[发明专利]基于聚类的河流水生态系统监测采样点选择方法

权利要求书

1.基于聚类的河流水生态系统监测采样点选择方法，其特征在于它按以下步骤实现：

一、对原始采样点数据进行预处理；

(1)对河流水质采样断面与取样点进行设置；

(2)候选能直接反映河流水生态系统监测结果的指标；

(3)在SPSS软件中对步骤(2)中的指标进行筛选，筛选原则为：

(a)计算指标对河流水生态系统特征贡献率；

(b)对指标的独立性进行分析：首先对指标进行正态分布检验，然后对符合正态分布的指标采用Pearson相关分析，不符合正态分布的指标采用Spearman秩相关分析；

(c)最后根据显著性水平确定各指标间信息重叠程度，选取其中相对独立和重要的指标作为评价指标；

二、对河流水生态系统的采样点指标进行模糊C均值聚类；

A、将表示同一类水质参数的每个指标作为一类，选择距离公式并计算表示同一类水质参数的各类指标之间的距离；

B、找出距离最近的表示同一类水质参数的两类指标，将其合并，并为新的一类指标新定义新类与原类之间的距离；

C、反复步骤B使表示同一类水质参数的类与类之间不断合并，最后全部表示同一类水质参数的样本归为一类，则聚类过程结束；

D、计算表示同一类水质参数的各指标权重，并进行从大到小的排序，同时结合采样点之间距离优化原则进行采样断面的优化；

三、结合步骤一的指标与采样断面与步骤二中的聚类结果选择权重系数大的指标进行优化。

2.根据权利要求1所述的聚类的河流水生态系统监测采样点选择方法，其特征在于步骤一中的对河流水质采样断面与取样点设置为：

(一)下应布设对照、控制、消减三种类型的断面，取样断面的布设遵循以下原则：

(1)在调查范围的两端应布设取样断面；

(2)调查范围内重点保护对象附近水域应布设取样断面；

(3)水文特征突然化处；水质急剧变化处；重点水工构筑物；附近应布设取样断面；

(4)水文站附近应布设采样断面，并适当考虑水质预测关心点；

(5)在拟建成排污口上游500m处应设置一个取样断面；

(二)取样断面上水质取样垂线设置的原则

每个断面处按照河宽布设水质取样垂线；

当河流断面形状为矩形或相近于矩形时，可按下列原则布设：

小河：在取样断面的主流线上设一条取样垂线；

大和中河：河宽小于45m者，共设两条取样垂线，在取样断面上各距岸边1/4水面宽处各设一条取样垂线；河宽大于45m者，共设三条取样垂线，在主流线上及距两岸不少于0.45m，并有明显水流的地方各设一条取样垂线；

(三)垂线上水质取样点设置的原则

每根垂线上按照水深布设水质取样点；

在一条垂线上，水深大于5m时，在水面下0.5m水深处及在距河底0.5m处，各取样一个；水深为1～5m时，只在水面下0.5m处取一个样；在水深不足1m时，取样点距水面不应小于0.3m，距河底也不应小于0.3m；

对于三级评价的小河，不论河水深浅，只在一条垂线上取一个样，情况下取样点应在水面下0.5m处，距河底不应小于0.3m。