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面板数据下灰色关联聚类模型及其应用研究

叶莉莉  
【摘要】:频繁的旱灾已成为制约人类经济社会可持续发展的重要因素之一,引起了国际组织、各国政府、社会公众和科研工作者的广泛关注。区域农业旱灾系统内部存在着干旱致灾因子危险性和农业承灾体脆弱性两种驱动力,导致旱灾影响因素较多,形成机理较为复杂。考虑到区域农业旱灾数据的高维性和不完备性,分别构建了面板数据灰色关联模型、面板数据灰色异构投影关联模型和面板数据灰云聚类评估模型,并将其应用到河南省农业旱灾影响因素识别与风险评估中,具体研究内容与结论如下:(1)针对旱灾脆弱性指标呈现的高维性和动态性特征,构造了面板数据灰色矩阵关联模型。首先结合面板数据的维度特征,对面板数据进行矩阵表征,然后在矩阵表征中分别增加各指标对应的变化增量和变化速度,并用均方根距离对指标矩阵的相似性进行测度,其次对模型的性质进行了讨论。最后利用该模型分析了河南省粮食主产区农业旱灾脆弱性及其影响因素的关系,找出了影响农业旱灾脆弱性的关键要素。(2)针对干旱致灾危险性因子呈现出多源异构不确定性特征,构造了包含实数、区间灰数和三参数区间灰数的面板数据灰色异构投影关联模型。首先将灰色异构面板数据投影到空间向量序列,然后根据向量投影原理,利用向量的投影值与向量的模计算出灰色投影关联度,其次讨论了模型的主要性质。最后将构建的模型用于河南省中部地区旱灾危险性分析中,并根据灰色关联聚类模型对豫中区域进行了危险性等级划分。(3)针对区域农业旱灾系统中存在的随机性、模糊性和灰色不确定性特征,构建了面板数据灰云聚类评估模型。首先利用灰色关联分析方法确定各时点指标的权重,根据离差最大化思想与极大熵原理确定时间权重,然后构造灰云可能度函数,用于计算旱灾风险等级。最后从危险性、暴露性、灾损敏感性和抗旱能力四个方面,将提出的模型应用到河南省农业旱灾风险评估中,得到河南省18个地市农业旱灾风险等级分布情况,为区域农业旱灾风险管理提供了科学参考。


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