[發(fā)明專利]一種基于地理探測器的流域水污染風險因子分析方法

有效

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• 申請日: 2020-09-11
• 公開（公告）號: CN112183962B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發(fā)明（設計）人: 李子琪;王永桂;黃曉;孫一桐
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/26
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 曹雄

1.一種基于地理探測器的流域水污染風險因子分析方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1、獲取流域內每個水質監(jiān)測站點所在的位置以及水質綜合污染指數(shù)評價項目；

S2、基于每個水質監(jiān)測站點所在的位置，建立以每個水質監(jiān)測站點為中心的具有設定大小的緩沖區(qū)；

S3、獲取流域內的影響因子，并進行離散化處理，獲得流域內處理后的影響因子；

S4、基于地理空間分析技術，提取出每個緩沖區(qū)中處理后的影響因子，從而獲得每個水質監(jiān)測站點的影響因子；

S5、基于所述水質綜合污染指數(shù)評價項目，計算出每個水質監(jiān)測站點的水質綜合污染指數(shù)；

S6、基于步驟S4中所述水質監(jiān)測站點的影響因子和步驟S5中所述水質監(jiān)測站點的水質綜合污染指數(shù)，利用地理探測器分析每個影響因子對水污染空間分布的影響程度，獲得影響水污染空間分布的關鍵影響因子；

在步驟S6中，基于地理探測器分析每個影響因子對水污染空間分布的影響程度的具體過程如下：

S61、進行因子探測，包括以下步驟：

S611、利用地理探測器計算各影響因子對水污染狀況空間分布的解釋力，計算公式如公式(3)所示：

其中，q_t表示第t種影響因子的解釋力，t表示影響因子的種類，t∈{1,2,...,T}，T表示影響因子的總數(shù)，h表示第t種影響因子的分層，H_t表示第t種影響因子的總分層數(shù)，N_th表示在第h層中包含第t種影響因子的緩沖區(qū)總數(shù)，即第h層中包含第t種影響因子的水質監(jiān)測站點總數(shù)，N表示全流域的緩沖區(qū)總數(shù)，即流域內水質監(jiān)測站點的總數(shù)，表示第h層的水質綜合污染指數(shù)的方差，σ²表示全流域的水質綜合污染指數(shù)的方差，分別如公式(4)、(5)所示：

其中，P_i表示第i個水質監(jiān)測站點的綜合污染指數(shù)，i表示第i個水質監(jiān)測站點，i∈{1,2,...,M}，M表示流域內水質監(jiān)測站點的總數(shù)，P表示水質監(jiān)測站點水質綜合污染指數(shù)的平均值，k表示第h層中第k個水質監(jiān)測站點，k∈{1,2,...,N_h}，N_h表示第h層中水質監(jiān)測站點的總數(shù)，P_hk表示第h層中第k個水質監(jiān)測站點的水質綜合污染指數(shù)，P_h表示第h層中水質監(jiān)測站點水質綜合污染指數(shù)的平均值；

S612、將所有的解釋力的大小進行降序排序，當所有的解釋力均小于設定閾值時，將排序后的解釋力中的前五個解釋力對應的影響因子作為水污染空間分布的第一類影響因子，否則將大于設定閾值的解釋力對應的影響因子為水污染空間分布的第一類影響因子；

S62、進行交互探測，包括以下步驟：

S621、將影響因子兩兩組合，利用地理探測器分析雙因子的耦合作用，獲得雙因子耦合作用時對應的解釋力以及雙因子之間的關系；

S622、找出雙因子之間的關系為雙因子增強或雙因子非線性增強的雙因子組合以及每一個雙因子組合對應的解釋力，并對所有的解釋力進行降序排序，選擇前三位的雙因子作為第二類影響因子；

S63、基于步驟S61-S62，計算出近五年第一類影響因子和第二類影響因子的解釋力，分別繪制出每個影響因子對應的解釋力的折線圖，獲得影響水污染空間分布的第一類影響因子以及第二類影響因子的變化趨勢；其中，折線圖中，橫坐標為年份，縱坐標為某一種的影響因子對應的解釋力；

S64、根據(jù)因子探測與交互探測分別獲得的第一類影響因子和第二類影響因子以及折線圖進行綜合分析，選擇兩種類型的影響因子：①第一類影響因子與第二類影響因子中相互重疊的影響因子，且重疊的影響因子中，近五年對水污染空間分布影響程度呈上升趨勢的影響因子；②非第一類影響因子中，與其它影響因子耦合作用時對應的解釋力位于前三位，且近五年對水污染空間分布影響程度呈上升趨勢的因子為影響水污染空間分布的影響因子；上述兩種類型的影響因子中包含的所有影響因子即為影響水污染空間分布的關鍵影響因子，進而為水污染治理提供決策支撐。

2.如權利要求1所述的一種基于地理探測器的流域水污染風險因子分析方法，其特征在于：在步驟S1中，每個水質監(jiān)測站點的水質綜合污染指數(shù)評價項目相同，其中，水質綜合污染指數(shù)評價項目包括：PH、溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、生化需氧量、氨氮、揮發(fā)酚、汞、鉛以及石油類。