[發(fā)明專利]一種構(gòu)建水體富營(yíng)養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)分析模型的方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910103315.8
• 申請(qǐng)日: 2009-03-05
• 公開（公告）號(hào): CN101533000A
• 公開（公告）日: 2009-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石為人;范敏;劉祥明;鄧春光;曾咺;雷璐寧;華海玉;王燕霞;王劍利;李淵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué);重慶市環(huán)境科學(xué)研究院;重慶市環(huán)境保護(hù)信息中心
• 主分類號(hào): G01N33/18
• 分類號(hào): G01N33/18;G06F17/50
• 代理公司: 重慶大學(xué)專利中心
• 代理人: 胡正順

1.一種構(gòu)建水體富營(yíng)養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)分析模型的方法，其特征在于具體步驟如下：

(1)構(gòu)建水體富營(yíng)養(yǎng)化的初始貝葉斯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

針對(duì)水環(huán)境中監(jiān)測(cè)范圍的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分析氣象、水文、水質(zhì)、藻類生長(zhǎng)、生化反應(yīng)方面 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)之間的相互影響關(guān)系，構(gòu)建水體富營(yíng)養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)分析的初始貝葉斯網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；

(2)構(gòu)建水環(huán)境中監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的關(guān)系模式

根據(jù)水環(huán)境中監(jiān)測(cè)范圍的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，按照數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)要求，構(gòu)建監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的關(guān)系模式， 具體包括水域中生物監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)關(guān)系模式和水環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)關(guān)系模式；

(3)構(gòu)建候選父節(jié)點(diǎn)集視圖并進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理

1)構(gòu)建每一個(gè)待考查數(shù)據(jù)的候選父節(jié)點(diǎn)集

第(1)和(2)步完成后，對(duì)第(1)步構(gòu)建的水體富營(yíng)養(yǎng)化分險(xiǎn)分析的初始貝葉斯網(wǎng)絡(luò) 結(jié)構(gòu)和第(2)步構(gòu)建的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)關(guān)系模式進(jìn)行分析，分析這些數(shù)據(jù)間的依賴關(guān)系，確定參照 路徑的有效長(zhǎng)度和有聚集特征的父節(jié)點(diǎn)，構(gòu)建每個(gè)參考變量的候選父節(jié)點(diǎn)集(Pr)；

2)構(gòu)建視圖對(duì)候選父節(jié)點(diǎn)集進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理

第(3)-1)步完成后，利用關(guān)系數(shù)據(jù)庫的標(biāo)準(zhǔn)化SQL語言，對(duì)每個(gè)參考變量的候選父 節(jié)點(diǎn)集(Pr)建立視圖并進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，包括多集操作和聚集操作和離散化處理，其中，多 集操作預(yù)處理是進(jìn)行表與表間的交、并、差運(yùn)算中的一種或多種操作，要求與關(guān)系數(shù)據(jù)庫的 標(biāo)準(zhǔn)化SQL語言操作一致，聚集操作預(yù)處理針對(duì)表中的多條記錄進(jìn)行聚集計(jì)算，聚集函數(shù)包 括基數(shù)、平均值、最大值、最小值、求和函數(shù)中的一種或多種，具體操作種數(shù)根據(jù)原始數(shù)據(jù) 確定，預(yù)處理中的離散化采用權(quán)重信息損失離散化算法進(jìn)行數(shù)據(jù)離散化處理；

(4)構(gòu)建水體富營(yíng)養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)分析模型

1)確定模型結(jié)構(gòu)

第(3)步完成后，將第(3)步構(gòu)建的候選父節(jié)點(diǎn)集視圖作為輸入，采用庫珀提出K2算 法的結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)思路，使用其搜索評(píng)分方法進(jìn)行模型結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)，具體步驟如下：

①初始輸入

先輸入待考查變量節(jié)點(diǎn)，再輸入每個(gè)考查變量節(jié)點(diǎn)的候選父節(jié)點(diǎn)集Pr(i)，以其候選父節(jié) 點(diǎn)集視圖作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，設(shè)置父節(jié)點(diǎn)上限個(gè)數(shù)k；

②搜索每個(gè)節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)集

第(4)-1)-①步完成后，先設(shè)置每個(gè)考查變量節(jié)點(diǎn)i的父節(jié)點(diǎn)集Pa(i)為空集，后采 用庫珀的BDe方法計(jì)算當(dāng)前節(jié)點(diǎn)狀態(tài)下的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)評(píng)分Score_old，設(shè)置為 Score_old＝f(i，Pa(i))，再進(jìn)行比較：當(dāng)考查變量節(jié)點(diǎn)i的父節(jié)點(diǎn)集Pa(i)中父節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)小于 等于k時(shí)，則從其候選父節(jié)點(diǎn)集Pr(i)中選擇某一節(jié)點(diǎn)z加入父節(jié)點(diǎn)集Pa(i)，并計(jì)算當(dāng)前狀態(tài) 下的結(jié)構(gòu)評(píng)分Score_new，設(shè)置為Score_new＝f(i，Pa(i)∪{z})，然后再判斷Score_old和 Score_new：當(dāng)Score_new大于Score_old時(shí)，則設(shè)置Score_old＝Score_new， Pa(i)＝Pa(i)∪{z}，否則保持原值不變并返回重新評(píng)分，最后確定考查變量節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)集， 當(dāng)考查變量節(jié)點(diǎn)i的父節(jié)點(diǎn)集Pa(i)中父節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)大于k時(shí)，則輸出節(jié)點(diǎn)i的父節(jié)點(diǎn)集Pa(i)；

③構(gòu)造水體富營(yíng)養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)分析模型的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

第(4)-1)-②步完成后，根據(jù)每個(gè)考查變量節(jié)點(diǎn)i的父節(jié)點(diǎn)集Pa(i)，建立所有節(jié)點(diǎn) 間的關(guān)聯(lián)有向邊，即由父節(jié)點(diǎn)指向子節(jié)點(diǎn)，從而構(gòu)建水體富營(yíng)養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)分析模型的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)? 結(jié)構(gòu)；

2)確定模型參數(shù)

第(4)-1)步完成后，對(duì)第(4)-1)步構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，采用最大似然估計(jì)或 最大后驗(yàn)概率方法，確定網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的概率分布表，即模型參數(shù)，從而最終建 立起水體富營(yíng)養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)分析模型，包括網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和模型參數(shù)；

(5)進(jìn)行模型的測(cè)試與修正

1)模型測(cè)試

第(4)步完成后，對(duì)第(4)步構(gòu)建的水體富營(yíng)養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)分析模型進(jìn)行測(cè)試，即將測(cè)試 數(shù)據(jù)輸入模型，比較模型的分析效果：當(dāng)跟實(shí)際情況接近時(shí)，說明模型滿足應(yīng)用要求，則輸 出構(gòu)建的水體富營(yíng)養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)分析模型；否則進(jìn)入第(5)-2)步重新確定模型結(jié)構(gòu)和參數(shù)后， 再進(jìn)行測(cè)試，如此反復(fù)測(cè)試，直至滿足應(yīng)用要求為止；

2)模型修正

根據(jù)第(5)-1)步中的分析結(jié)果，再經(jīng)本技術(shù)領(lǐng)域?qū)＜倚拚Ｐ徒Y(jié)構(gòu)，調(diào)整模型中節(jié) 點(diǎn)間的有向邊方向，并返回第(4)-2)步，重新確定模型參數(shù)，然后再經(jīng)第(5)步進(jìn)行模 型測(cè)試，滿足模型滿足應(yīng)用要求，則輸出構(gòu)建的水體富營(yíng)養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)分析模型。