[發明專利]一種基于主分量分析評價環境空氣質量的方法

在審

• 申請號: 202011277782.5
• 申請日: 2020-11-16
• 公開（公告）號: CN112365168A
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 王麗瓊;任杰;梁志偉
• 申請（專利權）人: 南京雨后地軟環境技術有限公司
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/26;G06F17/16;G06K9/62;G06N7/02
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 滕詣迪

本發明公開了一種基于主分量分析評價環境空氣質量的方法，屬于大數據技術領域，包括生產標準化數據Y_ij、計算數據相關系數矩陣R、計算得出數據相關系數矩陣R的特征值λ₁，λ₂，…λ_p、統計主成份F_i、計算出綜合得分F，解決了在原始數據信息丟失最小的情況下，對高緯變量空間進行降維處理的技術問題，本發明在保證原始數據信息損失最小的前提下，經過線性變換和舍棄部分信息，以少數的綜合變量取代原有的多維變量，既抓住了主要矛盾又簡化了評價工作，從而達到環境空氣質量評價的目的。

技術領域

本發明屬于大數據技術領域，尤其涉及一種基于主分量分析評價環境空氣質量的方法。

背景技術

主分量分析方法(Principal Component Analysis,PCA)也稱主成分分析方法，通過降維的方式，將多指標轉化為少數幾個綜合指標(即主成分)，其中每個主成分都能反映原始變量的大部分數據信息，且所含信息互不重復，這種方法在引入多變量的同時也將復雜問題歸結為幾個主成分，使得問題簡單化，同時得到的數據結果依然科學有效。目前業內的評價環境空氣質量的方法眾多，主要有：灰色聚類法、綜合指數評價法、模糊綜合評判法、改進密切值法和神經網絡等。

灰色聚類法：在環境質量評價中，有限的時空監測數據所能提供的信息是按和非確知的，環境質量系統是一個灰色系統。聚類分析是采用數學定量手段確定聚類對象間的親疏關系并進行分型化類的一種多元分析方法。灰色聚類是根據灰數的白化權函數將聚類對象對于不同指標所擁有的白化數按幾個灰類進行聚合，得出觀測對象對于各個灰類的聚類系數，然后按最大隸屬原則確定聚類系數所屬的類別，從而將觀測指標或觀測對象劃分為若干個事先定義的不同類別，屬于同一類的觀測對象的集合構成一個聚類。利用灰色聚類法進行大氣質量評價，不僅考慮了多因子的共同影響，并且不需要認為確定各因子的權重，因而即使灰色因素較多，也可準確得出結果，使評價具有很好的客觀性。

綜合指數評價法：綜合污染指數法是根據各污染物的監測濃度值計算各污染物的指數，再從各污染物指數中得出綜合指數，根據綜合污染指數判定環境空氣受污染的程度，為能更加各管地評價環境空氣質量，在綜合指數法的基礎上，給各單項指數根據一定條件賦予一個權重值，各單項指數與權重值的乘積之和為評價綜合污染指數，并將此法稱為權重綜合污染指數法，該方法對極端值進行了處理，根據分指數的大小不同分別賦予其不同的權重值，考慮了所有污染物對環境空氣質量的影響，與綜合污染指數法相比，對主要污染物在權重上有所側重，評價結果也與實際情況能較好吻合。

模糊綜合評判法：環境質量評價中，“污染程度”是一個模糊多變且龐大的概念，很難找出一個分明的界限，存在著很多不確定性因素，定量上具有明顯的模糊性，從而作為評價污染程度的分級標準也應是模糊的。模糊數學法能解決空氣環境系統中各因素間的不確定性和模糊性，能合理科學地評價環境空氣質量的客觀現狀。所謂模糊綜合評判法就是應用模糊變換原理和最大隸屬度原則，考慮與評價事物相關事物的各個因素對其所作的綜合評價。模糊綜合評價的著眼點是所考慮的各個相關的因素。模糊綜合評判法的特點是用隸屬度來刻畫環境質量分級的界限，并注意界限的模糊性，隸屬度可用隸屬函數來表達。因此，隸屬度是進行模糊綜合評判環境質量的核心。在模糊綜合評判中要評價綜合污染因子對環境質量的污染貢獻，予以評價環境的環境質量的優劣程度，把環境系統作為事件，用不同的污染級別作決策，而最佳的對策就是被確定的環境質量級別，從而達到定量描述環境系統在各個污染物共同作用下的環境質量的優劣程度。

改進密切值法：密切值法是多目標決策的一種優選方法，最初多是將其用于樣本的優劣排序，也用于環境監測布點的優化工作。改進密切值法繼承了密切值法在樣本優劣排序中的獨到之處，將多指標轉化為一個能綜合反映環境質量的單指標是優化工作的基本途徑，也是密切值法進行優化的基本思想。在將每一項污染指標進行歸一化處理成無量綱指標后，以單指標的最大或最小值為評價的“最優點”或“最劣點”，求出各測點距“最優點”或“最劣點”的距離，反映樣本的分級情況及樣本間的優劣排序情況。