[发明专利]一种基于地理探测器的流域水污染风险因子分析方法

说明书

本发明提供了一种基于地理探测器的流域水污染风险因子分析方法。获取流域内每个水质监测站点所在的位置以及水质综合污染指数评价项目；建立以每个水质监测站点为中心的具有设定大小的缓冲区；获取流域内的影响因子，并进行离散化处理，获得流域内处理后的影响因子；获得每个水质监测站点的影响因子；计算出每个水质监测站点的水质综合污染指数；利用地理探测器分析每个影响因子对水污染空间分布的影响程度，获得影响水污染空间分布的关键影响因子。本发明既能消除影响因子之间的多重共线性，又能将单因子对水污染空间分布的影响程度和不同影响因子对水污染的交互作用纳入考虑，充分保证对水污染空间分布影响因子的考虑的准确性。

技术领域

本发明涉及水污染研究技术领域，尤其涉及一种基于地理探测器的流域水污染风险因子分析方法。

背景技术

随着科学技术的发展，工业化污染、农业污染及生活污染日益严重，保护水质、控制水体污染，已经成为全球许多国家的重大策略。当进入水体的污染物含量超过水体本地值和自净能力时，水体原有的性质和用途就会受到损害，水污染受多种因素的共同影响，厘清水污染的影响因子能掌握主要污染物的种类及其时空变化规律，根据影响因子可以分析不同区域污染状况与周围污染源的关系，找出主要治理对象，针对主要影响因素进行治理，收到更好的治理效果。

水污染的空间分布是由多种影响因子共同作用的结果。在多影响因子研究中，不仅需要单独考虑每个因子的作用还需要考虑多个因子的交互作用，同时研究结果易受多个影响因子间冗余性与共线性的影响。目前，主要是基于空间统计学方法，要求影响因素不随空间变化而变化。如因子相关性分析，将影响因子间的协同和交互作用纳入考虑，但该方法可能导致与水污染显著相关的变量被忽略；为了有效避免多重共线性问题，需要利用主成分分析方法对影响因子进行降维处理，但该方法容易忽视因子间的交互作用。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于地理探测器的流域水污染风险因子分析方法，主要包括以下步骤：

S1、获取流域内每个水质监测站点所在的位置以及水质综合污染指数评价项目；

S2、基于每个水质监测站点所在的位置，建立以每个水质监测站点为中心的具有设定大小的缓冲区；

S3、获取流域内的影响因子，并进行离散化处理，获得流域内处理后的影响因子；

S4、基于地理空间分析技术，提取出每个缓冲区中处理后的影响因子，从而获得每个水质监测站点的影响因子；

S5、基于所述水质综合污染指数评价项目，计算出每个水质监测站点的水质综合污染指数；

S6、基于步骤S4中所述水质监测站点的影响因子和步骤S5中所述水质监测站点的水质综合污染指数，利用地理探测器分析每个影响因子对水污染空间分布的影响程度，获得影响水污染空间分布的关键影响因子。

进一步地，在步骤S1中，每个水质监测站点的水质综合污染指数评价项目相同，其中，水质综合污染指数评价项目包括：PH、溶解氧、高锰酸盐指数、生化需氧量、氨氮、挥发酚、汞、铅以及石油类；

进一步地，步骤S2中，每个水质监测站点对应的缓冲区大小相同；

进一步地，步骤S3中，所述影响因子包括：人口密度、城镇化率、地区生产总值、工业增加值占GDP比重、工业企业数、耕地面积、农药化肥使用量、污水排放量、污染物排放总量、环保机构数、环境污染治理投资占GDP比重、森林覆盖面积、年均降水量以及平均海拔高度；

进一步地，在步骤S3中，采用Arc GIS自然间断点分级法对数值量的影响因子进行离散化处理，转换为类型量；其中，工业企业数和环保机构数均为类型量，除工业企业数和环保机构数之外的影响因子全为数值量；

进一步地，在步骤S5中，每个水质监测站点污染物种类都相同，通过公式(1)和(2)，计算出每个水质监测站点的水质综合污染指数：