(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210699018.X (22)申请日 2022.06.20 (71)申请人 三峡大学 地址 443002 湖北省宜昌市西陵区大 学路8 号 (72)发明人 肖敏　李泽宇　任东　任顺　熊彪　 孙正　 (74)专利代理 机构 宜昌市三峡专利事务所 42103 专利代理师 易书玄 (51)Int.Cl. G06K 9/62(2022.01) G06F 30/20(2020.01) G06Q 50/02(2012.01) G01N 33/24(2006.01)G06F 119/02(2020.01) (54)发明名称 一种基于PCA -PMF的农田土壤重金属定量源 解析的联用方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于PCA ‑PMF的农田土壤 重金属定量源解析的联用方法， 该方法采用多元 统计分析方法中的PCA主成分分析模型和受体模 型中的PMF模型相结合的方法， 实现对土壤重金 属的污染来源进行快速、 准确的定量源解析； 该 方法既能利用PCA模型为PMF模型提供较为可靠 的因子数目判定， 又能结合两者对污染源的解析 结果进行对比验证， 提高了定量源解析的准确 性。 权利要求书2页 说明书7页 附图6页 CN 115130567 A 2022.09.30 CN 115130567 A 1.一种基于PCA ‑PMF的农田土壤重金属定量源解析的联用方法， 其特征在于： 包括如下 步骤： S1： 对原始数据进行 预处理 S101， 划定研究区域， 在研究区域中选择多个采样点进行土壤采样并检测， 获取原始土 壤重金属浓度数据； 通过EXCEL软件对 数据集进 行预处理， 其中缺 失值通过平均值来进 行补 充； S102， 利用Excel软件对处理后的每一个样点的浓度数据进行乘以20%的操作， 得到浓 度数据集所对应的不确定度数据集； S2： 利用PCA模型对重金属元 素浓度数据进行主成分 分析： S201， 将S1中预处理后的各重金属元素的浓度数据输入到SPSS软件中， 对数据进行KMO 检验和Bar tlett球形检验， 判断输入的原 始数据是否适 合做因子分析； S202， 选取检验结果显示符合做因子分析的条件的数据集， 进行主成分分析， 经方差最 大正交旋转后， 生成土壤重金属特征值和方差累积贡献率结果图， 得到主成分分析结果表， 获得主成分的相应数目； S3： 利用PMF模型对重金属元 素浓度数据进行定量源解析： S301， 将S1中预处理后的各重金属元素的浓度数据和对应的不确定度数据一起输入到 EPA PMF 5.0软件中， 利用软件内置功能对 数据进行物种浓度信噪比检验， 当各元素对应的 信噪比参数 大于等于2时， 即可表示数据的变异程度高、 质量 好， 可直接用于PMF模型； S302， 在S202中PCA解析的主成分数目的基础 上， 首先在PMF模型中设置因子数目， 因子 数目需要大于等于S202的主成分数目， 然后对PMF模型进行运行 试算； S302， 设置最佳污染源因子判定条件： a.所有输入模型的采样点数据中， 有不小于80%的数据的残差分析结果在 ‑3到+3之间 且符合正态分布； b.因子内各 元素的拟合系数r^2均大于等于 0.5； c. Q(robust)/Q(t rue)的比值小于等于1.5； S303， 统计满足S3 02条件的因子数目， 即为 解析出的污染源因子数目； S304， 利用EPA  PMF 5.0软件自带的matlab作图工具， 生成各重金属元素对污染因子的 贡献率示意图； 利用PMF模型的计算结果， 在Excel中作出各污染源因子对研究区域的贡献 率示意图； S4， 对污染源解析结果进行对比验证， 结合污染源因子的贡献率和研究区域的实地情 况， 具体分析污染来源： S401， 将S3中PMF模型解析的污染源因子结果与S2中PCA主成分 分析的结果进行比对： 首先比对PCA和PMF模型在解析污染源因子数目的结果上进行对比验证： 当两个模型解析出的主要污染源因子数目相差不超过PMF解析出的因子数目的50%， 则 PMF模型解析污染源因子数目结果的可靠性得到验证； 其次对PCA和PMF模型在解析污染源因子所影响的重金属元 素的结果上进行对比验证： 当PMF模型解析出的因子数的大于等于80%的污染因子， 对重金属元素的影响能与PCA 模型解析出的主成分对重金属元素的影响对应上， 即可表明PMF在解析污染源因子所影响 的重金属的结果是 可靠的；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115130567 A 2同时满足上述两条件时， 表明PMF模型的解析 结果可靠； S402， 利用S304中各污染源因子对土壤重金属的贡献度的数据， 结合研究区域的实地 情况， 进一 步分析各重金属元 素的具体污染来源。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115130567 A 3