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农业生态系统模型与模型化
第三章 系统模型与 模型化 概述 解释结构模型(ISM) ISM实例分析 投入产出分析 第一节 概述 一、基本概念 1.模型 模型——对现实系统抽象表达的结果。 特征:它是现实世界部分的抽象或模仿; 它是由那些与分析的问题有关的因素构成; 它表明了有关因素间的相互关系。 2.模型化 模型化就是为了描述系统的构成和行为,对实体系统的各种因素进行适当筛选后,用一定方式(数学、图像等)表达系统实体的方法。 三、模型的分类与模型化的基本方法 1.模型的分类 A——概念模型A1(思维或意识模型A11; 字句模型 A12; 描述模型A13) 符号模型A2(图表模型A21;数学模型A22) 仿真模型A3 形象模型A4(物理模型A41;图像模型A42) 类比模型A5 B——分析模型B1[通常用数学关系式表达] 仿真模型B2[主要基于“计算机导向”] 博弈模型B3[主要基于“人的行为导向”] 判断模型B4[基于专家调查的判断] C——结构模型C1 数学模型C2 仿真模型C3 D——实体模型D1(实物模型D11;模拟模型D12) 抽象模型或符号模型D2(数学模型D21; 结构模型D22; 仿真模型D23; ……) 2.模型化的基本方法 机理法或分析方法(A22,B1,B3,C2,D21) 实验方法:拟合法——“理论”导向 经验法——“数据”导向 (A22,B1,C2,D21) 模拟法——“计算机”或“实物”导向 (A3,A4,B2,C3,D1,D23) 专家法或老手法(A21,B4,C1,D22) …… 四、建模一般过程 (1)明确建模目的和要求; (2)弄清系统或子系统中的主要因素及其相互关系 ; (3)选择模型方法; (4)确定模型结构; (5)估计模型参数; (6)模型试运行; (7)对模型进行实验研究; (8)对模型进行必要修正。 几种典型的系统模型 ISM(Interpretative Structural Modeling) SS (State Space) SD (System Dynamics) CA (Conflict Analysis) 新进展——软计算或“拟人”方法(人工神经 网络、遗传算法等); 新型网络技术(Petri网等); …… 第二节、解释结构模型(ISM) 一、结构模型简介 结构模型就是应用有向连接图来描述系统各要素间的关系,以表示一个作为要素集合体的系统模型。 示例 总人口 期望寿命 死亡率 出生率 医疗水平 结构模型的特征 结构模型是一种图形模型(几何模型) 结构模型是一种定性为主的模型 结构模型可以用矩阵形式描述,从而使得定量与定性相结合 结构模型比较适宜于描述以社会科学为对象的系统结构的描述 结构模型化技术 指建立结构模型的方法论 结构模型法是在仔细定义的模式中,使用图形和文字来描述一个复杂事件(系统或研究领域)的结构的一种方法论 结构模型化技术分为:问题发掘技术(脚本法、专家调查法、发想法、集团启发法)和结构决定技术(静态:关联树法、ISM、决策试验与评价实验室、系统开发计划程序和动态:工作设计、交叉影响分析、系统动力学) 二、图的几个概念 有向连接图:节点和有向边 回路 环 树:源点、汇点,没有回路和环 关联树:节点上有加权值W,边上有关联值r 邻接矩阵 图的基本的矩阵表示,描述图中各节点两两间的关系 邻接矩阵A的元素aij
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