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基于改进PSO-PP模型的区域水资源利用效率评价

白栩嘉;苏敏杰

【摘要】针对基本粒子群算法(PSO)早熟收敛、易陷入局部极值以及投影寻踪(PP)

模型最佳投影方向难以选取的不足,利用改进的PSO(IPSO)算法优化PP模型最佳

投影方向,提出了IPSO-PP水资源利用效率评价模型.从三生用水指标中选取15

个指标构建区域水资源利用效率评价指标体系,以云南省16个州市水资源利用效率

评价为例进行实例研究,并构建PSO-PP模型、差分进化(DE)算法-PP模型及和声

有哪些信誉好的足球投注网站(HS)算法-PP模型作对比分析模型.结果表明,IPSO算法优化PP模型获得的适

应度值和最佳投影方向均优于PSO、DE和HS算法,具有较好的求解精度和全局极

值能力.IPSO-PP模型对实例的评价排序结果与DE-PP模型相同,与HS-PP模型评

价排序结果略有差异,与PSO-PP模型评价排序结果差异较大,表明智能算法寻优能

力的强弱决定了评价精度的高低.模型及实例验证结果可为PP模型优化及其他水资

源系统类综合评价提供参考和借鉴.

【期刊名称】《人民长江》

【年(卷),期】2016(047)023

【总页数】6页(P38-43)

【关键词】水资源利用效率;指标体系;投影寻踪;改进粒子群优化算法;云南省

【作者】白栩嘉;苏敏杰

【作者单位】云南省水利水电勘测设计研究院,云南昆明650021;云南省水利水电

勘测设计研究院,云南昆明650021

【正文语种】中文

【中图分类】TV213.9

水资源利用效率是指在有限的水资源供给条件下以及生产、生活、生态环境(简称

“三生”)需水日益高涨的状态下，寻求单位水资源在经济、社会、生态环境等方

面效率的最大化，以促进水资源的高效利用和永续利用[1]。开展区域水资源利用

效率评价对于推进节水型社会建设、实施最严格水资源管理以及优化配置水资源、

提高水资源利用效率和效益均具有重要意义。目前，用于水资源利用效率评价的方

法有主成分分析法[1]、层次分析法[2]、数据包络分析法[3]等，这些方法对水资源

利用效率评价起到了积极作用。但采用层次分析法确定各指标权重存在主观臆断成

分较大的缺陷，以及采用主成分分析法降维易造成指标信息量丢失等不足。投影寻

踪(ProjectionPursuit，PP)技术是将高维数据投影到低维空间，并在低维空间进

行数据分析研究的统计方法，在克服维数祸根、解决超高维等问题中具有明显优势。

在实际应用中，PP模型最佳投影方向的合理选取是决定其评价精度的关键所在。

近年来随着人工智能技术的发展和应用，各种智能算法被尝试用于PP模型最佳投

影方向的优化，并取得了一定的应用效果，如遗传算法(GeneticAlgorithm，

GA)[4]、粒子群优化(ParticleSwarmOptimization，PSO)算法[5]、差分进化

(DifferentialEvolution，DE)算法[6]等。其中，PSO算法是继GA算法后研究及

应用最多的智能算法之一，在各行业各领域均有广泛的应用。然而，基本PSO算

法存在早熟收敛、易陷入局部极值和收敛稳定性差等不足。

本文从生产、生活和生态三方面选取15个用水指标构建水资源利用效率评价指标

体系，并利用PP模型进行评价。针对基本PSO算法早熟收敛等问题以及PP模型

最佳投影方向难以选取的不足，提出了基于惯性权重系数法及加速因子动态调整法

改进的粒子群优化(ImprovedParticleSwarmOptimization，IPSO)算法，利用

IPSO算法来优化PP模型最佳投影方向，提出了IPSO-PP水资源利用效率评价模

型，并构建了PSO-PP、DE-PP、和声有哪些信誉好的足球投注网站(HarmonySearch，HS)算法-PP作对

比分析模型，以云南省16个州市水资源利用效率评价为例开展了实例研究，旨在

验证IPSO-PP模型应用于水资源利用效率评价中的可行性和有效性。

1.1基本粒子群优化算法

PSO算法基本思想是利用群体中个体之间的协作和信息共享机制来有哪些信誉好的足球投注网站全局最优

解。在有哪些信誉好的足球投注网站过程中，每个问题的潜在解都是有哪些信誉好的足球投注网站空间中的粒子，而每个粒子自身都

有速度、位置和适应度，通过迭代法获得最优解。在迭代过程中，粒子通过个体极

值和全局极值来更新自身的速度和位置[7-8]。

设在一个S维的有哪些信誉好的足球投注网站空间中，由n个粒子组成的种群W=(W1,W