生态数据分析与建模：BOD/DO、有毒物质和种群模型的证实

2023-11-17 理论教育版权反馈

【摘要】：同样，BOD/DO模型应在较大的BOD负荷范围内证实，有毒物质模型应在有毒物质浓度较大的范围内进行，种群模型则应根据不同的种群水平进行证实，等等。证实的方法取决于模型目的。例如，如果用BOD/DO模型预测河流水质，比较模型预测的最小氧浓度和相应的测量数据是非常有用的：对于一个富营养化模型，最大浮游植物浓度和最大生产力可用于证实；对于种群模型，建模者可能感兴趣于某物种的最小或最高水平，等等。

当建模者满意地结束校准时，他的下一个问题应该是：校准发现的各个参数是否能代表系统中的真实值？

即便在数据丰富的情况下，仍有可能通过参数选择使错误的模型给出与数据吻合得很好的输出。因此，对建模者来说采用组独立的数据检验所选择的参数是非常重要的，这个过程称之为证实。但是必须强调，证实仅在可用的数据所代表的条件范围内确证模型的行为。因此，最好用一个特殊时期得到的数据来证实模型，在这个时期中，其他条件要比校准过程收集数据时优越。例如，如果应用一个富营养化模型，理想的状况应该是在较大的营养物输入范围中对建模的生态系统进行观察，因为模型是用于预测生态系统对变化的营养物负荷的响应。这常常是不可能的，或者至少是非常困难的，因为对预测的全面证实常发生在建模的后期。不过从营养物负荷的一定范围内得到数据是可能的，也是有用的，例如从潮湿的和干燥的夏季里分别获取数据。或者，也有可能从另一个形态、地质和水化学特征相似的生态系统得到数据。

同样，BOD/DO模型应在较大的BOD负荷范围内证实，有毒物质模型应在有毒物质浓度较大的范围内进行，种群模型则应根据不同的种群水平进行证实，等等。

如果不能得到理想的证实，并不意味着模型构建是无用的。因为模型是多目的工具，如果不能得到最好的证实，模型证实仍是很重要的步骤。而且，如果建模者告知管理者所有未解决的问题，模型还是可以作为管理工具。随着我们在使用模型过程中得到更多的经验，未解决问题的数目将会减少。(www.chuimin.cn)

证实的方法取决于模型目的。用目标函数去比较测量数据和模型输出值，就是一个很明显的试验。但是，这往往很不够，因为它不注重于模型的主要目标，而仅注重于模型正确描述生态系统状态变量的一般能力。因此，需要把模型的主要目的转换成几个证实标准。通常它们不能被公式化，而仅针对模型和建模者的。例如，如果用BOD/DO模型预测河流水质，比较模型预测的最小氧浓度和相应的测量数据是非常有用的：对于一个富营养化模型，最大浮游植物浓度和最大生产力可用于证实；对于种群模型，建模者可能感兴趣于某物种的最小或最高水平，等等。

在数据缺乏的情况下，有可能不能满足这些证实标准，但比较平均状况可能会比较有用，因为可用数据的质量不高，模型不能很好地描述系统的动态，而仅能给出主要变量的一般水平或平均值的信息。

对证实的讨论可总结如下：1．证实总是需要的。2．应该设法得到证实所用的数据，与校准所用的数据完全不同。从强制函数的宽广变化范围中得到的数据是很重要的，而这些强制函数则是由模型的目的来定义的。3．证实标准建立在模型目的和数据质量的基础上。

生态数据分析与建模：BOD/DO、有毒物质和种群模型的证实

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