[发明专利]基于假设检验法的水体监测点位优化方法

说明书

基于假设检验法的水体监测点位优化方法，解决现有的监测点位评估方法存在局限性、周期长、准确性差和成本高等问题；包括以下步骤：选定待监测的水体区域；布设主监测点位和辅助监测点位；以主监测点位和辅助监测点位的水体检测数值为随机样本，逐一对随机样本进行假设检验，以确定：主监测点位或辅助监测点位的水体水质情况是否能代表待监测的水体区域的水质情况；主监测点位的水体水质情况不能代表，用可代表水体水质情况的辅助监测点位替换；主监测点位和辅助监测点位的水体水质情况都不能代表，重新布设新辅助监测点位并筛选出所需点位数目。本发明可快速判断水体监测点位是否具有代表性；处理速度快、准确率高、计算成本低、可处理大量样本。

技术领域

本发明属于水库、河流、海洋等水生态环境监测领域中水体监测点位优化方法，具体是基于假设检验法的水体监测点位优化方法。

背景技术

水体常规监测布点是从空间上保证监测点位采集的样品具有水体区域真实值代表性的重要工作，对缺少监测资料的区域，一般要通过长期的调查监测分析及大量的监测数据，不断优化和调整监测点位，筛选出具有代表性的监测点位。监测点位的优化可以很好的提高监测点位具有水体区域真实值的代表性，更好地反映河流、海洋等水环境的质量状况和污染压力。

常规的监测点位设置和优化，首先需要根据经验布设监测点位，按照丰、枯、平水期采样，通过对一年以上采样结果的分析，进行监测点位的加密或调整或优化，此种方式耗时耗力。为更准确的反映水质情况，降低成本，在传统布设监测点位的基础上，科学合理的评估监测点位也有利于监测点位优化工作。现有技术中，常见的监测点位评估方法主要有空间插值模型、聚类分析模型、主成分分析模型、点估值模型等，这些模型在科学性上对监测点位优化提出了解决方案，但是这些模型都有一定的局限性、评估周期长、准确性差、数据处理量巨大、优化和评估成本高。如空间插值模型在研究区域范围较大，地形很复杂时，计算成本会增加；聚类分析模型处理较大的样本量有一定困难；主成分分析模型：当主成分的因子负荷的符号有正有负时，综合评价函数意义就不明确；点估值模型的缺陷是没法给出估计的可靠性，也没法说出点估计值与总体参数真实值接近的程度。

发明内容

本发明克服了现有技术中基于评估模型的监测点位评估方法存在一定的局限性、评估周期长、准确性差、优化和评估成本高的缺点，提供了一种基于假设检验法的水体监测点位优化方法。

本发明实现以上发明目的采用的技术方案是：基于假设检验法的水体监测点位优化方法，该方法包括以下步骤：步骤A至步骤E。

步骤A：选定待监测的水体区域。

步骤B：根据步骤A中选定的水体区域中排口分布、水流方向的实际因素，按现有技术的设置方法布设至少一个主监测点位；在主监测点位的周围按设计距离布设一组辅助监测点位。

步骤C：在步骤B中的主监测点位和辅助监测点位采集水样并检测，得到一组检测数值，以这一组检测数值作为随机样本，按照以下步骤对随机样本逐一进行假设检验，以确定：随机样本所在的主监测点位或辅助监测点位的水体水质情况是否能代表待监测的水体区域的水质情况：

C1：选择任一随机样本，将该随机样本数值用μ表示，假设该随机样本数值μ为待监测的水体区域的水质检测数值的真实值；

C2：通过以下假设检验公式(1)，计算步骤C1中所选择的随机样本的t值：

公式(1)中：为样本均值，μ为步骤C1中的随机样本数值，s为样本标准差，n为样本总量。

C3：通过表1确定拒绝域临界值w，步骤如下：

C3-1：表1中，自由度值υ通过样本总量n计算得到：υ＝n-1；并在表1中查找出自由度值υ所在的行；