一种湖泊健康状况评价诊断方法及系统技术方案

本发明专利技术公开的一种湖泊健康状况评价诊断方法及系统，包括：对湖泊进行健康评价分区；采用TCI模型构建湖泊健康评价指标体系，确定准则层和指标层中各元素权重，并为各指标赋分；根据各元素权重、赋分值和构建的湖泊分区健康模糊综合评价模型、整体健康模糊综合评价模型，获得湖泊各区及湖泊整体健康评价结果，其中，湖泊分区健康模糊综合评价模型通过应用多级模糊综合评价法构建获得；整体健康模糊综合评价模型利用综合分析法，根据湖泊分区健康模糊综合评价模型中的二级模糊综合评价隶属度矩阵和各区水面面积构建获得。实现了分区和整体的湖泊健康评价，并获得了健康分级分数。并获得了健康分级分数。并获得了健康分级分数。

【技术实现步骤摘要】
一种湖泊健康状况评价诊断方法及系统


[0001]本专利技术涉及湖泊生态系统管理
，尤其涉及一种湖泊健康状况评价诊断方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]自20世纪80年代Schaeffer等首次提出“没有疾病”的概念以来，国内外一些专家和学者对湖泊生态系统健康概念、湖泊健康评价指标体系以及湖泊健康评价方法开展了相关的研究与应用。目前普遍认同Costanza的观点，将生态系统健康分为无疾病、发展性、多样性、稳定性和系统组成有序健全五个方面。然而，由于研究区域气候、地形、地貌等方面的差异，研究者对“湖泊健康”这一概念理解方式的多样性，以及指标监测难易程度的不同，湖泊健康评价指标体系的建立往往具有较大的主观性。目前，虽有评价指南和地方规范，但是并没有一个完整全面的评价系统和评价方法，同时缺少湖泊整体和分区的时空变化分析。
[0004]湖泊健康评价方法可以划分为生物监测法与多指标综合评价法。生物监测法主要通过湖泊生态系统内群落结构、关键物种、稀有物种的数量变化、机理指标来反映湖泊健康状况。生物监测法是研究湖泊生态系统健康的常见方法，但是该方法存在一些明显的缺点：(1)仅依靠单一指标对生态系统健康进行评价有一定的片面性；(2)指示物种的筛选标准不明确，而且指示物种的减少是否会对系统产生重要影响及其在生态系统中的作用均难以确定；(3)未考虑社会经济与人类健康因素，难以全面反映生态系统的健康状况。多指标综合评价法是在选择不同组织水平的类群和考虑不同尺度的前提下，对生态系统各个组织水平进行综合评价的方法。相比生物监测法，多指标综合评价法结合了生态学、生理毒理学、物理化学和计算机辅助手段，以其综合性、全面性、易量化的特点，成为当前比较常用的方法。
[0005]尽管目前已经有很多学者对湖泊健康评价做出了相关研究，但大多数是针对湖泊的整体健康状况进行评价，缺乏对湖泊分区的健康状况评价和时空演变规律分析。其次，目前普遍采用的评价方法为，将各项指标的权重和实际赋分值的加权平均数作为湖泊的健康状况打分值，由该值来判断湖泊的健康状况。然而，由于各项指标的健康水平分级标准不尽相同，最终选取的湖泊健康水平分级标准无法与指标的分级标准完全契合，这就导致了根据加权平均数确定湖泊健康状况的方法很可能出现误判的情况。此外，目前常采用的确定指标权重的方法为层次分析法(AHP)。层次分析法是一种常用的主观赋权法。层次分析法的核心是判断矩阵的构建，而传统的层次分析法构造判断矩阵过程中以“1～9”的标度赋值，标度分级较多，过于细化，不同标度建立的比较尺度难以掌握，有可能出现与实际情况相反的逆序，降低了判断矩阵的准确性。而且，存在因决策者主观判断失误导致判断矩阵的一致性检验不通过，需重新构造判断矩阵并进行一致性检验的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术为了解决上述问题，提出了一种湖泊健康状况评价诊断方法及系统，实现了分区和整体的湖泊健康评价，并获得了健康分级分数。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]第一方面，提出了一种湖泊健康状况评价诊断方法，包括：
[0009]对湖泊进行健康评价分区；
[0010]采用TCI模型构建湖泊健康评价指标体系，确定准则层和指标层中各元素权重，并为各指标赋分；
[0011]根据各元素权重、赋分值和构建的湖泊分区健康模糊综合评价模型、整体健康模糊综合评价模型，获得湖泊各区及湖泊整体健康评价结果，其中，构建湖泊分区健康模糊综合评价模型的过程为：构建指标层中各元素与准则层中各元素的模糊关系矩阵；根据模糊关系矩阵和指标层中各元素权重，获得一级指标的隶属度矩阵；根据准则层中各元素权重和一级指标的隶属度矩阵，获得二级模糊综合评价隶属度矩阵；根据最大隶属度原则，从二级模糊综合评价隶属度矩阵中获得健康评价结果；整体健康模糊综合评价模型利用综合分析法，根据二级模糊综合评价隶属度矩阵和各区水面面积构建获得。
[0012]第二方面，提出了一种湖泊健康状况评价诊断系统，包括：
[0013]分区模块，用于对湖泊进行健康评价分区；
[0014]健康评价指标体系构建模块，用于采用TCI模型构建湖泊健康评价指标体系，确定准则层和指标层中各元素权重，并为各指标赋分；
[0015]健康评价结果获取模块，用于根据各元素权重、赋分值和构建的湖泊分区健康模糊综合评价模型、整体健康模糊综合评价模型，获得湖泊各区及湖泊整体健康评价结果，其中，构建湖泊分区健康模糊综合评价模型的过程为：构建指标层中各元素与准则层中各元素的模糊关系矩阵；根据模糊关系矩阵和指标层中各元素权重，获得一级指标的隶属度矩阵；根据准则层中各元素权重和一级指标的隶属度矩阵，获得二级模糊综合评价隶属度矩阵；根据最大隶属度原则，从二级模糊综合评价隶属度矩阵中获得健康评价结果；整体健康模糊综合评价模型利用综合分析法，根据二级模糊综合评价隶属度矩阵和各区水面面积构建获得。
[0016]第三方面，提出了一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成一种湖泊健康状况评价诊断方法所述的步骤。
[0017]第四方面，提出了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成一种湖泊健康状况评价诊断方法所述的步骤。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0019]1、本专利技术实现了分区和整体的湖泊健康评价，并获得了健康分级分数，分区健康评价结果能够清楚地反映出湖泊在空间上的健康水平变化情况，有助于快速准确地识别污染源位置并制定相应的治理方案，获得的健康分级分数有助于分析湖泊健康状况的病因所在以及判断湖泊的健康状况在时间上的变化趋势。
[0020]2、本专利技术基于生态系统健康管理的角度，建立了一套适用于湖泊的集健康评价指标体系和健康模糊综合评价模型为一体的湖泊健康评价方法，有利于实现对湖泊健康状态
的快速全面评估，同时有助于快速、准确地识别出湖泊健康的主要制约因素；本专利技术采用的方法科学合理，建立的模型简单易懂，计算的结果准确直观，为湖泊管理提供了一种非常有效的技术管理工具，现实意义非常突出。
[0021]本专利技术附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0022]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
[0023]图1为实施例1公开方法的流程图；
[0024]图2为南四湖湖泊健康评价分区图；
[0025]图3为2018年南四湖各分区赋分值。
具体实施方式
[0026]下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。
[0027]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种湖泊健康状况评价诊断方法，其特征在于，包括：对湖泊进行健康评价分区；采用TCI模型构建湖泊健康评价指标体系，确定准则层和指标层中各元素权重，并为各指标赋分；根据各元素权重、赋分值和构建的湖泊分区健康模糊综合评价模型、整体健康模糊综合评价模型，获得湖泊各区及湖泊整体健康评价结果，其中，构建湖泊分区健康模糊综合评价模型的过程为：构建指标层中各元素与准则层中各元素的模糊关系矩阵；根据模糊关系矩阵和指标层中各元素权重，获得一级指标的隶属度矩阵；根据准则层中各元素权重和一级指标的隶属度矩阵，获得二级模糊综合评价隶属度矩阵；根据最大隶属度原则，从二级模糊综合评价隶属度矩阵中获得健康评价结果；整体健康模糊综合评价模型利用综合分析法，根据二级模糊综合评价隶属度矩阵和各区水面面积构建获得。2.如权利要求1所述的一种湖泊健康状况评价诊断方法，其特征在于，健康评价指标体系包括目标层、准则层和指标层，目标层表示湖泊健康状况，准则层从不同侧面反映湖泊健康状况的属性和水平，指标层由准则层中各元素对应的指标组成。3.如权利要求2所述的一种湖泊健康状况评价诊断方法，其特征在于，准则层包含化学完整性、形态结构完整性、水文完整性、生物完整性以及社会服务功能完整性；其中，化学完整性准则层对应的指标为水质优劣程度、湖泊营养状态、底泥污染状况和水体自净能力；形态结构完整性准则层对应的指标为湖泊连通指数、湖泊面积萎缩比例、岸线自然状况和违规开发利用水域岸线程度；水文完整性准则层对应的指标为最低生态水位满足程度和入湖流量变异程度；生物完整性准则层对应的指标为大型底栖无脊椎动物生物完整性指数、鱼类保有指数、水鸟状况、浮游植物密度和大型水生植物覆盖度；社会服务功能完整性准则层对应的指标为防洪达标率、供水水量保证程度、湖泊集中式饮用水水源地达标率、岸线利用管理指数和公众满意度。4.如权利要求1所述的一种湖泊健康状况评价诊断方法，其特征在于，采用改进的层次分析法确定指标层中各元素权重的过程为：建立指标层中各元素间的比较矩阵；根据比较矩阵，获得间接判断矩阵；根据间接判断矩阵，获得传递矩阵；根据传递矩阵，获得最优传递矩阵；根据最优传递矩阵，获得拟优一致传递矩阵；对拟优一致传递矩阵进行求解，获得最大特征值对应的特征向量，即为指标层中各元素权重。5.如权利要求1所述的一种湖泊健康状况评价诊断方法，其特征在于，湖泊分区健康模糊综合评价模型的构建过程为：将湖泊健康评价指标体系中准则层中元素放入准则层因素集中，将指标层中元素放入指标层因素集中，将准则层中各元素权重，放入准则层权重集中，将指标层中各元素权重，放入指标层权重集中，将目标层中元素，放入评价集中；构建评价集与准则层因素集中各元素的模...

【专利技术属性】
技术研发人员：于翠松，彭姝慧，刘国庆，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：