[发明专利]一种生态产业共生系统稳定性的仿真判定方法

权利要求书

1.一种生态产业共生系统稳定性的仿真判定方法，其步骤包括：

(A)将产业共生系统的主体分为两类，利用资源进行生产并排出污染物的企业I和对企业I产生的污染物进行循环利用的企业II；

(B)确定产业共生系统仿真判定的前提条件：企业某一时刻的产出Q_t和该时刻的投入K_t符合幂律关系，企业某一时刻的产出Q_t和其前一时刻的污染物排放F_t-1符合负幂律；企业投入中所有符合相同指数幂律关系的用同一个变量K表示，所有不符合相同指数幂律关系变量统一归一到一个常数A中。这样，方便考虑企业投入中符合相同指数幂律关系的单变量；某一时刻的污染物的排放F_t-1和该时刻的产出Q_t-1存在线性相关，这个线性相关系数为常数λ，

上述四个关系用数学方程描述见下面三个式子，

$\left\{\begin{array}{c}{Q}_{1,t}=A\×{\left(K_{1,t}\right)}^{\mathrm{\α}}\×e^{-\mathrm{\β}{F}_{t-1}}\\ Q_{2,t}=A\×{\left(\mathrm{\γ}{K}_{2,t}\right)}^{\mathrm{\α}}\×e^{-\mathrm{\β}{F}_{t-1}}\\ F_{t-1}=Q_{t-1}\×\mathrm{\λ}\end{array}\right.$

其中：A：常数，指系统中所有和K_t不符合相同指数幂律关系的量；

K_1，t：节点处企业I的所有符合相同指数幂律关系的变量的乘积；

K_2，t：节点处企业II的所有符合相同指数幂律关系的变量的乘积；

Y：调整系数，考虑到企业II对污染物循环利用时，相对企业I对资源的直接利用而言，其企业II资金或技术等因素的投入会更大，相应的，在相同投入的情况下，企业II对污染物循环利用的产出率小于企业I对资源利用的产出率；

λ：企业污染物产生量和企业产出的线性相关系数；

α和β分别是计算企业生态效率时的相关指数，α反映了输入和产出的幂关系，β反映了污染物和产出的负幂的关系；

0pγ，λ，α，βp1；

Q_1，t：企业I在某一时刻的产出；

Q_2，t：企业II在某一时刻的产出；；

(C)仿真过程：

i.用产出Qt来反映节点处企业I和企业II的生态效率；

ii.通过节点处企业I和企业II的行为的描述，反映产出Qt表示的生态效率中各要素的作用机理；

iii.用starLogo软件的plot功能输出整个仿真期间内时间序列的系统生态效率、系统生态效率的时间均值和系统生态效率时间序列的标准差；

根据上述iii，plot功能输出的三个值用方程描述如下：

$\left\{\begin{array}{c}{Q}_{A,t}=\frac{(Q_{1,t}+Q_{2,t})}{K_{1,t}}\\ \stackrel{\‾}{Q_A}=\frac{\underset{t=1}{\overset{t=N}{\mathrm{\Σ}}}{Q}_{A,t}}{N}\\ u=\sqrt{\frac{\underset{t=1}{\overset{t=N}{\mathrm{\Σ}}}{(Q_{A,t}-\stackrel{\‾}{Q_A})}^2}{N}}\end{array}\right.$

其中：

QA，t：t时刻系统单位输入的产出；

N：一个仿真期间内的离散取样个数，它用QA，t值的输出个数表征；

一个完整的仿真期间内，QA，t对时间的代数平均值；

u：QA，t在整个仿真期间的标准差，用于检验QA，t对均值偏离的程度，它反映系统的稳定性；

(D)仿真判定的实现：

在程序中以布丁代表资源和污染物，设置布丁有两种属性，一种代表资源、另一种代表污染物；

乌龟代表生态产业共生系统节点处的企业，设置乌龟有两种属性，乌龟I代表节点处的企业I；乌龟II代表节点处的企业II；

观察者通过调整参数α、β、γ和λ来观察系统和u的变化来实现对系统稳定性特征的把握，0pγ，λ，α，βp1，设置成可调，由初始时设定，在整个仿真阶段不变；

初始状态时K_1，t值的设定采用随机函数，即设定所有乌龟I对资源布丁消耗量为0到某个定值，随机分布，在整个仿真阶段的每个离散时间的初始时刻都随机取值，K_2，t值由乌龟II搜索到的污染物布丁量决定；

t＝0时，污染物布丁为零，资源布丁平均分布，并且在整个仿真过程资源布丁始终平均分布，乌龟的初始位置随机分布，运动方向随机分布，运动速度不变；

乌龟产出的污染物布丁只分布在以它为中心的正方形区域内，正方形边长通过初始值设定，在整个仿真期间内不改变；乌龟II的搜索范围只能在以其为中心的正方形区域内，此正方形区域边长初始值设定，在整个仿真期间内不改变。

2.根据权利要求1所述的一种生态产业共生系统稳定性的仿真判定方法，其特征在于步骤(D)中仿真期间，乌龟I对资源布丁消耗采用随机函数，虽然设定随机函数的取值区间不变，但是从统计的角度在每个离散的时间间隔内，乌龟I消耗的资源布丁的总量存在一定范围的波动。