系統(tǒng)聚類分析法在大氣污染中的應用.ppt

系統(tǒng)聚類分析法在大氣污染中的應用 System clustering analysis in application of atmospheric pollution,實際問題的提出 聚類要素的數據處理 樣品間距離計算 最短距離法 繪制出聚類譜系圖 類的定義 結論,設在某城市的環(huán)保檢測站于2009年在全市均勻地布置了14個監(jiān)測點，每天三次定時抽取大氣樣品，測量大氣中二氧化硫、氮氧化物、飄塵的含量。前后5天，每個取樣點（監(jiān)測點）每種污染元素實測15次，取15次實測值的平均作為該取樣點大氣污染元素的含量（見表1） （1） 試用系統(tǒng)聚類分析法對這現(xiàn)象進行研究，并繪制譜系圖來進行分類。 （2） 根據（1）中的分類結果，談談你自己的建議？,一、實際問題的提出,表1 2009年某城市記錄的14個監(jiān)測點的大氣污染數據,二、聚類要素的數據處理,在聚類分析中，聚類要素的選擇是十分重要的，它直接影響分類結果的準確性和可靠性。 在地理分類和分區(qū)研究中，被聚類的對象常常是多個要素構成的。不同要素的數據往往具有不同的單位和量綱，其數值的變異可能是很大的，這就會對分類結果產生影響。因此當分類要素的對象確定之后，在進行聚類分析之前，首先要對聚類要素進行數據處理。,假設有m 個聚類的對象，每一個聚類對象都有n個要素構成。它們所對應的要素數據可用表2給出。,表2 聚類對象與要素數據,在本論文中，用到的聚類要素的數據處理（轉換）方法有如下:,極差的標準化，即 經過這種標準化所得的新數據，各要素的極大值為1，極小值為0，其余的數值均在0與1之間。,（公式1）,表3 極差標準化處理后的數據,三、樣品間距離的計算,絕對值距離計算,四、最短距離法,原理 最短距離法，是在原來的1414距離矩陣的非對角元素中找出 ，把分類對象和 歸并為一新類 ，然后按計算公式 計算原來各類與新類之間的距離，這樣就得到一個新的13階的距離矩陣； 再從新的距離矩陣中選出最小者 ，把 和 歸并成新類；再計算各類與新類的距離，這樣一直下去，直至各分類對象被歸為一類為止。,由于 的距離是最小的，故而合并 和 ，同時劃去第13行和第13列，于是我們得到,如此重復下去，直到合并為一類為止，我們得到,五、類的定義,設閾值T的正數，若集合中任意兩個元素的距離都滿足：,則稱G對于閾值組成一個類。,0.500,0.622,六、繪制出聚類譜系圖,七、結論,（1）由最長距離法計算的結果與最短距離法比較后，發(fā)現(xiàn)運用最短距離的譜系圖并且當閾值 =0.500時分類是比較好的，所以再根據類的定義，把這些監(jiān)測點分為六大類分別是6,8,13、1,2、4,5,11,12,9,10、3、7 ,14。,（2）由此，我們用互不相關的前5個主要成分來代替原來的18個指標變量損失的信息不大，所以結論分析（建議）如下： 1,2這三個觀測點，污染極輕，應加以保持。 4,5,11,12,9,10這五個觀測點，污染較輕，應注意減少污染物的排放。 6,8,13這三個觀測點，大氣污染較嚴重，應加強城市綠化工作，建立城市立體綠化體系。 7觀測點污染較重，應該進行整治。 14觀測點污染很重應該按