[发明专利]一种基于多因子和AHP-E模型的农药残留污染评价方法

摘要

本发明公布了一种基于AHP‑E模型的多因子农药残留污染综合评价方法，综合侦测结果中的多属性因子，得到不同农产品、不同时间段的农药残留污染程度；包括：对多种数据集进行预处理；采用层次分析法进行综合评价，得到特定农产品的农残污染指数；通过熵值法对各个时间段内的农残污染进行综合评价，得到特定时间段内的农残污染指数。本发明方法能够综合侦测结果中的多属性因子，分别对各种农产品及不同时间段的农药残留污染情况进行综合评价，突出具有异常农残污染情况的采样时间段，有效突出不同时间段农药残留污染程度的差异。

主权项

1.一种基于AHP‑E模型的多因子农药残留污染综合评价方法，综合侦测结果中的多属性因子，得到不同农产品、不同时间段的农药残留污染程度；包括：对多种数据集进行预处理；采用层次分析法进行综合评价，得到特定农产品的农残污染指数；通过熵值法对各个时间段内的农残污染进行综合评价，得到特定时间段内的农残污染指数；具体步骤如下：A.对多种数据集进行预处理：利用农药残留侦测结果数据集、农药属性数据集、MRL标准数据集，得到用于进行农药残留污染评价的多属性数据集，从该数据集中提取用于进行农药残留污染综合评价的评价因子；进一步得到农产品的评价因子取值矩阵I＝(I1 I2 ... Ii ... In)T，其中Ii是第i种农产品对应各评价因子的农残检出情况向量，n为待评价的农产品数目；B.根据A中得到的评价因子的属性与结构，对评价因子进行层次结构划分，设计层次分析结构模型，并构造判断矩阵，逐层计算评价因子权重，进一步的得到评价因子权重向量W'；包括如下操作：B1.确定层次分析过程中的目标层、准则层、方案层；其中目标层用于对农产品中农药残留污染情况进行综合评价，准则层为A中所选择的评价因子，方案层为待评价的多种农产品；B2.根据评价因子的性质，对准则层进行层次划分，使评价因子尽可能数量均匀的分布在各准则层中；B3.对于每一个准则层，采用矩阵标度对评价因子重要程度进行两两比对，得到判断矩阵B＝(bij)n*n，其中，bij为因子i和因子j的重要性之比，与之对应的因子j和因子i的重要性之比bji＝1/bij；n为评价因子数量；B4.每一个准则层得到的判断矩阵B，记准则层m的判断矩阵为Bm，通过式2计算该准则层的因子权重Wm：BmWm＝λWm   (式2)其中λ为判断矩阵Bm的最大特征根，Wm为对应于λ的正规化的特征向量，记为Wm＝(w1 w2 ... wi ... wn)，Wm的分量wi为相应元素单排序的权值；B5.通过式3～4，对判断矩阵进行一致性检验：CI＝(λ‑n)/(n‑1)   (式3)CR＝CI/RI   (式4)式中，CR为一致性比率；CI为一致性指标；n为该准则层的评价因子个数；RI为随机一致性指标，由n决定；当CR<0.1时，判断矩阵B满足一致性检验，λ对应的特征向量W可作为综合评价的权值向量；否则需要重新调整判断矩阵B；B6.准则层具有多层架构，通过式5计算全部评价因子权值矩阵W：W＝WnT Wn‑1....W1   (式5)计算全部评价因子权值矩阵W，式中W1为准则层1中评价因子权值向量，Wn为准则层n中评价因子权值向量；为便于计算，将评价因子权值矩阵W转换为评价因子权值向量W'；C.将步骤B中得到的评价因子权重与农药残留污染侦测结果中各农产品对应各评价因子下农残检出情况进行加权求和，得到各农产品的农残污染指数；D.根据步骤A‑C计算得到对各个时间段内不同农产品的农残污染指数；将各时间段内的采样农产品作为评价因子，将各农产品的农残污染指数作为对各时间段内农残污染进行综合评价的评价因子值，得到评价矩阵；E.采用熵值法比较各个农产品在各个时间段里的农残污染指数的变化情况，确定因子权重；将因子权重与D中的评价因子值进行加权求和，得到特定时间段内农残污染指数；具体过程为：E1.根据不同时间段内各农产品农残污染指数的变化情况，通过式6计算各个农产品在作为对时间段内农药残留污染情况进行综合评价的评价因子时的信息量贡献度：式中，Pij表示第j个因子用于对时间段Ti进行综合评价的贡献度；xij指在采样时间Ti第j个农产品的农残污染指数，m是时间段数；E2.根据因子贡献度，通过式7～9计算因子间差异系数：k＝1/ln m   (式8)dj＝1‑ej   (式9)式中，ej为第j个评价因子的熵值，ej∈[0,1]；dj为第j个因子的差异系数；E3.根据因子差异系数，通过式10计算得到评价因子权重：其中，当dj＝0时，第j个因子对于评价过程影响程度忽略不计，权重wj＝0；E4.通过步骤E1‑E3得到各评价因子权重向量将其与评价矩阵X各项加权求和E＝XW^T＝[E₁ E₂ ... E_i ... E_m]^T，即得到采样时间T_i的农残污染指数E_i；通过上述步骤，实现基于AHP‑E模型的多因子农药残留污染综合评价。