基于灰色马尔科夫模型的河南省耕地压力状况研究_赵素霞基于灰色马尔科夫模型的河南省耕地压力状况研究_赵素霞.pdf

第 29 卷 第 8 期 干 旱 区 资 源 与 环 境 Vol． 29 No． 8 2015 年 8 月 Journal of Arid Land Ｒesources and Environment Aug． 2015 ( ) 文章编号: 1003 － 7578 2015 08 － 046 － 06 doi: 10． 13448 /j． cnki． jalre． 2015． 255 基于灰色马尔科夫模型的河南省耕地压力状况研究* 赵素霞，牛海鹏 ( ， ) 河南理工大学测绘与国土信息工程学院 焦作 454000 提 要: 通过研究河南省 1978 年 ～ 2012 年的统计数据，分析了河南省耕地面积在 35a 内的变化情况和耕 地压力状况，应用灰色马尔科夫模型预测了全省未来 8a 内耕地面积和耕地压力指数。结果表明: 1) 1978 年以 来，虽然河南省人均耕地面积持续减少，但由于粮食单产和复种指数的不断提高，耕地压力指数呈波浪式降低 的趋势。2) 2013 年 ～ 2020 年耕地压力指数进一步降低。可见，通过控制耕地面积减少速度，依靠增加投入和 提高农业科技水平是缓解耕地压力状况的根本途径。3) 灰色马尔科夫模型能发挥灰色 GM( 1，1) 对长期趋势 预测精确的优势，又能发挥马尔科夫预测模型对波动性数据准确的优势，为耕地面积和耕地压力指数的科学预 测提供了一种新方法。 关键词: 耕地压力指数; 灰色马尔科夫模型; GM( 1，1) 模型; 最小人均耕地面积; 河南省 中图分类号: F301 文献标识码: A ［］ 土地资源是人类赖以生存和社会生产得以发展的物质基础，耕地是人类赖以生存的物质条件 1 。研 ［］ 究表明每年净减少耕地数 10 万 hm2 ，这势必对国家的粮食安全和耕地保护产生巨大影响 2 。但耕地总量 和人均耕地面积的减少只能在一定程度上定性反映耕地资源状况持续恶化的危机态势，难以反映耕地资 ［ ］ 源所承载的压力 3 － 5 。因此，文中引用耕地压力指数模型对河南省耕地资源所承载的压力进行分析。目 前国内对耕地面积和耕地压力指数的预测多采用定性分析、回归模型、时间序列法、指数平滑法、灰色 GM ［ ］ ( 1，1) 等方法预测 6 － 15 ，其中，灰色 GM( 1，1) 是应用比较多的一种方法，但灰色预测模型不能反映出耕地 压力具有波动性的特点。而马尔科夫模型具有适合描述随机波动性较大的预测的优势。因此，提出在灰 色预测的基础上采用马尔科夫链原理对其修正的灰色马尔科夫模型，从已有研究结果来看［16 － 19］，灰色马 尔科夫模型比灰色 GM( 1，1) 模型在预测方面的精度更高。 文中以河南省为例，对河南省 1978 年 ～ 2012 年耕地的动态变化进行分析，构建灰色马尔科夫预测模 型，对河南省耕地面积进行了预测，并计算出耕地压力指数，以期为全省开展耕地资源保护和下一轮土地 利用总体规划提供一定的基础和借鉴。 1 材料与研究方法 1． 1 区域概况 河南省( 31°23 － 36°22N，110°21 － 116°39E) 位于中国中东部、黄河中下游，东接安