基于投影尋蹤的濱海鹽堿地改良綜合效應(yīng)評(píng)價(jià)

朱成立，陳 婕，馮寶平，呂蓓蓓

(1.河海大學(xué)南方地區(qū)高效灌排與農(nóng)業(yè)水土環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京 210098;2.河海大學(xué)水利水電學(xué)院，江蘇南京 210098)

基于投影尋蹤的濱海鹽堿地改良綜合效應(yīng)評(píng)價(jià)

朱成立1，2，陳 婕2，馮寶平1，2，呂蓓蓓2

(1.河海大學(xué)南方地區(qū)高效灌排與農(nóng)業(yè)水土環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京 210098;2.河海大學(xué)水利水電學(xué)院，江蘇南京 210098)

為綜合評(píng)價(jià)濱海鹽堿地改良綜合效應(yīng)，從經(jīng)濟(jì)效益、土壤質(zhì)量、生態(tài)環(huán)境3個(gè)方面建立濱海鹽堿地暗管改堿效應(yīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。應(yīng)用基于粒子群算法的投影尋蹤方法，建立濱海鹽堿地暗管改堿效應(yīng)等級(jí)評(píng)價(jià)模型，詳細(xì)介紹了該模型的構(gòu)建過程。利用該模型將暗管改堿效應(yīng)等級(jí)的多維分級(jí)指標(biāo)綜合成一維投影值，根據(jù)投影值與評(píng)價(jià)等級(jí)經(jīng)驗(yàn)值的函數(shù)關(guān)系可對(duì)暗管改堿樣本集進(jìn)行合理分級(jí)，采用粒子群算法直接優(yōu)化投影尋蹤的投影函數(shù)和投影方向，由最佳投影方向計(jì)算評(píng)價(jià)樣本所屬等級(jí)。在江蘇濱海鹽堿地暗管改堿效應(yīng)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用表明，直接由樣本數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的投影尋蹤等級(jí)評(píng)價(jià)模型對(duì)樣本的綜合效應(yīng)等級(jí)評(píng)價(jià)合理，模型精度較高，平均相對(duì)誤差為6.3%。

鹽堿地改良;濱海;暗管改堿;投影尋蹤;等級(jí)評(píng)價(jià);粒子群優(yōu)化算法

沿海灘涂作為我國重要的土地后備資源，其開發(fā)利用是緩解人地矛盾、促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要途徑。圍墾后的灘涂是鹽堿地，土壤含鹽量高，有機(jī)質(zhì)含量低，農(nóng)業(yè)開發(fā)利用前必須采取退鹽改堿等綜合改良措施［1］。近年來，暗管改堿、農(nóng)業(yè)配套及濕地建設(shè)技術(shù)已應(yīng)用于濱海鹽堿地綜合治理開發(fā)中，研究濱海鹽堿地改良綜合效應(yīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，綜合評(píng)價(jià)濱海鹽堿地改良綜合效應(yīng)［2］，對(duì)于濱海鹽堿地暗管改堿技術(shù)的推廣具有重要意義。

濱海鹽堿地改良既要使土壤盡快脫鹽，又要改善土壤質(zhì)地，提高有機(jī)質(zhì)含量，往往需要綜合運(yùn)用工程措施和農(nóng)業(yè)措施。暗管改堿技術(shù)是利用大型專業(yè)成套機(jī)械設(shè)備在一定土壤深度埋設(shè)具有濾水功能的微孔管道，開溝、放管、敷料、合溝等施工過程一次完成，結(jié)合土壤鹽分淋洗技術(shù)、土壤改良與快速熟化技術(shù)和農(nóng)業(yè)耕作措施等，快速排出土壤中的鹽分并改善土壤理化性質(zhì)，增加土壤肥力的一項(xiàng)現(xiàn)代鹽堿地治理開發(fā)技術(shù)［3-4］。暗管改堿技術(shù)是一項(xiàng)系統(tǒng)性的鹽堿地治理開發(fā)技術(shù)，不同的暗管鋪設(shè)間距與埋深、不同的農(nóng)業(yè)措施，都將影響濱海鹽堿地的改良效果。因此濱海鹽堿地暗管改堿效應(yīng)評(píng)價(jià)涉及多個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，單憑某個(gè)指標(biāo)評(píng)價(jià)改良效果是不全面的，應(yīng)當(dāng)結(jié)合經(jīng)濟(jì)效益、土壤質(zhì)量和生態(tài)環(huán)境3個(gè)方面的指標(biāo)，建立鹽堿地暗管改堿效應(yīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，選取合適的評(píng)價(jià)方法來評(píng)價(jià)濱海鹽堿地改良效果。本文嘗試建立基于粒子群優(yōu)化算法的投影尋蹤等級(jí)評(píng)價(jià)模型，以期為濱海鹽堿地暗管改堿效應(yīng)評(píng)價(jià)提供一種新方法。

1 濱海鹽堿地改良綜合效應(yīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

評(píng)價(jià)指標(biāo)等級(jí)劃分方法多種多樣，其標(biāo)準(zhǔn)、尺度依具體情況而不同。本文嘗試在參考各類指標(biāo)定量標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合試驗(yàn)區(qū)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，確定反映濱海鹽堿地改良效果的各指標(biāo)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。指標(biāo)等級(jí)盡量用數(shù)據(jù)表示，每個(gè)指標(biāo)分成5個(gè)等級(jí)，1級(jí)最優(yōu)，5級(jí)最劣。濱海鹽堿地改良效果綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系應(yīng)包括經(jīng)濟(jì)效益、土壤質(zhì)量和生態(tài)環(huán)境3個(gè)方面的指標(biāo)。

經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)參考文獻(xiàn)［5］，選取經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率(x1)、經(jīng)濟(jì)效益費(fèi)用比(x2)2個(gè)指標(biāo)。經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率是國民經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)中的重要指標(biāo)，以項(xiàng)目計(jì)算期內(nèi)各年凈效益現(xiàn)值累計(jì)等于零時(shí)的折現(xiàn)率表示。經(jīng)濟(jì)效益費(fèi)用比反映了工程的經(jīng)濟(jì)合理性和可行性，以項(xiàng)目效益現(xiàn)值與費(fèi)用現(xiàn)值之比表示。指標(biāo)分級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)值參照SL72—1994《水利建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)規(guī)范》得出。

土壤質(zhì)量指標(biāo)參考文獻(xiàn)［6-7］，選取全鹽量(x3)、有機(jī)質(zhì)含量 (x4)、酸堿度pH(x5)3個(gè)指標(biāo)。土壤鹽堿化是指土壤含鹽量太高，堿度過大，致使農(nóng)作物低產(chǎn)或不能生長(zhǎng)，是評(píng)價(jià)鹽堿地改良效果最重要的指標(biāo)。土壤含鹽量用全鹽量表示，由電導(dǎo)率法測(cè)得。土壤有機(jī)質(zhì)含量是衡量土壤肥力高低的重要指標(biāo)之一，它促使土壤結(jié)構(gòu)形成，改善土壤物理、化學(xué)及生物學(xué)過程的條件，提高土壤的吸收性能和緩沖性能，同時(shí)它本身又含有植物所需要的各種養(yǎng)分，如碳、氮、磷、硫等，要了解土壤的肥力狀況，必須進(jìn)行土壤有機(jī)質(zhì)含量的測(cè)定。土壤有機(jī)質(zhì)含量以有機(jī)質(zhì)質(zhì)量占干土質(zhì)量的百分比表示。一般以pH值等于7.5的土壤為中性土壤。土壤質(zhì)量指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值參考《全國第二次土壤普查養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》和《土地復(fù)墾技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(試行)》確定。

考慮到鹽堿地改良后對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，生態(tài)環(huán)境指標(biāo)主要考慮洗鹽后的排水水質(zhì)，選取改良后排水礦化度(x6)、化學(xué)需氧量(x7)2個(gè)指標(biāo)。礦化度通常以1 L水中含有各種鹽分的總質(zhì)量來表示?；瘜W(xué)需氧量用于衡量水中有機(jī)物質(zhì)含量，化學(xué)需氧量越低，說明水體受有機(jī)物的污染越輕。生態(tài)環(huán)境指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值參考GBIT14848—1993《地下水質(zhì)量分類標(biāo)準(zhǔn)》、GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》確定。

表1給出了濱海鹽堿地改良綜合效應(yīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的5個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)，1級(jí)對(duì)應(yīng)最好指標(biāo)值，鹽堿地改良效果最好;5級(jí)對(duì)應(yīng)最差指標(biāo)值，鹽堿地改良效果最差。

2 濱海鹽堿地改良綜合效應(yīng)投影尋蹤等級(jí)評(píng)價(jià)模型

2.1 投影尋蹤等級(jí)評(píng)價(jià)模型

投影尋蹤(projection pursuit，PP)是一類處理高維數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)方法［8］，其基本原理是通過數(shù)值優(yōu)化計(jì)算將高維數(shù)據(jù)投影到低維空間，從而找到反映數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特征的最優(yōu)投影方向。投影尋蹤聚類模型常用于多因素影響問題的綜合評(píng)價(jià)，運(yùn)用該模型可以根據(jù)數(shù)據(jù)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征來確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的相對(duì)權(quán)重，避免權(quán)重人為給定的主觀性，該模型可分為投影尋蹤分類(projection pursuit classification，PPC)模型和投影尋蹤等級(jí)評(píng)價(jià)(projection pursuit grade evaluation，PPE)模型［9］。投影尋蹤分類模型不受評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的限制，可以得到基于投影特征值大小的樣本排序，以此判斷評(píng)價(jià)結(jié)果好壞;投影尋蹤等級(jí)評(píng)價(jià)模型可根據(jù)給定的判別標(biāo)準(zhǔn)，利用投影特征值對(duì)評(píng)價(jià)樣本進(jìn)行等級(jí)水平評(píng)價(jià)。

基于濱海鹽堿地改良綜合效應(yīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)分級(jí)，引入PPE方法對(duì)濱海鹽堿地改良綜合效應(yīng)進(jìn)行評(píng)價(jià)，可以有效地解決多因素綜合評(píng)價(jià)存在的高維復(fù)雜性和指標(biāo)權(quán)重賦值的主觀性等問題。投影指標(biāo)函數(shù)的構(gòu)造及優(yōu)化是應(yīng)用PPE方法的關(guān)鍵。近年來，許多學(xué)者利用遺傳算法來完成投影尋蹤模型投影方向的優(yōu)化，但遺傳算法需要進(jìn)行復(fù)制、交換、突變等操作，編程過程復(fù)雜且計(jì)算量大，在應(yīng)用時(shí)往往受到限制，容易陷入局部最優(yōu)，不一定能獲得全局最優(yōu)解。對(duì)此，本文嘗試引入粒子群優(yōu)化算法。

表1 濱海鹽堿地改良綜合效應(yīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)等級(jí)劃分

2.2 粒子群優(yōu)化算法

粒子群優(yōu)化(particle swarm optimization，PSO)算法［10］源于對(duì)鳥類捕食行為的研究，鳥類捕食時(shí)，鳥兒找到食物的最簡(jiǎn)單有效的方法就是搜尋當(dāng)前距離食物最近的鳥的周圍區(qū)域。在PSO算法中，每個(gè)優(yōu)化問題的解可看作搜索空間中的一只鳥，稱之為粒子，所有的粒子都有一個(gè)被優(yōu)化函數(shù)決定的適應(yīng)值，還有一個(gè)速度決定它們飛翔的方向和距離，然后粒子們就追隨當(dāng)前的最優(yōu)粒子在解空間中搜索新的位置。

PSO算法擅長(zhǎng)的全局搜索克服了傳統(tǒng)搜索易陷入局部最優(yōu)的不足，并且PSO算法原理簡(jiǎn)單，需要確定的參數(shù)也不多，編程也很方便。因此，本文提出基于PSO算法的投影尋蹤等級(jí)評(píng)價(jià)(PSO-PPE)模型，對(duì)濱海鹽堿地改良綜合效應(yīng)評(píng)價(jià)的多指標(biāo)高維問題進(jìn)行降維，使得在一維空間中對(duì)濱海鹽堿地改良綜合效應(yīng)評(píng)價(jià)成為可能。

2.3 濱海鹽堿地改良綜合效應(yīng)評(píng)價(jià)PSO-PPE模型的構(gòu)建

濱海鹽堿地改良綜合效應(yīng)評(píng)價(jià)的PSO-PPE模型建模過程包括以下步驟:

式中:xjmax、xjmin分別為第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的最大值和最小值;xi，j為歸一化后的指標(biāo)。

式中:zi為投影值;aj為投影方向分量。

在綜合投影時(shí)，為了使投影值z(mì)i盡可能多地?cái)y帶原評(píng)估指標(biāo)系統(tǒng)的變異信息，并能保證投影值z(mì)i對(duì)因變量yi具有很好的解釋性，可令zi的標(biāo)準(zhǔn)差盡可能大，同時(shí)使zi與yi的相關(guān)系數(shù)也盡可能大。據(jù)此，投影指標(biāo)函數(shù)可構(gòu)造為

式中:Sz為投影值z(mì)i的標(biāo)準(zhǔn)差;Rzy為zi與yi的相關(guān)系數(shù);Ez、Ey分別為序列{zi}和{yi}的均值。

步驟3 優(yōu)化投影指標(biāo)函數(shù)。投影指標(biāo)函數(shù)Q(a)只隨投影方向的變化而變化，不同的投影方向反映不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特征，最佳投影方向就是最大可能暴露高維數(shù)據(jù)某類特征結(jié)構(gòu)的投影方向，可以通過求解Q(a)最大化問題來估計(jì)最佳投影方向，最大化目標(biāo)函數(shù)為

步驟4 PSO算法求解。PSO算法的基本原理是生成問題的潛在解 X=(a1，a2，…，am)，根據(jù)目標(biāo)函數(shù)算出每一個(gè)潛在解對(duì)應(yīng)的適應(yīng)值P，然后根據(jù)要求(求出最大或最小適應(yīng)值)，找出這個(gè)群體的最優(yōu)解Pbest，然后更新潛在解，進(jìn)入下一輪計(jì)算［4］。

在初始時(shí)刻，隨機(jī)生成第一批潛在解aj和第一批速度向量vj，在每次迭代中，粒子通過跟蹤個(gè)體極值Pbest和全局極值Gbest，分別按照式(7)和式(8)更新自己的速度與位置:

式中:k為當(dāng)前迭代次數(shù);v為粒子速度;c1和c2為加速度因子，是非負(fù)常數(shù);r1和r2為分布于［0，1］之間的隨機(jī)數(shù)。

粒子群算法的運(yùn)算步驟可以描述為:①確定初始潛在解。在允許的范圍內(nèi)隨機(jī)設(shè)置粒子的初始位置，作為輸入數(shù)據(jù)的投影向量。②確定參數(shù)值。粒子個(gè)數(shù)取30，最大迭代次數(shù)取100，加速度因子c1=c2=2。③初始化群中粒子，包括粒子初值和速度，計(jì)算群中粒子各自的適應(yīng)度值。④將每個(gè)粒子的適應(yīng)度值與對(duì)應(yīng)的Pbest進(jìn)行比較，若大于Pbest，則更新Pbest。⑤比較每個(gè)粒子的Pbest與全局最大值Gbest，若大于Gbest，則更新 Gbest。⑥根據(jù)式(7)、式(8)更新粒子的速度和中心點(diǎn)。⑦判斷是否達(dá)到最大迭代次數(shù)，若達(dá)到，則返回全局最大適應(yīng)值和對(duì)應(yīng)的中心點(diǎn);否則返回第④步繼續(xù)運(yùn)算。

步驟5 建立數(shù)學(xué)模型。把由步驟4求得的最佳投影方向代入式(3)，求得各方案的投影值z(mì)i，根據(jù)zi～yi的散點(diǎn)圖可建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，通過曲線擬合投影值與綜合評(píng)價(jià)等級(jí)經(jīng)驗(yàn)值之間的關(guān)系得到各試驗(yàn)方案的評(píng)價(jià)等級(jí)。

3 PSO-PPE模型在濱海鹽堿地改良綜合效應(yīng)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

3.1 PSO-PPE模型精度分析

圖1 最優(yōu)解適應(yīng)度的進(jìn)化過程

由圖1可知，粒子群進(jìn)化速度較快，迭代次數(shù)10～30時(shí)擬合誤差已降低，適應(yīng)度已穩(wěn)定，投影指標(biāo)函數(shù)最大值Q(a)為0.770 1，對(duì)應(yīng)最佳投影方向a=(0.343，0.394，0.422，0.373，0.387，0.382，0.340)，由最佳投影方向值可以看出，7個(gè)指標(biāo)影響程度從大到小依次為 x3、x2、x5、x6、x4、x1、x7，即土壤全鹽量指標(biāo)最重要、經(jīng)濟(jì)效益費(fèi)用比次之。將最佳投影方向a代入式(3)后即可得到各樣本的最佳投影值 zi，見表 2。

表2 鹽堿地改良綜合效應(yīng)評(píng)價(jià)等級(jí)經(jīng)驗(yàn)值和模型計(jì)算值的對(duì)比

由表2中最佳投影值z(mì)i與評(píng)價(jià)等級(jí)經(jīng)驗(yàn)值yi點(diǎn)繪散點(diǎn)圖(圖2)，用Excle進(jìn)行二次多項(xiàng)式擬合，得到以下關(guān)系:

圖2 投影值與經(jīng)驗(yàn)值的擬合曲線

對(duì)式(9)得到的各評(píng)價(jià)等級(jí)計(jì)算值與經(jīng)驗(yàn)值做誤差分析，絕對(duì)誤差值在［0，0.3］范圍內(nèi)，平均絕對(duì)誤差為0.117，平均相對(duì)誤差為6.3%。因此，濱海鹽堿地改良綜合效應(yīng)評(píng)價(jià)的PSO-PPE模型精度較高，可以用來描述改良綜合效應(yīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)投影值與評(píng)價(jià)等級(jí)之間的關(guān)系。

3.2 應(yīng)用實(shí)例

“十一五”國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目“江蘇濱海鹽堿地暗管改堿與生態(tài)建設(shè)技術(shù)開發(fā)與示范”課題試驗(yàn)區(qū)位于江蘇南通市如東縣九龍墾區(qū)，瀕臨黃海，屬典型的粉砂淤泥質(zhì)海岸，地勢(shì)較低，海拔約2.10 m，土壤含鹽量高，有機(jī)質(zhì)含量低，需要綜合利用工程措施和農(nóng)業(yè)措施進(jìn)行暗管排水、種稻洗鹽以改良土壤。暗管排水間距采用10 m、15 m、20 m 3個(gè)水平，埋深有0.6m、0.9m、1.2m 3個(gè)水平，農(nóng)業(yè)配套措施采用秸稈改良、菌糠改良2個(gè)水平，共18個(gè)試驗(yàn)處理。試驗(yàn)于2010年進(jìn)行，試驗(yàn)處理及評(píng)價(jià)指標(biāo)值見表3，其中，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)根據(jù)不同處理單位面積成本、實(shí)際產(chǎn)量及增產(chǎn)趨勢(shì)進(jìn)行折算;其他指標(biāo)為2012年平均觀測(cè)值。

利用上述評(píng)價(jià)模型，對(duì)不同試驗(yàn)處理方案的18塊樣地進(jìn)行等級(jí)水平評(píng)價(jià)。將最佳投影方向a代入式(3)后即可得到樣本歸一化后的投影值z(mì)i，然后將投影值代入式(9)，計(jì)算得到綜合效應(yīng)評(píng)價(jià)等級(jí)計(jì)算值，再判斷樣本與標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)之間的距離，從而判定樣本的歸屬集，見表4。

從表4 中看出，處理8 屬1 級(jí)，10、11、14、17 屬2 級(jí)，處理 4、7、9、12、13、15、16、18 屬 3 級(jí)，處理 1、2、5、6屬4級(jí)，處理3屬5級(jí)。結(jié)果表明處理8等級(jí)評(píng)價(jià)最優(yōu)，即暗管間距15 m、暗管埋深0.9 m、秸稈改良劑試驗(yàn)方案結(jié)果最優(yōu)。處理8稍優(yōu)于處理11，2種處理暗管布設(shè)相同，菌糠改良劑對(duì)有機(jī)質(zhì)的改良程度優(yōu)于秸稈改良劑，但施用秸稈改良劑經(jīng)濟(jì)效益指數(shù)高，綜合效應(yīng)評(píng)價(jià)結(jié)果秸稈改良劑更優(yōu)，本文模型評(píng)價(jià)結(jié)果合理。

表3 不同試驗(yàn)處理及評(píng)價(jià)指標(biāo)值

表4 濱海鹽堿地改良綜合效應(yīng)評(píng)價(jià)結(jié)果

4 結(jié)語

在濱海鹽堿地暗管改堿試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，經(jīng)過篩選和分析，提出包括經(jīng)濟(jì)效益、土壤質(zhì)量和生態(tài)環(huán)境3方面共7個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo);用PPE模型進(jìn)行濱海鹽堿地暗管改堿效果綜合評(píng)價(jià)，應(yīng)用PSO算法尋求評(píng)價(jià)指標(biāo)的最佳投影方向，由最優(yōu)投影方向計(jì)算出評(píng)價(jià)樣本所屬等級(jí)，整個(gè)過程沒有人為干擾。實(shí)例分析結(jié)果表明，江蘇濱海鹽堿地綜合效應(yīng)評(píng)價(jià)的最關(guān)鍵指標(biāo)為土壤全鹽量，經(jīng)濟(jì)效益費(fèi)用比次之;處理8綜合評(píng)價(jià)等級(jí)最優(yōu)，結(jié)果合理;PSO-PPE模型對(duì)于具有模糊性、不確定性的高維數(shù)據(jù)的濱海鹽堿地改良綜合效應(yīng)等級(jí)評(píng)價(jià)具有較好的效果。

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Evaluation of the combined effect of coastal saline-alkali soil reclaim based on the theory of projection pursuit

ZHU Chengli1，2，CHEN Jie2，F(xiàn)ENG Baoping1，2，L¨U Beibei2(1.Key Laboratory of Efficient Irrigation-Drainage and Agricultural Soil-Water Environment in Southern China(Hohai University)，Ministry of Education，Nanjing 210098，China;2.College of Water Conservancy and Hydropower Engineering，Hohai University，Nanjing 210098，China)

To evaluate the combined effect of coastal saline-alkali soil reclaimed by subsurface pipe drainage system，the index system was established from the three aspects of economic benefit，soil quality and ecological environment.By using the projection pursuit method which is based on the particle swarm optimization，the projection pursuit grade evaluation model of coastal saline-alkali soil reclaim was established，and its establishment process was introduced in detail.According to this model，the multi-dimensional grading indexes can be integrated into the one-dimensional projection value，and the samples can be reasonably graded according to the functional relation between the projection value and the evaluation grading experienced value.The particle swarm optimization arithmetic was applied to optimize the projection function and the direction of projection pursuit which will help to calculate the grade of the evaluating sample.Application of this model in evaluation of the effect of Jiangsu coastal saline-alkali soil reclaim shows that，this model derived by samples data is reasonable，the precision of the model is relatively high，and the mean relative error is 6.3%.

saline-alkaline soil reclaim;coastal region;subsurface pipe drainage for saline soil reclaim;projection pursuit;grade evaluation;particle swarm optimization arithmetic

S156.4

A

1006-7647(2013)02-0020-06

10.3880/j.issn.1006-7647.2013.02.005

“十一五”國家科技支撐計(jì)劃(2009BAC55B06)

朱成立(1967—)，男，江蘇寶應(yīng)人，副教授，博士，主要從事水土資源規(guī)劃、農(nóng)田灌溉與排水等研究。E-mail:zcl@hhu.edu.cn

如表1所示的濱海鹽堿地改良綜合效應(yīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)價(jià)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)分為5級(jí)(5個(gè)樣本)，每個(gè)樣本有7個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。在鹽堿地改良綜合效應(yīng)評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中各等級(jí)取值范圍內(nèi)均勻隨機(jī)產(chǎn)生5個(gè)樣本x*i，j，與對(duì)應(yīng)的等級(jí)一起組成容量為25的樣本系列，并對(duì)x*i，j進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，得到 xi，j(i=1，2，…，25;j=1，2，…，7)，依據(jù) PPE 模型中的式(1)～(6)計(jì)算投影指標(biāo)函數(shù)，引入PSO算法進(jìn)行求解。圖1為PSO算法尋求最優(yōu)解時(shí)最優(yōu)解適應(yīng)度的進(jìn)化過程。

2012-09-18 編輯:駱超)