本文選題：支持向量機　切入點：小樣本　出處：《湖南大學》2014年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：近年來，隨著城市規(guī)模的不斷擴大，人口的日益增長和經(jīng)濟的快速發(fā)展，水環(huán)境的污染問題日漸加劇，對區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展、飲用水安全和生態(tài)環(huán)境構(gòu)成了嚴重威脅，并且日益嚴重的水污染問題嚴重制約了我國經(jīng)濟社會的發(fā)展。根據(jù)《2010年中國環(huán)境狀況公報》數(shù)據(jù)顯示，由環(huán)保部組織監(jiān)測營養(yǎng)狀況的26個湖泊中，呈現(xiàn)富營養(yǎng)化的湖泊占42.3%。城市湖泊幾乎全部處于重富營養(yǎng)化或異常營養(yǎng)化狀態(tài)，絕大多數(shù)大中型湖泊已在富營養(yǎng)化的邊緣或已經(jīng)處于富營養(yǎng)化狀態(tài)（中華人民共和國環(huán)境保護部，2010）。因此，科學有效地揭示湖泊水質(zhì)健康狀況以及合理的水質(zhì)評價，不僅可了解和掌握水體的污染程度和發(fā)展趨勢，而且能為湖泊管理部門制定有效的控制方案及政府部門的環(huán)保決策提供有力依據(jù)。 本文基于以上情況，利用支持向量機模型良好的推廣和泛化能力，以及在處理分類問題及小樣本問題方面的優(yōu)勢，構(gòu)建了湖泊水質(zhì)評價模型，并運用此模型對白云湖的水質(zhì)評價進行了研究。在兩年多的研究時間內(nèi)，對廣州市白云區(qū)白云湖的水質(zhì)進行了八次跟蹤監(jiān)測，獲得了大批相關(guān)數(shù)據(jù)。依據(jù)國內(nèi)外相關(guān)研究及湖泊的實際監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，選取了溶解氧、化學需氧量、生化需氧量、氨氮、總磷、石油類在內(nèi)的六項指標，并借鑒國家制定的環(huán)保標準對六項指標進行了分級，構(gòu)建了由五個等級組成的以白云湖為研究對象的城市湖泊水質(zhì)評價指標體系。最后，以評價指標為訓練樣本在支持向量機上進行訓練，得到水質(zhì)評價模型，并將該模型應用于白云湖水質(zhì)評價中，進而獲得白云湖的水質(zhì)健康狀況。結(jié)果顯示，白云湖的水質(zhì)2013年4月份比2011年1月份有明顯好轉(zhuǎn)，但其生態(tài)系統(tǒng)還十分脆弱，，凈化水質(zhì)能力有限；廣和泵站引水口的水質(zhì)等級提高時，其出水水質(zhì)也有相應的提高。根據(jù)評價結(jié)果，提出了對白云湖要進行全面截污，提高進水水質(zhì)，并增加挺水植物、沉水植物的數(shù)量以及對石油類污染物的處理措施等方面的建議來改善湖泊水質(zhì)健康狀況。 此外，本研究中還將支持向量機的湖泊水質(zhì)評價模型與傳統(tǒng)的單因子評價法和模糊綜合評價法進行了比較，評價結(jié)果顯示，支持向量機水質(zhì)評價模型較傳統(tǒng)的評價方法而言，沒有水質(zhì)參評項目個數(shù)的限制，能夠全面、客觀地反映水資源各水質(zhì)參評項目的綜合污染程度，在小樣本的情況下也能得到較好的分類結(jié)果，能夠為決策者在制定決策時提供更加科學客觀的依據(jù)，有助于促進環(huán)境友好型社會的一步發(fā)展，具有廣闊的應用前景。
[Abstract]:In recent years, with the continuous expansion of urban scale, increasing population and rapid economic development, the pollution of water environment has become increasingly serious, which poses a serious threat to the development of regional economy, the safety of drinking water and the ecological environment. And the increasingly serious problem of water pollution has seriously restricted the economic and social development of our country. According to the data from the 2010 China Environmental status Bulletin, the Ministry of Environmental Protection organized and monitored the nutritional status of 26 lakes. The proportion of lakes with eutrophication was 42.3%. Almost all the urban lakes were in the condition of heavy eutrophication or abnormal nutrition. The vast majority of large and medium-sized lakes are already on the edge of eutrophication or in eutrophication (Ministry of Environmental Protection of the people's Republic of China). It can not only understand and master the pollution degree and development trend of water body, but also provide powerful basis for lake management department to make effective control plan and environmental protection decision of government department. Based on the above situation, a lake water quality evaluation model is constructed based on the good generalization and generalization ability of support vector machine model and its advantages in dealing with classification problems and small sample problems. The water quality evaluation of Baiyun Lake has been studied by using this model. In more than two years, the water quality of Baiyun Lake in Baiyun District of Guangzhou City has been tracked and monitored eight times. A large number of related data have been obtained. Based on the analysis of domestic and foreign related research and the actual monitoring data of lakes, six indexes, including dissolved oxygen, chemical oxygen demand, biochemical oxygen demand, ammonia nitrogen, total phosphorus and petroleum, are selected. And draw lessons from the national environmental protection standard to grade the six indexes, and construct the evaluation index system of urban lake water quality, which is composed of five grades, taking Baiyun Lake as the research object. The water quality evaluation model is obtained by training on support vector machine with evaluation index as training sample. The model is applied to the water quality evaluation of Baiyun Lake, and then the water quality health of Baiyun Lake is obtained. The results show that the water quality of Baiyun Lake is healthy. The water quality of Baiyun Lake in April 2013 was obviously better than that of January 2011, but its ecosystem was still very fragile and its ability to purify water was limited. According to the evaluation results, it is suggested that the Baiyun Lake should be cut off completely, the influent water quality should be improved, and the plants should be increased. The quantity of submerged plants and the treatment of petroleum pollutants are suggested to improve the water quality and health of lakes. In addition, the lake water quality evaluation model based on support vector machine is compared with the traditional single factor evaluation method and fuzzy comprehensive evaluation method. The evaluation results show that the support vector machine water quality evaluation model is more than the traditional evaluation method. Without limiting the number of water quality assessment items, it can comprehensively and objectively reflect the comprehensive pollution degree of each water quality assessment project, and can also obtain better classification results in the case of small samples. It can provide a more scientific and objective basis for decision-makers to make decisions. It is helpful to promote the one-step development of environment-friendly society and has a broad application prospect.
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：X824

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本文編號：1562065