Joumal of Computer Applications
计算机应用，
2013
，
33(10):2811-2814
ISSN 1001-9081
CODEN JYIIDU
2013-10-01
http://
阴阳.
joca. cn
文章编号
:1001-9081(2013)10-2811-04
doi: 10.
11772/j.
issn.
1001-908
1.
2013.10.2811
基于模糊粗糙集和
D-S
证据理论的多源灌溉信息融合方法
陈智芳，王景雷\孙景生，刘祖贵，宋妮，高
阳
(农业部作物需水与调控重点开放实验室(中国农业科学院农田灌溉研究所)，河南新乡
453002)
(
*通信作者电子邮箱
firiwjI@
126.
com)
摘
要:针对多源灌溉信息决策过程中不确定性信息难以融合的问题，提出了一种基于模糊粗糙集和
D-S
证据理
论相结合的决策融合方法。运用模糊粗糙集理论，建立基本概率分配函数，计算各灌溉因子与灌溉决策之间的依赖
程度，构建多个融合灌溉因子对灌溉决策的识别框架;然后运用改进的
D-S
证据理论，进行多源灌溉信息决策层级的
融合，最终解决不确定信息的表达和合成问题。应用上述方法对华北地区冬小麦土壤水分、光合这率和气孔导度等
信息进行灌溉决策融合，结果显示:灌溉决策的不确定性由融合前的最高
38%
降至
9.84%
，该方法可有效地提高灌溉
决策精度，降低灌溉决策的不确定性。
关键词:模糊粗糙集;不确定性信息
;D-S
证据理论;多源信息融合;权重系数
中图分类号
:T
凹
91;S274.3
文献标志码
:A
Multi-source irrigation information fusion method based on
fuzzy rough set and
D-S
evidence theory
CHEN
Zhifang
, W
ANG
Jinglei
- ,
SUN
Jingshe
吨，
LIU
Zugui
,
SONG
Ni
,
GAO
Yang
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for
Crop
Water Requirement
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Regulation,
Min
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of
Agriculture,
(
Farml
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1 rrigation
R
，
臼
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Institute
of
Chinese Academy
of
Agricultural
Sc
四时时)，
Xinxiang Henan
453002
, China)
Abstract:
Conceming the problern that uncertainty inforrnation is
d
迫
icult
to
be merged during the decision-making
process of multi-source irrigation inforrnation
, a decision fusion method based on fuzzy rough set
and
Dempster-Shafer (D-S)
evidence theory was proposed. Using the fuzzy rough set
theo
町，
the basic probability distribution function was established, the
interdependence between irrigation factors and irrigation decision
was
calculated, and the identification framework of irrigation
decision on the multiple fusion irrigation factors
was
buil
t.
Using the improved D-S evidence theory, the multi-source irrigation
inforrnation was fused at the decision-making level
, the expression and synthesis problerns of uncertain inforrnation were
solved. The inforrnation of winter wheat such as soil moisture
, photosynthetic rate and stomatal conductance in north China
was
fused
in
irrigation decision
by
the application of the methods mentioned above. The results show that the uncertainty of the
irrigation decision decreases from 38.
0%
before fusion to
9.
84%.
The method can effectively improve the accuracy of
irrigation decision and reduce the uncertainty of the irrigation decision.
Key
words:
fuzzy rough set; uncertain inforrnation; Dempster-Shafer (D-S) evidential theory; multi-source inforrnation
fusion; weight coefficient
0
引言
随着精细化、集约化、信息化农业和数字地球的发展，遥
感技术、全球卫星定位系统、计算机技术、自动化技术、网络技
术等高科技开始大量应用于农业领域，信息表现形式更加多
样化、信息来源更加广泛。此外，随着灌溉决策精度的不断提
高，需要的数据参数也随之增多，诸如历史积累数据，田间实
测信息(土壤水分信息、作物生理指标、作物形态指标等信
息)
，天气预报信息，作物需水量信息，来源于不同尺度和不
同区域的农业遥感信息，与地理位置有关的三维空间数据，以
及专家经验等信息。由于传感器所提供的信息和专家的经验
收稿日期
:2013-04-28
;修固日期
:2013-06-18
0
存在一定的局限性、片面性和不确定性，单独以某个传感器所
提供的信息或者专家的经验进行灌溉决策，势必会影响灌溉
决策的精度。因此，为了消除信息之间可能存在的冗余和矛
盾，降低灌溉决策信息的不确定性与决策推理的模糊程度，提
高灌溉决策的精度，需要对不同来源的数据和专家经验进行
分析与综合，通过对各种传感器及其观测信息的合理支配和
使用，将互补、冗余的信息依据某种优化准则融合起来，产生
对观测对象的一致性解释和描述，进而提高灌溉信息的可信
度和决策系统的容错能力
[1
-3J
为此，本文尝试着将模糊粗糙集和
D-S
( Dempster-Shafer )
证据理论相结合，利用模糊集合构建基本概率分配函数，建立
基金项目:国家自然科学基金资助项目
(51079154)
;国家
863
计划项目
(2011AA100502)
;现代农业产业技术体系建设专项资金资助项目
(CARS-3-1-30)
;农业部作物需水与调控重点开放实验室基金资助项目(
CWR
R2
01006)
。
作者简介:陈智芳(1
981
- )
，女，河南新乡人，助理研究员，博士研究生，主要研究方向:计算机在农业水资源高效利用中的应用;
王景雷
(1
972
- )
，男，河南开封人，研究员，硕士，主要研究方向:节水灌溉及作物用水要素的空间变异性;
列景生(1
963
- )
，男，辽宁朝阳人，研究员，
博士生导师，博士，主要研究方向:节水灌溉原理、农业水资源高效利用;
刘祖贵(1
963
寸，男，四川资阳人，副研究员，主要研究方向:作物灌溉
原理、农艺节水;
宋妮
(1979
- )
，女，陕西西安人，助理研究员，硕士，主要研究方向:节水灌溉原理;
高阳(1
978
- )
，男，内蒙古赤峰人，副研
究员，博士，主要研究方向:作物高效用水。
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