湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康評價數(shù)據(jù)處理方法

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1、魯湖生態(tài)系統(tǒng)健康評價—熵權(quán)綜合健康指數(shù)法參考自：《基于支持向量機的湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康評價研究》——畢溫凱評價模型湖泊生態(tài)系統(tǒng)是一個涵蓋內(nèi)、外因素的綜合體。生態(tài)系統(tǒng)健康應(yīng)包含兩方面內(nèi)涵:滿足人類社會合理需求的能力和生態(tài)系統(tǒng)本身自我維持與更新的能力。決定湖泊生態(tài)系統(tǒng)的健康與否的因素有內(nèi)在因素也有外在因素，內(nèi)在因素為系統(tǒng)自身維持能力和抵抗里的強弱，外在驅(qū)動力包括自然干擾和人為干擾。評價是否正確的關(guān)鍵在于評價指標的建立、指標權(quán)重的確定和評價方法的選用。1、評價指標體系的建立(1)評價指標的結(jié)構(gòu)組成（a）人類、社會和經(jīng)濟層（b）湖泊自身層穩(wěn)定性指標：指湖泊的理化性質(zhì)達標完整性指標：指湖泊內(nèi)部結(jié)構(gòu)完整，

2、主要體現(xiàn)在湖泊內(nèi)部生物結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣功能性指標：指系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)、能量和信息流動的完整，受突發(fā)的自然或人為擾動后具有恢復(fù)力，有活力。(2)評價指標篩選原則：①系統(tǒng)性原則,能夠反映湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康的整體情況②可操性原則,所選指標必須簡明、實用且靈敏。③規(guī)范性原則,所選指標的概念定義、監(jiān)測獲得方法必須做到統(tǒng)一規(guī)范。魯湖生態(tài)系統(tǒng)健康評價指標選擇如下：指標意義①TLI(∑):綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)（無量綱），復(fù)合型指標，用于評價湖泊富營養(yǎng)化水平，反映湖泊營養(yǎng)狀況。式中,TLI(∑)表示綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)；TLI(j)代表第j種參數(shù)的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)；Wj為第j種參數(shù)的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)的相關(guān)權(quán)重。③DO：溶解氧（mg/L

3、），溶解在水中的氧稱為溶解氧，溶解氧以分子狀態(tài)存在于水中，是評價水質(zhì)的重要指標之一。④Exst：結(jié)構(gòu)能質(zhì)（J/mg），生態(tài)系統(tǒng)單位有機質(zhì)和生物量所含的能量，獨立于湖泊生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)水平，表征湖泊生態(tài)系統(tǒng)利用環(huán)境資源的能力，反映湖泊生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的組織性和穩(wěn)定性。一般而言，結(jié)構(gòu)能質(zhì)的數(shù)值越大，其所對應(yīng)的生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜基因的物種比重越大，所對應(yīng)的湖泊生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的組織性和穩(wěn)定性越理想越。能質(zhì)結(jié)構(gòu)的計算公式如下:式中，Ci為第i種生物的生物量（mg/L），為總生物量（mg/L），為對應(yīng)權(quán)重，浮游植物、浮游動物和底棲生物分別取3.4、36.8和36.8(1)綜合健康指數(shù)建立一個綜合健康指數(shù)，來定量地評價湖

4、泊生態(tài)系統(tǒng)的健康狀態(tài)它在0-1之間取值，其值為0時代表健康狀態(tài)最差，為1時代表健康狀態(tài)最好。為了更清楚地描述健康狀態(tài)，將CHI值劃分為5個區(qū)間：0-0.2；0.2-0.4；0.4-0.6；0.6-0.8；0.8-1.0，它們分別對應(yīng)著很差、差、中等、好、很好共5個健康狀態(tài)。綜合健康指數(shù)的計算公式如下：結(jié)合魯湖生態(tài)系統(tǒng)的特點，選用綜合健康指數(shù)法(CHI)進行魯湖生態(tài)系統(tǒng)健康評價。式中,m為評價指標的個數(shù)；Wi為指標i的權(quán)值；Ii為指標i的歸一化值。(2)計算各指標的歸一化值指標歸一化時，取序列中各指標的相對最佳值為1，其余值則以其與最佳值的比值或比值的倒數(shù)作為歸一化后的值。若各指標中的最大值為相

5、對最佳值，則其余值與最大值的比值作為其歸一化后的值；若各指標中的最小值為相對最佳值，則其余值與最小值的比值的倒數(shù)作為其歸一化后的值。(3)確定指標權(quán)重設(shè)有n個評價樣本，m個評價指標特征值，則可以構(gòu)成樣本指標特征值矩陣C，其中C為m×n的矩陣，矩陣中Cij（i=1，2，…，n，j=1，2，…，m）代表第i個樣本的第j個指標的特征值。對矩陣C中指標進行歸一化處理，得到判斷矩陣Q，對于正向指標（指標值越大越好）和逆向指標（指標值越小越好）分別采用以下公式：式中qij為歸一化處理后的評價樣本i的j指標，Cij為對應(yīng)原指標，Cjmin為監(jiān)測樣本中j的最小值，Cjmax為監(jiān)測樣本中j的最大值。利用以下公式

6、計算第i項指標的焓值Hi：由此得到各個指標的權(quán)重Wi。然后，就可以得到綜合健康指數(shù)，根據(jù)指數(shù)來評價湖泊生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況。