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1、浅谈投影寻踪技术在城市河湖营养状态评价中的应用摘要:将投影寻踪技术运用到河湖营养状态评价中,对评价样本的各因素进行线性投影,把最优投影方向所对应的投影特征量作为评价依据,建立了河湖营养状态评价模型。选取总氮、总磷、高锰酸盐指数和叶绿素a个因素作为评价指标,利用建立的模型对北京市河湖21个观测点的营养状态进行了评价。结果表明:投影寻踪模型能较好的对各河湖之间营养状态的比较进行评价。 关键词:投影寻踪;城市河湖;富营养化 ApplicationofProjectionPursuitTechniqueinAssessmentofNutritionalStatusofUr
2、banRiversandLakes ZHANGWEi-na,LIPEI-lei,ZHANGLin,CAOYong-qiang (ofUrbanPlanningandEnvironmentalScience,LiaoningNormalUniversity,Dalian116029,China; ResearchCenteroftheMinistryofWaterResources,Beijing100038,China; InstituteofEnvironmentalSciences,JilinProvince,Liaoyuan136200,China) A
3、bstract:Thethesisappliestheprojectionpursuittechnologytotheassessmentofnutritionalstatusofriversandlakes,thelinearprojectiontothefactorsofassessmentsamples,takestheprojectorfeaturecorrespondedwithoptimalprojectiondirectionasevaluatingbasis,establishesassessmentmodelofnutritionalstatusofthe
4、riversandlakes.Andselectsthetotalnitrogen,totalphosphorus,chemicaloxygendemandandchlorophyllAastheassessmentindex,evaluatesthenutritionalstatusof1observationpointsofriversandlakesinresultsshowthatprojectionpursuittechnologyhasabetterevaluationcapacityforassessmentofnutritionalstatusofriver
5、sandlakes. Keywords:projectionpursuit;urbanriversandlakes;eutrophication 随着城市和工业的不断发展,大量未经处理的生活污水和工农业废水流入湖泊和江河中,使湖泊中的氮、磷等营养物质不断积累,促使部分藻类以及其它水生生物异常大量繁殖,使水体功能遭到破坏,进而导致水体富营养化。水体富营养化可导致河水生生态结构的破坏,并加快河湖等水体的老化过程[1]。国内外学者在河湖富营养方面做了大量研究工作[2-3],对水体的富营养状态有不同的评价方法,其中应用较多的是营养状态指数法。杜桂森[4]利用TSIM的指数计
6、算公式,计算取样水体中总氮、总磷、高锰酸盐指数和叶绿素a四项指标的TSIM指数,然后根据判别标准分析河湖的营养化。投影寻踪技术为处理多因素复杂评价问题提供了新途径。近年来,投影寻踪技术被广泛应用于各种评价中,本文尝试将投影寻踪技术应用到北京河湖营养状态评价中,把投影特征量作为评价依据对营养程度进行评价。 1投影寻踪评估模型 投影寻踪的基本思路是:将高维数据投影到低维子空间上,然后通过优化投影指标函数,求出能反映原高维数据结构或特征的投影向量,在低维空间上对数据结构进行分析,以达到研究和分析高维数据的目的,其中投影指标函数的构造及优化、数学模型的建立是应用投影寻踪解决实际
7、问题的关键。设第i个样本第j个指标x*(i,j)(i=1,2,…,n;j=1,2…为样本数,m为指标数),用投影寻踪建立河湖营养状态评价模型的步骤如下[5-7]。 评价指标的标准化 选取适当的评价指标后,对数据进行归一化处理。不同的指标类型对河湖营养状态的影响趋势不同,对于数值越大,河湖营养化越强,造成富营养化的危险性越大的指标,即正向指标采用公式(1)进行处理;对于反向指标则采用公式(2)进行处理。 x(i,j)=x*(i,j)-xmin(j)xmax(j)-xmin(
