7.3　預(yù)警指標(biāo)預(yù)測

本研究采用三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對預(yù)警指標(biāo)進(jìn)行預(yù)測，模型構(gòu)建通過MATLAB7.0編程語言實(shí)現(xiàn)，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為1996～2005年淮安市土地生態(tài)系統(tǒng)各預(yù)警指標(biāo)實(shí)際值。

7.3.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)確定

經(jīng)過試算，研究最終確定對土地生態(tài)安全的自然因素子系統(tǒng)建立9-10-9的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型；對土地生態(tài)安全的經(jīng)濟(jì)因素子系統(tǒng)建立6-4-6的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型；對土地生態(tài)安全的社會因素子系統(tǒng)建立7-8-7的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。

模型參數(shù)方面，初始權(quán)值采用-0.5～＋0.5的隨機(jī)數(shù)；最小速率取0.1；允許誤差取0.0001；最大迭代次數(shù)取5 000次；選擇Sigmoid參數(shù)作為神經(jīng)元激勵函數(shù)；并對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換。

7.3.2 網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練

淮安市土地生態(tài)系統(tǒng)安全預(yù)警指標(biāo)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練思路是，用預(yù)警指標(biāo)1996～2003年的數(shù)據(jù)作為網(wǎng)絡(luò)的樣本輸入數(shù)據(jù)，1997～2004年的數(shù)據(jù)作為目標(biāo)樣本期望輸出，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，并用2005年的數(shù)據(jù)用于測試檢驗(yàn)。

根據(jù)以上思路對土地生態(tài)安全的自然因素子系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)因素子系統(tǒng)和社會因素子系統(tǒng)分別進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，得到各子系統(tǒng)原樣本的擬合結(jié)果，對2005年的數(shù)據(jù)測試檢驗(yàn)結(jié)果如表7-3、表7-4、表7-5所示。

從表7-3中可以看出，土地生態(tài)安全的自然因素子系統(tǒng)樣本擬合程度較好，預(yù)測樣本2005年數(shù)據(jù)相對誤差不超過5%，該網(wǎng)絡(luò)可以用來對土地生態(tài)安全的自然因素子系統(tǒng)預(yù)警指標(biāo)進(jìn)行預(yù)測。從表7-4中可以看出，土地生態(tài)安全的經(jīng)濟(jì)因素子系統(tǒng)樣本擬合程度較好，除指標(biāo)e₄外，預(yù)測樣本2005年數(shù)據(jù)相對誤差不超過10%，該網(wǎng)絡(luò)可以用來對土地生態(tài)安全的經(jīng)濟(jì)因素子系統(tǒng)預(yù)警指標(biāo)進(jìn)行預(yù)測。從表7-5中可以看出，土地生態(tài)安全的社會因素子系統(tǒng)樣本擬合程度較好，預(yù)測樣本2005年數(shù)據(jù)相對誤差不超過5%，該網(wǎng)絡(luò)可以用來對土地生態(tài)安全的社會因素子系統(tǒng)預(yù)警指標(biāo)進(jìn)行預(yù)測。

表7-3　土地生態(tài)安全的自然因素子系統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擬合訓(xùn)練結(jié)果和檢驗(yàn)結(jié)果

注:①相對誤差是指擬合值與實(shí)際值之間的誤差。②2005^﹡表示2005年數(shù)據(jù)為測試檢驗(yàn)結(jié)果。

表7-4　土地生態(tài)安全的經(jīng)濟(jì)因素子系統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擬合訓(xùn)練結(jié)果和檢驗(yàn)結(jié)果

注:①相對誤差是指擬合值與實(shí)際值之間的誤差。②2005^﹡表示2005年數(shù)據(jù)為測試檢驗(yàn)結(jié)果。

表7-5　土地生態(tài)安全的社會因素子系統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擬合訓(xùn)練結(jié)果和檢驗(yàn)結(jié)果

（續(xù)表）

注:①相對誤差是指擬合值與實(shí)際值之間的誤差。②2005^﹡表示2005年數(shù)據(jù)為測試檢驗(yàn)結(jié)果。

7.3.3 外推預(yù)測

用訓(xùn)練好的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，對三個(gè)子系統(tǒng)2006～2010年的各預(yù)警指標(biāo)進(jìn)行外推預(yù)測，結(jié)果見表7-6、表7-7和表7-8。主要思路是，用2005年的數(shù)據(jù)對2006年的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測，將預(yù)測值再次帶入模型再預(yù)測，直至預(yù)測到2010年的預(yù)測值。

表7-6　土地生態(tài)安全的自然因素子系統(tǒng)預(yù)警指標(biāo)2006～2010年預(yù)測值

表7-7　土地生態(tài)安全的經(jīng)濟(jì)因素子系統(tǒng)預(yù)警指標(biāo)2006～2010年預(yù)測值

表7-8　土地生態(tài)安全的社會因素子系統(tǒng)預(yù)警指標(biāo)2006～2010年預(yù)測值