基于MCA和马尔可夫链新疆的草地蝗虫灾害时空分布预测模型研究

发布时间：2019-07-16 19:10

【摘要】：蝗灾是一种世界性的灾害,最近几年中,世界各大洲除南极外常年发生蝗灾,在我国,从周末春秋时期到新中国成立前的两千多年中,蝗灾已经发生超过800次。蝗虫危害一直是新疆农牧业生产上的重要威胁因素,新疆治蝗灭鼠指挥部办公室已采取诸多行动来防治蝗虫的发生,以减少经济损失。但如能提前预知蝗害即将发生的程度以及分布状况,无疑能对蝗虫防治提供非常重要的帮助。近年来,“3S”技术的发展进一步推进了蝗虫监测研究的发展。蝗虫测报的目的不仅要反映蝗虫发生的数量和时间,其在空间位置上发生发展情况也对蝗虫防治非常重要。本文采用GIS技术结合多准则分析法和马尔可夫链方法旨在预测新疆蝗虫的发生情况。在此研究中,本文提出了两个模型,一是基于多准则分析法的蝗虫发生拟合模型,用来生成从2001年到2013年每年新疆蝗虫发生分布拟合图;二是基于马尔可夫链的蝗虫发生预测模型,在上个模型得到的13幅拟合图的基础上,预测出从2003到2014年的蝗虫发生情况,并将预测结果与实际值想比较,验证模型的可靠性。本文的主要研究内容和结果如下:(1)根据蝗虫的生境条件,即气候、植被、土壤和地形因素,提取出2001-2013年每年5-7月平均气温、5-7月平均相对湿度、6-8月NDVI、土壤酸碱度、高程和坡度6个因素作为构建基于MCA的蝗虫发生拟合模型的影响因子,并利用平均法和AHP法给相应的因子赋权重得分,模拟出2001-2013年新疆草地蝗虫发生情况。模拟结果表明:其分布趋势特点与实际蝗虫的分布趋势相吻合。特别是在新疆几个重点蝗区,即蝗害严重地区,其模拟精度很高,平均达到了84.37%,乌鲁木齐蝗区正确率达到了97.25%。但在部分非重点蝗区,例如阿克苏和喀什地区,模拟结果与实际情况有较大差异。平均法赋权重的结果比AHP法的结果精度更高。在2011和2012两年,基于平均法的蝗虫危害面积精度都在90%以上,而基于AHP法的蝗虫危害面积精度最高也只在74.75%。(2)在上个模型得到的13幅拟合图的基础上,利用马尔可夫链理论计算出从2001-2013年两年间的平均状态转移概率矩阵,从而预测出从2003到2014年的蝗虫发生情况,并将预测结果与实际值想比较,验证模型的可靠性。结果表明:基于马尔可夫链的蝗虫发生预测模型能够有效的预测出蝗虫的危害程度,特别是在蝗害发生的平稳年。在预测值与实际值对比的11个年份中,有9个年份,即2003-2011年间,模型预测的蝗虫危害面积正确率极高,多数精度为90%以上,在2006和2009年达到了99%的正确率,尽管在相对精度偏低的2007年,其精度也达到了76.96%。但对于由某些因素导致蝗虫危害面积突变的年份,此模型预测效果欠佳,例如2012和2013年。另外,使用此模型预测未来某一年份的蝗虫发生情况时,预测结果存在一年的滞后现象,这表明最近年份实际发生情况对预测结果的影响非常大。
【学位授予单位】：新疆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S812.6

【参考文献】