《巢湖流域生态环境质量评价的投影寻踪模型探讨》由会员分享，可在线阅读，更多相关《巢湖流域生态环境质量评价的投影寻踪模型探讨（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、5 4 62 0 0 5 中国控制与决策学术年会论文集P r o c e e d l n K so f2 0 0 5C h i n e s eC o n t r o la n dD e c i s i o nC o n f e r e n c e巢湖流域生态环境质量评价的投影寻踪模型探讨金菊良1 ，洪天求2 ，汪明武1( 】合肥工业大学土木建筑工程学院安徽台肥2 3 0 0 0 9 I2 舍肥工业大学资镡与环境工程学院，安徽台肥2 3 0 0 0 9 捕薹：流域生意环境质量评价是巍域可持续发展研究的重要内鏖目前常规评价方法没有充分挖掘高维评价数据本身所蕴藏的分类排序结构特征的丰富信忠对此根据提
2、取这类分类排序信患的具体要求建立了一种基干加速遗传算法的投影寻踪评价新横型( P P E Q ) 结果表明。P P E Q 利用评价指标值的变化信患比较克分可反映各指标对综合评价结秉的影响程度其评价结果更为客萼巳、稳定、精度高适用于不同泷蛾不同时期和不同条件下生态环境质量变化的练奇评价关焦词：生态环境质量f 综台评价 巢瑚流蛾 高摊数据分析I 投影寻踪；遣传算法P r o j e c t i o np u r s u i tm o d e lf o re v a l u a t i n ge c o e n v i r o n m e n t a lq u a l i t yo fC h a
3、o h ul a k eb a s i nJ z Nj # 一l i a n 9 1 ，H O N GT i a n - q i u t W A N GM i n g - w u l( 1 C oL l e g eo fC i v i lE n s n a r i n g tH e e lU n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y ，H e f e i2 3 0 0 0 9 tC h i n a 2 C o l l e g eo fN a t u r a lR e a o u r c e 8a n dE n v i r o n m e n t a lE
4、n g i n e e r i n g ，H e f e iU n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y ，H e f e i2 3 0 0 0 9 ，C h i n a C o r r e s p o n d e n t ：3 q NJ u l i a n g E m a i l ；J I N J L 6 6 x i n h u a n e t c o r n )A b s t r a c t E v a l u a t i o no fb a s i n c o e n v i r o n m e n t a lq u a l i t yi sv e
5、r yi m p o r t a n ti nb a s i ns u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n ts t r a t e g yr e s e a r c h C l u s t e r i n ga n do r d e r i n gi n f o r m a t i o no fh i g h d i m e n s i o n a le v a l u a t i o ni n d e xv a l u e si sn o tm i n e ds u f f i c i e n t l yb yc o m m o nm e t h o
6、d s Ap r o j e c t i o np u r s u i tm o d e lb a s e do na c c e l e r a t i n gg e n e t i ca g o r i t h m ，n a m e dP P E Q i se s t a b l i s h e da c c o r d i n gt Od i f f e r e n td e m a n d sf o ru t i l i z i n gt h ee v a l u a t i o ni n f o r m a t i o n T h er e s e a r c hr e s u l
7、t ss h o wt h a tv a r i e t vi n f o r m a t i o no ft h ee v a l u a t i o ni n d e xv a l u e si su t i l i z e ds u f f i c i e n t l yb yP P E q ，i m p o r t a n c eo fe a c hv a l u a t i o ni n d e xc a l lb er e c o g n i z e di nc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o n a n dc o m p u t
8、a t i o nr e s u l to fP P E Qi si m p e r s o n a l i t y ，s t a b i l i t ya n dh i g hp f e c i s i o n ，8 0P P E Qc a l lb ew i d e l ya p p l i e dt Oe v a l u a tc h a n g et r e n do fe c o e n v i r o n m e n t a lq u a l i t yo fd i f f e r e n tb a s i n sd u r i n gd i f f e r e n tp e r
9、i o d so ru n d e rd i f f e r e n tc o n d i t i o n s K e yw o r d s ：e c o e n v i r o n m e n t a lq u a l i t y c o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o n ；C h a o h ut a k eb a s i n Ih i g h d i m e n s i o n a ld a t aa n a l y s i s ；p r o j e e t i o np u r s u l t ；g e n e t i ca l g o
10、r i t h m1 引言巢湖流域生态环境质量评价( E Q ) ，就是根据流域的自然技术条件和社会经济特征建立评价指标体系和质量评价标准将特定时期流域生态环境质量各评价指标值转换成单个综合评价指标值，进而根据综合评价指标与流域生态环境综合质量等级之问的关系对该时期流域生态环境的综合质量等级进行 评判。为流域生态环境规划与管理提供科学依据 由于该评价过程涉及众多不确定性因素0 3 ，而各单指标的评价结果往往不相容，已有学者对此提出了多种综合评价模型 1 “ ，但这些模型对于巢潮流域生态环境质量高维、非线性、非正态指标数据处理效果并不理想，在模型应用的客观性、可操作性等方面尚存在一定的局限性，特
11、别是该高维评价数据所蕴藏的分类排序等内在结构信息没有被充分挖掘和利用o 基金项目：国家自然科学基金项目( 7 0 4 7 1 0 9 0 ) l 教育部优秀青年教师计划项目( 教人司 2 0 0 2 3 3 5 0 ) I 安徽省自然科学基金项目( 0 1 0 4 5 1 0 2 ，0 1 0 4 5 4 0 9 ) 作者筒介：金菊0 ( 1 9 6 6 - - ) ，男，扛苏晏江人，教授博士生导师，从事水资源系统工程等研究盎菊良等：巢湖流域生态环境质量评价的投影寻踪模型探讨5 4 7从数学变换角度看，各评价对象是由m 个评价指标所组成的m 维评价空间的一些点，综台评价模型就是从m 维高维空间
12、到某一维实数空间的一种映射，要求这种映射能保持评价对象样本在原高维空间的某种“结构”，其中最重要的是与分类排序有关的结构近3 0 年来国际统计界兴起的投影寻踪( P P ) 方法“ ，是一类直接由样本数据驱动的探索性降维方法，在实现过程中可根据不同评价目标和要求设计相应的实施方案，在系统评价中具有广泛的适用性口“”针对常规P P 方法中计算过程复杂、编程实现困难等不足，笔者等提出了用实数编码加速 遗传算法( R A G A ) 口 简化P P 实现过程的新途径n 4 i 本文在上述成果基础上，结合巢湖流域生态环境质量评价的实际情况和要求构造了新的投影指标函数，形成一种简便实用的投影寻踪评价模型
13、( 简称P P E Q ) 2P P E Q 评价模型建立P P E Q 的过程是用P P 方法将多个评价指标值转换成单个综合评价指标值，并建立后者与环境质量等级之间的函数关系，它包括如下4 个步骤S t e p l建立流域生态环境质量评价指标体系，对各评价指标进行一致无量纲化处理根据所研究流域气候条件、土壤状况、水资源、生物资源、人口素质、经济状况和生活质量等实际情况和便于监测与管理的要求，从系统、应用和可操作的角度建立评价指标体系“ 设在该指标体系下流域生态环境质量评价标准为o 。3 ( f ，j ) ，y ( i ) ) IY ( i ) = i ，i = l一，j ；1 m ，其中：z
14、 。( i + j ) 为第i 质量等级y ( ? ) 的第J 个评价指标的临界值( 对越大越优型评价指标为下限值，对越小越优型评价指标为上限值) ；m 和m 分别为评价标准的质量等级数目和评价指标数目为尽可能保留原评价指标值之间的相对变化信息，对越大越优型评价指标可采用式( 1 ) 处理：x ( i ，j ) = z ( i ，J ) 压( J ) ；( 1 )对越小越优型评价指标可采用式( 2 ) 处理：z ( j ) = z ( ) z 。( f ，) ( 2 )式中评价标准中第j 个评价指标各临界值的均值；( J ) = ：z 。( f ，j ) n 利用式( 1 ) 和式( 2 )
15、，将评价r 一】 指标值x ( i ，J ) 统一为越大越优型的相对临界值S t e p 2构造投影指标函数P P 方法就是将m维数据 z ( f ，J ) I j = 1 m 综合成以口= 和( 1 ) ，n ( 2 ) ，n ( m ) ) 为投影方向的一维投影值2 ( i )g ( i ) 2 乞口( J ) T ( i ，) ，i = 1 n ( 3 )J 一】 根据z ( i ) y ( i ) 一维散布特征建立函数关系，据此进行定量综合评价为便于解释投影方向的物理意义，要求式( 3 ) 中：d ( j ) o ，n ( J ) 一1 在综台评J 一1 价时一般要求：投影值= ( i
16、 ) 应尽可能大以多提取 z ( i ，J ) ) 中的变化信息，在整体上投影点团之间尽可能散开，即z ( f ) 的标准差S ：达到尽可能大f 局部投影点应尽可能密集，最好凝聚成若干个点团 同时要求z ( i ) 与质量等级y ( i ) 的相关系数的绝对值l R ；，I 达到尽可能大，这样得到的投影值就能尽可能多地携带评价指标系统 x ( i ，J ) I J 一1 n ) 的变化信息，并能保证投影值对质量等级，( i ) 具有很好的解释性基于此，投影指标函数可构造为Q o ) 一S 。+ D ：+ I R 。，I ( 4 )式中l | 为取绝对值，S 。为投影值z ( i ) 的标准差，D ；为2 ( i ) 的局部密度，R ：，为z ( i ) 与y ( i ) 的相关系数，即S ，一 o ( i ) 一i ) 2 抽一1 ) “5 ，(
