[發明專利]基于綜合分層聚類的湖庫、流域的水質監測斷面優化布設方法

在審

• 申請號: 201410806392.0
• 申請日: 2014-12-22
• 公開（公告）號: CN104572878A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發明（設計）人: 連曉峰;王小藝;彭森
• 申請（專利權）人: 北京工商大學
• 主分類號: G06F17/30
• 分類號: G06F17/30;G06Q10/04
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 祗志潔

1.一種基于綜合分層聚類的湖庫、流域的水質監測斷面優化布設方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：通過監測采集不同斷面的水質指標，建立原始數據矩陣Z，將矩陣Z標準化處理后得到矩陣X；矩陣Z為m×n的矩陣，其中m為監測斷面個數，n為每個監測斷面的水質指標個數；

步驟2：將監測斷面的水質指標作為變量，對應為矩陣X的列向量，采用五種距離度量方法得出各變量之間的相似性；所述的距離度量方法包括：歐氏距離、標準歐氏距離、馬氏距離、布洛克距離以及切比雪夫距離；

步驟3：根據變量間的親疏關系，采用四種連接方法對變量進行聚類；所述的連接方法包括：最短距離法、最長距離法、平均距離法和質心距離法；

步驟4：確定連接方法與距離度量方法的相關系數，選取相關系數最大情況下的距離度量方法與連接方法，根據相關系數最大情況下的聚類來優化水質監測斷面的布設；

設a＝1,2,3,4,5分別代表五種距離度量方法，b＝1,2,3,4分別代表四種連接方法；

對于某種連接方法與距離度量方法的相關系數c_ab為：

cab=Σi<jα(daij-da‾)β(Dbij-Db‾)Σi<j(daij-da‾)2Σi<j(Dbij-Db‾)2,a∈[1,2,3,4,5],b∈[1,2,3,4]]]>

其中，i和j分別指代矩陣X中第i個變量與第j個變量，da_ij表示第a種距離度量方法計算兩個變量之間的距離，Db_ij表示第b種連接方法計算的兩個變量之間的距離，和分別是向量da_ij和Db_ij中的平均值；

α和β為權重系數，α=daijda‾,β=DbijDb‾.]]>

2.根據權利要求1所述的湖庫、流域的水質監測斷面優化布設方法，其特征在于，所述的步驟1中運用平均絕對偏差進行標準化處理，具體方法為：設z_1k,z_2k,…,z_mk為水質指標f_k的m個度量值，k＝1,2,…,n；

1)計算水質指標f_k的所有度量值的絕對偏差的平均值

d‾=1m(|z1k-z‾k|+|z2k-z‾k|+...+|zmk-z‾k|)]]>

其中，為f_k的m個度量值的平均值，z‾k=1m(z1k+z2k+...+zmk);]]>

2)水質指標f_k的第i個度量值z_ik歸一化得到的標準值x_ik為：