蟻群算法在農(nóng)田灌溉渠道布局中的應(yīng)用研究.pdf

1、隨著全球氣候的變暖和水資源環(huán)境的不斷惡化，日益嚴(yán)重的糧食安全生產(chǎn)問(wèn)題已經(jīng)成為各國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)部門(mén)熱切關(guān)注的焦點(diǎn)，在我國(guó)這樣的問(wèn)題尤為嚴(yán)重?？茖W(xué)合理的農(nóng)田灌溉渠道布局是解決當(dāng)前糧食用水安全與供給之間矛盾的重要途徑之一，是以當(dāng)前飛速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)實(shí)力為支撐，將先進(jìn)的工程設(shè)計(jì)規(guī)劃藍(lán)圖運(yùn)用于農(nóng)田灌溉渠道的布局建設(shè)中，以達(dá)到防澇抗旱、用水安全和提高農(nóng)田用水效率等為目的，是解決農(nóng)田用水資源矛盾的有效手段。目前，我國(guó)對(duì)蟻群算法應(yīng)用于農(nóng)田灌溉渠道布局線路的研究

2、非常的少。為此，本文根據(jù)蟻群算法在解決最優(yōu)化問(wèn)題中的優(yōu)勢(shì)，對(duì)蟻群算法在農(nóng)田灌溉渠道布局最優(yōu)路徑中的應(yīng)用進(jìn)行研究，具有非常重要和現(xiàn)實(shí)的意義。
　　蟻群算法是通過(guò)其內(nèi)在的隨機(jī)搜索和正反饋機(jī)制來(lái)解決一系列復(fù)雜組合優(yōu)化問(wèn)題。雖然蟻群算法在路徑尋優(yōu)方面表現(xiàn)優(yōu)異，但算法本身也存在著一些不足：蟻群在路徑尋優(yōu)過(guò)程中，雖然對(duì)路徑的選擇是受到了信息素的啟發(fā)式引導(dǎo)，但其對(duì)路徑的選擇仍具有很大的隨機(jī)性，特別是當(dāng)所求解問(wèn)題規(guī)模較大而個(gè)別路徑上的信息素可能被

3、過(guò)于強(qiáng)化時(shí)，該算法容易陷入局部最優(yōu)解。因此，本文針對(duì)蟻群算法中存在的不足和為了更好的實(shí)現(xiàn)蟻群算法在農(nóng)田灌溉渠道布局中的應(yīng)用，所做的主要工作如下：
　　根據(jù)螞蟻的群體協(xié)助性，為了高效的實(shí)現(xiàn)仿真蟻群對(duì)目標(biāo)的搜索，提出了基于液體流動(dòng)學(xué)原理的仿真蟻群目標(biāo)搜索。期望仿真蟻群表現(xiàn)出類(lèi)似液體流動(dòng)的機(jī)制，對(duì)未知圖內(nèi)的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)區(qū)域性的快速搜索，為蟻群算法應(yīng)用于農(nóng)田灌溉渠道布局路線經(jīng)過(guò)的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行精確定位。
　　根據(jù)基本蟻群算法收斂速度慢和容

4、易陷入局部最優(yōu)解方面存在的不足，提出了一種基于螞蟻叛變的雙種群蟻群算法。該算法在雙種群的并行運(yùn)行機(jī)制下通過(guò)螞蟻叛變，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)不同種群間螞蟻的交互來(lái)拓展一方優(yōu)勢(shì)螞蟻種群的數(shù)量或者實(shí)現(xiàn)兩個(gè)種群的螞蟻協(xié)同進(jìn)化。通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)，該算法與基本蟻群算法相比，具有很好的全局搜索能力和較快的收斂速度。該算法為我們求解農(nóng)田灌溉渠道布局最優(yōu)路徑提供了理想的方法。
　　利用基于液體流動(dòng)學(xué)原理的仿真蟻群目標(biāo)搜索對(duì)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行快速定位，結(jié)合基于螞蟻叛變的雙種