湖泊生态系统健康评价数据处理方法

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1、鲁湖生态系统健康评价—熵权综合健康指数法参考自：《基于支持向量机的湖泊生态系统健康评价研究》——毕温凯评价模型湖泊生态系统是一个涵盖内、外因素的综合体。生态系统健康应包含两方面内涵:满足人类社会合理需求的能力和生态系统本身自我维持与更新的能力。决定湖泊生态系统的健康与否的因素有内在因素也有外在因素，内在因素为系统自身维持能力和抵抗里的强弱，外在驱动力包括自然干扰和人为干扰。评价是否正确的关键在于评价指标的建立、指标权重的确定和评价方法的选用。1、评价指标体系的建立(1)评价指标的结构组成（a）人类、社会和经济层（b）湖泊自身层稳定性指标：指湖泊的理化性质达标完整性指标：指湖泊内部结构完整，

2、主要体现在湖泊内部生物结构复杂多样功能性指标：指系统的物质循环、能量和信息流动的完整，受突发的自然或人为扰动后具有恢复力，有活力。(2)评价指标筛选原则：①系统性原则,能够反映湖泊生态系统健康的整体情况②可操性原则,所选指标必须简明、实用且灵敏。③规范性原则,所选指标的概念定义、监测获得方法必须做到统一规范。鲁湖生态系统健康评价指标选择如下：指标意义①TLI(∑):综合营养状态指数（无量纲），复合型指标，用于评价湖泊富营养化水平，反映湖泊营养状况。式中,TLI(∑)表示综合营养状态指数；TLI(j)代表第j种参数的营养状态指数；Wj为第j种参数的营养状态指数的相关权重。③DO：溶解氧（mg/L

3、），溶解在水中的氧称为溶解氧，溶解氧以分子状态存在于水中，是评价水质的重要指标之一。④Exst：结构能质（J/mg），生态系统单位有机质和生物量所含的能量，独立于湖泊生态系统的营养水平，表征湖泊生态系统利用环境资源的能力，反映湖泊生态系统结构的组织性和稳定性。一般而言，结构能质的数值越大，其所对应的生态系统复杂基因的物种比重越大，所对应的湖泊生态系统结构的组织性和稳定性越理想越。能质结构的计算公式如下:式中，Ci为第i种生物的生物量（mg/L），为总生物量（mg/L），为对应权重，浮游植物、浮游动物和底栖生物分别取3.4、36.8和36.8(1)综合健康指数建立一个综合健康指数，来定量地评价湖

4、泊生态系统的健康状态它在0-1之间取值，其值为0时代表健康状态最差，为1时代表健康状态最好。为了更清楚地描述健康状态，将CHI值划分为5个区间：0-0.2；0.2-0.4；0.4-0.6；0.6-0.8；0.8-1.0，它们分别对应着很差、差、中等、好、很好共5个健康状态。综合健康指数的计算公式如下：结合鲁湖生态系统的特点，选用综合健康指数法(CHI)进行鲁湖生态系统健康评价。式中,m为评价指标的个数；Wi为指标i的权值；Ii为指标i的归一化值。(2)计算各指标的归一化值指标归一化时，取序列中各指标的相对最佳值为1，其余值则以其与最佳值的比值或比值的倒数作为归一化后的值。若各指标中的最大值为相

5、对最佳值，则其余值与最大值的比值作为其归一化后的值；若各指标中的最小值为相对最佳值，则其余值与最小值的比值的倒数作为其归一化后的值。(3)确定指标权重设有n个评价样本，m个评价指标特征值，则可以构成样本指标特征值矩阵C，其中C为m×n的矩阵，矩阵中Cij（i=1，2，…，n，j=1，2，…，m）代表第i个样本的第j个指标的特征值。对矩阵C中指标进行归一化处理，得到判断矩阵Q，对于正向指标（指标值越大越好）和逆向指标（指标值越小越好）分别采用以下公式：式中qij为归一化处理后的评价样本i的j指标，Cij为对应原指标，Cjmin为监测样本中j的最小值，Cjmax为监测样本中j的最大值。利用以下公式

6、计算第i项指标的焓值Hi：由此得到各个指标的权重Wi。然后，就可以得到综合健康指数，根据指数来评价湖泊生态系统的健康状况。