CN111639707B - 一种基于gis技术的土地污染控制方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种基于GIS技术的土地污染控制方法，包括如下步骤：获取多个土地信息；对土地信息进行处理，获得待分析数据；对待分析数据进行分析，获得土地分析结果，并根据土地分析结果生成控制指令。本申请具有能够对管辖区进行分区监测、实时监控，以及对具有土地污染的监控区域进行及时准确的控制和管理的技术效果。
Description
技术领域
本申请涉及环境技术领域，尤其涉及一种基于GIS技术的土地污染控制方法。
背景技术
土地污染是土地因受到采矿、工业废弃物或农用化学物质的侵入，从而导致土壤原有的理化性状恶化，使土地生产潜力减退、产品质量恶化，并对人类和动植物造成危害的现象和过程。按污染源不同，可分为工业污染、交通运输污染、农业污染和生活污染四类。其中，生活污染主要是城镇和农村居民的生活或活动引起的。农业污染主要是种植区域的土壤中的重金属或者农药残余存在危害，该危害包括影响植物根和叶的发育，破坏人体神经系统、免疫系统和骨骼系统等。现有的土地污染控制在监控上存在监控不全面、检测数据不准确和处理不及时等问题，无法有效地为管理人员提供可靠的参考依据。
发明内容
本申请的目的在于提供一种基于GIS技术的土地污染控制方法，具有能够对管辖区进行分区监测、实时监控，以及对具有土地污染的监控区域进行及时准确的控制和管理的技术效果。
为达到上述目的，本申请提供一种基于GIS技术的土地污染控制方法，包括如下步骤：获取多个土地信息；对土地信息进行处理，获得待分析数据；对待分析数据进行分析，获得土地分析结果，并根据土地分析结果生成控制指令。
如上的，其中，获取多个土地信息的子步骤如下：将管辖区划分为多个监控区域；将每个监控区域划分为生活监控区域、农田监控区域和养殖监控区域中的一个或多个子监控区域；对子监控区域进行数据采集，获得初始数据，并将同一个监控区域中的所有初始数据作为该监控区域的土地信息；对子监控区域进行数据采集，获得第一信息、第二信息或第三信息；将同一个监控区域中的第一信息、第二信息和第三信息作为该监控区域的土地信息；其中第一信息、第二信息和第三信息均具有第三标签，第三标签具有状态符，若第一信息、第二信息或第三信息为不存在，则状态符为0，若第一信息、第二信息或第三信息为存在，则状态符为1。
如上的，其中，对土地信息进行处理，获得待分析数据的子步骤如下：对第一信息进行处理，获得生活污染累积量；对第二信息进行处理，获得土壤污染量；对第三信息进行处理，获得养殖污染量；将生活污染累积量、土壤污染量和养殖污染量作为待分析数据。
如上的，其中，对第一信息进行处理，获得生活污染累积量的子步骤如下：读取第一信息的第三标签，若第三标签中的状态符为1，则对第一信息进行计算；若第三标签中的状态符为0，则生成具有无效标记的生活污染累积量，对第二信息进行处理；对第一信息进行计算，获得生活污染累积量。
如上的，其中，对第一信息进行计算，获得生活污染累积量的子步骤：获得居民排污总量；获得污染物总量；利用居民排污总量和污染物总量计算得出生活污染累积量。
如上的，其中，居民排污总量的计算公式如下：Pjm＝Rjm×μ；其中，Pjm为城镇居民和农村居民的居民排污总量；Rjm为城镇居民和农村居民的人数；μ为城镇居民和农村居民的排污系数。
如上的，其中，污染物总量的计算公式如下：
其中，
为城镇第υ种污染源的第β种污染物的污染物总量；Wryυ为第υ种污染源的数量；
为城镇第υ种污染源的第β种污染物的污染负荷系数。
如上的，其中，生活污染累积量的计算公式如下：
其中，L为生活污染累积量；Pjm为城镇居民和农村居民的居民排污总量；λ1为排污转化系数；λ2为排污的去除速度系数；Aij为城镇居民和农村居民的居住面积；e为幂指数的底；
为城镇第υ种污染源的第β种污染物的污染物总量；
为城镇第υ种污染源的第β种污染物的清扫频率参数，其中，当清扫间隔T小于20h，
当清扫间隔T大于或等于20h时，
为污染冲刷系数；Aυ为第υ种污染源的面积；n为污染源个数。
如上的，其中，对第二信息进行处理，获得土壤污染量的子步骤如下：读取第二信息的第三标签，若第三标签中的状态符为1，则对第二信息进行计算；若第三标签中的状态符为0，则生成具有无效标记的土壤污染量，对第三信息进行处理。
如上的，其中，对第三信息进行处理，获得养殖污染量的子步骤如下：读取第三信息的第三标签，若第三标签中的状态符为1，则对第三信息进行计算；若第三标签中的状态符为0，则生成具有无效标记的养殖污染量，将生活污染累积量、土壤污染量和养殖污染量作为待分析数据。
本申请具有能够对管辖区进行分区监测、实时监控，以及对具有土地污染的监控区域进行及时准确的控制和管理的技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为基于GIS技术的土地污染控制系统的结构示意图；
图2为基于GIS技术的土地污染控制方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本申请提供一种基于GIS技术的土地污染控制系统，包括：处理中心110、多个数据获取装置120和多个管辖终端130。
其中，多个数据获取装置120：用于对多个监控区域进行数据采集，获得土地信息，并将土地信息发送至处理中心。
处理中心110：用于接收多个数据获取装置上传的土地信息，执行下述的基于GIS技术的土地污染控制方法对土地信息进行处理，生成控制指令，并将控制指令反馈至相应的管辖终端。
管辖终端130：用于接收处理中心下发的控制指令，并根据控制指令对土地污染进行控制和管理。
进一步的，处理中心设置有GIS(Geographic Information System,地理信息系统)系统。
如图2所示，本申请提供一种基于GIS技术的土地污染控制方法，包括如下步骤：
S210：获取多个土地信息。
进一步的，获取多个土地信息的子步骤如下：
T1：将管辖区划分为多个监控区域。
具体的，管辖区可以为一个国家、一个省、一个市或一个县。作为一个实施例，本申请以一个县作为管辖区进行说明，利用GIS系统获取管辖区的地理信息，依据地理信息将管辖区的每个第一下辖地区以及第一下辖地区的每个第二下辖地区划分为一个监控区域，即监控区域为镇或村。
其中，地理信息至少包括：管辖区的区域范围、第一下辖地区的区域范围、第二下辖地区的区域范围。
进一步的，每个监控区域设置有第一标签，每个监控区域的第一标签均不相同。
具体的，第一标签可以为字母、数字或文字。作为一个实施例，监控区域的第一标签为文字，管辖区为富平县区域，监控区域包括：庄里镇、老庙镇、留古镇等。
T2：将每个监控区域划分为生活监控区域、农田监控区域和养殖监控区域中的一个或多个子监控区域。
进一步的，利用GIS系统对每个监控区域进行划分，将每个监控区域划分为生活监控区域、农田监控区域和养殖监控区域中的一个或多个子监控区域。
其中，生活监控区域为：监控区域中城镇居民和农村居民居住的土地区域。农田监控区域为：监控区域中用于种植农作物的土地区域。养殖监控区域为：监控区域中用于养殖畜禽的土地区域。
进一步的，利用GIS系统对每个监控区域进行划分的子步骤如下：
U1：采集监控区域的GIS数据。
具体的，利用GIS系统对每个监控区域进行GIS数据采集，GIS数据为监控区域图像。
U2：对GIS数据进行预处理，将GIS数据划分为多个待分类区域图像，并获取每个待分类区域图像的特征值。
具体的，作为一个实施例，获取每个待分析区域图像的特征值的子步骤如下：
U210：获取每个待分析区域图像的对比像素点的LBP值。
具体的，获取出待分析区域图像的一个像素点作为对比像素点，将对比像素点的像素与以该对比像素点为中心的多个相邻点像素的灰度值进行比较，若相邻点像素值大于对比点像素，则将该像素点的位置被标记为1，否则为0，从而获得对比点像素点的LBP值。
U230：计算每个待分析区域图像的直方图。
具体的，直方图即为每个待分析区域图像中每个0和1出现的频率。
U240：对该直方图进行归一化处理，并将处理后的直方图作为每个待分类区域图像的特征值。
具体的，归一化处理即将直方图中的数处理为(0，1)之间的小数。
U3：根据待分类区域图像的特征值，利用预先设置的子监控区域分类器对待分析区域图像进行分类，待分析区域图像类型包括：生活监控区域块、农田监控区域块和养殖监控区域块。
具体的，子监控区域分类器是预先利用大量GIS边界图像训练而成的分类器，用于对输入子监控区域分类器中的待分类区域图像进行分类。其中，子监控区域分类器将子监控区域图像的类型分为：生活监控区域块、农田监控区域块和养殖监控区域块。
U4：将同一类型的待分析区域块归入同一类子监控区域中，其中，子监控区域的类型包括：生活监控区域、农田监控区域和养殖监控区域。
进一步的，每个子监控区域设置有第二标签，每个监控区域的第二标签均不相同。
具体的，第二标签可以为字母、数字或文字中的一个或多个。
进一步的，第二标签＝第一标签+标志符，其中，标志符包括：SHQ、NTQ和YZQ，子监控区域为生活监控区域时，标志符为SHQ；子监控区域为农田监控区域时，标志符为NTQ；子监控区域为养殖监控区域时，标志符为YZQ。
具体的，作为一个实施例，监控区域为老庙镇区域，老庙镇区域包括生活监控区域、农田监控区域和养殖监控区域三个子监控区域，则生活监控区域的第二标签为老庙镇SHQ；农田监控区域的第二标签为老庙镇NTQ；养殖监控区域的第二标签为老庙镇YZQ。
T3：对子监控区域进行数据采集，获得第一信息、第二信息或第三信息。
其中，第一信息为：子监控区域为生活监控区域，对生活监控区域进行数据采集获得的数据。第二信息为：子监控区域为农田监控区域，对农田监控区域进行数据采集获得的数据。第三信息为：子监控区域为养殖监控区域，对养殖监控区域进行数据采集获得的数据。
T4：将同一个监控区域中的第一信息、第二信息和第三信息作为该监控区域的土地信息；其中第一信息、第二信息和第三信息均具有第三标签，第三标签具有状态符，若第一信息、第二信息或第三信息为不存在，则状态符为0，若第一信息、第二信息或第三信息为存在，则状态符为1。
具体的，第一信息、第二信息和第三信息具有第三标签，第三标签＝第二标签+状态符。例如：监控区域A为老庙镇，老庙镇包括生活监控区域、农田监控区域和养殖监控区域三个子监控区域，则监控区域A的土地信息中的第一信息的标签为老庙SHQ1，第二信息的标签为老庙镇NTQ1，第三信息的标签为老庙镇YZQ1。监控区域B为城关街道，城关街道只包括生活监控区域一个子监控区域，则监控区域B的土地信息中的第一信息的标签为城关街道SHQ1，第二信息的标签为城关街道NTQ0，第三信息的标签为城关街道YZQ0。
S220：对土地信息进行处理，获得待分析数据。
具体的，待分析数据包括生活污染累积量、土壤污染量、养殖污染量中的一个或多个。
进一步的，对土地信息进行处理，获得待分析数据的子步骤如下：
R1：对第一信息进行处理，获得生活污染累积量。
进一步的，对第一信息进行处理，获得生活污染累积量的子步骤如下：
R110：读取第一信息的第三标签，若第三标签中的状态符为1，则执行R120；若第三标签中的状态符为0，则生成具有无效标记的生活污染累积量，执行R2。
R120：对第一信息进行计算，获得生活污染累积量。
P1：对第一信息进行计算，获得居民排污总量，计算公式如下：
Pjm＝Rjm×μ；
其中，Pjm为城镇居民和农村居民的居民排污总量；Rjm为城镇居民和农村居民的人数；μ为城镇居民和农村居民的排污系数。
P2：对第一信息进行计算，获得污染物总量，计算公式如下：
其中，
为城镇第υ种污染源的第β种污染物的污染物总量；Wryυ为第υ种污染源的数量；
为城镇第υ种污染源的第β种污染物的污染负荷系数。
P3：利用居民排污总量和污染物总量计算得出生活污染累积量。
具体的，生活污染累积量表示一个监控区域中的居民排污总量转化和处理后的残余量与同一个监控区域中的污染物总量清扫后的残余量的总和。
进一步的，利用居民排污总量和污染物总量计算得出生活污染累积量，计算公式如下：
其中，L为生活污染累积量；Pjm为城镇居民和农村居民的居民排污总量；λ1为排污转化系数；λ2为排污的去除速度系数；Aij为城镇居民和农村居民的居住面积；e为幂指数的底；
为城镇第υ种污染源的第β种污染物的污染物总量；
为城镇第υ种污染源的第β种污染物的清扫频率参数，其中，当清扫间隔T小于20h，
当清扫间隔T大于或等于20h时，
为污染冲刷系数；Aυ为第υ种污染源的面积；n为污染源个数。
R2：对第二信息进行处理，获得土壤污染量。
具体的，对第二信息进行处理，获得土壤污染量的子步骤如下：
R210：读取第二信息的第三标签，若第三标签中的状态符为1，则执行R220；若第三标签中的状态符为0，则生成具有无效标记的土壤污染量，执行R3。
R220：对第二信息进行计算，获得土壤污染量。
具体的，对第二信息进行计算，获得土壤污染量的公式如下：
其中，
为土壤污染量；y为取样土壤总数；ε为第ε个取样土壤，1≤ε≤y；mεx为第ε个取样土壤中污染物x的重量，其中，污染物x为重金属或者农药残留物；Nxε为第ε个取样土壤中污染物x溶解在溶液中的浓度；V为溶液体积；gε为第ε个取样土壤的土壤重量。
R3：对第三信息进行处理，获得养殖污染量。
具体的，对第三信息进行处理，获得养殖污染量的子步骤如下：
R310：读取第三信息的第三标签，若第三标签中的状态符为1，则执行R320；若第三标签中的状态符为0，则生成具有无效标记的养殖污染量，执行R4。
R320：对第三信息进行计算，获得养殖污染量。
具体的，获得养殖污染量的公式如下：
XM＝JQ×PW×γ；
其中，XM为养殖污染量；JQ为养殖畜禽的数量；PW为畜禽的排污系数；γ为畜禽的排污处理残余系数。
R4：将生活污染累积量、土壤污染量和养殖污染量作为待分析数据。
具体的，待分析数据中的生活污染累积量、土壤污染量、养殖污染量均具有第四标签，第四标签＝第三标签+无效标记/有效标记。具有无效标记表示生活污染累积量、土壤污染量或养殖污染量等于0；具有有效标记表示生活污染累积量、土壤污染量、养殖污染量有具体的有效值。
S230：对待分析数据进行分析，获得土地分析结果，并根据土地分析结果生成控制指令。
具体的，分别对待分析数据中的生活污染累积量的第四标签、土壤污染量的第四标签、养殖污染量的第四标签进行读取，若第四标签中具有无效标记，则无需进行阀值比对；若第四标签中为有效标记，则根据预先设置的阀值对具有有效标记的部分进行比对分析，若生活污染累积量、土壤污染量或养殖污染量的具体的有效值超出预先设置的阀值，则表示土地分析结果为存在污染，根据土地分析结果生成控制指令C；若生活污染累积量、土壤污染量或养殖污染量的具体的有效值位于预先设置的阀值内，则表示土地分析结果为无污染，根据土地分析结果生成控制指令W。
其中，控制指令C包括：污染原因、污染程度、污染管辖位置和污染范围。根据控制指令对具有污染的土地进行控制。
其中，控制指令W为监控区域位置和正常标签。
本申请具有能够对管辖区进行分区监测、实时监控，以及对具有土地污染的监控区域进行及时准确的控制和管理的技术效果。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，本申请的保护范围意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请保护范围及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (7)
1.一种基于GIS技术的土地污染控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取多个土地信息；
对土地信息进行处理，获得待分析数据；
对待分析数据进行分析，获得土地分析结果，并根据土地分析结果生成控制指令；其中，控制指令包括控制指令C和控制指令W；控制指令C包括：污染原因、污染程度、污染管辖位置和污染范围；控制指令W为监控区域位置和正常标签；
其中，对土地信息进行处理，获得待分析数据的子步骤如下：
对第一信息进行处理，获得生活污染累积量；
对第二信息进行处理，获得土壤污染量；
对第三信息进行处理，获得养殖污染量；
将生活污染累积量、土壤污染量和养殖污染量作为待分析数据；
其中，生活污染累积量的计算公式如下：
其中，L为生活污染累积量；Pjm为城镇居民和农村居民的居民排污总量；λ1为排污转化系数；λ2为排污的去除速度系数；Aij为城镇居民和农村居民的居住面积；e为幂指数的底；
为城镇第υ种污染源的第β种污染物的污染物总量；
为城镇第υ种污染源的第β种污染物的清扫频率参数，其中，当清扫间隔T小于20h，
当清扫间隔T大于或等于20h时，
为污染冲刷系数；Aυ为第υ种污染源的面积；n为污染源个数；
其中，土壤污染量的公式如下：
其中，
为土壤污染量；y为取样土壤总数；ε为第ε个取样土壤，1≤ε≤y；mεx为第ε个取样土壤中污染物x的重量，其中，污染物x为重金属或者农药残留物；Nxε为第ε个取样土壤中污染物x溶解在溶液中的浓度；V为溶液体积；gε为第ε个取样土壤的土壤重量；
其中，养殖污染量的公式如下：
XM＝JQ×PW×γ；
其中，XM为养殖污染量；JQ为养殖畜禽的数量；PW为畜禽的排污系数；γ为畜禽的排污处理残余系数；
其中，获取多个土地信息的子步骤如下：
将管辖区划分为多个监控区域；
将每个监控区域划分为生活监控区域、农田监控区域和养殖监控区域中的一个或多个子监控区域；
对子监控区域进行数据采集，获得初始数据，并将同一个监控区域中的所有初始数据作为该监控区域的土地信息；
对子监控区域进行数据采集，获得第一信息、第二信息或第三信息；
将同一个监控区域中的第一信息、第二信息和第三信息作为该监控区域的土地信息；其中第一信息、第二信息和第三信息均具有第三标签，第三标签具有状态符，若第一信息、第二信息或第三信息为不存在，则状态符为0，若第一信息、第二信息或第三信息为存在，则状态符为1；
其中，利用GIS系统对每个监控区域进行划分，子步骤如下：
采集监控区域的GIS数据；
对GIS数据进行预处理，将GIS数据划分为多个待分类区域图像，并获取每个待分类区域图像的特征值；
根据待分类区域图像的特征值，利用预先设置的子监控区域分类器对待分析区域图像进行分类，待分析区域图像类型包括：生活监控区域块、农田监控区域块和养殖监控区域块；
将同一类型的待分析区域块归入同一类子监控区域中。
2.根据权利要求1所述的基于GIS技术的土地污染控制方法，其特征在于，对第一信息进行处理，获得生活污染累积量的子步骤如下：
读取第一信息的第三标签，若第三标签中的状态符为1，则对第一信息进行计算；若第三标签中的状态符为0，则生成具有无效标记的生活污染累积量，对第二信息进行处理；
对第一信息进行计算，获得生活污染累积量。
3.根据权利要求2所述的基于GIS技术的土地污染控制方法，其特征在于，对第一信息进行计算，获得生活污染累积量的子步骤：
获得居民排污总量；
获得污染物总量；
利用居民排污总量和污染物总量计算得出生活污染累积量。
4.根据权利要求3所述的基于GIS技术的土地污染控制方法，其特征在于，居民排污总量的计算公式如下：
Pjm＝Rjm×μ；
其中，Pjm为城镇居民和农村居民的居民排污总量；Rjm为城镇居民和农村居民的人数；μ为城镇居民和农村居民的排污系数。
5.根据权利要求4所述的基于GIS技术的土地污染控制方法，其特征在于，污染物总量的计算公式如下：
其中，
为城镇第υ种污染源的第β种污染物的污染物总量；Wryυ为第υ种污染源的数量；
为城镇第υ种污染源的第β种污染物的污染负荷系数。
6.根据权利要求2所述的基于GIS技术的土地污染控制方法，其特征在于，对第二信息进行处理，获得土壤污染量的子步骤如下：
读取第二信息的第三标签，若第三标签中的状态符为1，则对第二信息进行计算；若第三标签中的状态符为0，则生成具有无效标记的土壤污染量，对第三信息进行处理。
7.根据权利要求2所述的基于GIS技术的土地污染控制方法，其特征在于，对第三信息进行处理，获得养殖污染量的子步骤如下：
读取第三信息的第三标签，若第三标签中的状态符为1，则对第三信息进行计算；若第三标签中的状态符为0，则生成具有无效标记的养殖污染量，将生活污染累积量、土壤污染量和养殖污染量作为待分析数据。
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