[發明專利]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

• 申請號: 202010953907.5
• 申請日: 2020-09-11
• 公開（公告）號: CN112183962B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（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

本發明提供了一種基于地理探測器的流域水污染風險因子分析方法。獲取流域內每個水質監測站點所在的位置以及水質綜合污染指數評價項目；建立以每個水質監測站點為中心的具有設定大小的緩沖區；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；獲得每個水質監測站點的影響因子；計算出每個水質監測站點的水質綜合污染指數；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。本發明既能消除影響因子之間的多重共線性，又能將單因子對水污染空間分布的影響程度和不同影響因子對水污染的交互作用納入考慮，充分保證對水污染空間分布影響因子的考慮的準確性。

技術領域

本發明涉及水污染研究技術領域，尤其涉及一種基于地理探測器的流域水污染風險因子分析方法。

背景技術

隨著科學技術的發展，工業化污染、農業污染及生活污染日益嚴重，保護水質、控制水體污染，已經成為全球許多國家的重大策略。當進入水體的污染物含量超過水體本地值和自凈能力時，水體原有的性質和用途就會受到損害，水污染受多種因素的共同影響，厘清水污染的影響因子能掌握主要污染物的種類及其時空變化規律，根據影響因子可以分析不同區域污染狀況與周圍污染源的關系，找出主要治理對象，針對主要影響因素進行治理，收到更好的治理效果。

水污染的空間分布是由多種影響因子共同作用的結果。在多影響因子研究中，不僅需要單獨考慮每個因子的作用還需要考慮多個因子的交互作用，同時研究結果易受多個影響因子間冗余性與共線性的影響。目前，主要是基于空間統計學方法，要求影響因素不隨空間變化而變化。如因子相關性分析，將影響因子間的協同和交互作用納入考慮，但該方法可能導致與水污染顯著相關的變量被忽略；為了有效避免多重共線性問題，需要利用主成分分析方法對影響因子進行降維處理，但該方法容易忽視因子間的交互作用。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了一種基于地理探測器的流域水污染風險因子分析方法，主要包括以下步驟：

S1、獲取流域內每個水質監測站點所在的位置以及水質綜合污染指數評價項目；

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

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，提取出每個緩沖區中處理后的影響因子，從而獲得每個水質監測站點的影響因子；

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

S6、基于步驟S4中所述水質監測站點的影響因子和步驟S5中所述水質監測站點的水質綜合污染指數，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。

進一步地，在步驟S1中，每個水質監測站點的水質綜合污染指數評價項目相同，其中，水質綜合污染指數評價項目包括：PH、溶解氧、高錳酸鹽指數、生化需氧量、氨氮、揮發酚、汞、鉛以及石油類；

進一步地，步驟S2中，每個水質監測站點對應的緩沖區大小相同；

進一步地，步驟S3中，所述影響因子包括：人口密度、城鎮化率、地區生產總值、工業增加值占GDP比重、工業企業數、耕地面積、農藥化肥使用量、污水排放量、污染物排放總量、環保機構數、環境污染治理投資占GDP比重、森林覆蓋面積、年均降水量以及平均海拔高度；

進一步地，在步驟S3中，采用Arc GIS自然間斷點分級法對數值量的影響因子進行離散化處理，轉換為類型量；其中，工業企業數和環保機構數均為類型量，除工業企業數和環保機構數之外的影響因子全為數值量；

進一步地，在步驟S5中，每個水質監測站點污染物種類都相同，通過公式(1)和(2)，計算出每個水質監測站點的水質綜合污染指數：