因子分析在环境科学与环境工程中的应用
时间：2021-01-28 08:00:09 来源：达达文档网 本文已影响 人 
摘 要：因子分析是一种多元统计的数学方法，其就可以被用在数据集合的解析上，对多个变量间关系的分析上，其应用目的在于对大量观测数据的研究与分析，使用其中比较少的有代表性的因子来说明众多变量的主要信息。因子分析在环境科学与环境工程中的有着重要的应用意义。文章就对因子分析在环境科学与环境工程中的应用进行分析。
关键词：因子分析；环境科学与环境工程；应用分析
因子分析是十分实用的数据分析工具，其能被应用在很多环境问题的解决上，像判别污染来源、环境样品的分类、优化监测点以及污染物组份的测定。因因子分析的应用范围有着逐渐扩大的趋势，也有着很多应用方法，像秩消因子分析法、迭代因子分析法等。下文就对因子分析在环境科学与环境工程中的应用进行分析。
1 因子分析的过程
就因子分析来说，按照变量和样品间关系可以分为R型因子分析、Q型因子分析；按照数据变换方法的差异，可以分为抽象因子分析（AFA）、目标因子分析（TFA）。因子分析主要是是被应用在环境成因的推导方面与环境监测方面。在环境系统中，通常是会使用采样、测量的方式，对某种特定的因素或者是变量进行定性与定量的描述。一般一个样品中并不是一个变量起到的作用，是多种变量同时决定着这个样品的性质。而且，为了充分了解某一地区的其中一个样品，并代表着对该地区的环境质量水平的掌握。只有对多种独立与多次重复采集的样品进行变量的测量，保证对环境情况的充分了解。对数据求解就是使用某种数学方法来对因子数目的确定，这样才能保证因子在求得时的初始载荷阵，比较常用的就主成分分析法与最大似然法。
在环境中因子分析主要应用在两个方面，环境成因的推导与环境监测。通过对不同方面中的若干分支进行分析，大部分环境问题的形成因素都是多方面、综合的。像在城镇大气环境中，对污染源进行充分了解，在大部分情况下爱，能直接检测污染源进行困难，针对不同二次污染的数据，而且大气污染物和地面污染源也有着一一对应的关系，其有着错综复杂的关系。其实是不能使用直接的推算法或者是简单的统计算法，找出大气环境污染的真实原因，由将因子分析在推知环境领域中是十分有效的。
2 因子分析在环境科学与环境工程中的应用
2.1 对环境监测点的优化分析
对环境监测点的优化分析吗，采用Q型因子分析，对城市大气环境监测点的优化工作。比如可以采用7个测点的21期Sq进行同步监测数据的分析。其中7个测点可以选为环保局、学校、火车站、热闹街区、特定景区点、气象台等。将这些数据组合成为一个21行7列的矩阵，得出其有关矩阵的七阶方阵。在进行主成份的分析，求出7個特征值与其对应特征向量。这种对监测点方法的优化特点，是可以对最小特征值的对应特征向量中最大权数所对应测点进行剔除，最后对其他测点数据的主成份进行重新分析，加上对上述测点的剔除方法，可以在最后一个特征值不是最小的就可以。比如就可以第1次剔除街区的测点，随后将剩余其他的6个测点数据进行主成份的分析，也可以剔除大生理的测点。经过多次计算，可以将火车站这个测点进行剔除，其一个特征值的贡献率是9.13%，由此最后保留4个测点，通过对因子变换与解译，以及对主成分分发对数据的优化，可以选择出最佳的监测点，这就是一种对因子分析的变形使用。
在环境监测方面，因子分析与一些分析化学方法，结合仪器分析方法，对污染物元素成分进行测定。环境污染是十分复杂的过程，由此需要在不同污染源的排放也是十分复杂。若是要了解某地区污染物的组成方式，只是通过分析化学的手段，这样的分析过程更是复杂，且特别浪费时间。采用因子分析，使用其对多因素系统进行处理与分析，能对混合物多因子多批量的数据矩阵进行分析，获取大量数据信息，这样试验过程就变得简化，时间也能节省下来。
2.2 对混合物组份的测定分析
对于混合物组份的测定分析，可以使用伏安法与Q型因子分析结合在一起的方法，进行波峰重叠的混合物组份的测定。使用伏安法先测出一个14行8列的原始数据阵，其中行可以对应电位，列可以对应样品。为了保证体系因子数，也就是说保证混合体系的组份数，可以先求出数据阵的有关矩阵，其是一个八阶方阵，再使用主成份分析求出特征值与特征向量，按照从大到小的排列方式进行，再使用ER、RE、IE、IND、RMS等多种判据方式来对体系的组份数为进行确定，其组位数是2。采用Pb（Ⅱ）、Tl（Ⅰ）在各电位处的电流测量系数构成的目标检验矢量，使得体系的组份目标得到进一步检验。经过计算得到：Pb（Ⅱ）、Tl（Ⅰ）对应的可靠性函数REUL与损害函数SPOIL值是97.98%、2.74及100%与1.09，由此可以判断出混合体系中中只有Pb（Ⅱ）、Tl（Ⅰ）两种组份，经过对实际情况的调查，就可以刚发现其与实际情况是相符合的。
3 总结
文章对因子分析在环境科学与环境工程中应用进行了分析，因子分析的应用领域十分广泛，文章只对环境监测点的优化与混合物组份的测定展开了分析，具体情况需要结合是实际情况对有关数据进行补充与修改，有关工作人员还要积极投身到因子分析的研究中，为因子分析的应用提供更为科学、合理的应用方法。
参考文献：
[1]赵黎明，邢雅楠.基于因子分析法的旅游投资环境评价研究[J].西北农林科技大学学报（社会科学版），2012，1201：101-105.
[2]朱永跃，胡蓓，孙鹏.基于因子分析法的大学生创业环境评价研究[J].黑龙江高教研究，2012，3003：97-101.
作者简介：
李臻（1992- ），男，甘肃省张掖市人，长江大学地球科学学院硕士研究生，研究方向：油气地球化学。
孔佳文（1991- ），男，湖北天门人，长江大学资源与环境学院硕士研究生，研究方向：油气地球化学。
