基于灰色理論的河南省糧食生產(chǎn)預測

中國農學(xué)通報第24卷第6期2008年6月htp://ww.casb.org.cn基于灰色理論的河南省糧食生產(chǎn)預測賀振,賀俊平(商丘師范學(xué)院環(huán)境與規劃系,商丘476000)摘要:糧食生產(chǎn)的變化受很多因素的影響,其具有灰色系統的特征,可以應用灰色理論對其進(jìn)行預測?；诤幽鲜?978-2006 年的糧食生產(chǎn)的相關(guān)數據,分析了糧食生產(chǎn)、人口、耕地的變化特征,并利用灰色理論對河南省未來(lái)14年內糧食產(chǎn)量、人口和人均耕地進(jìn)行了預測研究,預測精度較高。結果表明,河南省未來(lái)幾年內,人口數量和糧食產(chǎn)量呈不斷上升趨勢,但人均耕地面積卻呈不斷下降趨勢。根據預測結果,提出了相對應保護耕地,提高糧食產(chǎn)量的對策,為政府部門(mén)制定政策提供科學(xué)依據。關(guān)鍵詞:灰色理論;糧食生產(chǎn);預測;河南省中圖分類(lèi)號:F062.1文獻標識碼:AGrain Production Forecast of Henan Province Based on Gray System TheoryHe Zhen, He Junping(Enwironment and panning department, ShangQiu normal uiersiy, ShangQiu 476000Abstract: Grain production is affected by many factors with the characteristics of gray system, forecasted bygray system theory. The paper analyses the change of the grain production, population and arable land, andforecasts their amounts in the fllowing fouteen years based on the relate data from 1978 to 2006 in Henanprovince. The results show the population and grain production will meet a rising trend, but the per capitaarea of arable land has an opposite trend within the next few years. At last, the paper puts forward to somescientifie advice for govermment to protect the arable land, increase the grain production.Key words: gray eystem theory, grain production, forecast, Henan province糧食生產(chǎn)與耕地面積的變化愛(ài)到諸多因素的影析研究了河南省糧食生產(chǎn)發(fā)展趨勢，可達到較高的預響，如氣候因素、政策導向等,其中有些因素可以確定，測精度。有些因素難以量化。即系統的部分信息已知，部分信息1.1 GM(1,1)模型建立未知。而灰色系統理論以“部分信息已知,部分信息未(1)建立數據序列如,共有n個(gè)觀(guān)測值x=(x%(1),知”的“小樣本”的不確定系統為研究對象叫。因此,可x02(),3(),.,.(x)).以將糧食生產(chǎn)和耕地面積預測問(wèn)題作為灰色系統問(wèn)題(2)對xO()做累加可得到新數列x(i),其元素為:來(lái)研究。筆者主要研究了河南省耕地資源和糧食生產(chǎn)x()= M=mMm,12,3..-n,對數列呵建立預測模型的動(dòng)態(tài)變化特征，并利用灰色預測模型對未來(lái)河南省糧食生產(chǎn)、人口與人均耕地面積進(jìn)行了預測，為政府部的白化形式方程,即GM(1, 1)模型方程: d." +ax:=u,門(mén)統籌安排,制定相應對策提供了科學(xué)依據?！眃t1研究方法式中a稱(chēng)為發(fā)展灰數,u稱(chēng)為內生控制灰數。筆者主要采用灰色理論中的GM(1, 1)模型45,以(3)設a為待估參數向量a=“,按最小二乘法求河南省統計年鑒相關(guān)數據為基礎，利用DPS軟件,分lu」基金項目:2007年河南省政府決策研究招標課趣“河南省糧食生產(chǎn)動(dòng)態(tài)預測與土地質(zhì)中國煤化工項目“我省在中部六省中創(chuàng )新能力與優(yōu)勢研究0613011200);商丘師范學(xué)院人文地理重點(diǎn)建設學(xué)科"(2007):MYHCNMHG第一作者簡(jiǎn)介:賀振，男, 1977年出生，山西忻州人,博士,研究方向為地理信息系統開(kāi)發(fā)與應用。通信地址:46000河南省商丘市文化中路298號商丘師范學(xué)院環(huán)境與規劃系辦公室. Tel:0370 -2592137,E mail:hezh9110126. com.收稿日期: 2008-05-04,修回日期:2008-05-16..Chinese Agricultural Science Bulletin Vol.24 No. 6 2008 Junehttp://www.casb.org.cn●476*解,得a=(B'B)"BY,式中:(4)對GM(1, 1)模型方程求解,得到其對應的時(shí)間響應函數,即為CM(1, 1)預測模型的解: .一(x"2)+x:"(3)) 10(+1)=( *(1)-告}e*+些B=|立(*"(2)+:() 11.2模型精度檢驗指標為了評定預測模型的精度,應進(jìn)行后驗差C及小- (*(2)+>x"(3) 1誤差概率P的檢驗。外推性好的預測，要求C值小,表明預測誤差離散程度小，且P值必須大,即預測誤差小的概率大,預測精度高。由概率統計方法將預測精度檢表1預測精度等級對照表預測精度等級好合格勉強不合格>0. 95>0.85>0.70≤0.?70《0.35<0. 45<0.50≥0.65驗分成4個(gè)等級，(見(jiàn)表1)。hm?,年均遞減0.29%。第2階段主要表現為耕地面積2河南省糧食生產(chǎn)與耕地資源動(dòng)態(tài)變化特征增加階段(1997-2002 年)。這一階段耕地面積增加2.1耕地資源動(dòng)態(tài)變化特征489.4千hm?,年均增長(cháng)率為1.41%。第3階段主要表河南省自1978年以來(lái),耕地面積總體呈現階段性現為耕地面積減少階段(2002-2004 年)。這一時(shí)間耕變化(見(jiàn)圖1).第1階段主要表現為耕地面積減少階地面積減少85.3千hm2,年均遞減0.59%。第4階段主段(1978- -1997 年)。這一時(shí)期耕地面積凈減383.9千要表現為耕地面積增長(cháng)階段(2004-2006年)。 這一階11000一-人口+耕地面積-+人均耕地面積0.110.110000.0.099000.........0.08 380000.07的只富70000 m0.05￥60000.0450000.03時(shí)間圖1河南省1978 2006年耕地面積、人口、人均耕地面積變化段耕地面積增加24.9千hm?,年均增長(cháng)0.17%。1.48%。第2階段主要表現為人均耕地面積增長(cháng)階段2.2人均耕地動(dòng)態(tài)變化特征(2001- 2002 年)。2002年人均耕地面積0.0756hm2,比河南省人口自1978年以來(lái)，一直處于增長(cháng)狀態(tài)2001年增長(cháng)了0.033hm2,增長(cháng)率為4.56%。第3階段(見(jiàn)圖1).1978 年年末總人口為7067萬(wàn)人,至2006年主要表現為人均耕地面積減少階段(2002- 2006 年)。人口增至9820萬(wàn)人，凈增1944萬(wàn)人，平均每年增長(cháng)2006年人均耕地面積0.0733hm2,比2002年減少了69.43 萬(wàn)人,年增長(cháng)率為1.18%。其次,耕地面積也在不0.0023hm?,年均減少0.78%。斷下降。因此,自1978年以來(lái),河南省人均耕地面積呈2.3[中國煤化工急劇下降趨勢，按速度大體可以分為3個(gè)階段(見(jiàn)圖lYHCNMHGa糧食資源統計表明1)。第1階段主要表現為人均耕地面積迅速下降階段[的,其糧食產(chǎn)量總 體特征為波動(dòng)中趨于上升(見(jiàn)圖2)。(1978- -2001 年)。1978年人均耕地面積為0.101 3hm?,具體表現為:一是糧食總產(chǎn)量整體呈上升趨勢。全省糧到2001年人均耕地面積降為0.0723hm,年均減少食產(chǎn)量由1978a的2097.4 萬(wàn)t增加到2006年的5055中圓農學(xué)通握第24卷第6期2008年6月htp://wwcasb.org.cn●477.萬(wàn)噸，糧食產(chǎn)量?jì)粼鲩L(cháng)2957.6萬(wàn)t，平均每年增長(cháng)趨于上升(見(jiàn)圖2)。具體表現為: -是糧食總產(chǎn)量和人105.63萬(wàn)t,年均增長(cháng)率為3.19%;二是糧食產(chǎn)量波幅均糧食整體呈上升趨勢。全省人均糧食由1978年的較大。除1978- -1982 年和1996- 2002 年糧食產(chǎn)量波296.79kg 增加到2006年的514.77kg,平均每年增長(cháng)動(dòng)幅度較小之外,其余時(shí)段波動(dòng)幅度都較大.2003年7.79kg,年均增長(cháng)率為1.99%,增幅較小,這主要是由于因秋季自然災害嚴重發(fā)生,糧食產(chǎn)量減幅較大。三是糧河南省人口增長(cháng)過(guò)快造成的。人均產(chǎn)量除1978-1982食產(chǎn)量波動(dòng)頻率較高。年與年之間的糧食產(chǎn)量波動(dòng)較年和1996-2002年人均產(chǎn)量波動(dòng)幅度較小之外，其余大，平均每隔1-2a,糧食生產(chǎn)增長(cháng)率就出現一次負增時(shí)段波動(dòng)幅度都較大。其次,人均糧食與糧食總產(chǎn)量的長(cháng),說(shuō)明河南省糧食生產(chǎn)極不穩定。波動(dòng)方向和頻率基本-致, 也表現出極強的不穩定性。2.4人均糧食生產(chǎn)動(dòng)態(tài)變化特征這種頻率過(guò)高幅度較大的波動(dòng),極其嚴重地影響了糧河南省1978-2006年人均糧食總體特征為波動(dòng)中食生產(chǎn)的穩步發(fā)展。6000- +糧食總產(chǎn)量士人均糧食60055005005000C 4500400當40003500300禮3000菜2500200200010015001000時(shí)間圖2河南省1978 -2006年糧食總產(chǎn)量和人均糧食變化從以上分析可以發(fā)現，河南省耕地面積和人均耕均耕地占有量,就必須保護耕地資源,并降低人口增地面積自1978年以來(lái),基本呈下降趨勢,人口數量卻長(cháng)速度。呈不斷上升趨勢，人口對耕地資源的壓力越來(lái)越大。3河南省糧食生產(chǎn)預測河南省糧食產(chǎn)量、人均糧食總體表現為波動(dòng)中趨于上利用灰色模型對河南省未來(lái)14a的人口、糧食產(chǎn)量升,但卻非常不穩定,將對經(jīng)濟發(fā)展和社會(huì )穩定帶來(lái)和人均耕地的變化進(jìn)行預測，精度檢驗指標C<0.35,不利影響。因此,為了社會(huì )經(jīng)濟的可持續發(fā)展,提高人P>0.95, 根據表1,預測精度指標為好,預測結果可信，表2河南省糧食生產(chǎn)預測(2007- -2020)人口(萬(wàn)人)糧食產(chǎn)量(萬(wàn)t) .人均耕地(hw/人)200710242. 004784855. 627280.06708200810360. 786664987. 348450.06622200910480. 94612*5122. 64289o. 06538201010602. 499125261. 607540.064552011 .10725. 461855404. 341960. 06373201210849.85063550.0 948400.06292201310975. 682015701. 53192201411 102.97273中國煤化工0.06133201511231. 739710HCNMHG.0.06055 .201611362. 00066o.05978201711493. 71116345. 838840. 05902201811627. 070386517. 985770.05827Chinese Agricultural Science Bulletin Vol.24 No. 6 2008 Junehtp://www.casb.org.cn●478●(續表2)人口(萬(wàn)人) .糧食產(chǎn)量(萬(wàn)t)人均耕地(hm/人) ;201911761. 915596694. 802620. 05753202011898. 324676876. 416080. 05680模型C=0. 1929C=0. 3143C=0. 3176評價(jià)p=1. 000p=0. 9643p=1. 0000預測模型較接近實(shí)際。具體預測結果如表2。(3)合理調整農業(yè)結構,提高農民收入，增強農民從表中預測值可以發(fā)現, 2007- -2020 年,河南省的生產(chǎn)積極性， 保證糧食播種面積。人口數量呈不斷.上升趨勢,但增長(cháng)率逐漸變緩;河南省的糧食產(chǎn)量大幅增加，至2020年可達到6876.42萬(wàn)to參考文獻糧食的增加主要是得益于農業(yè)科技的進(jìn)步，使得糧食[1] Deng J L. lntroduction to Grey System Theory [].The Joumal of單產(chǎn)不斷提高;隨著(zhù)人口數量的不斷增加,人均耕地面[2]劉思峰,郭天榜,黨耀 因.灰色系統理論及其應用M].北京:科學(xué)出版Grey System (U K),19,1);1-24.積則出現銳減,使得人地矛盾更加突出。1999:1-5.4結論[3] 李衛國,張愛(ài)琴灰色系統理論在年用電量預測中的應用[]沈陽(yáng)航根據河南省糧食生產(chǎn)變化特征及預測分析結果，空工業(yè)學(xué)院學(xué)報2007.245):90-92.現提出以下幾點(diǎn)建議和措施,以保護耕地資源,促進(jìn)糧[4] 李-智,徐選華.商務(wù)決策數量方法[M.北京:經(jīng)濟科學(xué)出版社，食穩定生產(chǎn),保障國家糧食安全。2003:70-74.(1)保護和合理利用現有耕地,保護耕地數量,提]鄧聚龍農業(yè)系統灰色理論與方法[M.濟南:山東科技出版社，1998:24-58.高耕地質(zhì)量,嚴格控制耕地減少;[6]河南省統計局河南統計年 鑒(1978-2007)[4]北京:中國統計出版(2)通過(guò)糧食產(chǎn)量變化與預測數據分析可知,人口社增長(cháng)對糧食需求和耕地資源形成巨大壓力，糧食總量]中華人民共和國國家統計局.中國統計年鑒(978-200)[2]北京:的增加被快速增長(cháng)的人口所消耗。因此,在大力發(fā)展糧中國統計出版社.食生產(chǎn)的同時(shí),要嚴格控制人口數量;中國煤化工MYHCNMHG