一种有效评价屋顶花园土壤肥力的方法与流程

本发明涉及一种有效评价屋顶花园土壤肥力的方法，其属于土壤肥力评价
技术领域：
，具体来说，本发明涉及一种改进的基于熵权topsis的屋顶花园土壤肥力评价方法。
背景技术：
国内屋顶绿化的研究主要工作集中在屋顶荷载力、屋顶排水和轻质材料的选择上，关于屋顶花园土壤基质的研究是少之又少。土壤肥力是屋顶园林植物能否茁壮生长的重要因素，土壤肥力的评价是屋顶绿化管理和培肥的重要内容之一。土壤肥力是土壤的本质属性，土壤肥力的高低直接影响着园林植物的生长，影响着屋顶花园的结构、布局和效益等方面。但各种土壤肥力有着性质上的差异和高低之分，因此，如何科学、合理、实用地评价土壤肥力，为指导屋顶花园的植物配置提供理论依据，显得尤为重要。土壤肥力因素主要分为养分因素、物理因素、环境因素、生物因素共四种。然而，土壤肥力评价指标和方法的选择存在较大不确定性。通过分析不同土壤肥力评价方法特点，土壤肥力指标的影响因素和变化特征，对我国屋顶园林植物肥力评价的现状进行了总结。在选择评价方法时应最大程度地减少人为的主观性，同时，如何将屋顶花园绿化纳入土壤肥力综合评价值得进一步探讨。技术实现要素：1.发明目的：本发明的目的在于打破现有土壤肥力评价方法的局限性，提高评价结果的准确性和客观性并进一步完善屋顶花园土壤肥力的评价指标体系和研究框架，为土壤肥力的相关研究以及土壤质量的提升提供科学的理论依据。2.技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种有效评价屋顶花园土壤肥力的方法，包括如下步骤：（1）屋顶花园土壤肥力评价指标体系的构建；（2）构造规范化决策矩阵b：收集各指标具体数据，建立原始数据矩阵，并对评价指标矩阵进行标准化处理，消除各个评价指标的量纲；（3）构造加权的规范化决策矩阵v；（4）确定正理想解和虚拟最劣解；（5）计算每个评价方案到理想解和虚拟最劣解的距离；（6）计算每个评价方案对理想解的接近程度指数；（7）按由大到小的顺序进行土壤肥力的优先次序排列。优选地，所述步骤（1），包括适用于屋顶花园土壤肥力评价指标，由土壤生物因素、土壤养分因素、土壤物理因素以及土壤环境因素组成的最优指标。其中，所述土壤生物因素的指标主要包括有机质含量，所述土壤化学因素的指标主要包括全n，速效p，速效k，所述土壤物理因素的指标主要包括土壤容重和粘粒，所述土壤环境因素的指标主要包括ph共7个评价指标构建屋顶花园土壤肥力评价指标。优选地，所述步骤（2），包括构造规范化决策矩阵，本发明以屋顶花园为研究区域，选择12个样本点作为评价单元，以有机质含量，全n，速效p，速效k，ph值，土壤容重和粘粒为评价指标，构建原始决策矩阵为a：式中，为土壤肥力评价指标，为评价单元，为第个评价单元的第个评价指标值。由于各土壤肥力评价指标之间的属性不同，因此需要对其进行规范化无量钢处理，得到规范化的决策矩阵b：式中，为第个评价单元第个规范化的指标值，为土壤肥力评价单元的数量，为土壤肥力评价指标的总数量，为原始矩阵中第个评价单元第个指标值。优选地，所述步骤（3），包括将信息论中的熵权理论引入到权重的计算中，避免主观判断的不确定性。首先，计算各指标的信息熵：（）当时，当时，式中，为第个指标的信息熵，为土壤肥力评价指标的总数量，为土壤肥力评价单元的数量。其次，计算评价指标的熵权：（）式中，为第个指标的权重，为土壤肥力评价指标的总数量，为第个指标的信息熵。最后，根据计算所得的各个评价指标的权重，构造加权的决策矩阵v：式中，（），为土壤肥力评价指标的总数量，为土壤肥力评价单元的数量。优选地，所述步骤（4），包括确定理想解，利用虚拟最劣解代替负理想解，其中，正理想解，负理想解，虚拟最劣解为。优选地，所述步骤（5），包括计算评价对象与理想解和虚拟最劣解之间的距离和，使用改进的标准化欧氏距离代替欧几里得距离，各评价指标距离理想解和虚拟最劣解的距离分别为：和。优选地，所述步骤（6），利用评价指标对理想解的接近程度接近度指数作为土壤肥力优劣的依据，其中。优选地，所述步骤（7），把每个样品的监测值和每级的标准值，分别看作topsis法的决策方案，由topsis法可以得到每个样品和每级标准值的ci值，对ci值大小排序，便可以得到每个样品的土壤综合肥力及不同样品间进行肥力的优劣比较。3.发明有益效果：本发明提供一种有效评价屋顶花园土壤肥力的方法，该方法进一步完善了屋顶花园土壤肥力评价的指标体系和研究框架，完善了土壤肥力评价研究框架，并为屋顶花园的绿化提供相关理论科学依据。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本发明的屋顶花园土壤肥力评价流程图。具体实施方式下面结合附图对本发明做详细说明。本发明的屋顶花园土壤肥力的评价方法，通过下述技术方案实现：一种有效评价屋顶花园土壤肥力的方法，包括如下步骤：（1）屋顶花园土壤肥力评价指标体系的构建；（2）构造规范化的决策矩阵b：收集各指标具体数据，建立原始数据矩阵，并运用极差法对评价指标矩阵进行标准化处理，消除各个评价指标的量纲；（3）构造加权的规范化决策矩阵v；（4）确定正理想解和虚拟最劣解；（5）计算每个评价方案到理想解和虚拟最劣解的距离；（6）计算每个评价方案对理想解的接近程度指数；（7）按由大到小的顺序进行土壤肥力的优先次序排列。所述步骤1，包括适用于屋顶花园土壤肥力评价指标，由土壤生物因素、土壤养分因素、土壤物理因素以及土壤环境因素组成的最优指标。其中，所述土壤生物因素的指标主要包括有机质含量，所述土壤化学因素的指标主要包括全n，速效p，速效k，所述土壤物理因素的指标主要包括土壤容重和粘粒，所述土壤环境因素的指标主要包括ph值共7个评价指标构建屋顶花园土壤肥力评价指标，结果如表1所示：表1屋顶花园土壤肥力评价指标体系所述步骤（2）构造规范化决策矩阵，本发明以屋顶花园的12个样本点为评价单元，以有机质含量，全n，速效p，速效k，ph值，土壤容重和粘粒为评价指标，构建原始决策矩阵a，结果如表2所示：式中，为土壤肥力评价指标，为评价单元，为第个评价单元的第个评价指标值。表2原始数据决策矩阵由于各土壤肥力评价指标之间的属性不同，因此需要对其进行规范化无量钢处理，得到规范化的决策矩阵b：式中，为第个评价单元第个规范化的指标值，为土壤肥力评价单元的数量，为土壤肥力评价指标的总数量，为原始矩阵中第个评价单元第个指标值。表2规范化决策矩阵所述步骤（3），将信息论中的熵权理论引入到权重的计算中，避免主观判断的不确定性。首先，计算各指标的信息熵：（）当时，当时，式中，为第个指标的信息熵，为土壤肥力评价指标的总数量，为土壤肥力评价单元的数量。其次，计算评价指标的熵权，结果如表3所示：（）式中，为第个指标的权重，为土壤肥力评价指标的总数，为第个指标的信息熵。表3土壤肥力评价指标权重评价指标有机质含量全n速效p速效kph值土壤容重粘粒权重0.1071080.2018430.3994740.1292780.0070440.0116390.143615最后，根据计算所得的各个评价指标的权重，构造加权的决策矩阵v：式中，（），为土壤肥力评价指标的总数量，为土壤肥力评价单元的数量。所述步骤（4），确定理想解，利用虚拟最劣解代替负理想解，其中，正理想解，负理想解，虚拟最劣解为。所述步骤（5），计算评价对象与理想解和虚拟最劣解之间的距离和，使用改进的标准化欧氏距离代替欧几里得距离，各个评价指标距离理想解和虚拟最劣解的距离分别为：和。所述步骤（6），利用评价指标对理想解的接近程度接近度指数作为土壤肥力优劣的依据，其中。所述步骤（7），把每个样品的监测值和每级的标准值，分别看作topsis法的决策方案，由topsis法可以得到每个样品和每级标准值的ci值，对ci值大小排序，便可以得到每个样品的土壤综合肥力及不同样品间进行肥力的优劣比较，结果如表4所示：表4屋顶花园土壤肥力评价结果样本点正向距离负向距离接近度指数ci排序129293271.21332076522.40.9189382417237089769.97357057854.20.9058987861036738631.322201785141.40.9676841102429372439.663373653410.9199088806521673767.12305343064.10.9337227784632982816.44350234458.50.9139318128744240167.81375861590.90.89469178112843192794.55381727087.50.8983507331194968627.411225684119.50.97845840811014627262.96280568756.40.95044898331125600362.39323022457.40.92656716451236932689.27358981345.50.9067153839通过以上具体案例发现，不同区域样本点内的植物配置的不同对土壤肥力的影响是有差异的。本发明提供一种有效评价屋顶花园土壤肥力的方法，该方法进一步完善了屋顶花园土壤肥力评价的指标体系和研究框架，完善了土壤肥力评价研究框架，并为屋顶花园的绿化提供相关理论科学依据。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
技术领域：
的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。当前第1页12