共同制約,適宜種植的面積較小,為425.25萬hm2。

中國(guó)建筑氣候區(qū)劃圖

對(duì)比分析了建筑熱工設(shè)計(jì)分區(qū)、ashrae建筑氣候區(qū)劃以及基于聚類分析的氣候區(qū)劃在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)氣候區(qū)劃中的可行性。通過對(duì)比分析發(fā)現(xiàn):ashrae建筑氣候區(qū)劃方法提供了較為完備的干濕區(qū)劃指標(biāo)和步驟,但其冷熱區(qū)劃方法及指標(biāo)不能區(qū)分我國(guó)云貴高原地區(qū)與長(zhǎng)江中下游地區(qū)的氣候差異。與其他2類方法不同的是,聚類分析方法將青藏高原單獨(dú)劃為一個(gè)氣候區(qū),其區(qū)劃結(jié)果較為清晰簡(jiǎn)潔；但用于聚類的氣候指標(biāo)類別和數(shù)量以及確定最佳聚類數(shù)量的方法會(huì)對(duì)聚類區(qū)劃結(jié)果造成較大影響,并降低該方法的客觀性。

　選擇緯度、經(jīng)度以及16個(gè)與水熱狀況有關(guān)的氣象因子進(jìn)行r型主成分分析,用前5個(gè)主成分坐標(biāo)值進(jìn)行模糊isodata聚類分析,將研究區(qū)劃分為3類;用逐步判別分析建立了各類的判別函數(shù)式,回判準(zhǔn)確率為91.81%;結(jié)合模糊相似優(yōu)先比的結(jié)果,將研究區(qū)區(qū)劃為南洋楹適宜發(fā)展區(qū)、南洋次適宜發(fā)展和南洋楹控制發(fā)展區(qū)3個(gè)氣候區(qū).

針對(duì)橋型方案選擇時(shí),評(píng)價(jià)指標(biāo)多且易受到參評(píng)人員主觀的影響,而導(dǎo)致評(píng)選難以獲得客觀結(jié)果。本文提出基于投影尋蹤模型的橋型方案評(píng)選。用加速遺傳算法對(duì)投影尋蹤模型的最優(yōu)投影方向進(jìn)行計(jì)算,將評(píng)價(jià)中多維指標(biāo)數(shù)據(jù)投影為一維投影數(shù)據(jù)。工程應(yīng)用實(shí)例表明該評(píng)價(jià)模型具有很強(qiáng)的客觀性、適用性和可操作性,為橋型方案的評(píng)選提供一種新的方法。

中國(guó)建筑氣候區(qū)劃圖(高清彩色圖)

_建筑氣候區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)_GB50178_93介紹_謝守穆

建筑熱工氣候區(qū)劃是制定建筑節(jié)能相關(guān)規(guī)范的基礎(chǔ)工作,更加細(xì)致的區(qū)劃方案能給政策制定者、規(guī)劃者和設(shè)計(jì)者提供更詳盡、更準(zhǔn)確的信息。利用凝聚層次聚類對(duì)夏熱冬冷地區(qū)進(jìn)行了氣候區(qū)細(xì)分,該方案采用了分層級(jí)的區(qū)劃模式:在第一層級(jí)采用與供熱、供冷需求直接相關(guān)的度日數(shù)(hdd18和cdd26)為主要分區(qū)因素,在第二層級(jí)采用相對(duì)濕度、太陽輻射和風(fēng)速等作為綜合分區(qū)因素。該區(qū)劃模式有助于設(shè)計(jì)人員根據(jù)氣候特征合理選擇圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工指標(biāo),同時(shí)合理設(shè)置通風(fēng)、遮陽等其他被動(dòng)技術(shù)措施。通過對(duì)夏熱冬冷地區(qū)近10年(2006—2015年)166個(gè)氣象臺(tái)站的日值氣象數(shù)據(jù)的聚類分析,劃分了7個(gè)主要子氣候區(qū),各個(gè)二級(jí)分區(qū)因素也分別劃分了3～4個(gè)分組。

投影尋蹤聚類(ppc)模型在多因素聚類分析中被廣泛應(yīng)用并取得了滿意的效果,然而,該模型還存在諸如密度窗寬參數(shù)取值經(jīng)驗(yàn)確定等不足,有待改進(jìn)提高。本文針對(duì)ppc模型存在的問題,把投影尋蹤聚類的思想和動(dòng)態(tài)聚類方法結(jié)合起來構(gòu)造投影指標(biāo),建立了投影尋蹤動(dòng)態(tài)聚類(ppdc)新模型,新模型在整個(gè)運(yùn)算過程中毋需人為給定參數(shù),聚類結(jié)果客觀、明確。邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的實(shí)際應(yīng)用表明,ppdc模型不僅切實(shí)可行,取得了理想的效果,而且還具有穩(wěn)定性好、操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)。ppdc模型為多因素聚類分析提供了一種新方法,具有廣闊的應(yīng)用前景。

建筑業(yè)綜合評(píng)價(jià)涉及眾多評(píng)價(jià)指標(biāo),屬于高維數(shù)據(jù)的處理問題。本文提出采用高維降維技術(shù)——投影尋蹤評(píng)價(jià)模型,來解決高維數(shù)據(jù)空間向低維子空間的轉(zhuǎn)化問題。避免了傳統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)模型中需要人為確定各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重系數(shù)的人為干擾性,建立了建筑業(yè)投影尋蹤綜合評(píng)價(jià)模型,使得評(píng)價(jià)結(jié)果更加科學(xué)、準(zhǔn)確,為該方面研究提供了新的研究思路和方法。

建筑業(yè)綜合評(píng)價(jià)涉及眾多評(píng)價(jià)指標(biāo)，屬于高維數(shù)據(jù)的處理問題。本文提出采用高維降維技術(shù)——投影尋蹤評(píng)價(jià)模型，來解決高維數(shù)據(jù)空間向低維子空間的轉(zhuǎn)化問題。避免了傳統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)模型中需要人為確定各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重系數(shù)的人為干擾性，建立了建筑業(yè)投影尋蹤綜合評(píng)價(jià)模型，使得評(píng)價(jià)結(jié)果更加科學(xué)、準(zhǔn)確，為該方面研究提供了新的研究思路和方法。

投影尋蹤模型是把高維數(shù)據(jù)投影到低維空間,通過計(jì)算,以達(dá)到研究分析高維數(shù)據(jù)的目的,同時(shí)用之來分析和處理非線性、非正態(tài)高維數(shù)據(jù)的一種新型統(tǒng)計(jì)方法。該模型首次用于研究蘭州市城市生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià),對(duì)自然環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)三個(gè)子系統(tǒng)從組織結(jié)構(gòu)、恢復(fù)力、發(fā)展力、活力、服務(wù)功能五個(gè)要素中選取32個(gè)指標(biāo),經(jīng)相關(guān)性分析后,選出17個(gè)指標(biāo)進(jìn)行健康評(píng)價(jià)。得出蘭州市2004～2008年間城市生態(tài)系統(tǒng)健康程度呈上升趨勢(shì),但健康水平均處于亞健康狀態(tài)。

針對(duì)水利工程開發(fā)項(xiàng)目決策問題,采用高維降維技術(shù)——投影尋蹤分類模型(ppc),利用基于實(shí)數(shù)編碼的加速遺傳算法(raga)優(yōu)化其投影方向,將多維數(shù)據(jù)指標(biāo)(樣本評(píng)價(jià)指標(biāo))轉(zhuǎn)換到低維子空間,根據(jù)投影函數(shù)值的大小評(píng)價(jià)出樣本的優(yōu)劣,從而做出決策,最大限度避免了模糊綜合評(píng)判中權(quán)重矩陣取值的人為干擾,取得了滿意的效果,為水利工程開發(fā)項(xiàng)目決策及其它評(píng)判決策問題提供一條新的方法與思路。

針對(duì)防洪風(fēng)險(xiǎn)因風(fēng)險(xiǎn)主體而異的特點(diǎn),以防洪系統(tǒng)脆弱性描述臨災(zāi)時(shí)承災(zāi)體的損失程度,選取影響臨災(zāi)破壞程度的因子建立了評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,探討了用評(píng)價(jià)因子分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)的投影尋蹤模型評(píng)價(jià)防洪系統(tǒng)脆弱性的新途徑。實(shí)例的評(píng)價(jià)結(jié)果符合北江下游的防洪態(tài)勢(shì),表明該模型方法可行、合理有效。

水資源可持續(xù)利用程度綜合評(píng)價(jià)需要綜合考慮區(qū)域的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、資源、環(huán)境等各方面因素,是一個(gè)典型的多目標(biāo)、多層次、多屬性決策問題。投影尋蹤模型能夠通過加速遺傳算法來尋求最優(yōu)投影方向,將多維數(shù)據(jù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換成低維子空間上,因此便可以根據(jù)優(yōu)化出的一維投影值來計(jì)算各地區(qū)的水資源可持續(xù)利用程度,另外可以避免權(quán)重確定主觀性問題。其思路清晰,計(jì)算簡(jiǎn)單,結(jié)果合理,為水資源可持續(xù)利用程度綜合評(píng)價(jià)提供了一條新的方法和思路。

水利工程項(xiàng)目后評(píng)價(jià)既要考慮定量指標(biāo)也要考慮許多難以量化的定性指標(biāo)的影響。應(yīng)用eowa算子進(jìn)行定性指標(biāo)量化,建立基于遺傳算法的投影尋蹤評(píng)價(jià)模型(gppm),把定性指標(biāo)和定量指標(biāo)相結(jié)合,把多維評(píng)價(jià)樣本指標(biāo)表征為一維綜合特征值,根據(jù)該綜合特征值的大小對(duì)水利工程項(xiàng)目樣本集進(jìn)行統(tǒng)一評(píng)價(jià),解決了各單項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果不相容問題。通過實(shí)例研究,驗(yàn)證了本方法的合理性和有效性。

選擇土層厚度、腐殖質(zhì)層厚度、土壤類型、坡度、坡位等立地因子,采用免疫進(jìn)化算法建立投影尋蹤無林地立地質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)模型。以年齡和投影尋蹤的投影值為自變量建立馬尾松人工林地位指數(shù)模型,實(shí)現(xiàn)了無林地和有林地的立地質(zhì)量評(píng)價(jià)的有機(jī)統(tǒng)一,為森林立地質(zhì)量評(píng)價(jià)提供了新的技術(shù)途徑。

提出了水利工程方案優(yōu)選的投影尋蹤(pp)模型的新方法,利用pp模型可把方案多維評(píng)價(jià)指標(biāo)值綜合成一維投影值,投影值越大表示該方案優(yōu)選,根據(jù)投影值的大小就可對(duì)方案集進(jìn)行優(yōu)選。采用實(shí)碼加速遺傳算法進(jìn)行pp建模,簡(jiǎn)化了投影尋蹤技術(shù)的實(shí)現(xiàn)過程,為投影尋蹤技術(shù)在水利工程中的廣泛應(yīng)用提供了新的有力工具。應(yīng)用實(shí)例結(jié)果說明,直接由樣本數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的pp模型用于水利工程方案優(yōu)選簡(jiǎn)便可行,pp模型的投影值比較分散、易于決策,適用性和可操作性強(qiáng),不需確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重,優(yōu)選結(jié)果較為客觀。

投影尋蹤法具有變高維數(shù)據(jù)為低維數(shù)據(jù),適用于處理非線性、離散數(shù)據(jù)的特點(diǎn)。文章針對(duì)公路目標(biāo)持續(xù)性綜合評(píng)價(jià)中指標(biāo)的多樣性、模糊性特點(diǎn),提出了基于投影尋蹤模型的公路目標(biāo)持續(xù)性綜合評(píng)價(jià)方法,并通過實(shí)例分析,證明了該方法使評(píng)價(jià)過程更客觀、準(zhǔn)確、簡(jiǎn)潔,具有一定的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。

城市區(qū)域熱氣候預(yù)測(cè)模型在城市規(guī)劃領(lǐng)域的應(yīng)用研究——介紹了城市區(qū)域熱氣候預(yù)測(cè)模型關(guān)于不同下墊面的傳熱、蓄熱和蒸發(fā)量計(jì)算方法，并以北京某大型生態(tài)城規(guī)劃項(xiàng)目為實(shí)例，引入城市區(qū)域局部溫升作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。利用該計(jì)算模型和指標(biāo)，分析了規(guī)劃方案實(shí)施前后城市區(qū)...

泵站老化評(píng)價(jià)涉及到眾多評(píng)價(jià)指標(biāo)、各指標(biāo)的量綱不盡相同、各指標(biāo)的權(quán)重較難確定、模型結(jié)果易受主觀因素影響,針對(duì)上述問題,引入投影尋蹤聚類評(píng)價(jià)模型,并利用基于實(shí)數(shù)編碼的加速遺傳算法求解參數(shù),把各個(gè)樣本的投影值作為判斷老化程度的依據(jù),所得評(píng)價(jià)結(jié)果與模糊層次綜合評(píng)價(jià)方法的結(jié)果基本一致,表明該方法評(píng)價(jià)結(jié)果合理,能夠滿足工程需要。

在研究高強(qiáng)混凝土高溫后性能的基礎(chǔ)上,通過對(duì)影響火災(zāi)后高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)性能的主要因素進(jìn)行分析,選擇抗壓強(qiáng)度損失系數(shù)、耐久性損失系數(shù)、爆裂損失系數(shù)和裂紋損失系數(shù)作為評(píng)價(jià)指標(biāo),以投影尋蹤回歸理論為基礎(chǔ),提出綜合評(píng)定高溫后損傷混凝土性能的方法,建立了投影尋蹤綜合評(píng)價(jià)模型,編制了基于matlab的相應(yīng)程序,采用人口遷移算法尋求最優(yōu)投影方向,根據(jù)投影特征指標(biāo)值對(duì)高強(qiáng)混凝土高溫后性能進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。研究表明,該方法避免了評(píng)判專家人為確定權(quán)重,評(píng)價(jià)結(jié)果客觀準(zhǔn)確、方法簡(jiǎn)單,為混凝土結(jié)構(gòu)火災(zāi)損傷的診斷評(píng)估與修復(fù)加固提供科學(xué)依據(jù)。