[发明专利]水资源利用效率计算系统及计算方法

权利要求书

1.一种水资源利用效率计算系统，其特征在于，该系统包括：卫星影像显示模块、变量筛选模块、相对效率计算模块、绝对效率计算模块、可视化显示模块；

其中，所述卫星影像显示模块，用于对卫星获取的影像信息进行显示；

所述变量筛选模块，用于较多计算指标的选取，确定相关性好的变量组合；变量筛选模块包括数据导入模块、变量选择模块；所述数据导入模块，用于导入水资源利用效率计算时涉及的投入指标、产出指标；所述变量选择模块，基于AIC赤池值算法建立多元线性回归模型，AIC越小，越符合水资源利用效率的计算；AIC赤池值算法的数学表达式如下：

AIC＝2p+n(log(SEE/n)) (1)

式(1)中，p是进入模型当中的自变量个数，n为样本量，SSE是残差平方和，在n固定的情况下，p越小，AIC越小；SSE越小，AIC越小，而p越小代表着模型越简洁，SSE越小代表着模型越精准，即拟合度越好，AIC越小，即模型就越简洁和精准；

所述相对效率计算模块，用于计算项目的水资源利用相对效率，使用变量筛选模块所选取的变量指标进行水资源利用相对效率的计算；相对效率计算模块包括第一数据输入模块、第一数据导入模块、第一删除模块、第一修改模块、第一计算模块；

其中，所述第一数据输入模块，用于手动输入相对效率计算时每个项目需要的多个投入指标、多个产出指标和其所对应的地区名及年份；

所述第一数据导入模块，用于导入已有的或已编辑好的数据文件；

所述第一删除模块，用于对手动输入或导入的投入与产出指标进行删除；

所述第一修改模块，用于对手动输入或导入的投入与产出指标进行修改；

所述第一计算模块，用于根据手动输入或导入的投入与产出指标计算水资料利用相对效率，计算公式为：

式(2)中，n为决策单元的个数，每个决策单元内有相同的m项投入和相同的s项产出；

第j决策单元的相对效率h_j的表达式为：

式(3)中，x_ij为第j决策单元的第i项投入，y_rj为第j决策单元的第r项产出；v_i为第i项投入的权值，u_r为第r项产出的权值；

所述绝对效率计算模块，用于计算项目的水资料利用绝对效率；绝对效率计算模块包括第二数据输入模块、第二数据导入模块、第二删除模块、第二修改模块、第二计算模块；

其中，所述第二数据输入模块，用于手动输入数据，包括产出指标、投入指标、劳动力指标、地区编号；

所述第二数据导入模块，用于导入已有的或已编辑好的数据文件；

所述第二删除模块，用于对手动输入或导入的数据进行删除；

所述第二修改模块，用于对手动输入或导入的数据进行修改；

所述第二计算模块，根据手动输入或导入数据，利用基于随机前沿分析的水资源利用效率模型计算绝对效率；其中，基于随机前沿分析的水资源利用效率模型表达式如下：

lny_it＝lnf(x_it,β)+v_it-u_it (4)

式(4)中，y_it、f(x_it，β)分别表示第i个地区在第t时期的实际产出和给定投入情况下的最佳产出水平，x_it为第i个地区在第t时期的各项投入，β为待估参数；ν_it为噪声项，用于判断测量误差和随机干扰因素的影响，服从正态分布，即ν_it～(0，σν2)；u_it为非负的技术无效率项，反映第i个地区在第t时期距随机前沿面的距离；

选择超越对数生产函数作为随机前沿生产函数f(，)，输入产出指标、投入指标和劳动力指标时需要先进行对数运算，经过取对数处理，最终的表达式为：

lny_it＝β₀+β₁lnL_it+β₂lnK_it+β₃lnE_it+β₄lnL_itlnK_it+β₅lnL_itlnE_it+β₆lnE_itlnK_it+β₇lnL_it²+β₈lnK_it²+β₉lnE_it²+v_it-u_it (5)

式(5)中，β₀为常数项，β₁、…、β₉分别表示生产活动中劳动力投入、资本投入、水资源投入以及各二次项的回归系数；L、K和E分别是劳动力、资本以及水资源量三类投入要素；

水资源利用效率(EF)表示为t时期水资源利用实际产出的期望值与完全技术有效时(u_it＝0)产出的期望值之比：

式(6)中，若u_it＝0，此时EF＝1，表示决策单元的生产活动处于前沿面上，生产活动是有效的；若u_it＞0，则EF＜1，表示决策单元的生产活动处于前沿面的下方，生产活动是无效的，存在一定的效率损失；

所述可视化显示模块，用于对相对效率计算模块、绝对效率计算模块计算的结果进行可视化显示，同时按照输入各项目对应的地区名将相对效率值以分级色彩的形式展示在卫星影像显示模块显示的地图上。