[发明专利]基于鲸鱼算法和投影寻踪的寒区河湖健康评价方法及装置

说明书

本发明涉及基于鲸鱼算法和投影寻踪的寒区河湖健康评价方法及装置。其技术方案是：包括以下步骤：一、构建寒区河湖健康评价指标体系；二、对评价指标值进行归一化处理：消除寒区河湖健康评价指标值间的量纲；三、利用熵权法计算各评价指标的客观权重，四、利用熵权法计算得到的权重对评价指标值进行加权处理：将熵权法得到的每个评价指标的权重分别与评价指标值进行乘法运算得到的评价指标值；五、设计寒区河湖健康评价投影目标函数；六、利用改进的鲸鱼优化算法优化寒区河湖健康评价投影目标函数；七、获得寒区河湖健康评价结果。本发明能够客观确定评价指标的权重，计算步骤明确，评价结果准确，满足对寒区河湖健康评价的要求。

技术领域

本发明涉及寒区河湖管理技术领域，具体涉及基于鲸鱼算法和投影寻踪的寒区河湖健康评价方法及装置。

背景技术

目前，针对寒冷地区河湖生态管理与保护问题的研究较多，而关于寒冷地区河湖健康评价指标体系及方法的研究较少。面向寒冷地区河湖健康发展需求，亟需提出量化健康评价指标体系及方法，以便于河湖管理者及时掌握河湖健康问题，精准实施管护措施。由于东北寒冷地区水体背景值高水质好坏难以同一标准衡量、季节性河流生态流量满足程度难以评价等问题，在点、线、面不同尺度上选取能全面、客观的反映东北寒冷地区水生态系统健康状况的评价指标，建立合适的健康评价指标体系及方法，综合评价东北寒冷地区水生态系统健康情况，成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于解决上述技术问题或部分技术问题，提供基于鲸鱼算法和投影寻踪的寒区河湖健康评价方法及装置，可以实现对东北寒冷地区河湖健康的客观、精确评价。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：

第一方面，本发明的一种基于鲸鱼算法和投影寻踪的寒区河湖健康评价方法，包括如下步骤：

一、构建寒区河湖健康评价指标体系：寒区河湖健康评价指标包括生态流量满足程度、河流纵向连通指数、水质优劣程度、天然湿地保留率、水土保持率、水功能区水质达标率、岸带状况、鱼类保有指数、大型底栖无脊椎动物生物完整性指数、堤防工程达标率、公众满意度、入河排污口规范化建设程度和取水口规范化管理程度13个，通过数据采集装置采集和输入上述指标；

二、对评价指标值进行归一化处理：消除步骤一所述寒区河湖健康评价指标值间的量纲。

成本型指标的计算公式如下：

收益型指标的计算公式如下：

式中：i为样本数，j为评价指标数，x^*(i,j)代表归一化后的指标值，x(i,j)为归一化前的指标值，x_min(j)代表第j个评价指标的最小值，x_max(j)代表第j个评价指标的最大值；成本型指标数值越小越优，收益型指标数值越大越优；

三、利用熵权法计算各评价指标的客观权重；

(1)计算第i个样本第j个指标的权重，公式如下：

(2)计算第j个指标的熵值，公式如下：

(3)计算第j个指标的权重，公式如下：

四、利用步骤三计算得到的权重对评价指标值进行加权处理：将步骤三得到的每个评价指标的权重分别与评价指标值进行乘法运算得到的评价指标值，公式如下：

式中，代表加权后的指标值，w_j代表第j个指标的权重；