基于神经网络的节水灌溉适宜技术优选模型研究及系统开发

摘要

我国是个水资源严重缺乏的国家，且水资源的时空分布极不平衡，大力发展节水灌溉对于保障国家水安全、粮食安全、生态环境的安全以及推动农业和农村经济的可持续性发展，具有重要的战略地位和作用。本文从节水灌溉适宜技术基本理论研究出发，建立了节水灌溉适宜技术评价指标体系，构建了基于模糊神经网络的节水灌溉适宜技术模型，并将适合全局寻优的遗传算法作为模糊神经网络的学习训练算法，提高了模型的适用度和准确度，该种方法为区域节水灌溉适宜技术选择提供了一种新型高效的选择方法，对区域节水灌溉适宜技术选择提供了重要的理论和方法基础，在区域节水灌溉适宜技术选择领域中具有很高的应用价值和推广价值。
　　 本文研究的主要内容如下：
　　 （1）阐述了论文研究的目的和意义，总结了国内外节水灌溉、神经网络应用现状，介绍了神经网络、遗传算法等基本理论，详细论述了本文的研究方法和技术路线。
　　 （2）通过对节水灌溉的技术理论以及对影响节水灌溉适宜技术因素的研究，建立了一套相对科学合理的节水灌溉适宜技术评价指标体系，通过减少政策因素等一些影响不大的指标体系，对指标体系进行了优化。
　　 （3）将模糊系统和神经网络相结合，利用两者各自优点，将模糊神经网络应用于节水灌溉适宜技术选择中，构建了基于模糊神经网络的节水灌溉适宜技术优选模型，并将适合全局寻优的遗传算法作为多因素多目标的节水灌溉适宜技术优选模型的学习算法，提高了模型的适用度和准确性。
　　 （4）通过对基于神经网络的节水灌溉适宜技术选择系统的需求分析、功能设计，对基于神经网络的节水灌溉适宜技术选择系统的界面进行了设计与实现，完成了交互性好、界面友好的系统。
　　 （5）通过对潍坊地区的资料整理和数据收集，应用建立的基于模糊神经网络的节水灌溉适宜技术模型和完成的基于节水灌溉适宜技术选择系统，完成了对潍坊地区节水灌溉适宜技术的选择，并对论文建立的模型的有效性和实用性进行必要的验证，为选择适合该区域的节水灌溉适宜技术提供了一种新的有效的方式和方法。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 研究目的和意义

1.1.1 研究目的

1.1.2 研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国内外节水灌溉研究现状

1.2.2 国内外神经网络应用研究现状

1.2.3 神经网络在水问题中的研究

1.2.4 问题的提出

1.3 研究思路

1.4 论文内容

1.5 本章小节

2 节水灌溉适宜技术指标体系研究

2.1 节水灌溉技术

2.1.1 渠道防渗技术

2.1.2 低压管道输水灌溉

2.1.3 喷灌技术

2.1.4 微灌技术

2.1.5 地面灌溉技术

2.2 节水灌溉评价指标的建立与阐述

2.2.1 指标体系建立的原则与方法

2.2.2 指标体系的建立

2.3 评价指标的阐述

2.3.1 技术指标

2.3.2 经济指标

2.3.3 资源指标

2.3.4 环境指标

2.3.5 社会指标

2.4 指标体系的分类

2.5 本章小结

3 基于神经网络的节水灌溉适宜技术优选模型

3.1 节水灌溉适宜技术优选模型构建

3.1.1 模型的网络结构

3.1.2 优选模型的构建

3.2 遗传算法设计

3.2.1 染色体编码设计

3.2.2 种群初始化

3.2.3 适应度计算

3.2.4 遗传操作

3.3.5 误差函数

3.3 模型求解步骤

3.4 模型输入参数预处理

3.4.1 定性指标定量化

3.4.2 指标的规范化

3.4.3 指标的同趋势化

3.4.4 指标的归一化

3.5 本章小结

4 人机对话应用软件设计与实现

4.1 系统功能设计

4.2 系统软件框架设计

4.3 人机对话界面实现

4.3.1 数据输入模块

4.3.2 数据预处理模块

4.3.3 数据处理模块

4.3.4 结果处理模块

4.3.5 其他模块

4.4 软件使用说明

4.5 本章小结

5 潍坊地区适宜节水技术选择

5.1 潍坊市的概况

5.1.1 自然、社会经济概况

5.1.2 水资源特点及开发利用现状

5.1.3 节水农业发展现状

5.2 潍坊市节水灌溉适宜技术的选择

5.2.1 数据预处理

5.2.2 具体算法设计

5.2.3 结果处理与分析

5.3 本章小结

6 总结与展望

6.1 论文主要工作与创新点

6.2 展望

参考文献

附录

致谢

论文发表情况