一种基于线性判别分析的土壤重金属来源解析方法

技术特征：
1.一种基于线性判别分析的土壤重金属来源解析方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：对研究区进行监测布点，并进行土壤样本采集以及土壤样品处理，测量土壤样本中重金属的含量；步骤2：对所测研究区域的土壤重金属进行描述性统计分析；步骤3：利用地统计学方法分析研究区域土壤重金属空间分布特征，识别出土壤污染源；步骤4：建立土壤重金属污染源解析alds-mlr受体模型，并采用土壤重金属污染源解析alds-mlr受体模型解析土壤重金属污染源及其贡献率；步骤5：根据地统计分析的重金属空间分布特征识别的污染源及alds-mlr受体模型解析的污染源及其贡献率，得到明确的污染源及贡献率。2.根据权利要求书1所述的方法，其特征在于，在步骤2中，通过直方图图检验重金属含量是否符合正态分布。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤3中，不符合正态分布的重金属含量数据进行对数变换的操作，应用普通克里金插值方法绘制土壤重金属空间特征分布图，分析出污染源。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤4中，在建立土壤重金属污染源解析alds-mlr受体模型时，采用以下子步骤：步骤4-1：对所采集的各重金属浓度数据进行相关性分析得到各个重金属之间的相关性系数；步骤4-2：采用线性判别分析lda降维，最大化类间距离，最小化类内距离，优化目标函数，得到最佳的投影矩阵ω；步骤4-3：得到绝对线性判别得分，建立多元线性回归模型。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤4-2中，包括以下子步骤：步骤4-2-1：计算类内散度矩阵s
w
；；其中c为样本的类别数,c
i
为第i个样本所属类，μ
i
为第i个样本的均值，x为样本的真实值；步骤4-2-2：计算每个类均值点相对于样本中心的散列情况，得到间散度矩阵s
b
；；其中c为样本的类别数，μ
i
为第i个样本的均值，μ是所有样本的均值,n是样本的个数，n
i
是第i个样本；
步骤4-2-3：优化目标函数，使其类间距离最大，类内方差最小，最大化目标函数，使其达到最大：其中ω为投影矩阵，c为样本的类别数，c
i
为第i个样本，μ
i
为第i个样本的均值，μ是所有样本的均值，x为样本的真实值；将步骤4-2-1与步骤4-2-2中的s
w
与s
b
带入上式目标函数可以简化为：其中s
b
、s
w
分别为类间距离散度和类内距离散度，ψ为投影矩阵；步骤4-2-4：计算矩阵对矩阵进行特征分解；步骤4-2-5：根据步骤4-2-4计算所得到的特征值，计算最大的d个特征值和对应的特征值向量(ω1、ω2、ω3,
…
ω
d
)得到投影矩阵ω，其中ω
d
为第d个特征值所代表的投影向量；步骤4-2-6：对样本集中的每一个样本特征x
i
,转化为新的样本z
i
＝ω
t
x
i
；步骤4-2-7得到输出样本集；d`＝{(z1,y1),(z2,y2)，λ，(z
i
,y
i
)，λ，(z
n
,y
n
)}，其中z
i
为转化后的第i个新样本，y
i
为第i个样本所属于的类别，n代表样本的个数。6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，在步骤4-3中，包括以下子步骤：步骤4-3-1：计算得到绝对线性判别得分；绝对线性判别得分由线性判别分析得到的主因子得分减去0浓度样本的主因子分数得到每个样本的alds；步骤4-3-2：将绝对线性判别得分作为自变量，金属浓度作为因变量做回归分析得到回归系数与回归常数项；得到的回归系数可将alds转化为主因子对应的污染源对每个样本的浓度贡献，公式为：式中p为因子的个数，c
i
为重金属i的浓度，b
io
为多元线性回归的常数项，b
pi
为多元线性回归的回归系数，alds
p
为因子p的绝对线性判别得分，b
pi
×
alds
p
为因子p对于c
i
的含量贡献，所有样本的b
pi
×
alds
p
平均值即为因子p对应的污染源平均绝对贡献量，其中因子p对应的污染源贡献率为其平均绝对贡献量与所有源贡献量的比值。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤5中，根据地统计分析的重金属空间分布特征识别的污染源及alds-mlr受体模型解析的污染源及其贡献率，得到明确的污染源及贡献率。

技术总结
一种基于线性判别分析的土壤重金属来源解析方法，包括以下步骤：步骤1：对研究区进行监测布点，土壤样本采集以及土壤样品处理，测量土壤样本中重金属的含量；步骤2：进行描述性统计分析；步骤3：利用地统计学方法分析研究区域土壤重金属空间分布特征，识别污染源；步骤4：采用ALDS-MLR受体模型解析土壤重金属污染源及其贡献率；步骤5：根据地统计分析的重金属空间分布特征识别的污染源及ALDS-MLR受体模型解析的污染源及其贡献率，得到明确的污染源及贡献率；最终实现对研究区的土壤重金属来源解析。该方法结合地统计学方法探析了土壤中重金属的来源及其贡献率，以期为当地土壤重金属污染科学防控和修复治理提供理论依据。污染科学防控和修复治理提供理论依据。污染科学防控和修复治理提供理论依据。


技术研发人员：王安慧 冯梓义 任东 任顺 肖敏 肖配 刘金格
受保护的技术使用者：三峡大学
技术研发日：2022.07.29
技术公布日：2022/11/11