馬爾柯夫模型的福建長(zhǎng)汀土壤侵蝕動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)

rs專題信息提取與gis空間疊加分析技術(shù)結(jié)合應(yīng)用,是土地利用變化研究的重要技術(shù)手段。本文將兩者結(jié)合,對(duì)平頂山市土地變化進(jìn)行分析研究,利用馬爾柯夫數(shù)學(xué)模型對(duì)未來(lái)土地變化進(jìn)行預(yù)測(cè)。研究成果可以為城市的發(fā)展和規(guī)劃提供決策依據(jù)。

造成目前商品房空置率高的主要原因是房地產(chǎn)開發(fā)商需求預(yù)測(cè)出現(xiàn)偏差從而導(dǎo)致決策失誤。本文借助馬爾可夫鏈的相關(guān)理論,構(gòu)建了消費(fèi)者住宅面積需求動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)模型,通過(guò)算例分析說(shuō)明了該模型在住宅面積需求預(yù)測(cè)中的應(yīng)用,并運(yùn)用spss統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了合理性證明。

為提高坡耕地產(chǎn)量,保護(hù)水土流失,分析不同下墊面土壤侵蝕量的預(yù)測(cè)方法,以2000~2001遼寧北部典型坡耕地?cái)?shù)據(jù)為樣本,建立bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)土壤侵蝕量預(yù)測(cè)模型,應(yīng)用2002年土壤侵蝕量數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)。結(jié)果表明:采用三層bp網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),輸入層為4個(gè)神經(jīng)元,分別為徑流量、降雨量、有機(jī)質(zhì)、覆蓋度,輸出層為土壤侵蝕量。預(yù)測(cè)值的合格率為80%,精度較高,具有很好的預(yù)測(cè)性能。

根據(jù)深圳市全市水土流失斑塊的調(diào)查資料和產(chǎn)沙觀測(cè)結(jié)論,通過(guò)選取水土流失主要影響因子:地形、植被、降雨、土壤、城市化人為影響因子,建立侵蝕量與這些影響因子之間的多元回歸關(guān)系方程,屬深圳市首例。其中城市化人為影響因子是反映城市水土流失特點(diǎn)的一個(gè)因子,反推求得。建立的模型通過(guò)2組實(shí)測(cè)資料的檢驗(yàn),具有較高的精度,能夠較科學(xué)地反映深圳地區(qū)城市水土流失特點(diǎn)。

在遙感和地理信息系統(tǒng)技術(shù)支持下,以青海共和盆地干旱草原1996和2006年的tm和etm影像為基礎(chǔ),結(jié)合野外路線考察,對(duì)研究區(qū)近10年來(lái)的沙漠化發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了監(jiān)測(cè)。利用馬爾柯夫模型,步長(zhǎng)為1年,預(yù)測(cè)了2007—2016年共和盆地不同程度沙漠化面積的變化。研究結(jié)果表明,1996—2006年,研究區(qū)沙漠化總面積略有減少,但中度和嚴(yán)重沙漠化面積有所增加。在整個(gè)預(yù)測(cè)期沙漠化面積變化明顯,其中輕度和重度沙漠化面積將有所減少,而中度和嚴(yán)重沙漠化面積將有所增加。這說(shuō)明研究區(qū)沙漠化行勢(shì)依然嚴(yán)峻,有必要采取措施防止沙漠化程度的進(jìn)一步加深。

針對(duì)房地產(chǎn)營(yíng)銷過(guò)程中,價(jià)格變化隨機(jī)性的特點(diǎn),將灰色gm(1,1)預(yù)測(cè)與馬爾柯夫預(yù)測(cè)有機(jī)結(jié)合,構(gòu)成灰色-馬爾柯夫預(yù)測(cè)模型,對(duì)未來(lái)某一時(shí)段的房?jī)r(jià)進(jìn)行預(yù)測(cè)。結(jié)果表明,該模型是可行的和有效的。

建筑安全事故預(yù)測(cè)是建筑安全評(píng)價(jià)和決策的基礎(chǔ)?；疑A(yù)測(cè)適合于時(shí)間短、數(shù)據(jù)量少和波動(dòng)不大的系統(tǒng)對(duì)象,而馬爾柯夫鏈理論適用于預(yù)測(cè)隨機(jī)波動(dòng)大的動(dòng)態(tài)過(guò)程。結(jié)合灰色預(yù)測(cè)和馬爾柯夫鏈理論的優(yōu)點(diǎn),提出了一種灰色馬爾柯夫預(yù)測(cè)模型,并運(yùn)用灰色-馬爾柯夫模型,對(duì)1999~2009年全國(guó)建筑安全事故死亡人數(shù)進(jìn)行了預(yù)測(cè)分析。結(jié)果表明,該模型既能揭示死亡人數(shù)變化的總體趨勢(shì),又能克服隨機(jī)波動(dòng)性數(shù)據(jù)對(duì)預(yù)測(cè)精度的影響,具有較強(qiáng)的工程實(shí)用性。

以建筑施工過(guò)程中頻發(fā)的坍塌事故為研究對(duì)象,將灰色gm(1,1)模型與馬爾柯夫預(yù)測(cè)技術(shù)相結(jié)合,構(gòu)建坍塌事故的灰色馬爾柯夫預(yù)測(cè)模型,并以我國(guó)三級(jí)以上建筑工程坍塌事故統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),對(duì)我國(guó)坍塌事故進(jìn)行趨勢(shì)分析和狀態(tài)預(yù)測(cè)。

交通量是一個(gè)不平穩(wěn)的時(shí)間序列,在不確定性條件和缺乏數(shù)據(jù)資料的情況下,交通量的預(yù)測(cè)是一個(gè)較復(fù)雜的問(wèn)題?；疑R爾科夫鏈模型是一種結(jié)合經(jīng)典灰色理論和馬爾科夫鏈的狀態(tài)轉(zhuǎn)移行為的預(yù)測(cè)模型。該模型在灰色預(yù)測(cè)理論的基礎(chǔ)上,再對(duì)隨機(jī)波動(dòng)大的殘差序列進(jìn)行馬爾科夫預(yù)測(cè),實(shí)現(xiàn)了兩者的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),克服了兩者的不足。以太原市漪汾橋斷面的交通量的數(shù)據(jù)在傳統(tǒng)灰色gm(1,1)預(yù)測(cè)模型的基礎(chǔ)上建立交通量的灰色馬爾科夫鏈模型,研究表明,該模型在交通量的預(yù)測(cè)方面相對(duì)傳統(tǒng)的灰色gm(1,1)模型有更高的精度。

在可持續(xù)發(fā)展概念的深遠(yuǎn)影響下，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注威脅自己生存的地球上的資源枯竭和環(huán)境污染問(wèn)題，世界各地紛紛興起綠色革命，積極營(yíng)建綠色住宅是我國(guó)房地產(chǎn)業(yè)走可持續(xù)發(fā)展道路的必然選擇。本文以馬爾可夫鏈理論為基礎(chǔ)，通過(guò)建立基于馬爾可夫鏈的綠色住宅需求預(yù)測(cè)模型，對(duì)綠色住宅市場(chǎng)需求進(jìn)行預(yù)測(cè)，為房地產(chǎn)開發(fā)企業(yè)的住宅產(chǎn)品開發(fā)提供決策依據(jù)。

基于灰色理論和馬爾科夫理論,建立傳統(tǒng)的灰色預(yù)測(cè)模型和灰色馬爾科夫預(yù)測(cè)模型,對(duì)西安地鐵客流量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析預(yù)測(cè)；然后對(duì)原始數(shù)據(jù)序列滑動(dòng)平均處理,再用無(wú)偏gm(1,1)模型擬合系統(tǒng)的發(fā)展變化趨勢(shì),將修正后得到的模型與馬爾科夫模型進(jìn)行結(jié)合,提出改進(jìn)的灰色馬爾科夫模型預(yù)測(cè)方法。利用改進(jìn)后的新模型對(duì)地鐵客流的預(yù)測(cè)結(jié)果與傳統(tǒng)的灰色馬爾科夫模型進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明,改進(jìn)后的灰色馬爾科夫模型預(yù)測(cè)精度有顯著提高。

中長(zhǎng)期負(fù)荷預(yù)測(cè)在電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃編制中占有重要地位,而其關(guān)鍵是數(shù)學(xué)模型的建立。本文建立了基于馬爾科夫修正的灰色負(fù)荷預(yù)測(cè)模型,利用灰色預(yù)測(cè)模型對(duì)未來(lái)負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè),對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果采用馬爾可夫鏈預(yù)測(cè)方法進(jìn)行改進(jìn),提高其預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。采用灰色馬爾科夫模型對(duì)某市用電需求負(fù)荷建立預(yù)測(cè)模型,預(yù)測(cè)了2006至2008年的用電負(fù)荷,與實(shí)際用電負(fù)荷進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果驗(yàn)證了灰色馬爾科夫模型在對(duì)電力負(fù)荷進(jìn)行長(zhǎng)期預(yù)測(cè)時(shí)具有較高的精度。

通過(guò)對(duì)土壤侵蝕預(yù)測(cè)及其模型的評(píng)述,提出了土壤侵蝕預(yù)測(cè)建模中存在的問(wèn)題及對(duì)策。從目前已經(jīng)建立的坡面、小流域和區(qū)域不同空間尺度上的土壤侵蝕預(yù)測(cè)模型可知,各空間尺度上指標(biāo)的選擇和模型的建立,均是獨(dú)立進(jìn)行的,相互之間缺乏有機(jī)的聯(lián)系,不同空間尺度模型無(wú)法進(jìn)行有效的信息交換。隨著水土流失的治理已由點(diǎn)、小流域治理,進(jìn)入了大規(guī)模連片集中治理的階段,土壤侵蝕預(yù)測(cè)建模研究的重點(diǎn),應(yīng)轉(zhuǎn)向不同空間尺度土壤侵蝕預(yù)測(cè)模型之間的關(guān)系與轉(zhuǎn)換上來(lái)。通過(guò)建立不同空間尺度間土壤侵蝕預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)換模型,利用小尺度上實(shí)用的土壤侵蝕預(yù)測(cè)模型和數(shù)據(jù),對(duì)區(qū)域水土流失進(jìn)行定量預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià),具有重要的理論與實(shí)踐意義。

1土壤侵蝕量計(jì)算模型 關(guān)于土壤侵蝕量的計(jì)算，目前國(guó)內(nèi)外主要采用的是美國(guó)的通用土壤流失方程 usle(universalsoil-lossequation)，作為一個(gè)經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)模型，它是土壤侵蝕研究過(guò)程中的 一個(gè)偉大的里程碑，在土壤侵蝕研究領(lǐng)域一度占據(jù)主導(dǎo)地位，并深刻地影響了世界各地土壤 侵蝕模型研究的方向和思路。由于usle模型形式簡(jiǎn)單、所用資料廣泛、考慮因素全面、因 子具有物理意義，因此不僅在美國(guó)而且在全世界得到了廣泛應(yīng)用。“通用土壤流失方程式” 的形式如下： pcslkra1-1 式中：a——土壤流失量（噸∕公頃·年） r——降雨侵蝕力指標(biāo)； k——土壤可蝕性因子。它是反映土壤吝易遭受侵蝕程度的一個(gè)數(shù)字。其單位是， 在標(biāo)準(zhǔn)條件下，單位侵蝕力所產(chǎn)生的土壤流失量； l——坡長(zhǎng)因子。當(dāng)其它條件相同時(shí)，實(shí)際坡長(zhǎng)與標(biāo)準(zhǔn)小區(qū)坡長(zhǎng)（2

采用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(dea)建立了邊坡土壤侵蝕效果的評(píng)價(jià)模型,并對(duì)云南、寧夏、湖北等地的高速公路邊坡的土壤侵蝕進(jìn)行了案例分析,結(jié)果表明,所建立模型的評(píng)價(jià)結(jié)果與試驗(yàn)分析結(jié)果基本吻合,為西部公路邊坡土壤侵蝕的效果評(píng)價(jià)提供了依據(jù)。

土壤侵蝕強(qiáng)度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)表（sl190-96） 級(jí)別平均侵蝕模數(shù)[t/(km2·a)]平均流失厚度（mm/a） 西北黃土 高原區(qū) 東北黑土區(qū)/ 北方土石山區(qū) 南方紅壤丘 陵區(qū)/西南 土石山區(qū) 西北黃土 高原區(qū) 東北黑土區(qū)/ 北方土石山區(qū) 南方紅壤丘 陵區(qū)/西南土 石山區(qū) 微度＜1000＜200＜500＜0.74＜0.15＜0.37 輕度1000-2500200-2500500-25000.74-1.90.15-1.90.37-1.9 中度2500-50001.9-3.7 強(qiáng)度5000-80003.7-5.9 極強(qiáng)度8000-150005.9-11.1 劇烈＞15000＞11.1 注：本表流失厚度系按土壤容重1.35g/cm3折算，各地可按當(dāng)?shù)赝寥廊葜赜?jì)算之。 土壤侵蝕程度分級(jí)指標(biāo)* 程度 劣地或石 質(zhì)坡地占 該地面積

橋梁耐久性預(yù)測(cè)不僅可以揭示橋梁在整個(gè)使用期間耐久性退化過(guò)程和變化趨勢(shì),而且是采取合理維修加固方案的依據(jù).合理的耐久性預(yù)測(cè)模型保證了橋梁維持在較高的服務(wù)水平上,降低了重大安全事故發(fā)生的概率,在經(jīng)濟(jì)和社會(huì)方面都具有重要意義.本文結(jié)合馬爾科夫過(guò)程的特點(diǎn),建立橋梁耐久性退化模型,總結(jié)模型退化步驟,并以具體實(shí)例進(jìn)行計(jì)算,得到期望等級(jí)與時(shí)間的關(guān)系曲線,為確定合理的維修加固方案和剩余壽命預(yù)測(cè)奠定理論基礎(chǔ).

將柵格新安江模型與改進(jìn)通用土壤侵蝕方程進(jìn)行耦合,建立基于柵格尺度的水沙模擬模型,以淮河上游息縣水文站以上為研究區(qū)域,基于研究流域dem數(shù)據(jù)、土地利用數(shù)據(jù)、土壤數(shù)據(jù)以及息縣站2000年-2010年水文數(shù)據(jù),模擬了淮河上游2000年-2010年輸沙過(guò)程。并基于構(gòu)建的水沙模型,結(jié)合流域2020年和2030年土地利用遠(yuǎn)景規(guī)劃數(shù)據(jù)設(shè)定兩種土地利用模式情景,定量分析了不同土地利用模式情景對(duì)流域土壤侵蝕的影響。研究結(jié)果表明:基于柵格新安江模型的水沙耦合模型在淮河上游具有較好的模擬精度,模擬的輸沙量相對(duì)誤差小于15%,確定性系數(shù)0.6以上,滿足泥沙模擬精度要求;林地用地面積增加5%,流域土壤侵蝕量減少8.78%,城鎮(zhèn)用地面積增加8%,流域土壤侵蝕量減少12.73%。研究成果可為淮河水土保持治理和規(guī)劃提供參考。

將柵格新安江模型與改進(jìn)通用土壤侵蝕方程進(jìn)行耦合，建立基于柵格尺度的水沙模擬模型，以淮河上游息縣水文站以上為研究區(qū)域，基于研究流域dem數(shù)據(jù)、土地利用數(shù)據(jù)、土壤數(shù)據(jù)以及息縣站2000年-2010年水文數(shù)據(jù)，模擬了淮河上游2000年-2010年輸沙過(guò)程。并基于構(gòu)建的水沙模型，結(jié)合流域2020年和2030年土地利用遠(yuǎn)景規(guī)劃數(shù)據(jù)設(shè)定兩種土地利用模式情景，定量分析了不同土地利用模式情景對(duì)流域土壤侵蝕的影響。研究結(jié)果表明：基于柵格新安江模型的水沙耦合模型在淮河上游具有較好的模擬精度，模擬的輸沙量相對(duì)誤差小于15％，確定性系數(shù)06以上，滿足泥沙模擬精度要求；林地用地面積增加5％，流域土壤侵蝕量減少878％，城鎮(zhèn)用地面積增加8％，流域土壤侵蝕量減少1273％。研究成果可為淮河水土保持治理和規(guī)劃提供參考。

基坑預(yù)測(cè)問(wèn)題關(guān)系到工程施工的安全,在施工過(guò)程中對(duì)基坑進(jìn)行周密的監(jiān)測(cè)和變性預(yù)測(cè)分析顯得尤為重要.針對(duì)傳統(tǒng)預(yù)測(cè)模型存在固有偏差和可靠性低的缺點(diǎn),采用新陳代謝的原理對(duì)無(wú)偏灰色加權(quán)馬爾科夫模型進(jìn)行改進(jìn).該模型先用無(wú)偏灰色模型擬合系統(tǒng)的總體變化趨勢(shì),然后,對(duì)擬合殘差進(jìn)行馬爾可夫狀態(tài)劃分,并根據(jù)各階權(quán)重對(duì)不同步長(zhǎng)的轉(zhuǎn)移矩陣進(jìn)行加權(quán)處理,用加權(quán)后的無(wú)偏灰色馬爾科夫模型進(jìn)行預(yù)測(cè).在每一步的預(yù)測(cè)中,利用新陳代謝的原理不斷更新建模所使用的數(shù)據(jù).將該模型用于基坑沉降預(yù)測(cè),并通過(guò)實(shí)例進(jìn)行驗(yàn)證.實(shí)驗(yàn)表明:基于新陳代謝的無(wú)偏灰色加權(quán)馬爾科夫模型提高了基坑沉降預(yù)測(cè)的精度和可靠性,預(yù)測(cè)精度與未改進(jìn)模型相比提高了8.54%.

基于沙廠水庫(kù)流域1990年、1995年、2005年的tm遙感資料和2000年sport遙感數(shù)據(jù),在gis技術(shù)支持下,建立了沙廠水庫(kù)流域土地利用數(shù)據(jù)庫(kù);運(yùn)用馬爾柯夫模型,對(duì)研究區(qū)域內(nèi)土地利用動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行分析研究。通過(guò)對(duì)流域2005年的土地利用變化進(jìn)行驗(yàn)證,對(duì)該流域2010年的土地利用情況進(jìn)行預(yù)測(cè)。結(jié)果表明:①闊葉林、針葉林、灌木林和農(nóng)田面積呈上升態(tài)勢(shì),混交林、其他土地和水域面積呈下降趨勢(shì);②3期土地利用流向基本一致,林地之間存在互動(dòng)變化,其他土地,水域和農(nóng)田向林地方向轉(zhuǎn)移;③闊葉林、針葉林、灌木林、混交林和其他土地是本流域土地利用變化的主導(dǎo)類型和主要方向,整個(gè)演變趨勢(shì)使林草面積顯著增加,林地類型以闊葉林和針葉林為主。

高寒、干旱、少氧的嚴(yán)酷自然條件,導(dǎo)致了青藏高原高寒植被十分獨(dú)特、脆弱、對(duì)人類擾動(dòng)極其敏感的自然屬性。青藏鐵路的建設(shè)必將在一定程度上加劇沿線地區(qū)的水土流失。利用遙感與地理信息系統(tǒng)技術(shù),結(jié)合野外調(diào)查分析結(jié)果,編制了唐古拉山口至拉薩段鐵路兩側(cè)50km范圍土壤侵蝕現(xiàn)狀圖。根據(jù)鐵路沿線水土流失現(xiàn)狀和工程建設(shè)活動(dòng)對(duì)水土流失的影響分析,對(duì)施工期土壤侵蝕類型與強(qiáng)度的變化以及工程造成的水土流失總量進(jìn)行了預(yù)測(cè),并據(jù)此分析了工程可能造成的水土流失危害。