CN113435291B - 一种排污口排查工作量核算方法、系统、装置及存储介质 - Google Patents
一种排污口排查工作量核算方法、系统、装置及存储介质 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种排污口排查工作量核算方法、系统、装置及存储介质,该方法包括:获取排查区域的图像并对图像进行预处理,得到预处理后的图像;基于预处理后的图像提取光谱特征信息并识别排查区域内各类排查元素的所在区位;根据预设的排查强度因子,测算各类排查元素对应所在区位的排查工作量。该系统包括:图像预处理模块、光谱特征提取模块和排查工作量计算模块。该装置包括存储器以及用于执行上述排污口排查工作量核算方法的处理器。通过使用本发明,可准确地核算排污口工作量,提升排查效率。本发明作为一种排污口排查工作量核算方法、系统、装置及存储介质,可广泛应用于环境污染研究技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及环境污染研究技术领域,尤其涉及一种排污口排查工作量核算方法、系统、装置及存储介质。
背景技术
目前我国水环境质量不断改善,但面源污染突出、小微水体富营养化严重、特定污染久治不愈的局面依然存在,其主要原因是污染来源不明、责任主体不清所致。排污口是陆源污染物进入环境水体的主要通道。在人们生产、生活过程中产生的污染物经过集中污水处理设施、雨水口、地表径流等途径进入环境水体。虽然当前排污量大的排污口已被正常管理,但针对数量多、位置和形貌差异大的小流量排污口及其污染特征依然缺乏认知。通过清查排污口,打通“环境水体-排污路径-污染物及来源-涉污单位-责任主体”路径,分析污染规律、实现排查区域的水污染的全面管控意义重大。
由于排查区域内涉污企业类型、数量、位置差异较大,给现场排查工作带来了一定难度。采用盲目的排查方式,不仅会导致排查区域内排污口排查效率低下,还可能导致重点区域覆盖不到位、重复填报、信息录入不一致的情况。如何基于排查区域的基本特征,较为准确地核算工作量,对于合理安排和分配排查任务,高效完成现场排查工作至关重要。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明的目的是提供一种排污口排查工作量核算方法、系统、装置及存储介质,可准确地核算工作量,提升排查效率。
本发明所采用的第一技术方案是:一种排污口排查工作量核算方法,包括以下步骤:
获取排查区域的图像并对图像进行预处理,得到预处理后的图像;
基于预处理后的图像提取光谱特征信息并识别排查区域内各类排查元素的所在区位;
根据预设的排查强度因子,测算各类排查元素对应所在区位的排查工作量。
进一步,所述获取排查区域的图像并对图像进行预处理,得到预处理后的图像这一步骤,其具体还包括:
获取排查区域的高空间分辨率遥感影像;
对高空间分辨率遥感影像进行水陆分离和去云处理,得到预处理后的遥感图像。
进一步,所述基于预处理后的图像提取光谱特征信息并识别排查区域内各类排查元素的所在区位这一步骤,其具体包括:
根据预处理后的遥感图像提取遥感数据;
基于遥感数据进行反演,得到图像对应位置的光谱特征信息;
基于光谱特征信息识别水体边界、重点排污区域和保护区区域,得到区域信息;
根据区域信息确定排查元素所在的区位;
所述排查元素包括沿河/湖大堤、入河/湖一级支流、直排入河/湖的河汊沟渠、涉水工/企业区、居民聚集区、水源地和保护区,所述区位包括城区、郊区和农灌区。
进一步,所述基于遥感数据进行反演,得到图像对应位置的光谱特征信息这一步骤,其具体包括:
获取遥感数据中的矢量元素并进行初始聚类,得到每个类的元素集合与元素数目;
对每个类进行合并与分裂,形成新的聚类中心、各类元素数据、各类标准差,得到光谱特征信息。
进一步,所述水体边界包括环湖岸线、水系干流边界和河湖支流边界,所述重点排污区域包括工企业集聚区、人口集聚区和农业成片区域三种类型,所述保护区区域包括饮用水原地和自然保护区。
进一步,其特征在于,还包括:
计算各个区位对应的排查面积;
进一步,所述根据预设的排查强度因子,测算各类排查元素对应所在区位的排查工作量这一步骤,其具体包括:
DT=∑i,j=1Sij/ρij,(i,j≥1)
上式中,DT表示排查工作量,i表示区位,j表示排查元素,Sij表示区位对应的排查面积,ρij表示排查强度因子。
进一步,所述完成随机森林模型的构建采用五折交叉验证法。
本发明所采用的第二技术方案是:一种排污口排查工作量核算系统,包括:
图像预处理模块,用于获取排查区域的图像并对图像进行预处理,得到预处理后的图像;
光谱特征提取模块,用于基于预处理后的图像提取光谱特征信息并识别排查区域内各类排查元素的所在区位;
排查工作量计算模块,用于根据预设的排查强度因子,测算各类排查元素对应所在区位的排查工作量。
本发明所采用的第三技术方案是:一种排污口排查工作量核算装置,包括:
至少一个处理器;
至少一个存储器,用于存储至少一个程序;
当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行,使得所述至少一个处理器实现如权利要求1-7任一项所述一种排污口排查工作量核算方法。
本发明所采用的第四技术方案是:一种存储介质,其中存储有处理器可执行的指令,其特征在于:所述处理器可执行的指令在由处理器执行时用于实现如权利要求1-6任一项所述一种排污口排查工作量核算方法。
本发明方法、系统、装置及存储介质的有益效果是:本发明基于每种排查元素所在区位的工作强度因子,测算目标区域的排污口排查工作量,较为准确地核算工作量,有助于避免盲目性排查,提升排查效率。
附图说明
图1是本发明一种排污口排查工作量核算方法的步骤流程图;
图2是本发明一种排污口排查工作量核算系统的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。对于以下实施例中的步骤编号,其仅为了便于阐述说明而设置,对步骤之间的顺序不做任何限定,实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
本发明直接分析排查区域卫星影像图,通过识别排查范围内排查对象及类型,通过计算各类排查对象边界长度和分析对应的工作强度因子,核算各类排查对象所需要的工作量和排查区域总的工作量。
如图1所示,本发明提供了一种排污口排查工作量核算方法,该方法包括以下步骤:
S1、获取排查区域的图像并对图像进行预处理,得到预处理后的图像;
S2、基于预处理后的图像提取光谱特征信息并识别排查区域内各类排查元素的所在区位;
S3、根据预设的排查强度因子,测算各类排查元素对应所在区位的排查工作量。
进一步作为本方法的优选实施例,所述获取排查区域的图像并对图像进行预处理,得到预处理后的图像这一步骤,其具体还包括:
S11、获取排查区域的高空间分辨率遥感影像;
S12、对高空间分辨率遥感影像进行水陆分离和去云处理,得到预处理后的遥感图像。
进一步作为本方法的优选实施例,所述基于预处理后的图像提取光谱特征信息并识别排查区域内各类排查元素的所在区位这一步骤,其具体包括:
S21、根据预处理后的遥感图像提取遥感数据;
S22、基于遥感数据进行反演,得到图像对应位置的光谱特征信息;
具体地,水体光谱特征最佳波段范围为0.4~1.0微米。
S23、基于光谱特征信息识别水体边界、重点排污区域和保护区区域,得到区域信息;
S24、根据区域信息确定排查元素所在的区位;
所述排查元素包括沿河大堤、入河一级支流、直排入河的河汊沟渠、涉水工业区、居民聚集区、水源地和保护区,所述区位包括城区、郊区和农灌区。
进一步作为本方法优选实施例,所述基于遥感数据进行反演,得到图像对应位置的光谱特征信息这一步骤,其具体包括:
获取遥感数据中的矢量元素并进行初始聚类,得到每个类的元素集合与元素数目;
具体地,获取遥感数据中的矢量元素并进行主分量变换,计算图像主分量矩阵的均值和标准差,得到初始聚类中心,对主分量矩阵中的各矢量元素以“就近原则”进行初始聚类,即求图像的每个矢量元素与各聚类中心的二范数距离,判断到某矢量元素与某聚类中心的距离最小,就将该矢量元素划分到该类,最后得到每个类的元素集合与元素数目。
对每个类进行合并与分裂,形成新的聚类中心、各类元素数据、各类标准差,得到光谱特征信息。
具体地,计算元素数目的百分比,将百分比小于预设值的类去掉,计算各类的均值与标准差和总体标准差。
判断到某一类的标准差与总体标准差的比值大于预设阈值,将该类分裂,以该类的聚类中心与标准差的和与差形成一对新的聚类中心,然后将该类元素按照“就近原则”划分到新类中;
判断到某一类的标准差与总体标准差的比值小于第二预设阈值,将它与下一个和它相邻的类合并,计算合并以后的类的均值和标准差作为新类的聚类中心和标准差;
按照上述规则重复计算各类均值与标准差以及总体的标准差,直到没有类的合并与分裂发生为止,最后形成的聚类中心、各类元素数目、各类标准差,得到特征提取结果。
进一步作为本方法优选实施例,所述水体边界包括环湖岸线、水系干流边界和河湖支流边界,所述重点排污区域包括工企业集聚区、人口集聚区和农业成片区域三种类型,所述保护区区域包括饮用水原地和自然保护区。
进一步作为本方法优选实施例,还包括:
计算各个区位对应的排查面积Sij:
Sij=∑i,j=1xij,(i,j≥1)
进一步作为本方法优选实施例,所述根据预设的排查强度因子,测算各类排查元素对应所在区位的排查工作量这一步骤,其具体包括:
DT=∑i,j=1Si,j/ρij,(i,j≥1)
上式中,DT表示排查工作量,i表示区位,j表示排查元素,Sij表示区位对应的排查面积,ρij表示排查强度因子。
表1不同区域对应排查元素的排查强度因子ρij(排查半径)
排查元素j\区位i | 城区 | 郊区 | 农村/农灌区 |
沿河/湖大堤 | 3.0±2.0 | 5.0±2.0 | 6.0±3.0 |
入河/湖一级支流 | 3.3±1.5 | 6.0±1.5 | 9.0±2.0 |
其他河沟和坑塘 | 3.5±2.0 | 7.5±2.0 | 10.0±3.0 |
涉水工/企业区 | 3.5±1.5 | 5.0±1.5 | 8.0±1.5 |
居民聚集区 | 3.0±2.5 | 3.5±2.5 | 8.0±2.5 |
农业成片区 | 5.0±2.0 | 8.0±3.0 | 15.0±5.0 |
水源地和保护区 | 3.0±2.0 | 5.0±2.0 | 7.0±3.0 |
如图2所示,一种排污口排查工作量核算系统,包括:
图像预处理模块,用于获取排查区域的图像并对图像进行预处理,得到预处理后的图像;
光谱特征提取模块,用于基于预处理后的图像提取光谱特征信息并识别排查区域内各类排查元素的所在区位;
排查工作量计算模块,用于根据预设的排查强度因子,测算各类排查元素对应所在区位的排查工作量。
进一步作为优选实施例,所述图像预处理模块还包括:
图像获取子模块,用于获取排查区域的高空间分辨率遥感影像;
图像处理子模块,用于对高空间分辨率遥感影像进行水陆分离和去云处理,得到预处理后的遥感图像;
进一步做为优选实施例,所述光谱特征提取模块还包括:
数据提取子模块,用于根据预处理后的遥感图像提取遥感数据;
反演子模块,用于基于遥感数据进行反演,得到图像对应位置的光谱特征信息;
区域识别子模块,用于基于光谱特征信息识别水体边界、重点排污区域和保护区区域,得到区域信息;
定位子模块,用于根据区域信息确定排查元素所在的区位。
一种排污口排查工作量核算装置:
至少一个处理器;
至少一个存储器,用于存储至少一个程序;
当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行,使得所述至少一个处理器实现如上所述一种排污口排查工作量核算方法。
上述方法实施例中的内容均适用于本装置实施例中,本装置实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同,并且达到的有益效果与上述方法实施例所达到的有益效果也相同。
一种存储介质,其中存储有处理器可执行的指令,其特征在于:所述处理器可执行的指令在由处理器执行时用于实现如上所述一种排污口排查工作量核算方法。
上述方法实施例中的内容均适用于本存储介质实施例中,本存储介质实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同,并且达到的有益效果与上述方法实施例所达到的有益效果也相同。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明,但本发明创造并不限于所述实施例,熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换,这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (7)
1.一种排污口排查工作量核算方法,其特征在于,包括以下步骤:
获取排查区域的高空间分辨率遥感影像;
对高空间分辨率遥感影像进行水陆分离和去云处理,得到预处理后的遥感图像;
根据预处理后的遥感图像提取遥感数据;
基于遥感数据进行反演,得到图像对应位置的光谱特征信息;
基于光谱特征信息识别水体边界、重点排污区域和保护区区域,得到区域信息;
根据区域信息确定排查元素所在的区位;
所述排查元素包括沿河大堤、入河一级支流、直排入河的河汊沟渠、涉水工业区、居民聚集区、水源地和保护区,所述区位包括城区、郊区和农灌区;
根据预设的排查强度因子,测算各类排查元素对应所在区位的排查工作量,公式表示如下
DT=∑i,j=1Sij/ρij,(i,j≥1)
上式中,DT表示排查工作量,i表示区位,j表示排查元素,Sij表示区位对应的排查面积,ρij表示排查强度因子。
2.根据权利要求1所述一种排污口排查工作量核算方法,其特征在于,所述基于遥感数据进行反演,得到图像对应位置的光谱特征信息这一步骤,其具体包括:
获取遥感数据中的矢量元素并进行初始聚类,得到每个类的元素集合与元素数目;
对每个类进行合并与分裂,形成新的聚类中心、各类元素数据、各类标准差,得到光谱特征信息。
3.根据权利要求2所述一种排污口排查工作量核算方法,其特征在于,所述水体边界包括环湖岸线、水系干流边界和河湖支流边界,所述重点排污区域包括工企业集聚区、人口集聚区和农业成片区域三种类型,所述保护区区域包括饮用水原地和自然保护区。
4.根据权利要求3所述一种排污口排查工作量核算方法,其特征在于,还包括:
计算各个区位对应的排查面积。
5.一种排污口排查工作量核算系统,其特征在于,包括:
图像预处理模块,用于获取排查区域的高空间分辨率遥感影像,对高空间分辨率遥感影像进行水陆分离和去云处理,得到预处理后的遥感图像;
光谱特征提取模块,用于根据预处理后的遥感图像提取遥感数据,基于遥感数据进行反演,得到图像对应位置的光谱特征信息,基于光谱特征信息识别水体边界、重点排污区域和保护区区域,得到区域信息,根据区域信息确定排查元素所在的区位,所述排查元素包括沿河大堤、入河一级支流、直排入河的河汊沟渠、涉水工业区、居民聚集区、水源地和保护区,所述区位包括城区、郊区和农灌区;
排查工作量计算模块,用于根据预设的排查强度因子,测算各类排查元素对应所在区位的排查工作量。
6.一种排污口排查工作量核算装置,其特征在于,包括:
至少一个处理器;
至少一个存储器,用于存储至少一个程序;
当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行,使得所述至少一个处理器实现如权利要求1-4任一项所述一种排污口排查工作量核算方法。
7.一种存储介质,其中存储有处理器可执行的指令,其特征在于:所述处理器可执行的指令在由处理器执行时用于实现如权利要求1-4任一项所述一种排污口排查工作量核算方法。
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