[發(fā)明專利]一種調(diào)水工程沼蛤入侵風(fēng)險(xiǎn)智能評(píng)估方法和系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211024696.2
• 申請(qǐng)日: 2022-08-25
• 公開（公告）號(hào): CN116245350A
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐夢珍;楊瑤;陳星宇;傅旭東;張家豪;張同穎;王樹磊;梁建奎;肖新宗;高森
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): G06Q10/0635
• 分類號(hào): G06Q10/0635;G06Q50/06;G06N20/00;G06F18/241
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11129
• 代理人: 白玉娜

1.一種調(diào)水工程沼蛤入侵風(fēng)險(xiǎn)智能評(píng)估方法，其特征在于，首先將目標(biāo)調(diào)水工程中常規(guī)監(jiān)測的環(huán)境因子作為輸入變量，然后用機(jī)器學(xué)習(xí)方法不斷訓(xùn)練和擬合所述環(huán)境因子與表征沼蛤入侵過程的入侵風(fēng)險(xiǎn)變量之間的關(guān)系，建立機(jī)器學(xué)習(xí)模型，再通過機(jī)器學(xué)習(xí)解釋模型對(duì)所述機(jī)器學(xué)習(xí)模型進(jìn)行分析，解釋所述機(jī)器學(xué)習(xí)模型的輸出，在此基礎(chǔ)上對(duì)調(diào)水工程沼蛤入侵風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行智能評(píng)估。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種調(diào)水工程沼蛤入侵風(fēng)險(xiǎn)智能評(píng)估方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：前處理：將目標(biāo)調(diào)水工程中常規(guī)監(jiān)測的環(huán)境因子作為輸入變量；

步驟二：針對(duì)沼蛤入侵過程中的至少引入和擴(kuò)散階段建立基于機(jī)器學(xué)習(xí)方法的分析模型：對(duì)沼蛤入侵過程中的引入階段進(jìn)行分析，采用邏輯回歸算法擬合環(huán)境因子與各生命階段幼蟲的存活概率之間的關(guān)系，建立邏輯回歸模型；進(jìn)一步對(duì)沼蛤入侵過程中的擴(kuò)散階段進(jìn)行分析，集合多種機(jī)器學(xué)習(xí)方法訓(xùn)練學(xué)習(xí)后建立反映環(huán)境因子與幼蟲總密度之間的關(guān)系的多分類模型，并對(duì)比分析優(yōu)選出最佳的多分類模型；

步驟三：后處理：借助機(jī)器學(xué)習(xí)解釋模型分別對(duì)訓(xùn)練得到的所述邏輯回歸模型和最佳的多分類模型結(jié)果進(jìn)行分析，解釋機(jī)器學(xué)習(xí)模型的輸出，在此基礎(chǔ)上對(duì)調(diào)水工程中沼蛤入侵風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行智能評(píng)估。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種調(diào)水工程沼蛤入侵風(fēng)險(xiǎn)智能評(píng)估方法，其特征在于，所述步驟二中，針對(duì)沼蛤入侵過程中的引入階段進(jìn)行分析時(shí)，先利用單因素邏輯回歸算法篩選出重要的環(huán)境因子，再進(jìn)行多因素邏輯回歸算法分析擬合所述的重要的環(huán)境因子與各生命階段幼蟲存活概率之間的關(guān)系，建立所述邏輯回歸模型。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種調(diào)水工程沼蛤入侵風(fēng)險(xiǎn)智能評(píng)估方法，其特征在于，所述步驟二中針對(duì)沼蛤入侵過程中的擴(kuò)散階段進(jìn)行分析時(shí)，結(jié)合所述多分類模型的常用評(píng)價(jià)指標(biāo)，綜合對(duì)比分析以不同變量組合作為輸入變量的多分類模型的表現(xiàn)，按照所述評(píng)價(jià)指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)選擇，得到所述最佳的多分類模型，所述常用評(píng)價(jià)指標(biāo)包括召回率、準(zhǔn)確率、精確率以及F1值。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種調(diào)水工程沼蛤入侵風(fēng)險(xiǎn)智能評(píng)估方法，其特征在于，所述步驟一包括以下步驟：將目標(biāo)調(diào)水工程中常規(guī)監(jiān)測的環(huán)境因子作為輸入變量，確定作為輸入變量的環(huán)境因子類型，檢驗(yàn)所述輸入變量的異常值并去除所述異常值，以及對(duì)去除異常值的輸入變量數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換，得到前處理后的輸入變量數(shù)據(jù)。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種調(diào)水工程沼蛤入侵風(fēng)險(xiǎn)智能評(píng)估方法，其特征在于，所述步驟三中對(duì)調(diào)水工程沼蛤入侵風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行智能評(píng)估包括以下步驟：基于所述機(jī)器學(xué)習(xí)解釋模型的特征重要性分析確定對(duì)幼蟲的存活概率及幼蟲總密度起控制作用的關(guān)鍵環(huán)境因子，綜合所述邏輯回歸模型和多分類模型，代入新棲息地實(shí)測數(shù)據(jù)，評(píng)估沼蛤成功入侵新棲息地的風(fēng)險(xiǎn)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一所述的一種調(diào)水工程沼蛤入侵風(fēng)險(xiǎn)智能評(píng)估方法，其特征在于，所述環(huán)境因子類型包括水溫、溶解氧、化學(xué)需氧量、生物需氧量、大腸桿菌、總氮、總磷、光照、氨氮、硫酸根離子、流量和流速中任一種或幾種的組合。

8.一種調(diào)水工程沼蛤入侵風(fēng)險(xiǎn)智能評(píng)估系統(tǒng)，其特征在于，包括依次連接的數(shù)據(jù)處理單元、模型建立單元和沼蛤入侵風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估單元；所述數(shù)據(jù)處理單元將目標(biāo)調(diào)水工程中常規(guī)監(jiān)測的環(huán)境因子作為輸入變量；所述模型建立單元用機(jī)器學(xué)習(xí)方法不斷訓(xùn)練和擬合所述環(huán)境因子與表征所述沼蛤入侵過程中的入侵風(fēng)險(xiǎn)變量之間的關(guān)系，建立機(jī)器學(xué)習(xí)模型；所述沼蛤入侵風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估單元通過機(jī)器學(xué)習(xí)解釋模型對(duì)所述機(jī)器學(xué)習(xí)模型進(jìn)行分析，解釋所述機(jī)器學(xué)習(xí)模型的輸出，在此基礎(chǔ)上對(duì)調(diào)水工程沼蛤入侵風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行智能評(píng)估。