一种湿地退化风险评估方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种湿地退化风险评估方法及系统，具体涉及利用层次分析法(AHP)、熵权法(EWM)和改进突变理论(ICT)耦合的风险评估方法进行湿地退化风险定级的方法，包括：(1)建立评价指标备选集：选择评价区域内影响湿地退化的人为因素、自然因素和社会经济因素，并从湿地结构、湿地状态、湿地功能三方面选取湿地退化的表征因素；(2)利用方差膨胀因子(VIF)筛选相对独立单位评价指标；(3)依据AHP和EWM确定的综合权重进行评价指标重要性排序；(4)利用ICT计算出湿地退化的风险评价值；(5)将风险评价值与风险等级阈值进行比较，确定湿地退化的风险等级。风险等级。风险等级。

【技术实现步骤摘要】
一种湿地退化风险评估方法及系统


[0001]本专利技术为一种基于层次分析法AHP
‑
熵权法EWM
‑
改进突变理论ICT耦合的湿地退化风险评估方法及系统，具体说，是一种利用风险评价方法确定湿地退化风险等级的方法，属于生态风险评估


技术介绍

[0002]湿地生态系统丰富多样，具有调节径流、改善水质、补充地下水资源等功能，是人类生存的重要环境之一。但由于周边环境的特点和人类活动的干扰，湿地生态系统也非常脆弱。除地表水外，地下水也是湿地水资源的重要来源之一。然而，近几十年来，为了满足日益增长的用水需求，人类对于地下水的开采逐渐加剧，造成了严重的超采问题。特别是湿地环境周围的地下水位下降，等于是与湿地抢水，导致湿地下渗情况加剧，从而使湿地面积不断萎缩，湿地系统退化越来越严重，对区域可持续发展造成较大阻碍。对湿地退化的研究多采用根据湿地景观格局指数的变化；湿地景观格局的演变过程分析；以及湿地地表水变化情况等分析湿地的退化状况。但涉及退化风险的研究较少，且采用的方法多为传统的层次分析法、综合指数法。随着生态文明建设的要求，对湿地退化进行定量准确的风险评价对于湿地生态系统的保护、恢复、研究和管理具有重要意义。
[0003]风险评价方法的选取是影响风险评估结果的关键因素。通过主观判断指标对评价对象的影响程度进行评价的方法，随意性较强，包括层次分析法和模糊评价法。熵权法依据数据含有的信息熵进行赋权，不涉及主观判断，是一种客观的赋权方法。近年来，CT方法作为一种客观的风险评价方法，已被广泛应用于多指标评价研究，如地下水脆弱性评估，水资源可持续利用评估，矿区生态地质环境安全评估。由于CT需要考虑指标的相对重要性，因此也有一些学者将CT与AHP相结合应用于研究地下水潜在区情况和洪水易发风险分析。然而，以往的研究很少有将CT应用于湿地退化风险评估。
[0004]因此，需要探索一种风险评价方法，为实现湿地退化风险定级提供新的研究思路。

技术实现思路

[0005]本专利技术是为了解决上述问题而提出的一种湿地退化风险评估方法，通过选取影响湿地退化的外部影响因素以及湿地退化内部的表征因素，借助AHP和EWM进行评价指标重要性排序，并对CT进行了改进，已解决CT进行评价时存在的一些缺陷，为湿地退化风险评价提供了一种新的研究思路。
[0006]技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]第一方面，提供一种湿地退化风险评估方法，包括：
[0008]步骤1、建立评价指标备选集；
[0009]步骤2、根据评价指标的方差膨胀因子VIF值，通过试错法从评价指标备选集里筛选出相互独立的评价指标；
[0010]步骤3、采用层次分析法AHP
‑
熵权法EWM构建得到综合权重，计算筛选出的相互独
立的评价指标的综合权重；
[0011]步骤4、根据综合权重的大小对所述评价指标进行排序，根据所述评价指标的排序构建多层次的风险评价指标体系；
[0012]步骤5、利用min
‑
max标准化方法对风险评价指标体系中的原始评价指标数据进行标准化处理；
[0013]步骤6、根据风险评价指标体系每层系统里含有的控制变量个数选取相应的归一化公式进行递归运算，得到总突变隶属度值；
[0014]步骤7、将所述总突变隶属度值采用幂函数拟合方法转换为风险评价值；
[0015]步骤8、将风险评价值与风险等级阈值进行比较，根据比较结果确定湿地退化风险等级。
[0016]在一些实施例中，步骤1、建立评价指标备选集，包括：选择待评估区域内影响湿地退化的人为因素、自然因素和社会经济因素，并与湿地退化表征因素共同形成评价指标备选集。
[0017]在一些实施例中，所述步骤2包括：从评价指标备选集里筛选出VIF不大于10的评价指标作为相互独立的评价指标。
[0018]进一步地，筛选VIF不大于5的评价指标作为相互独立的评价指标。
[0019]在一些实施例中，所述步骤3采用层次分析法AHP
‑
熵权法EWM构建得到综合权重，包括：
[0020][0021]其中，W
i
为第i个指标的综合权重，α
i
为AHP计算的第i个指标权重，β
i
为EWM计算的第i个指标权重，综合权重越大，表示指标越重要。
[0022]在一些实施例中，步骤4中，根据所述评价指标的排序构建多层次的风险评价指标体系，包括：
[0023]湿地面临的外部压力因素划分为“胁迫度”系统，湿地退化的内部表征因素划分为“退化度”系统；按照指标综合权重越大，指标排序越靠前的原则构建含有目标层、准则层和指标层的评价指标体系；目标层为湿地退化风险评价值，准则层为胁迫度和退化度。
[0024]在一些实施例中，步骤5中，标准化方法包括：
[0025]对于正向指标，标准化的公式为：
[0026][0027]其中，x
i
′
为正向指标x的第i个数据标准化值；x
i
为正向指标x的第i个原始值；x
max
为正向指标x的最大值；x
min
为正向指标x的最小值；
[0028]对于负向指标，标准化的公式为：
[0029][0030]其中，y
i
′
为负向指标y的第i个数据标准化值；y
i
为负向指标y的第i个原始值；y
max
为负向指标y的最大值；y
min
为负向指标y的最小值。。
[0031]在一些实施例中，所述步骤6中，采用突变理论CT的归一化公式进行递归运算得到
总突变隶属度值；
[0032]突变理论CT将系统变量分为状态变量和控制变量；状态变量反映系统行为状态，即评价的目标对象；控制变量是系统运行时的外部影响因素，，即评价指标；常用的突变类型为含有一维状态变量且控制变量不高于4维的类型：包括：褶皱、尖点、燕尾和蝴蝶；
[0033]突变类型为褶皱：状态变量为1维，控制变量为1维，势函数为f
x
＝x3+ax，归一化公式采用示意图为
[0034]突变类型为尖点：状态变量为1维，控制变量为2维，势函数为f
x
＝x4+ax2+bx，归一化公式采用示意图为
[0035]突变类型为燕尾：状态变量为1维，控制变量为3维，势函数为f
x
＝x5+ax3+bx2+cx，归一化公式采用示意图为
[0036]突变类型为蝴蝶：状态变量为1维，控制变量为4维，势函数为f
x
＝x6+ax4+bx3+cx2+dx，归一化公式采用示意图为
[0037]当突变类型的控制变量超过4个时，归纳褶皱、尖点、燕尾和蝴蝶突变类型势函数的规律，递推出控制变量为n维的突变类型势函数f
x...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种湿地退化风险评估方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1、建立评价指标备选集；步骤2、根据评价指标的方差膨胀因子VIF值，通过试错法从评价指标备选集里筛选出相互独立的评价指标；步骤3、采用层次分析法AHP
‑
熵权法EWM构建得到综合权重，计算筛选出的相互独立的评价指标的综合权重；步骤4、根据综合权重的大小对所述评价指标进行排序，根据所述评价指标的排序构建多层次的风险评价指标体系；步骤5、利用min
‑
max标准化方法对风险评价指标体系中的原始评价指标数据进行标准化处理；步骤6、根据风险评价指标体系每层系统里含有的控制变量个数选取相应的归一化公式进行递归运算，得到总突变隶属度值；步骤7、将所述总突变隶属度值采用幂函数拟合方法转换为风险评价值；步骤8、将风险评价值与风险等级阈值进行比较，根据比较结果确定湿地退化风险等级。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1、建立评价指标备选集，包括：选择待评估区域内影响湿地退化的人为因素、自然因素和社会经济因素，并与湿地退化表征因素共同形成评价指标备选集。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2包括：从评价指标备选集里筛选出VIF不大于10的评价指标作为相互独立的评价指标。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，筛选VIF不大于5的评价指标作为相互独立的评价指标。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3采用层次分析法AHP
‑
熵权法EWM构建得到综合权重，包括：其中，W
i
为第i个指标的综合权重，α
i
为AHP计算的第i个指标权重，β
i
为EWM计算的第i个指标权重，综合权重越大，表示指标越重要。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4中，根据所述评价指标的排序构建多层次的风险评价指标体系，包括：湿地面临的外部压力因素划分为“胁迫度”系统，湿地退化的内部表征因素划分为“退化度”系统；按照指标综合权重越大，指标排序越靠前的原则构建含有目标层、准则层和指标层的评价指标体系；目标层为湿地退化风险评价值，准则层为胁迫度和退化度。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤5中，标准化方法包括：对于正向指标，标准化的公式为：其中，x
′
i
为正向指标x的第i个数据标准化值；x
i
为正向指标x的第i个原始值；x
max
为正向指标x的最大值；x
min
为正向指标x的最小值；；
对于负向指标，标准化的公式为：其中，y
′
i
为负向指标y的第i个数据标准化值；y
i
为负向指标y的第i个原始值；y
max
为负向指标y的最大值；y
min
为负向指标y的最小值。。8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤6中，采用突变理论CT的归一化公式进行递归运算得到总突变隶属度值；突变理论CT将系统变量分为状态变量和控制变量；状态变量反映系统行为状态，即评价的目标对象；控制变量是系统运行时的外部影响因素，，即评价指标；常用的突变类型为含有一维状态变量且控制变量不高于4维的类型：包括：褶皱、尖点、燕尾和蝴蝶；突变类型为褶皱：状态变量为1维，控制变量为1维，势函数为f
x
＝x3+ax，归一化公式采用示意图为突变类型为尖点：状态变量为1维，控制变量为2维，势函数为f
x
＝x4+ax2+bx，归一化公式采用示意图为突变类型为燕尾：状态变量为1维，控制变量为3维，势函...

【专利技术属性】
技术研发人员：李艳，鲁程鹏，万智琦，吴成城，刘波，束龙仓，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：