[發明專利]一種凸規劃聚類水污染溯源方法

有效

• 申請號: 201810649092.4
• 申請日: 2018-06-22
• 公開（公告）號: CN109063730B
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發明（設計）人: 郭春生;林翰聞;蔡蒙;楊萌
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06Q50/06
• 代理公司: 浙江千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 周希良

本發明提供一種凸規劃聚類水污染溯源方法，包括：基于Siamese網絡的鄰近點相似度描述樣本；利用所述鄰近節點相似度抽取水污染溯源特征；將所述水污染溯源特征結合監測網絡節點的地理分布信息，構造圖模型；將水污染溯源等價于所述圖模型的全局優化分割，將所述圖模型的全局優化分割轉換為最小傳導率；最大化特征基內接橢球體的凸規劃，實現多類水污染的同時溯源。本發明在水污染檢測網絡中對水污染進行溯源，利用全光譜指紋圖譜的相似度，并結合江河湖泊水流的連通性和單向性構建圖模型，將水污染溯源等價于網絡圖模型上的全局優化分割問題，既有效地規避的類別數多或類別樣本數量不足的問題，又能夠充分利用全光譜指紋圖譜的豐富信息。

技術領域

本發明屬于水污染溯源技術領域，尤其涉及一種凸規劃聚類水污染溯源方法。

背景技術

水資源是人類生產生活的最關鍵資源，如今，生態環境遭到嚴重破壞，水體污染嚴重，水資源的保護和水污染的治理成為現代社會最關注的問題。而且，隨著城市化和經濟社會發展，水資源問題更加嚴峻，成為我國可持續發展的重要制約因素。然而大量水域被污染，這更加加工了水資源短缺的現狀，其中污染源投多是企業偷拍超標廢水引起，為了能夠有效防控水污染事件的發生，需要加強對企業排污的監管力度和監管技術。

水污染溯源就是確定污染源頭，現有的水污染溯源計算方法包括因子分析、聚類分析和層析分析三種，其中，聚類分析是將樣品或變量按照它們性質上的親疏程度進行分類的多元統計分析方法。聚類分析的目的是根據已知數據，計算各觀察個體或變量之間親疏關系的統計量，根據最短距離法、最長距離法、中間距離法和重心法等準則，使同一類內的差別較小，而類與類之間的差別較大，最終將觀察個體或變量分為若干類。然而，現有的水污染溯源聚類分析方法，不能準確定位到發生污染概率最大的污染源，為水污染環境監控中心提供的數據不夠準確。

發明內容

基于上述現有技術存在的缺陷，本發明提出一種凸規劃聚類水污染溯源方法，以準確定位發生污染概率最大的污染源，為水污染環境監控提供準確數據。

為實現本發明的目的，本發明采用如下技術方案：

一種凸規劃聚類水污染溯源方法，包括以下步驟：

S1，基于Siamese網絡的鄰近點相似度描述樣本；

S2，利用所述鄰近節點相似度抽取水污染溯源特征；

S3，將所述水污染溯源特征結合監測網絡節點的地理分布信息，構造圖模型；將水污染溯源等價于所述圖模型的全局優化分割，將所述圖模型的全局優化分割轉換為最小傳導率；

S4，最大化特征基內接橢球體的凸規劃，求解所述最小傳導率。

進一步地，步驟S1具體為：

定義一組樣本對(x₁,x₂)，作為Siamese網絡的輸入值，樣本對標簽為y；當樣本對屬于相同類別時，樣本對標簽y＝1；反之，樣本對標簽y＝0；

針對兩個輸入x₁和x₂，網絡低維空間的相似度輸出結果分別為G_W(x₁)和G_W(x₂)，Siamese網絡的相似度損失函數定義為：

L(W；x₁,x₂,y)＝yL₁(W；x₁,x₂)+(1-y)L₂(W；x₁,x₂)