農戶梯田撂荒決策模擬思考——以福建省22個典型村474戶農戶
本文是一篇決策模擬論文,本研究基于梯田撂荒驅動力的分析,將有顯著影響的因素做主成分分析,然后用主成分分析結果構建多層感知器神經網絡,最終得到模擬精度較高的PCA-MLP神經網絡,并將該神經網絡與二元logistic回代分析模型的模擬結果進行精度比較。
1緒論
1.1研究背景和意義
1.1.1研究背景
耕地是發展之基,是農民安身之本。我國政府一直重視耕地的保護工作,經過長期的努力,實現了糧食產量連年攀升。盡管我國當前糧食供給能夠得到保障,但隨著經濟和社會新形勢的發展,糧食安全問題依舊突出。我國耕地質量總體上較低,地塊較為細碎,且有三分之二分布于高原與丘陵地帶[1],農業現代化未得到全面普及,近年來很多地方因為農藥化肥的不合理使用,土壤出現板結等情況。改革開放以來,隨著經濟社會的發展,農業勞動力從第一產業轉移到其它產業,造成農業勞動力短缺。有研究預測,到2030年我國農業勞動力人口會是2010年的一半,且老齡化會更加突出,這必將對糧食生產造成一定的沖擊[2][3]。隨著人們對物質品質要求的提高,對牛奶和肉類需求量逐漸增加,用于飼料生產的糧食仍需通過大量進口。對糧食安全構成威脅的原因有很多,以上這些多為在短期內主觀無法改變的情況,說明了我國糧食生產存在客觀壓力。
近年來受農業比較收益偏低和農民外出務工等因素的影響,一些地方出現了不同程度的耕地撂荒,勢必會造成土地資源的浪費,對國家糧食安全構成威脅。梯田作為特殊的耕地,多分布在丘陵山區地帶,在耕作條件等方面相比較于平田更差,撂荒現象更加明顯。盡管梯田產量普遍低于平地,但梯田的撂荒危害卻不局限于糧食安全。梯田具有較高的生態系統服務價值,大面積撂荒對水土保持和景觀價值等方面影響較大。
近年來我國政府高度重視梯田的保護工作,已有五處著名梯田被聯合國教科文組織或聯合國糧農組織列入《世界遺產名錄》。2021年初,農業農村部印發文件要求各地遏制耕地撂荒,挖掘保供的潛力。提出測試分類指導、強化政策扶持、加快設施建設、規范土地流轉、加大指導服務和加強宣傳引導的六點要求,這些都能看出我國政府對撂荒問題的重視。
決策模擬論文怎么寫
............................
1.2研究內容與方法
1.2.1研究內容
第一部分:緒論。首先介紹本研究的研究背景與研究意義,重點突出梯田撂荒研究的必要性。然后說明本研究包括哪些模塊的內容,使用了哪些研究方法,再繪制本研究的技術路線圖。最后提前對文中創新點進行闡述,并說明文章中可能存在的不足之處。
第二部分:相關理論與文獻綜述。先對文中會涉及的相關概念進行說明解釋,并對涉及到的主要研究理論進行介紹,打牢理論基礎,將相關理論與研究主題之間的關系理順。再對國內外關于梯田、撂荒、模擬研究的內容進行梳理,便于掌握最新研究進展,為后期影響因子選擇提供依據。最后對已有研究成果進行綜述總結,再次說明此研究的必要性。
第三部分:方法介紹。這部分主要對研究中涉及的二元logistic回歸分析、主成分分析(PCA)、多層感知器(MLP)神經網絡分析的主要內容進行介紹,并結合公式和圖像說明解釋,以便于更好理解下文的實證分析內容。
第四部分:研究區概況與樣本特征。先對所研究區域的自然、經濟和社會的發展狀況進行簡要概述,了解必要的研究區背景,便于后期將理論與實際相結合分析。再對研究樣本選擇與數據收集情況進行說明。
第五部分:撂荒驅動力分析。這部分先將調研問卷所收集的數據進行整理后,參考已有相關研究,從中選取農戶承包地塊、農戶家庭收入、農戶家庭勞動力三個層面的指標進行二元logistic回歸分析,研究梯田撂荒的主要影響因素,并展開撂荒驅動力分析。
第六部分:模型構建與比較研究,將上文中得出對梯田撂荒有顯著影響的因素作為指標,構建二元Logistic回歸模型,得到相關參數與結果,構建梯田撂荒回代模型,并用30%的樣本數據測試其模擬準確性。再將具有顯著影響的指標進行主成分分析,得到相關的主成分后代入到人工神經網絡上進行訓練,得到PCA-MLP農戶梯田撂荒決策模型,將突觸權重估算值導出到XML文件,同樣用30%樣本數據進行測試,獲取判別準確率、ROC曲線等信息。最后將兩個預測模型進行比較分析,并得出相關結論。
第七部分:結論與研究展望。對前面五部分研究內容進行總結,重點對實證分析部分進行說明。再利用梯田撂荒驅動力與預測分析結果,針對性地提出梯田撂荒的對策建議,最后總結全文并提出展望。
..........................
2文獻綜述
2.1梯田研究綜述
梯田是指田塊間呈現階梯分布,田面水平且有田埂的耕地[4]。梯田是自然界中人為創造的活化石,是人類進一步利用和改造自然的偉大標志。梯田一方面可以開辟農業生產來源;另一方面也避免和減輕地表徑流危害,從而保持水土,保護山區的農業,和平原區耕地一樣為糧食安全提供了重要保障。
(1)梯田修筑歷史
世界上有記載的最早的梯田出現在5000多年前的巴勒斯坦和也門地區[5]。在我國,梯田有3000年以上的開墾歷史[6]。西周時期,《詩經·小雅·正月》記載:“瞻彼阪田,有苑其特”,“阪田”指的就是一種原始的梯田。到了隋唐宋時期,隨著人口、社會和經濟發展重心的逐漸向丘陵和山地為主的南方移動,并帶來了龍骨水車、翻車和筒車等農具,梯田修筑和耕作的技術得到發展,梯田由此在南方丘陵山區擴散開來,著名的哈尼梯田、紫鵲界梯田和龍脊梯田就是在這一時期得到大規模開發。元明清時期,形成了梯田修筑和耕作的相關理論,其開發范圍也逐漸擴大[4]。在北宋“弓箭手屯田”制度(1074~1125年)下,青藏高原也開墾了大量的梯田[7]。元代的王禎所著的《農書》對梯田的構筑、墾殖及管理方法進行了論述,并以圖樣示之;明代徐光啟的《農政全書》對梯田進行了更加詳細的描述;清代包世臣在《齊民四術》闡述了在梯田運用分層種植技術以防治水土流失的方法。新中國成立后,我國先后在1958年和1970年兩次大規模修筑梯田,第一次多為修筑的坡式梯田和窄條水平梯田,第二次多以農業機械修筑的機修水平梯田為主[8]。
由于統計口徑、統計年份和數據獲取方式的不同,關于當前我國梯田的數量,目前尚無定論。上世紀,我國梯田建設得到了大規模發展,1982年,全國水平梯田面積已達634.60萬hm2,共0.95億畝[9],1984年統計數據顯示,我國共修水平梯田653.33萬hm2,共0.98億畝。到1998年,全國梯田面積已經達到1300萬hm2(1.95億畝),約占坡耕地的40%[10]。進入21世紀,第二次全國土地調查數據顯示,2009年年末全國共有梯田總面積為1862萬hm(22.8億畝),占全國耕地的13.8%,占2度坡度以上耕地的32.09%[11]。而根據《全國水土保持規劃(2015-2030年)》,截至2013年,我國共修筑梯田約1800萬hm2(2.7億畝)。
............................
2.2撂荒研究綜述
我國耕地數量有限,且總體質量偏差,人均占有量少[41]。然而根據《中國國土資源公報》顯示,我國平均每年減少耕地600萬畝,其中因為撂荒而減少的耕地占很大一部分[42]。這一現象與我國基本國策相違背。耕地撂荒不僅會對糧食安全構成威脅,也會對生態環境、生物多樣性和土壤質量造成不良影響[43][44][45][46][47]。為了更好地認識并解決這個問題,我國學者展開了大量研究。從已有對撂荒的研究內容來看,國內外學者主要集中與如下幾個方面展開。
(1)撂荒的概念界定與分類
對文獻進行分析后發現,與撂荒相似的概念還包括“拋荒”和“棄耕”。按照世界糧農組織的定義,耕地連續五年及以上沒有進行農業生產經營就屬于撂荒[48]。但不同學者在耕地概念的界定上也有著不同的理解[49]。史鐵丑根據我國實際情況,主張耕地閑置情況出現一年以上可判斷為撂荒[50]。文成華則提出耕地閑置一季及以上都算撂荒[51]。針對不同研究區域對耕地撂荒的定義存在不同標準,有學者提出對撂荒類型進行分類。最常見的是按照撂荒表現形式分成顯性撂荒和隱性撂荒兩種[53][54],也有學者提出變性撂荒的概念[55]。顯性撂荒是指耕地出現一年及以上未進行耕種的情況,這種撂荒比較容易被大眾辨識。隱性撂荒是指耕地看上去每年都在種植,但只有深入調查才能進行判斷的類型。如熟制變化,即原來可以種植兩季或者三季的耕地,由于自然條件變化或農民主觀原因造成熟制減少的情況。又如耕地產量與往年相近,但需要大量增加化肥農藥等成本才能保持的耕地利用情況。也有學者按照撂荒時間分成常年撂荒和季節性撂荒,按照撂荒造成原因分為經濟效益型、災毀型和生態型撂荒,按照農戶意愿分成主動撂荒和被動撂荒的類型[56]。
........................
3概念界定與相關理論.............................16
3.1概念界定..........................................16
3.2相關理論.........................................17
4研究方法與數據來源.......................................20
4.1研究方法.......................................20
4.2研究區概況.............................25
5農戶梯田撂荒驅動力分析...................................29
5.1指標選取與描述...........................29
5.2數據預處理...........................................29
6基于驅動力分析的農戶撂荒決策模擬研究
6.1主成分分析過程
(1)可行性檢驗
KMO檢驗可以判斷變量之間的相關性,當KMO值大于0.5的時候,說明該數據適合做主成分分析。巴特利球體檢驗可用于判斷單位矩陣。利用SPSS軟件對初始變量進行標準化后,再檢驗變量是否適合做因子分析,得到KMO檢驗值為0.619>0.5,且根據巴特利特球度檢驗標準得到顯著性為0.000<0.05,拒絕原假設,認為該變量適合做主成分分析。
決策模擬論文參考
................................
7研究結論與展望
7.1主要結論
本研究通過在福建省8個縣市22個典型梯田村展開實地調研,使用農戶訪談的方式獲取地塊和農戶家庭人口、收入等信息,整理調研數據后運用二元logistic回歸的方法做影響因子分析,再分析梯田撂荒的驅動力。基于梯田撂荒驅動力的分析,將有顯著影響的因素做主成分分析,然后用主成分分析結果構建多層感知器神經網絡,最終得到模擬精度較高的PCA-MLP神經網絡,并將該神經網絡與二元logistic回代分析模型的模擬結果進行精度比較。通過上述處理,最終得到結論如下。
(1)二元logistic回歸分析結果顯示,地塊平均面積、女性勞動力比重、家庭贍養與撫育人口比重、農業總收入對梯田撂荒有著顯著的負向影響,通勤時間、灌溉條件、戶主文化程度對梯田撂荒有著顯著的正向影響。通過分析后認為,梯田種植的便利性、種植梯田的經濟性、農戶家庭負擔與外出務工能力都會對梯田撂荒起著重要的作用,與其相關的因素是梯田撂荒的重要驅動力。
(2)通過不同模擬結果比較可以得知,以不同函數作為激活函數得到的PCA-MLP梯田撂荒預測模型準確率均達到81%以上,當PCA-MLP神經網絡模型參數設置為隱含層層數為1,節點數為6,輸入層輸出層激活函數為Sigmoid函數時模擬效果較好,準確率達到88.7%,AUC值均達到0.802。
(3)用30%的樣本數據對所構建的農戶梯田撂荒決策模型進行檢驗后認為,PCA-MLP神經網絡模型能夠較好地模擬農戶梯田撂荒決策,與傳統二元Logistic回代模型相比較具有較大優勢,特別是在對撂荒地的模擬中,模擬精度遠高于后者。在農戶梯田撂荒決策模型的實際使用中,要深入挖掘模型的功能,該模型不僅可以用于決策模擬,也可以用于預防與預測梯田撂荒。
參考文獻(略)
- 基于浸沒邊界LB方法和深度強化學習的魚類自主游動...2024-02-17