２０１ ７年第１ ６卷第４期 基于多目标规划的农业水土资源优化研究 口刘晓熳 高东岳 刘喜峰 【内容摘要】以吉林省为例，分析了水土资源利用数量变化和空间变化特征对区域农业水土资源利用的影响，并采用多目标规 划方法建立水土资源优化配置模型，该模型结合本地经济发展、相应政策和相关控制指标设计出适合吉林省“社 会、经济、生态可持续发展”的水土资源优化配置方案。 【关键词】水资源；多目标规划；土地资源；优化配置 【基金项目】本文为吉林农业科技学院青年基金项目（编号：［２０１５］２１６）和吉林农业科技学院大学生科技创新项目（编号：吉农 院合字［２０１６］第ｏ９７）研究成果。 【作者单位】刘晓墁，高东岳；吉林农业科技学院水利与土木工程学院 【通讯作者】刘喜峰（１９８８．４一），女，山西忻州人；吉林农业科技学院讲师，硕士；研究方向：水利水电工程优化决策与技术 水土资源是人类赖以生产与生活的物质基础，鉴于我国 水土资源的有限性和人多分布不均的国情，诸多水土资源环 境问题也呈现出不断恶化的趋势。很多学者在相关研究中， 大都是单一对土地资源结构进行分析，然而在进行土地结构 不及时有效的治理下，因过度采伐及开荒造成的土地生态环 境恶化仍在继续。目前，全省水土流失面积约占全省土地总 面积的１６％，沙化土地面积和盐碱化土地面积较大，已经限 制了土地自然生产潜力的发挥和农业生产的发展。同时，随 着城乡建设发展，大量优质耕地不断被挤占。这些现象必然 影响吉林省社会经济生态的持续稳定发展。 二、多目标规划方法简介 优化的同时，亦应考虑到一个区域农业土地利用的瓶颈问 题——水。因此，水土资源优化配置已然成为转变水土匹配 管理方式、实现水土资源可持续利用的迫切任务。 一、研究区概况 多目标规划方法在工程研究中是一种最优的控制手段， 在水资源及农业方面的问题中也起着突出的作用。当遇到 参数过于死板、无调整余地而使规划问题求解困难或无解 时，多采用多目标规划方法中的偏微分矩阵，建立迭代公式 吉林省位于东北地区，是我国重要的商品粮生产基地。 近年来，随着城市建设规模的不断扩大和社会经济的迅速发 展，吉林省水土资源与社会经济发展的矛盾日益突出，已经 严重遏制着全省的经济、社会、生态的可持续发展。 （一）水资源利用现状及存在的问题。吉林省是我国水 经过有限次的计算即可求解。在实际生活中多目标问题大 量存在。因多个目标之间可能出现错综复杂甚至互相矛盾 资源比较贫乏的省份之一。水资源总量为４０４．２５亿立方米， 人均水资源占有量１，５００立方米，耕地亩均水资源量４７７立 的情形，所以最优方案通常都是在多个目标综合权衡之后所 得。多目标规划方法正为此类问题提供决策和依据。 三、多目标规划模型建立及算法设计 （一）建模思路。通过以吉林省水土资源利用变化情况为 例，分析了水土资源共同作用对区域农业土地利用方式的影 响，采用多目标分析方法建立以水资源为约束条件的土地结 构优化模型。该模型从经济效益、社会效益和环境效益出发， 对土地利用结构进行调整，提供不同耗水条件下的供选方案。 方米。在时问上，降雨量６０％集中在夏季，秋季为２０％，春季 为１５％，冬季不足５％。除东部降水量大于蒸发量，其他地区 降水量都小于蒸发量；在空间上，东部山区河流众多，河网密 集多以地表水为主。西部平原区河网稀疏，利用率低，以地 下水为主；在水污染方面，据流域环境监测结果显示，吉林省 ４个主要流域除鸭绿江干流水质达标外，其余均受到不同程 度的污染。在水资源供需方面，吉林省现有４９座城市，有４０ 座城市存在缺水问题，其中３１座严重缺水，正常年份缺水量 达到１５６万立方米。这些都进一步加剧了吉林省水资源紧 缺的严重程度。 通过综合评价，选择最优，从而实现区域的可持续发展。 （二）模型简介。 １．目标函数。 ｋ ｍ （二）吉林省土地资源利用现状及存在的问题。吉林省 ｍｉｎｆ＝ Ｐｉ王（ｗｉ ｌ＋ｗｉＰ】） Ｓ，ｔ．，ｆｉ（Ｘ） 或 ｂ． 现有土地总面积１８．７４万平方公里，人均耕地面积０．２１公 顷，耕地面积５５７．８４万公顷。农林牧用地占全省总面积的 ８４．１％，农用地土质有机质含量高，生产潜力大，贫瘠土地比 例小，土地利用率高达９４．３％。有待开发的后备资源少。 虽然吉林省的土地资源较为丰富，但在不科学的开采和 通过引入正负偏差变量，使其变为等式。 ｔ（ｘ）＋ ｉ～ｐ ＝ｂ。（ｉ＝１，２・…・‘ｍ） Ｘ， ，Ｐ－＞０ －式中，Ｐ。为优先级；ｗ ｗ 为权系数； 、ｐ。为负正偏差 Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ＆Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｔｒｉｂｕｎｅ ・４６・ ２０１ ７年第１ ６卷第４期 变量。 ２．约束条件。 社会、生态要求。 四、实例研究 （１）农业供水量。 ａ；ｘ 曼Ｑ，。式中，ａ 为作物的灌溉定 额；Ｑ，为农业供水量。 （２）农业产值。Ｚｂ ｘｉ Ｇ 。式中，ｂ 为单位面积产值； （一）数据来源。依据（（２００６—２０２０年吉林省土地利用总 体规划》，对２０２０年用地结构及农业内部结构进行优化预 测。模型使用数据来源于（（２００５～２０１５吉林调查资料汇编》， 具有较高的可靠性。 （二）有关参数的确定。根据２０１４年的各行业产值、产 量，预测农业产值、粮食产量及各种粮食作物的单价。吉林 Ｇ 为农业产值。 （３）粮食作物产量。三ｃ ｘ ≥Ｇ２。式中，ｃ；为单位面积产 量；Ｇ２为粮食作物产量。 该模型在求解时，在不等式一侧加上正负偏差量，从而 变为等式。利用函数的目标期望值及一些变量的约束值上 下浮动的范围来获取不同的组合。通过权重系数的大小进 行计算，从而可以在水土资源受限条件下，达到相应的经济、 省供水总量采用调查的数据为１３３亿ｍ ，结合该地区的工业 发展水平及生活需要，农业用水最大为８９．８亿Ｉｎ ，为了对比 计算，将农业用水分为８９．７亿ｍ 、８９．８亿ｍ。、８９．９亿ｍ 和 ９０亿ＩＴＩ 四种水平。 表１ 吉林省农业内部结构优化结果相应指标（２０２０年） 农业供水量亿 蔬菜用地约束 面积ｈｍ 规划 目标 经济 耕地面积 万ｈｍ ５５３．７８ ５５０．１８ ５４３．６５ ５５３．２１ ５４９．６９ ５５３．２１ 农业产值 亿元 １１３５．６ １３２５．１９ １０６８．４３ １２６１．６８ ７７７．４５ １１２３．４５ 粮食产量 蔬菜用地 耗水量 万ｔ ２ ７２０ ３５３２．８５ ３０９８．９８ ３ ｌ７１ １５７８．９ ２６９８．４ ｈｍ 万ｍ。 ２ｌ１ ０６０ ８９７ ０ｏＯ ２０９ ５７０ ８９６ ９４５ ２１１ ０６０ ８８０ Ｏ００ ２１５ １２０ ８９７ ０３０ ２０９ ４５０ ２１１ ０６０ ８９７ ０００ ８９７ ０ｏ０ ２１１ ０６０ ８９．７ 社会 生态 经济 ２１５ １２０ 社会 生态 经济 ２１１ ０６０ ８９．８ ５５３．７８ ５５１．４３ ５５０．５４ ９９６．４４ １１６６．５８ １０２０．４４ ２ ８４０ ３ ５５ｌ ３００１．４ ２１１ ０６０ ２１０ １３５ ２１１ ０６０ ８９８ ０００ ８９８ Ｏ００ ８９０ ０００ 社会 生态 经济 ２３１ ８５０ 社会 生态 ５５３．７８ ５５４．７８ ５５３。７８ １２７８．２ ８６６．９４ １２６１．６８ ３３４５．６ ２５８１．２ ３ １７１ ２３１ ８５０ ２１５ １２０ ２１１ ０６０ ８９８ ０００ ８９８ ０００ ８９０ ０００ 经济 ２１１ Ｏ６ｏ ８９．９ ５５２．９８ ５５０．１４ ５５１．７８ １３４３．３２ １２６４．２ １３４３．５４ ３５２０．１３ ３ｌ５３．５ ３５３２．８５ ２１１ ０６０ ８９９ ｏｏＯ ２３１ ８５０ ８９９ ｏｏＯ ２１１ Ｏ６０ ８９９ Ｏｏｏ 社会 生态 经济 ２ｌ５ ３２０ 社会 生态 ５０７．９ ５１９．６ ５５０．６７ １２０６．５ １２４８．９ １３４３．５４ ３４１５．８７ ３５２１．９４ ３５３２．８５ ２ｌ５ ３２０ ８９９ ０００ ２３７ ３６０ ８９９ Ｏ０ｏ ２１１ ０６０ ８９９ ０００ 经济 ２ｌ１ ０６０ ９０．０ ５３２．４５ ５４６．９５ ５４６．９５ １３１０．４４ １３２５．９８ １０２０．４４ ３２２３．６９ ３５３２．８５ ３００１．４５ ２ｌ１ ０６０ ９０ｏ ０００ ２１１ ０６０ ９００ ０００ ２１１ ０６０ ８８９ Ｏ００ 社会 生态 经济 ２４５ ５００ 社会 生态 ５５３．７８ ５５３．７８ ５５３．７８ １３４４．００ １３４３．５４ ｌ２０６．５ ３５２０．７４ ３５３２．８５ ３４１５．８７ ２４５ ５００ ９００ ０００ ２４５ ５００ ９００ ｏ００ ２１１ ０６０ ９００ ０ｏ０ Ｔｎｄ¨ ｒｉ １． ．＇；ｐｎＩ’ｐ Ｔｒ｛ｈ１１１１＂１１￣ ２０１ ７年第１ ６卷第４期 基于人工智能的网络舆情监管模式创新探究 口魏晓光孙康琛张涛杨秀兰 【内容摘要】网络的广泛性和开放性加快了各种信息的传播速度和范围，所以舆情一旦出现，便很难控制。通过将人工智能应 用于网络舆情监管，完善网络舆情监管体系，使对复杂的信息处理和大数据的运算能够体现出比人类更高的速度 和更准确的结果，从而提高当下社会对网络舆情控制的效率。本文基于此，阐述了Ｍｓ－智能应用于网络舆情监管 的创新性意义，以及对智能化网络舆情监管体系的构建设想。 【关键词】网络舆情；人工智能；网络监管 【基金项目】本文为河北金融学院智慧金融研发中心科研项目和全国学校共青团立项课题（编号：２０１５ＬＸ０２３）研究成果。 【作者简介】魏晓光，河北金融学院教师；孙康琛，河北金融学院学生；张涛、杨秀兰，河北省定州市中小学教师 一、引言 （二）研究意义。网络舆情是以互联网为载体进行对社 （一）研究背景。互联网在带给人类方便和快捷的同时 也在孕育着对我们影响更大的舆情危害。一是因为网络传 播的隐蔽性，无疑在很大程度上加重了网络舆论情况的管理 会时事意见看法的表达和传播，网络舆情作为社会舆论传播 继现实生活中新闻媒体的另一个主要渠道，有着其独特的快 捷性、多元性、互动性等特点。对舆情的研究是在掌握了其基 负担；二是基于网络信息的纷杂性，人民群众对于铺天盖地 而来的信息早已眼花缭乱，失去了判断信息优劣的能力；三 本定义和一些简单的概念之后在其基础上进行深入的了解。 基于网络的普遍性，人们受网络舆情影响的程度越来越 深。因此，深入研究舆情成为了相关专家学者需要解决的一 件迫在眉睫的任务。人工智能主要用于模拟人脑所具有的 是网络的广泛性和开放性加快了各种信息的传播速度和范 围，所以舆情一旦出现，便很难控制。网络舆论传播速度快， 仅仅依靠人工管理很容易失去遏制的最佳时间及最佳效果， 从纷杂的信息中遗漏重要信息。这就要求我们在人工操控 的前提之下利用人工智能提高效率，在最短的时间内可以高 效地控制住网络舆情。 农业用水量使用灌溉定额进行计算，灌溉定额：小麦 ８０ｍ ／（ｈｍ ・ａ），玉米７０ｍ ／（ｈｍ ・ａ），稻谷１２３２ｍ ／（ｈｍ ・ 思维，并将其拓展延伸。对于繁重的科学信息处理和大数据 的运算能够体现出比人类更高的速度和更准确的结果，如果 可以应用人工智能，就可以提高控制的效率。网络舆情与社 会息息相关，更是和每个人的生活联系万千，所以应用人工 调依据。 ａ），大豆６０ｍ ／（ｈｍ ・ａ），蔬菜７３５ｍ ／（ｈｍ。・ａ）。 （三）优化结果与分析。将所选取的蔬菜用地面积作为 控制变量，利用上述所给出的结构优化模型进行调整。考虑 【参考文献】 ［１］田冰，等．基于多目标规划的区域农业水土资源优化研究 ［Ｊ］．安徽农业科学，２００７ ［２］申宝．基于多目标动态规划模型的土地利用结构优化研 究［Ｄ］．西南大学，２０１３ ［３］中华人民共和国国土资源部．吉林省土地资源概况［Ｒ］． ２００９ 到吉林省的土壤肥沃，地势相对平坦，水资源缺失。从吉林 省的经济结构和地理条件考虑的角度，从而进行分析优化。 由于蔬菜的用水量相对于其他农作物来说更大，经济效 益更高的性质，从而采取了蔬菜这项的约束，再结合土地，水 资源的限制等因素，分析比较各种不同的组合方案下的优化 结果，计算结果如表１。 分析以上情况，可以得出：在供水量为８９．９万，蔬菜种 ［４］刘晓嫒，刘喜峰．灰色线性方法在水土资源优化配置的应 用［Ｊ］．产业科技与论坛，２０１６ ［５］顾莉丽．吉林省农业水土资源可持续利用研究［Ｄ］．吉林 农业大学，２００９ 植面积为２１１，０６０公顷时，经济、社会和生态目标可达到动态 平衡，属于综合最优方案。 五、结语 ［６］多目标规划简介Ｉｊ］．中南林业调查规划，１９８５ ［７］国家统计局吉林调查总队．２００５～２０１５吉林调查资料汇 编［Ｒ］．２０１５ ［８］吉林市人民政府．吉林市土地利用总体规划（２００６—２０２０ 年）［Ｒ］．２００９，９ 土地资源和水资源均为多维复杂的系统，利用多目标规 划方法进行水土资源优化配置研究，需要综合考虑多方面因 素的影响，进而得出最优解作为优化配置方案。此法可以权 衡协调社会、经济、生态三者之间的矛盾，并可提供量化的协 ・４８・ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ＆Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｔｒｉｂｕｎｅ