CN113777256A - 环境监测点位的自动化布点方法及系统、设备、存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环境监测点位的自动化布点方法及系统、设备、存储介质，所述自动化布点方法通过搭建GIS信息与应用系统，然后将水系数据和风险源信息导入到GIS信息与应用系统中，将地理位置信息与环境监测相关信息进行了融合，为后续的自动化布点提供了数据基础。用户根据环境监测的要求可以在GIS地图上框选出需要布设监测点位的区域，采用逐步加密监测、分批次进行监测布点的方法自动进行监测点位布置，然后进行采样监测和流量监测，整个布点过程自动化进行，无需人为干预，尤其是针对大区域布点时，大大降低了人力成本和布点时间，实现了对环境监测的网格化管理，在后续需要进行污染源排查时可以快速、精准地排查出污染源区域和污染点。
Description
技术领域
本发明涉及水质监测技术领域，特别地，涉及一种环境监测点位的自动化布点方法及系统、设备、计算机可读取的存储介质。
背景技术
目前，水环境质量进行网格化管理、溯源排查，需要通过专业人员去现场考察地理环境因素进行布点，由人工基于经验以及需求对河流、湖库关键监测点(断面)进行监测点的布设，但由于人员的经验存在差异，所以通过人工布点，不仅人力成本和资源需求较大，布点时间较长，而且会出现人为因素导致漏布、错布等准确性和可靠性差的问题。并且，在需要进行污染源溯源排查时，无法快速、准确地确定污染源区域或污染点。
发明内容
本发明提供了一种环境监测点位的自动化布点方法及系统、设备、计算机可读取的存储介质，以解决现有的环境监测点位布置采用人工布点的方式所存在的人力成本高、布点时间长、容易出现漏布和错布的技术问题。
根据本发明的一个方面，提供一种环境监测点位的自动化布点方法，包括以下内容：
搭建GIS信息与应用系统；
向GIS信息与应用系统中导入水系数据和风险源信息；
根据环境监测要求在GIS地图上框选出需要布点的区域范围；
根据框选的区域范围自动提取区域内的相关数据并自动进行第一次点位布置，进行采样监测和流量监测。
进一步地，所述根据框选的区域范围自动提取区域内的相关数据并自动进行第一次点位布置的过程包括以下内容：
读取框选的区域范围内相关的所有数据；
从读取的所有数据中识别出水系流域信息、行政区划信息、风险源信息；
基于识别出的相关信息按照预设的布点原则进行自动化布点。
进一步地，所述基于识别出的相关信息按照预设的布点原则进行自动化布点的过程包括：
基于识别出的河流信息，在沟渠、支流、干流的交汇口位置布点，用于快速判别污染来自于哪条河流，并从河流的起始端到河流末段沿线依次间隔预设距离布置点位，作为逐步排查的依据；
基于识别出的排污口信息，分别在排污口汇入河流的上游和下游范围内布点，用于判别污染风险源；
基于识别出的行政区域边界，在河流跨界区域的位置布点，用于判河流跨界污染来源的责任；
基于识别出的面源污染，依照预设等比距离的方式在河流沿线周边整块面源范围内分布建立多个点位，用于判别整个河段是否存在污染点。
进一步地，还包括以下内容：
基于第一次布点的监测数据进行分析，初步判别出污染源所在的区域；
在初步判别得到的区域范围基础上扩大预设范围，在扩大后的范围内进行二次加密布点，在对照断面监测点位和控制断面监测点位的所在位置处沿河流断面横截面布设多个监测点位，用于排除是否存在上游污染来源。
进一步地，还包括以下内容：
导入二次布点的监测数据，对对照断面上的多个监测点位的数据与控制断面上的多个监测点位的数据进行分析，并根据分析结果判断该区域是否存在污染源点。
另外，本发明还提供一种环境监测点位的自动化布点系统，其特征在于，包括：
GIS搭建模块，用于搭建GIS信息与应用系统；
数据导入模块，用于向GIS信息与应用系统中导入水系数据和风险源信息；
范围框选模块，用于供用户根据环境监测要求在GIS地图上框选出需要布点的区域范围；
点位布设模块，用于根据框选的区域范围自动提取区域内的相关数据并自动进行第一次点位布置；
监测数据采集模块，用于采集第一次点位布置的采样监测数据和流量监测数据。
进一步地，所述点位布设模块包括：
数据读取单元，用于读取框选的区域范围内相关的所有数据；
数据识别单元，用于从读取的所有数据中识别出河流信息、行政区划信息、风险源信息；
自动化布点单元，用于基于识别出的相关信息按照预设的布点原则进行自动化布点。
进一步地，还包括：
数据分析模块，用于基于第一次布点的监测数据进行分析，初步判别出污染源所在的区域；
点位优化模块，用于在初步判别得到的区域范围基础上扩大预设范围，在扩大后的范围内进行二次加密布点，在对照断面监测点位和控制断面监测点位的所在位置处沿河流断面横截面布设多个监测点位，用于排除是否存在上游污染来源。
另外，本发明还提供一种设备，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器通过调用所述存储器中存储的所述计算机程序，用于执行如上所述的方法的步骤。
另外，本发明还提供一种计算机可读取的存储介质，用于存储对环境监测点位进行事件自动化布点的计算机程序，所述计算机程序在计算机上运行时执行如上所述的方法的步骤。
本发明具有以下效果：
本发明的环境监测点位的自动化布点方法，通过搭建GIS信息与应用系统，然后将水系数据和风险源信息导入到GIS信息与应用系统中，将地理位置信息与环境监测相关信息进行了融合，为后续的自动化布点提供了数据基础。然后，用户根据环境监测的要求可以在GIS地图上框选出需要布设监测点位的区域，即可根据框选的区域范围提取出该区域内的相关数据并自动进行第一次点位布置，然后进行采样监测和流量监测，整个布点过程自动化进行，无需人为干预，尤其是针对大区域布点时，大大降低了人力成本和布点时间，并且实现了对环境监测的网格化管理，在后续需要进行污染源排查时可以快速、精准地排查出污染源区域和污染点。
另外，本发明的环境监测点位的自动化布点系统、设备、计算机可读取的存储介质同样具有上述优点。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例的环境监测点位的自动化布点方法的流程示意图。
图2是图1中步骤S4的子流程示意图。
图3是本发明优选实施例的环境监测点位的自动化布点方法的另一具体实施方式的流程示意图。
图4是本发明中在排污口附近进行第一次点位布置的示意图。
图5是本发明中在排污口附近进行二次加密布点的示意图。
图6是本发明优选实施例的环境监测点位的自动化布点方法的又一具体实施方式的流程示意图。
图7是本发明优选实施例的环境监测点位的自动化布点系统的模块结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图1所示，本发明的优选实施例提供一种环境监测点位的自动化布点方法，包括以下内容：
步骤S1：搭建GIS信息与应用系统；
步骤S2：向GIS信息与应用系统中导入水系数据和风险源信息；
步骤S3：根据环境监测要求在GIS地图上框选出需要布点的区域范围；
步骤S4：根据框选的区域范围自动提取区域内的相关数据并自动进行第一次点位布置。
可以理解，本实施例的环境监测点位的自动化布点方法，通过搭建 GIS信息与应用系统，然后将水系数据和风险源信息导入到GIS信息与应用系统中，将地理位置信息与环境监测相关信息进行了融合，为后续的自动化布点提供了数据基础。然后，用户根据环境监测的要求可以在GIS地图上框选出需要布设监测点位的区域，即可根据框选的区域范围提取出该区域内的相关数据并自动进行第一次点位布置，然后进行采样监测和流量监测，整个布点过程自动化进行，无需人为干预，尤其是针对大区域布点时，大大降低了人力成本和布点时间，并且实现了对环境监测的网格化管理，在后续需要进行污染源排查时可以快速、精准地排查出污染源区域和污染点。
可以理解，在所述步骤S1中，可以采用现有的GIS系统来作为基础信息库。
可以理解，所述步骤S2中导入的水系数据包括水系的级别信息、流向信息、水系起点位置信息、水系终点位置信息、行政区域划分信息等，其中，水系就包括河流、湖库、湿地等。而导入的风险源信息则包括排污口位置信息和排放的污染物信息、污水排放企业的位置信息和排放的污染物信息、工业园区的位置信息和排放的污染物信息、面源污染的位置信息和排放的污染物信息、生活区的位置信息和排放的污染物信息等。向GIS 信息和应用系统中导入水系数据和风险源信息后，可以将位置信息和环境监测相关信息进行融合，从而便于后续生成环境监测点位图。
可以理解，在所述步骤S3中，用户可以根据环境监测要求在GIS地图上人工框选需要进行监测布点的区域范围，例如可以基于水系流域或行政区域或者流域范围框选范围，也可以选择自定义范围。如果要按水系流域或行政区域选取，则需要基于用户导入的相应信息作为基础，才能在 GIS地图上进行选取。
可以理解，如图2所示，所述步骤S4中的根据框选的区域范围自动提取区域内的相关数据自动进行第一次点位布置的过程包括以下内容：
步骤S41：读取框选的区域范围内相关的所有数据；
步骤S42：从读取的所有数据中识别出水系流域信息、行政区划信息、风险源信息；
步骤S43：基于识别出的相关信息按照预设的布点原则进行自动化布点。
具体地，根据框选的区域范围，可以基于地理位置信息获取框选区域内的所有数据，其中，获取的数据包括水系数据和风险源信息数据，然后从读取的所有数据中识别出河流信息、行政区划信息和风险源信息，最后，根据识别出的相关信息按照预设的布点原则进行自动化布点。整个布点过程无需人为干预，全程自动化进行，尤其是针对大区域的点位布设，大大降低了人力成本和布点时间，并且基于GIS地图可以实现网格化管理，有利于后续的污染源追溯。
可以理解，所述步骤S43具体包括以下内容：
基于识别出的水系流域信息，在沟渠、支流、干流的交汇口位置布点，用于快速判别污染来自于哪条河流，并从河流的起始端到河流末段沿线依次间隔预设距离布置点位，例如每个500米布设一个监控点位，作为逐步排查的依据；
基于识别出的排污口信息，分别在排污口汇入河流的上游和下游范围内布点，用于判别污染风险源；例如，在排污口上游的10m～20m范围内布设一个监测点位，并在排污口下游的1m～5m范围内布设一个监测点位；可以理解，此处的排污口指的是入河排污口，当然，在本发明的其它实施例中，排污口还可以包括企业排污口，在企业排污口处也需要进行布点；
基于识别出的行政区域边界，在河流跨界区域的位置布点，用于判河流跨界污染来源的责任；
基于识别出的面源污染，依照预设等比距离的方式在河流沿线周边整块面源范围内分布建立多个点位，用于判别整个河段是否存在污染点。其中，面源包括农业面源和生活面源。
另外，在本发明的其它实施例中，所述步骤S43还包括以下内容：
基于识别出的湖泊、水库，需要在入湖(库)、出湖(库)口布设监测点位，湖体、水库内在中心建立监测点，然后向外部扩散按预设的距离 (例如：50-100米)以网格化的方式分别建立点位；
基于识别出的黑臭水体，针对黑臭水体按更密集的等比距离(例如： 10-50米)方式布设监测点，更能有效的监测出复杂的黑臭水体中风险源点；
基于识别出的管网管道，在管网接入口(即企业排污口)、排出口(即污水处理厂接入口)、管网交叉口、管网汇集点分别布设监测点位。
可以理解，基于上述布点原则，可以对所有的风险源点位进行有效监测，形成了整个框选区域的全面布点，在后续出现污染事件时可以基于各个点位的监测数据快速、精准地排查出污染源。
可以理解，如图3所示，所述环境监测点位的自动化布点方法还包括以下内容：
步骤S5：基于第一次布点的监测数据进行分析，初步判别出污染源所在的区域；
步骤S6：在初步判别得到的区域范围基础上扩大预设范围，在扩大后的范围内进行二次加密布点，在对照断面监测点位和控制断面监测点位的所在位置处沿河流断面横截面布设多个监测点位，用于排除是否存在上游污染来源。
首次布点完成后，各个点位可以进行采样监测和流量监测，当出现污染事件时，首先获得各个点位的监测数据进行分析，可以快速地确定污染源的大概位置。例如如图4和图5所示，在排污口的上游设置一个监测点位PA，在排污口的下游设置一个监测点位PB，若监测点位PB监测到的水质数据不达标时，意味着监测点位PA和监测点位PB之间为风险区域。然后，在初步判别得到的风险区域的基础上扩大预设范围，例如外扩2Km范围，在扩大后的范围内进行二次加密布点，具体是在监测点位PA和PB所在位置对应的河流断面上沿横截面布设多个监测点位，至少包括河流左岸、河中、河流右岸三个点位，二次加密布点的目的是为了排除来源上游污染因素；若水面宽小于50米，则在水体中心设置一条垂线(河中心点位)；若水面宽度在50米到100米之间，则靠近左右两岸有明显水流处设置各设置一条垂线(左岸、右岸点位)；若水面宽度大于100米，则以中心向两岸间隔预设等距离(例如：30米)分别设多个垂线监测点。其中，监测点位PA的位置所对应的河流断面为对照断面，监测点位PB的位置所对应的河流断面为控制断面。
可以理解，如图6所示，所述环境监测点位的自动化布点方法还包括以下内容：
导入二次布点的监测数据，对对照断面上的多个监测点位的数据和控制断面上的多个监测点位的数据进行分析，并根据分析结果判断该区域是否存在污染源点。
完成二次加密布点后，获取二次布点的监测点位的监测数据，将对照断面上的多个监测点位的数据与控制断面上的多个监测点位的数据进行对比，并根据对比结果判断该区域是否存在污染源点。例如，通过对照断面上的三个监测点位的监测数据计算得到对照断面的平均监测数据，通过控制断面上的三个监测点位的监测数据计算得到控制断面的平均监测数据，然后将两个平均监测数据进行对比，若对照断面的平均监测数据未超标而控制断面的平均监测数据超标，或者控制断面的平均监测数据相比于对照断面的平均监测数据有水质明显变差的情况，则判定该区域存在污染源点，即为该排放口。
另外，如图7所示，本发明还提供一种环境监测点位的自动化布点系统，优选采用上述的自动化布点方法，所述系统包括：
GIS搭建模块，用于搭建GIS信息与应用系统；
数据导入模块，用于向GIS信息与应用系统中导入水系数据和风险源信息；
范围框选模块，用于供用户根据环境监测要求在GIS地图上框选出需要布点的区域范围；
点位布设模块，用于根据框选的区域范围自动提取区域内的相关数据自动进行第一次点位布置；
监测数据采集模块，用于采集第一次点位布置的采样监测数据和流量监测数据。
可以理解，本实施例的环境监测点位的自动化布点系统，通过搭建 GIS信息与应用系统，然后将水系数据和风险源信息导入到GIS信息与应用系统中，将地理位置信息与环境监测相关信息进行了融合，为后续的自动化布点提供了数据基础。然后，用户根据环境监测的要求可以在GIS地图上框选出需要布设监测点位的区域，即可根据框选的区域范围提取出该区域内的相关数据并自动进行第一次点位布置，然后进行采样监测和流量监测，整个布点过程自动化进行，无需人为干预，尤其是针对大区域布点时，大大降低了人力成本和布点时间，并且实现了对环境监测的网格化管理，在后续需要进行污染源排查时可以快速、精准地排查出污染源区域和污染点。
可以理解，所述点位布设模块具体包括：
数据读取单元，用于读取框选的区域范围内相关的所有数据；
数据识别单元，用于从读取的所有数据中识别出河流信息、行政区划信息、风险源信息；
自动化布点单元，用于基于识别出的相关信息按照预设的布点原则进行自动化布点。
另外，所述自动化布点系统还包括：
数据分析模块，用于基于第一次布点的监测数据进行分析，初步判别出污染源所在的区域；
点位优化模块，用于在初步判别得到的区域范围基础上扩大预设范围，在扩大后的范围内进行二次加密布点，在对照断面监测点位和控制断面监测点位的所在位置处沿河流断面横截面布设多个监测点位，用于排除是否存在上游污染来源。
另外，所述监测数据采集模块还用于采集二次布点的采样监测数据和流量监测数据，所述数据分析模块还用于导入二次布点的监测数据，对对照断面上的多个监测点位的数据和控制断面上的多个监测点位的数据进行分析，并根据分析结果判断该区域是否存在污染源点。
可以理解，本实施例的自动化布点系统的各个模块与上述方法实施例的各个步骤相对应，故各个模块的工作过程在此不再赘述，参考上述方法实施例即可。
另外，本发明还提供一种设备，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器通过调用所述存储器中存储的所述计算机程序，用于执行如上所述的方法的步骤。
另外，本发明还提供一种计算机可读取的存储介质，用于存储对环境监测点位进行事件自动化布点的计算机程序，所述计算机程序在计算机上运行时执行如上所述的方法的步骤。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种环境监测点位的自动化布点方法，其特征在于，包括以下内容：
搭建GIS信息与应用系统；
向GIS信息与应用系统中导入水系数据和风险源信息；
根据环境监测要求在GIS地图上框选出需要布点的区域范围；
根据框选的区域范围自动提取区域内的相关数据并自动进行第一次点位布置。
2.如权利要求1所述的环境监测点位的自动化布点方法，其特征在于，所述根据框选的区域范围自动提取区域内的相关数据并自动进行第一次点位布置的过程包括以下内容：
读取框选的区域范围内相关的所有数据；
从读取的所有数据中识别出水系流域信息、行政区划信息、风险源信息；
基于识别出的相关信息按照预设的布点原则进行自动化布点。
3.如权利要求2所述的环境监测点位的自动化布点方法，其特征在于，所述基于识别出的相关信息按照预设的布点原则进行自动化布点的过程包括：
基于识别出的河流信息，在沟渠、支流、干流的交汇口位置布点，用于快速判别污染来自于哪条河流，并从河流的起始端到河流末段沿线依次间隔预设距离布置点位，作为逐步排查的依据；
基于识别出的排污口信息，分别在排污口汇入河流的上游和下游范围内布点，用于判别污染风险源；
基于识别出的行政区域边界，在河流跨界区域的位置布点，用于判河流跨界污染来源的责任；
基于识别出的面源污染和生活区，依照预设等比距离的方式在河流沿线周边整块面源范围内分布建立多个点位，用于判别整个河段是否存在污染点。
4.如权利要求1所述的环境监测点位的自动化布点方法，其特征在于，还包括以下内容：
基于第一次布点的监测数据进行分析，初步判别出污染源所在的区域；
在初步判别得到的区域范围基础上扩大预设范围，在扩大后的范围内进行二次加密布点，在对照断面监测点位和控制断面监测点位的所在位置处沿河流断面横截面布设多个监测点位，用于排除是否存在上游污染来源。
5.如权利要求4所述的环境监测点位的自动化布点方法，其特征在于，还包括以下内容：
导入二次布点的监测数据，对对照断面上的多个监测点位的数据与控制断面上的多个监测点位的数据进行分析，并根据分析结果判断该区域是否存在污染源点。
6.一种环境监测点位的自动化布点系统，其特征在于，包括：
GIS搭建模块，用于搭建GIS信息与应用系统；
数据导入模块，用于向GIS信息与应用系统中导入水系数据和风险源信息；
范围框选模块，用于供用户根据环境监测要求在GIS地图上框选出需要布点的区域范围；
点位布设模块，用于根据框选的区域范围自动提取区域内的相关数据并自动进行第一次点位布置；
监测数据采集模块，用于采集第一次点位布置的采样监测数据和流量监测数据。
7.如权利要求6所述的环境监测点位的自动化布点系统，其特征在于，所述点位布设模块包括：
数据读取单元，用于读取框选的区域范围内相关的所有数据；
数据识别单元，用于从读取的所有数据中识别出河流信息、行政区划信息、风险源信息；
自动化布点单元，用于基于识别出的相关信息按照预设的布点原则进行自动化布点。
8.如权利要求6所述的环境监测点位的自动化布点系统，其特征在于，还包括：
数据分析模块，用于基于第一次布点的监测数据进行分析，初步判别出污染源所在的区域；
点位优化模块，用于在初步判别得到的区域范围基础上扩大预设范围，在扩大后的范围内进行二次加密布点，在对照断面监测点位和控制断面监测点位的所在位置处沿河流断面横截面布设多个监测点位，用于排除是否存在上游污染来源。
9.一种设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器通过调用所述存储器中存储的所述计算机程序，用于执行如权利要求1～5任一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机可读取的存储介质，用于存储对环境监测点位进行事件自动化布点的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序在计算机上运行时执行如权利要求1～5任一项所述的方法的步骤。
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