[发明专利]水生生物群落多参数指数评价河流生态状况的构建方法

权利要求书

1.一种水生生物群落多参数指数评价河流生态状况的构建方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.布设样点，进行河流着生藻类、大型底栖动物和鱼类监测，获得水生生物数据，并基于获取的数据筛选候选生物参数；

S2.筛选构建河流生态状态评价的核心参数，包括：

S21.人类干扰梯度识别：基于理化环境因子调查和主成分分析，将多个环境因子降维至几个主成分，并用第一主成分得分(PC1)代表人类干扰梯度；

S22.选择任一候选生物参数作为模型初始预测变量m₁，从剩余参数中任意选择k个参数，k∈[1，n-1]，n为候选参数总数；从n个候选参数形成的所有组合中筛选出与PC1具有最大相关系数的候选参数组合，构建出n个广义线性模型；

S23.核心参数筛选：对比n个广义线性模型的AIC信息，计算各模型AIC值与最低AIC的差△AIC，筛选出△AIC小于设定阈值的模型；

S24.基于下述筛选原则对S23筛选出的各模型的参数进行进一步筛选：

①参数个数≤8个；

②优先选择属于不同类型的参数组合；

③优先选择易于计算的参数；

最终获取m个核心参数；

S3.基于S2筛选的m个核心参数与PC1的相关性计算各核心参数的权重，构建评价指数进行河流生态状态评价。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1中，基于调查断面的水质、物理栖息地质量、河岸带土地利用和人类干扰强度确定用于构建评价指数的参照点和受损点。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1中，还包括对候选参数进行标准化处理，根据参数对压力的响应特征，分为正向参数和反向参数，分别进行标准化；

其中正向参数为对随压力增强而增大的参数，以参照点5％分位数为期望值，以受损点95％分位数为临界值，采用下式进行归一化；

反向参数为对应随压力增强而减小的参数，以参照点95％分位数为期望值，以受损点5％分位数为临界值，采用下式进行归一化；

若归一化结果处于0～1之间，则该结果即为该参数得分，若该参数小于0，记为0；大于1，记为1，各参数最终得分处于0～1之间。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2还包括：

S20.对候选生物参数进行初筛，如果参数符合下述a、b、c任一情况，则剔除：

a.绘制参数分布直方图，计算众数，如果参数值在超过1/3的点位数值为0或1，则剔除；

b.分析参数间的相关性，若参数间皮尔森相关系数绝对值大于0.9，则保留其中一个参数，其余剔除；

c.检验参数值在参照点和受损点间的差异显著性，若参数值呈正态分布，则选用参数t检验，否则选用非参数Mann-Whitney U秩和检验，剔除差异不显著的参数；

通过初筛的参数用于下一步核心参数筛选。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述理化环境因子包括浊度、高锰酸盐指数、可溶性有机碳、电导率、叶绿素a浓度、总氮、氨态氮、硝态氮、总磷、磷酸盐、溶氧、pH、河岸带土地利用、栖境多样性、河道变化、交通干扰程度和底质组成。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S22中，基于下式构建广义线性模型：

g{E(Y)}＝LP＝a+b₁X₁+b₂X₂+…+b_kX_k

式中：g{}是一个单调且可二次微分的联系函数，E(Y)是期望值，Y是响应变量，X₁…X_k是k个环境变量，b₁…b_p为p个回归系数，a是回归方程常数项，LP是线性预测值。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S23中，筛选出△AIC小于2的模型，对模型参数进一步筛选。