聚集度指标引导的注意力学习粒子群优化算法

尽管目前粒子群优化(PSO)算法在求解很多优化问题上表现出了良好的性能,但如何在保持种群多样性的同时确保收敛精度,防止群体陷入局部最优,平衡勘探与开发之间的矛盾,仍是粒子群优化算法研究需要解决的问题。针对这些问题,提出了一种聚集度指标引导的注意力学习粒子群优化算法(ALPSO-AI)。首先,为了有效保持种群多样性,整个种群被分成若干大小相等的子群,并且在进化过程中重新组合,在每一代中,子群中的不同粒子根据其性能自适应地选择多个优质的学习对象。种群外部设有存档,用于指导种群的搜索并评估进化程度;其次,引入注意力机制,根据每个学习对象与更新粒子适应值的差异,对每个学习对象赋予不同的注意力权重,生成一个高质量的学习榜样,用于粒子的更新。针对搜索前期和后期不同的搜索需求,分别设计不同尺度的注意力分配方式,进行全局搜索和局部搜索;此外,对存档引入聚集度指标,通过判断当前最优粒子周围的适应值相似度,评估当前种群进化水平,当聚集度指标达到阈值时,开启局部搜索,以增强算法的整体收敛能力。实验对CEC2013测试集的28个基准函数在30维和50维的空间分别进行测试,并与主流的5种变体PSO和其他优化算法进行比较,实验结果证明了ALPSO-AI的优越性。此外,注意力学习和聚集度指标的有效性也进行了充分的验证。

种群聚集度指标回归模型群在检验昆虫种群空间分布型中的应用

本文在系统研究种群聚集度指际和回归分析模型检验昆虫种群空间分布型的基础上，提出了种群聚集度指标回归模型群的概念。利用现有的聚集度指际和新提出的种群聚集指标，建立了种群聚集度指标与均值（ｍ）或方差（Ｖ）的线性与非线性回归模型，推导了一系列的序贯抽样方程和最大抽样数量的确定公式，制作了回归模型群的序贯分析模式图．克服了只用某一个指标组建的模型不能反应指标与均值变化规律，依变量与自变量之间相关不显著的缺点．

昆虫种群聚集度指标的刀切估计方法与计算机程序

本文采用基本 BASIC 语言编写了计算:扩散系数 C、负二项分布的 K 值,扩散指数 I_δ、丛生指标 I、Cassie 指标 C_A、平均拥挤■、聚集指标■/x、L 指标的计算值、刀切估计值、刀切误差限和刀切估计区间的计算机程序,并在日本 SHARP PC—1500微型计算机上调试通过,对其它机型,只需改写几个专用于PC—1500微机上的语句即可应用。

贵州地区雪胆属植物空间分布格局初步调查

为明确贵州地区雪胆属植物的种质资源现状,提供雪胆属植物资源开发和合理利用的理论参考依据,通过生态学和统计学的方法,先用样方法在贵州省4个雪胆主要分布区贵州省水城、织金、纳雍、福泉做样方并收集数据,记录伴生植物种类,分析群落特征,再用聚集度指标法对其空间分布格局作聚集度指数计算,研究雪胆属植物的空间分布格局情况及聚集强度,结果表明,贵州不同地区雪胆属植物空间分布格局存在集群分布、均匀分布、以及两者中间过渡类型。

檫树群落主要树种分布格局及其动态分析

采用7种聚集度指标测定方法研究了天然更新檫树〔Sassafrastsumu(Hemsl.)Hemsl.〕群落4个主要树种在不同取样尺度上的空间分布格局。研究结果表明,4个优势树种的空间分布主要呈聚集分布。在研究种群分布格局时,檫树种群的最适样方面积为100m2;丝栗栲(CastanopsisfargesiiFranch.)和拟赤杨〔Alniphyllumfortunei(Hemsl.)Makino〕种群的最适样方面积为50m2;光皮桦(BetulaluminiferaH.Winkl.)的最适样方面积为25m2。檫树和光皮桦种群在幼树、中树和大树阶段均为聚集分布;丝栗栲和拟赤杨在幼树及中树阶段为聚集分布,但聚集强度渐弱,到大树阶段即为随机分布。上述结果为调查研究中取样技术的确定提供了理论依据。

马铃薯甲虫空间分布型及抽样技术研究

马铃薯甲虫Leptinotarsa decemlineata (Say)是我国马铃薯恶性入侵害虫。本研究利用聚集度指标检验、Taylor幂法则和Iwao回归法对马铃薯甲虫成虫、幼虫和卵在田间的空间分布型进行了研究。聚集度指标检测各虫态均为聚集分布,且种群聚集主要是由马铃薯甲虫各虫态本身的聚集行为,或由其本身的聚集行为与环境异质性共同作用所致。建立了马铃薯甲虫成虫、幼虫和卵在田间调查的理论抽样数学模型。田间抽样方法,成虫应采用大五点、对角线法;幼虫最适应采用Z字型法;卵最适应采用对角线法。

沙棘木蠹蛾的幼虫空间分布与抽样技术

利用常用的聚集度指标 ,对沙棘木蠹蛾HolcocerushippophaecolusHua ,Chou ,FangetChen幼虫的分布进行了分析。结果显示 ,该幼虫的空间分布格局为聚集型分布。通过Iwao的m - x回归检验方程 ,确定了其最适抽样数和最佳样方大小。采用对角线、之字型、五点式、棋盘式和平行线等 5种抽样方法对沙棘木蠹蛾幼虫的抽样技术分别进行了研究 ,结果表明 :最佳的抽样方法为棋盘式。

武夷山米槠林群落优势种群空间格局的研究

应用6种典型聚集度指标和2种频次分析法(Poisson分布和负二项分布)的χ2拟合检验等方法测定了武夷山米槠林群落优势种群的空间分布格局并分析格局形成原因.结果表明,武夷山米槠林群落10个优势种群从幼树时期到成树时期大多为聚集分布,这主要与物种本身的生态和生物学特性以及物种的竞争排斥作用有密切联系.研究结果可为米槠林群落的保护和经营管理提供科学指导.

马铃薯甲虫成虫田间扩散规律

马铃薯甲虫具有很强的自主扩散能力,为进一步明确马铃薯甲虫在田间自然条件下的扩散特性,采用"标记—释放—回捕"方法研究了农田生态系统下的马铃薯甲虫扩散规律。结果表明:随着释放时间的推后,回捕得到的虫口数量逐渐减少。田间的平均拥挤度、平均密度和拥挤度指标也逐渐减小,至释放后7 d,马铃薯甲虫的空间分布格局变化为均匀分布。在扩散速度上,马铃薯甲虫越冬代和第2代成虫扩散速度显著高于第1代成虫,而越冬代和第2代成虫的扩散速度差异不明显,雌虫的扩散速度大于雄虫。在扩散方向上,各世代成虫扩散没有明显的方向性,呈向四周随机扩散趋势。

天宝岩自然保护区不同海拔天然柳杉种群空间分布格局研究

以永安天宝岩国家级自然保护区内天然柳杉群落调查资料为基础，采用聚集强度指标法、Iwao M^＊-x^-的回归与Taylor幂法则对不同海拔天然柳杉群落空间分布格局进行比较分析。结果表明，不同海拔天然柳杉林空间分布格局存在明显差异，其中在1200～1600m与1000—1200m海拔时呈现聚集分布，900～1000m为均匀分布。通过对不同海拔不同取样尺度下格局变化进行分析，25m^2取样单元时柳杉种群聚集程度最高。

草履蚧种群地下空间分布

通过对草履蚧Drosichacorpulenta(Kuwana)种群地下空间分布调查的研究结果表明,草履蚧在树冠下土壤中的分布规律、分布量与距树干的距离远近有关,集中分布于树干根基部地面以下0～5cm的土层中。用多种聚集度指标分析了草履蚧种群的地下空间分布型,结果表明各组的L,mx的值均大于1;CA,I值均大于0,扩散系数C值大于置信区间上限,(C大于1)表明草履蚧在土壤中呈聚集分布。

蚜虫种群时空分布动态模型

种群空间格局是昆虫种群的重要属性,是为害虫防治提供动态信息的重要前提。关于种群空间格局的时空动态,前人曾建立了富立叶模型和有阻尼自由震荡模型,但忽略了生境资源和空间资源的限制,不能很好地描述昆虫种群在自然界摆布状况的动态行为。因此,在前人研究的基础上,根据蚜虫在自然界的聚集扩散行为逐步建立了描述蚜虫种群聚集扩散规律的变幅、变周期时空分布动态模型,即:y=Ae-nt[sin(w0emtt+φ)+b]+c,并应用该模型对麦长管蚜(Sitobion avenae Fabricius)、麦二叉蚜(Schizaphis graminum Rondani)、禾缢管蚜(Rhopalosiphum padi Linnaeus)和玉米蚜(Rhopalosiphum maidis Fitch)的实验数据进行了拟合。结果表明,麦蚜种群和玉米蚜种群呈现出不同的规律,3种麦蚜均为减幅减周期的变化趋势,玉米蚜则表现为减幅增周期的变化趋势。此外,该模型的拟合效果较好(R2>0.942,SSE<2.6)、生物意义明确,不仅可用于描述蚜虫以及蚜虫以外的其他昆虫和螨类种群的时空动态,还可准确描述不同年龄阶段和不同空间位置上种群的动态,具有普遍适用性。应用该模型考察不同种蚜虫在同一作物上的竞争情况和蚜虫与其天敌的空间分布动态,可为害虫的综合防治奠定基础;对不同小麦抗性品种上同一种蚜虫的聚集扩散行为进行刻画、分析,还可为小麦的抗性育种提供参考依据。

甘草萤叶甲空间分布型初步研究

对甘草萤叶甲成虫和幼虫的空间分布型进行了测定,结果表明,成虫符合核心分布和负二项分布,幼虫符合负二项分布;聚集度指标检验成虫、幼虫均为聚集分布。并分析拟合了成虫和幼虫在大田中的理论抽样数学模型。

油茶主要病害空间分布格局规律的研究

应用聚集度指标法、Iwao sM*与M回归模型分析法研究了油茶Camellia oleifera主要病害的空间分布格局。结果表明,油茶叶枯病Pestalotiopsis microspora、炭疽病Colletotrichum gloeospori-oides、煤污病Neocapnodium sp.在油茶林中呈均匀分布;软腐病Agaricodochium camelliae、藻斑病Cephaleuros virescens为聚集分布,聚集原因是由软腐病和藻斑病的生物学特性及环境因素共同作用引起的。Iwao’s回归分析表明叶枯病的分布为均匀分布且病株个体间相互排斥,在油茶林中呈扩散性危害趋势;炭疽病、煤污病、软腐病和藻斑病空间分布的基本成分是个体群,病株个体之间相互吸引,个体群在林中呈均匀分布格局。

基于模糊聚类法的亚洲小车蝗种群空间格局分析

根据平均拥挤度、聚块性指标、Morisita扩散型指数、聚集指标和扩散系数5项聚集度指标,分析了肃南县高山草原亚洲小车蝗种群的空间分布,并运用模糊聚类法对其空间格局进行了研究.结果表明:亚洲小车蝗种群的发生初期和末期为2个特殊发育阶段,空间格局表现为聚集分布,高龄蝗蝻和成虫混合发生期为均匀分布,在蝗蝻出土和交配产卵过程中表现为聚集分布.

玉米田桃蛀螟越冬幼虫空间分布型的研究

应用聚集度指标检验、线形回归方程检验和比较频次法 ,研究探讨了桃蛀螟越冬幼虫的空间分布型。结果表明 ,该害虫在玉米田呈聚集型的负二项分布 ,这种聚集主要由环境因素引起。在回归分析检验中 ,3种回归模型的拟合效果良好 ,尤以Talor(1 96 1 )幂法则最优。

闽北次生常绿阔叶林主要树种空间分布格局及其应用研究

应用聚集度指标、Ｉｗａｏ 方程和Ｔａｙｌｏｒ 幂法则模型等测定方法，研究了闽北次生常绿阔叶林９ 个主要树种的空间分布格局．研究结果表明，闽北次生常绿阔叶林９ 个主要树种的空间分布呈聚集分布，分布的基本成份为个体群，个体群分布聚集．根据Ｉｗａｏ 的Ｍ＊ 与ｘ 的回归方程，计算了９ 个树种在不同密度和允许误差下的理论抽样数．

白星花金龟在玉米田的空间分布和抽样技术

应用平均拥挤度指标、扩散指数等6种聚集度指标以及Iwao回归法、Taylor幂函数法等方法分析了白星花金龟种群在玉米田空间分布特征。结果表明:白星花金龟种群呈现聚集分布特征,并且聚集程度较高;分析拟合了白星花金龟在玉米田中的理论抽样数学模型。

武夷山风景名胜区森林生态系统枯立木空间特征研究

应用聚集度指标（C，I，I♂，M^＊和CA等）、Iwao M^＊店回归方程和Taylor幂法则模型的测定方法研究了武夷山隐屏峰、竹笋峰、虎啸岩、森林公园的枯立木空间分布格局．对不同坡向（阳坡、阴坡）、不同海拔高度（≤420m、420m）枯立木的空间分布，枯立木与活立木的相关性及不同区域（武夷山隐屏峰、竹笋峰、虎啸岩、森林公园）、不同坡向（阳坡、阴坡）、不同海拔高度（≤420m、〉420m）的枯立木数量差异进行了分析．结果表明，武夷山森林生态系统中枯立木的空间分布呈聚集分布（α〉0，β〉1），不同区域、不同坡向、不同海拔高度的枯立木数量存在显著差异，这种分布格局是由生境干旱造成的．

不同恢复类型木荷马尾松林优势种群空间分布格局分析

应用5项聚集度指标对不同恢复类型木荷马尾松林乔、灌木层优势种群的分布格局进行了测定.研究结果表明：经过一段时间的自然恢复,一些地带性物种已侵入群落,但仅局限于部分样方内,群落目前处于中亚热带植被演替系列的前期,群落结构较脆弱.在乔木层中,只第一、三类型的木荷,第三类型的台湾相思及第四类型的青冈等种群的各项指标测定结果一致,都呈聚集分布,表现出一般的种群分布格局.马尾松和杉木则都呈均匀分布,保持着人工干扰的结果;灌木层中木荷幼苗幼树的M/x先升后降,在一定程度上反映出随着乔木层物种组成的改变,种间竞争加剧,生长环境条件的改变使木荷的聚集强度逐渐降低.