黑龙江省农业生产潜力评价及预测研究

作     者：武方宸 

作者单位：东北农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：任永泰

授予年度：2022年

学科分类：02[经济学] 0202[经济学-应用经济学] 020202[经济学-区域经济学] 

主      题：农业生产潜力 熵权法 组合赋权 随机森林赋权法 T-GCN模型 

摘      要：农业是国家的第一产业,支撑着国家的社会活动与科技发展。确保农林牧渔产业健康发展始终是国家“三农工作的头等大事。黑龙江是全国农业生产的大省,评价并预测黑龙江省的农业生产潜力对保障国家粮食安全、农业生产布局优化、资源综合管理、促进资源可持续发展具有重要意义。论文综合分析黑龙江省农业生产以及发展现状,构建了农业生产潜力评价系统指标体系,使用组合赋权法构建了评价模型,并对黑龙江省农业生产潜力进行评价,引入图神经网络算法T-GCN对黑龙江省农业生产潜力系统进行预测,并针对评价以及预测结果提出针对性建议。研究成果如下:(1)构建了农业生产潜力评价指标体系以及评价模型。综合考虑农业生产情况以及影响农业生产的相关因素,从农业气象潜力、土地资源潜力、农业产出潜力、农业发展潜力、科技投入潜力5个维度出发,提出了由36个指标构成的农业生产潜力评价体系;使用基于离差平方和的最优组合赋权法,综合单一赋权法计算出的权重,构成了区域农业生产潜力评价模型。(2)改进了熵权法,提出了随机森林赋权法。分析了时序系统中标准熵权法的缺点,使用KL散度代替信息熵以改进熵权法,使得改进的熵权法在对指标进行赋权时综合考虑指标分布在系统中的特异性,保证了赋权结果的科学性、系统性;综合了统计领域的因子分析法与机器学习领域的随机森林算法,根据随机森林算法在训练中得到的特征重要度指标,建立随机森林赋权法,保证了赋权结果的可解释性。(3)评价了黑龙江省农业生产潜力。根据黑龙江省农业生产数据,综合评价了2000至2019年黑龙江省农业生产潜力,并使用K-means算法针对农业生产潜力值进行等级划分。研究结果表明:2000-2019年黑龙江省农业生产潜力值呈现震荡上升趋势,2000-2004年处于迅速上升区间,2004-2006年处于下降区间,2006-2012年处于迅速上升区间,2012-2019年处于缓慢上升区间。(4)预测了农业生产潜力水平。使用DPSIR理论对农业生产潜力评价指标进行了因果链分析,得出了评价指标间的邻接矩阵,并使用深度学习算法T-GCN对2020-2024年黑龙江省农业生产潜力预测,并且计算出各个指标在此时间段内的障碍度。结果显示,T-GCN算法在农业生产潜力预测任务上表现良好,黑龙江省农业生产潜力将持续上升趋势,农垦系统耕地面积、农林水事务财政投入占比、农业从业人口占比为2020-2024年黑龙江省农业生产潜力的主要障碍指标。根据预测结果,从控制农业人口流失、保障农业用地安全、促进农业高质量发展三个角度给出提升黑龙江省的农业生产潜力的针对性建议。