人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在土壤質(zhì)量監(jiān)測中的應(yīng)用.pdf

1、土壤質(zhì)量是土壤特性的綜合反映是土壤生產(chǎn)力的最直接反應(yīng)，它是揭示土壤條件動(dòng)態(tài)的最敏感的指標(biāo)，能體現(xiàn)人類活動(dòng)對(duì)土壤環(huán)境的影響。近年來由于人口的持續(xù)增長和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展使人們對(duì)糧食的需求日益增加，加上土地資源退化和后備土地資源的稀缺，使得我國人地關(guān)系進(jìn)一步緊張，土壤質(zhì)量監(jiān)測預(yù)測對(duì)于緩解人地關(guān)系促進(jìn)土地資源的合理利用和實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
　　人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是為了進(jìn)行信息處理而建立的一種數(shù)學(xué)模型,它之所以被稱為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是因?yàn)檫@

2、一數(shù)學(xué)模型所應(yīng)用的是一種類似大腦神經(jīng)突觸的聯(lián)接結(jié)構(gòu)。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用范圍最廣的一種算法，本文以江西千煙洲生態(tài)試驗(yàn)田為例，結(jié)合BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)和監(jiān)測的模型，為土壤質(zhì)量監(jiān)測提供一個(gè)新的方法，期望為農(nóng)田生產(chǎn)力的提高和土壤資源的合理利用提供一個(gè)可靠的科學(xué)依據(jù)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。
　　本文結(jié)合MATLAB工具箱對(duì)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)土壤質(zhì)量監(jiān)測模型主要進(jìn)行了以下幾點(diǎn)優(yōu)化：首先是專家訓(xùn)練樣本，本文基于全國第二次土壤普查土

3、壤的養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合研究區(qū)土壤養(yǎng)分特性建立專家樣本，并依據(jù)一定算法對(duì)專家樣本進(jìn)行了百組數(shù)據(jù)擴(kuò)充?；谝呀ǖ膶＜覙颖緦?duì)不同等級(jí)劃分再次細(xì)化分級(jí)建立新專家樣本，實(shí)現(xiàn)了對(duì)研究區(qū)土壤質(zhì)量的細(xì)化研究；其次是本文采用 trainlm算法對(duì)樣本數(shù)據(jù)訓(xùn)練， trainlm算法的收斂速度較快，同時(shí)還具有自學(xué)習(xí)性和數(shù)據(jù)動(dòng)量調(diào)整的特點(diǎn)并在實(shí)際訓(xùn)練中得到驗(yàn)證，符合預(yù)定的誤差訓(xùn)練目標(biāo)要求；本文在激勵(lì)函數(shù)的選擇上結(jié)合土壤質(zhì)量仿真結(jié)果評(píng)價(jià)等級(jí)范圍不大于1的特點(diǎn)，選擇

4、采樣連續(xù)可導(dǎo)的 Sigmoid型函數(shù)，并對(duì)輸出結(jié)果誤差進(jìn)行比較；最后在隱含層數(shù)和節(jié)點(diǎn)數(shù)的選擇上，結(jié)合輸入數(shù)據(jù)和輸出結(jié)果特點(diǎn)，先確定出入層和輸出層結(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)，在結(jié)合節(jié)點(diǎn)選取的幾個(gè)常用公式分別將不同的節(jié)點(diǎn)數(shù)帶入網(wǎng)絡(luò)中試驗(yàn)，確定選取一個(gè)隱含層7個(gè)節(jié)點(diǎn)的三層BP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并在數(shù)據(jù)訓(xùn)練和仿真結(jié)果中表現(xiàn)出了較高的收斂速度和誤差精度。仿真結(jié)果表明本文建立的BP網(wǎng)絡(luò)模型在土壤質(zhì)量監(jiān)測和評(píng)價(jià)上與期望結(jié)果接近，網(wǎng)絡(luò)誤差精度較高，對(duì)土質(zhì)的科學(xué)管理和合理利用具有