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《北京林业大学》 2003年
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FORSTAT(统计之林)核心部分关键技术的研究与实现

李海奎  
【摘要】: 随着社会的进步和科学技术的发展,统计分析显得愈发重要。目前,国家林业局正在计划实施“数字林业”工程。数值分析、数据处理和知识发掘是这项工程的重要内容。这些工作都离不开数据统计分析方法和软件,着手研制具有自主知识产权的数据统计分析软件,尤其是林业行业需要的数据统计分析软件,已势在必行。在948项目的支持下,我们课题组承担了设计和开发FORSTAT(统计之林)系统的任务。 在概述了统计软件研制所涉及的技术基础和确定了FORSTAT系统的项目定位后,分析了FORSTAT系统核心部分的关键技术。本文在以下几个方面进行了研究: 1 FORSTAT的程序设计部分从软件工程的角度入手,采用客户/服务器式的三层软件体系结构,使用组件化程序设计方法,构建了FORSTAT系统的总体框架结构。对三层软件体系结构的核心部分----中间逻辑层,以组件的形式对其功能进行了合理的划分、明确了组件间的调用关系和各个组件的层次水平,反映了信息在系统内部的流向规律。对不同作用的组件规定了不同的加载方式,使系统在运行的过程中能够及时卸载不必要的组件,回收内存资源。 2 以非线性回归为例,从功能需求开始,通过逻辑设计(包括组件结构设计、组件内用户选择界面设计)、接口设计、算法设计和代码设计等一系列的过程,为FORSTAT中提供特定统计功能的组件提供了可供参考和借鉴的设计模式,不仅对现有IBM-PC系列程序集中近百个程序的升级有现实的指导意义,而且对今后系统的功能的扩充和系统维护提供了方便。 3 提出和实现了一种独特的实时数据交换模型,它通过矢量化的表达式求值(多重赋值),解决了在林业和生态学等方面的研究中,建立模型系(如度量误差模型)时,解释变量(自变量)和被解释变量(因变量)之间的多对多的关系。以此为基础开发的度量误差模型,在国内外的统计软件中属于首创。 4 通过表达式求值的编译执行和代码优化等手段,较好地解决了大数据量的处理问题。研究结果表明:对诸如非线性回归时的多次迭代、网格化搜寻确定最佳初始值(SPSS没有提供这种功能)、利用导数的定义求参数对模型表达式的偏导(SAS没有提供这种功能)等需要多次重复的计算,效果良好。即使对一些基本的数据操作,如拷贝、粘贴等,在大数据量时,也具有非常明显的优势。 5 在FORSTA程序设计部分统一了不同编程语言和组件开发过程中的错误处理机制,提供了详细的错误信息(错误的种类、发生错误的程序段和错误描述),以便用户可以及时改正错误。 6 从程序语言的一般设计准则和FORSTAT语言的定位出发,设计了FORSTAT 中文摘要 语言的数据类型、控制流程和过程;从语言的机器翻译和编译执行的角度出发,使用 BNF(上下文无关文法)定义了FORST戌T语言的词法、语法和语义;从数据的内存 模型、过程环境和内存分配等方面,进行了语言实现的研究,并实现了部分功能,如 语句级的编译器等。利用FORSIAI,语言,用户不仅可以实现所有菜单驱动部分所有 功能,而且可以自己开发新的算法,进行二次开发(如对一组数据通过编程,进行多 个模型的非线性回归,以比较各个模型的效果,而在菜单驱动的用户界面,用户只能 一个一个地输入不同的模型,需要多次重复的用户交互:选择自变量、因变量、初始 参数、不同的模型表达式、不同的计算方法等),灵活方便地进行数据的批量统计作 业,格式化输出计算的结果,记录计算的过程。
【学位授予单位】:北京林业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:S712

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【参考文献】
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