[發明專利]基于聚類的河流水生態系統監測采樣點選擇方法

有效

• 申請號: 201511023704.1
• 申請日: 2015-12-29
• 公開（公告）號: CN105678056B
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發明（設計）人: 張豫;叢沛桐;何衍海;袁少雄;李茂;蘇方偉
• 申請（專利權）人: 廣州地理研究所
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06K9/62
• 代理公司: 東莞市華南專利商標事務所有限公司 44215
• 代理人: 劉克寬

基于聚類的河流水生態系統監測采樣點優選方法，本發明涉及基于聚類的河流水生態系統監測采樣點優選方法。本發明是要解決現有方法的采樣點不能全面準確地反映河流水的水質情況，而提出了基于聚類的河流水生態系統監測采樣點優選方法。一、對原始采樣點數據進行預處理；二、對河流水生態系統的采樣點指標進行模糊C均值聚類；三、結合步驟一的指標與檢測斷面與步驟二中的聚類結果對采樣點進行優化。本發明應用于河流水生態系統監測領域。

技術領域

本發明涉及基于聚類的河流水生態系統監測采樣點選擇方法。

背景技術

生態系統是地球生命支持系統的基本組成單元，維持并不斷增強生態系統的服務功能是全人類在新世紀所面臨的共同挑戰。但是自工業革命以來，由于人口劇增以及過快的工業化進程使得生態系統提供產品和服務的功能受到了極大的損害。

目前水生態被破壞的表象表征：河水黑臭、富營養化嚴重、生物鏈嚴重殘缺、腐敗群占主導地位，甚至受到了核污染。

河流作為生態系統的一部分對人類有著至關重要的作用，因此，必須采取一系列措施來對河流進行優化，而我國地域遼闊，無法對大量的河流進行全面的檢測，那么如何對河流水生態系統合理選擇采樣點是面臨的重要問題。

現有方法的采樣點不能全面準確的反映河流的水質情況，因此，河流水生態系統監測采樣點的優選成為現在主要研究的問題。

發明內容

本發明是要解決現有方法的采樣點不能全面準確的反映河流的水質情況，而提出了基于聚類的河流水生態系統監測采樣點選擇方法。

基于聚類的河流水生態系統監測采樣點選擇方法，它按以下步驟實現：

一、對原始采樣點數據進行預處理；

(1)對河流水質采樣斷面與取樣點進行設置；

(2)候選能直接反映河流水生態系統監測結果的指標；

(3)在SPSS軟件中對步驟(2)中的指標進行篩選，篩選原則為：

(a)計算指標對河流水生態系統特征貢獻率；

(b)對指標的獨立性進行分析：首先對指標進行正態分布檢驗，然后對符合正態分布的指標采用Pearson相關分析，不符合正態分布的指標采用Spearman秩相關分析；

(c)最后根據顯著性水平確定各指標間信息重疊程度，選取其中相對獨立和重要的指標作為評價指標；

二、對河流水生態系統的采樣點指標進行模糊C均值聚類；

A、將表示同一類水質參數的每個指標作為一類，選擇距離公式并計算表示同一類水質參數的各類指標之間的距離；

B、找出距離最近的表示同一類水質參數的兩類指標，將其合并，并為新的一類指標新定義新類與原類之間的距離；

C、反復步驟B使表示同一類水質參數的類與類之間不斷合并，最后全部表示同一類水質參數的樣本歸為一類，則聚類過程結束；

D、計算表示同一類水質參數的各指標權重，并進行從大到小的排序，同時結合采樣點之間距離優化原則進行采樣斷面的優化；

三、結合步驟一的指標與采樣斷面與步驟二中的聚類結果選擇權重系數大的指標進行優化。

發明效果：

本發明通過進行對河流水質采樣斷面與取樣點進行設置可以對龐大的河流水生態系統進行初步的優化，然后通過對指標進行聚類優化，可以將相似的指標歸為一類，以免重復選取，尤其是計算權重來確定各類指標的影響，進而對河流水生態系統監測采樣點進行優選。

附圖說明

圖1是本發明流程圖。