CN110987815A - 空天地一体水环境监测预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了空天地一体水环境监测预警系统，包括数据采集层、数据处理层和应用系统层，数据采集层包括卫星遥感、无人机高光谱遥感、水样水质检测、水样地面光谱和采样点位置，数据处理层包括数据预处理、水质反演和水质监测成果，应用系统层包括基于水环境安全监测成果而构建监测区域水环境安全态势一张图，以及应急监管平台数据对接。本发明具有以下有益效果：建立研究区域水环境安全态势一张图系统，集中展示研究区域水域水质和黑臭水体状态；建立具有时序性特征的水环境安全数据体系，直观呈现全区和重点监测范围分时相水质变化态势；建立针对水环境安全应用的预警机制，当发生水污染事件超出预警临界值时，发出预警信息。

Description

空天地一体水环境监测预警系统

技术领域

本发明属于水质检测技术领域，具体涉及空天地一体水环境监测预警系统。

背景技术

水环境监测由于其范围广，任务重，面积大，往往需要较多人力物力的投入，且监测手段效率较低，更容易产生人为误差。遥感技术可以利用不同种类的传感器，对地进行连续性且大范围的监测，因此可以大大提高监测效率以及精度。目前遥感技术主要集中在卫星遥感方面，虽然卫星遥感的监测范围广，数据获取频率固定，但是由于大气云层等外在因素干扰，并不是所有数据都具有实用性。空天地一体水环境安全监测系统可以弥补卫星遥感的技术壁垒，通过无人机高光谱影像、卫星遥感影像、地面水体光谱智能系统等三大模块相互支持，相互作用，且将遥感、无人机、人工智能、移动互联网等新一代信息技术集成到系统平台中，不仅能够解决单个技术在各自独自运作时的技术壁垒，也可以为水环境监测的高效、规范化、常规监测、应急预警等应用提供技术支持和决策平台。

空天地一体水环境安全监测预警系统聚焦于水环境安全领域，从宏观上应用卫星遥感监测技术针对监测区域内河流、湖泊等进行相关水质参数定量反演并绘制水环境安全态势一张图，从微观上应用无人机高光谱技术针对监测区域内重点监测河流断面进行相关水质参数定量反演并绘制水环境安全态势一张图，从而对监测区域范围的水域水质情况有一个总体把控，当发生相关水环境安全事件时，能够获取第一手资料并发出相关预警信息，提高全区水环境安全程度。

目前的技术难点和缺点是如何将空天地三个不同层面的遥感监测数据有效的融合在一起，从而达到数据集与数据集之间的无缝衔接与兼容，同时满足数据任意调取，不同数据源数据能够在同一平台上进行对比分析等特点。

发明内容

本发明的目的在于提供空天地一体水环境监测预警系统，以解决上述背景技术中所提出的问题，将不同源数据整合到同一个平台中，方便监管者对不同源数据进行查看、回溯、分析比较功能，从而掌握更为全面的水环境信息。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：空天地一体水环境监测预警系统，其结构要点在于：包括数据采集层、数据处理层和应用系统层，数据采集层包括卫星遥感、无人机高光谱遥感、水样水质检测、水样地面光谱和采样点位置，数据处理层包括数据预处理、水质反演和水质监测成果，应用系统层包括基于水环境安全监测成果而构建监测区域水环境安全态势一张图，以及应急监管平台数据对接。

作为优选的，预警系统块的具体步骤为：

S1：数据采集，通过卫星遥感获取监测区域河流、水库、湖泊影像数据，通过无人机高光谱遥感获取重点监测河流断面影像数据，为水环境监测提供基础影像数据，同时配合地面采样检测、地面光谱采集和采样点位置数据，为水质反演模型搭建提供数据支撑；

S2：数据处理，首先对采集的各类遥感影像数据进行预处理，得到可用于水质反演计算的标准数据；然后通过各类水质反演模型计算得到相应水质指标浓度图、黑臭水体分布图；再次通过数据进一步分析处理得到水质等级和水环境监测报告，实现对监测区域水环境安全全方位了解；

S3：构建监测区域水环境安全态势一张图，基于水环境安全监测成果，构建光明区水环境安全态势一张图，对历次监测成果进行展示、统计和分析，并对水环境监测异常情况预警显示；

S4：数据对接，与城市公共安全立体化监测预警与应急响应管理平台进行对接，实现水环境安全预警事件类型、位置、危害程度、责任单位信息的共享，辅助应急部门管理水环境安全预警事件。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)建立研究区域水环境安全态势一张图系统，集中展示研究区域水域水质和黑臭水体状态；

(2)建立具有时序性特征的水环境安全数据体系，直观呈现全区和重点监测范围分时相水质变化态势；

(3)建立针对水环境安全应用的预警机制，当发生水污染事件超出预警临界值时，发出预警信息。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的解释说明，但不限制本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案，空天地一体水环境监测预警系统，包括数据采集层、数据处理层和应用系统层，所述的数据采集层包括卫星遥感、无人机高光谱遥感、水样水质检测、水样地面光谱和采样点位置，所述的数据处理层包括数据预处理、水质反演和水质监测成果，所述的应用系统层包括基于水环境安全监测成果而构建监测区域水环境安全态势一张图，以及应急监管平台数据对接。

其中，在本实施例中，所述的预警系统块的具体步骤为：

S1：数据采集，通过卫星遥感获取监测区域河流、水库、湖泊影像数据，通过无人机高光谱遥感获取重点监测河流断面影像数据，为水环境监测提供基础影像数据，同时配合地面采样检测、地面光谱采集和采样点位置数据，为水质反演模型搭建提供数据支撑；

S2：数据处理，首先对采集的各类遥感影像数据进行预处理，得到可用于水质反演计算的标准数据；然后通过各类水质反演模型计算得到相应水质指标浓度图、黑臭水体分布图；再次通过数据进一步分析处理得到水质等级和水环境监测报告，实现对监测区域水环境安全全方位了解；

S3：构建监测区域水环境安全态势一张图，基于水环境安全监测成果，构建光明区水环境安全态势一张图，对历次监测成果进行展示、统计和分析，并对水环境监测异常情况预警显示；

S4：数据对接，与城市公共安全立体化监测预警与应急响应管理平台进行对接，实现水环境安全预警事件类型、位置、危害程度、责任单位信息的共享，辅助应急部门管理水环境安全预警事件。

本发明具有以下有益效果：

(1)建立研究区域水环境安全态势一张图系统，集中展示研究区域水域水质和黑臭水体状态；

(2)建立具有时序性特征的水环境安全数据体系，直观呈现全区和重点监测范围分时相水质变化态势；

(3)建立针对水环境安全应用的预警机制，当发生水污染事件超出预警临界值时，发出预警信息。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (2)

1.空天地一体水环境监测预警系统，其特征在于：包括数据采集层、数据处理层和应用系统层，所述的数据采集层包括卫星遥感、无人机高光谱遥感、水样水质检测、水样地面光谱和采样点位置，所述的数据处理层包括数据预处理、水质反演和水质监测成果，所述的应用系统层包括基于水环境安全监测成果而构建监测区域水环境安全态势一张图，以及应急监管平台数据对接。

2.根据权利要求1所述的空天地一体水环境监测预警系统，其特征在于：所述的预警系统块的具体步骤为：

S1：数据采集，通过卫星遥感获取监测区域河流、水库、湖泊影像数据，通过无人机高光谱遥感获取重点监测河流断面影像数据，为水环境监测提供基础影像数据，同时配合地面采样检测、地面光谱采集和采样点位置数据，为水质反演模型搭建提供数据支撑；

S2：数据处理，首先对采集的各类遥感影像数据进行预处理，得到可用于水质反演计算的标准数据；然后通过各类水质反演模型计算得到相应水质指标浓度图、黑臭水体分布图；再次通过数据进一步分析处理得到水质等级和水环境监测报告，实现对监测区域水环境安全全方位了解；

S3：构建监测区域水环境安全态势一张图，基于水环境安全监测成果，构建光明区水环境安全态势一张图，对历次监测成果进行展示、统计和分析，并对水环境监测异常情况预警显示；

S4：数据对接，与城市公共安全立体化监测预警与应急响应管理平台进行对接，实现水环境安全预警事件类型、位置、危害程度、责任单位信息的共享，辅助应急部门管理水环境安全预警事件。

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