[發明專利]一種基于指標權重優化的河流水生態質量評價方法

在審

• 申請號: 202111230255.3
• 申請日: 2021-10-21
• 公開（公告）號: CN114139855A
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 常聞捷;劉媛;蔡穎;張淼;舒瑞琪
• 申請（專利權）人: 江蘇省環境工程技術有限公司
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q10/04;G06Q50/26
• 代理公司: 南京協行知識產權代理事務所(普通合伙) 32493
• 代理人: 蔣志棟

1.一種基于指標權重優化的河流水生態質量評價方法，其特征在于：包括如下步驟；

步驟S1、采集河流的各指標數據，所述指標數據包括水質要素A、水生態要素B和沉積物要素C，所述水質要素A包括化學需氧量指標A₁、氨氮指標A₂和總磷指標A₃，所述水生態要素B包括底棲動物BMWP指數B₁、底棲動物BPI指數B₂、浮游動物Shannon-Wiener多樣性指數B₃和浮游動物豐富度指數B₄，所述沉積物要素C包括沉積物全氮指數C₁、沉積物總磷指數C₂和沉積物重金屬潛在風險生態指數C₃；

步驟S2、按正向指標處理序列和逆向指標處理序列對各指標數據進行劃分和標準化處理，得到正向指標處理值和逆向指標處理值；

步驟S3、構建包括目標層、準則層和指標層的河流水生態質量綜合評價模型，所述目標層、準則層和指標層為階梯層次且由高到低依次降序排列，所述目標層包括河流水生態質量要素S；所述準則層包括水質要素A、水生態要素B和沉積物要素C；將與水質要素A、水生態要素B和沉積物要素C對應的正向指標處理值和逆向指標處理值劃分至各指標層；

步驟S4、結合河流水生態質量綜合評價模型，計算各項指標數據的理論權重值，采用改進層次分析法優化理論權重值，對河流水生態質量綜合評價模型進行修正，得到實際權重值；

步驟S5、根據正向指標處理值和逆向指標處理值，結合各指標數據對應的實際權重值，計算河流水生態質量綜合指數，依據河流水生態質量綜合指數劃分水生態質量等級。

2.根據權利要求1所述的一種基于指標權重優化的河流水生態質量評價方法，其特征在于：所述步驟S2中正向指標處理值和逆向指標處理值的具體計算過程為：

S21：對各指標數據進行劃分，得到正向指標原值和逆向指標原值；

S22：按正向指標處理序列和逆向指標處理序列將正向指標原值和逆向指標原值進行標準化處理，得到正向指標處理值和逆向指標處理值，

正向指標處理序列：

逆向指標處理序列：

式中：y′_Zk表示第k項正向指標處理值，y′_Zk∈(0，1)；y_Zk表示第k項正向指標原值；y_Zksu表示第k項正向指標標準的上限值；y′_Nj表示第j項逆向指標處理值，y′_Nj∈(0，1)；y_Nj表示表示第j項逆向指標原值；y_Njsu表示第j項逆向指標標準的上限值；y_Njsd表示第j項逆向指標原值的下限值。

3.根據權利要求2所述的一種基于指標權重優化的河流水生態質量評價方法，其特征在于，所述步驟S4中對河流水生態質量綜合評價模型進行修正的過程具體包括如下步驟：

S41：建立評價模型，同層指標數據進行與上一層對應各要素的兩兩對比，并按設定的AHP標度表得到多個評價值；

S42：建立關于評價值的判斷矩陣，利用MATLAB對判斷矩陣進行層次單排序并計算檢驗系數CR，對檢驗系數CR進行檢驗系數閾值判斷，計算滿足檢驗系數閾值條件的檢驗系數CR對應的理論權重值；

S43：按照各評價值與準則層各要素的對應關系，對評價模型的理論權重值進行優化修改，利用SL395-2007技術準則結合分類統計法計算得到修正權重值，公式如下：

式中：表示指標數據Y_i的修正權重值，Y＝A，B，C，i≤4；

表示m個評價值計算得到的指標數據Yi的理論權重值，m∈(1，n)；

為n-m個評價值計算得到的指標數據巧的理論權重值；

n表示評價值的總數，m表示第m個評價值；

S44：基于各指標數據之間的相關系數，選取超過設定的相關系數閾值的相關系數對應的指標數據，對指標數據的修正權重值進行權重值再分配，消除其重疊部分，對所有選取超過設定的相關系數閾值的相關系數對應的指標數據進行權重值再分配后，對其余未超過設定的相關系數閾值對應的指標數據進行相應加權調整，使所有指標數據實際權重值之和為1。