一种水环境污染源调查点的选取方法和装置与流程

1.本发明涉及环境保护技术领域，特别是涉及一种水环境污染源调查的选取方法和装置。


背景技术：

2.水环境污染是目前重要的污染之一，详细掌握水环境污染源的具体情况是污染治理和环保执法的重要依据，但是水环境覆盖广大的国土和地域，全面的实地调查是不现实的，因此抽样调查是掌握水环境污染源实际情况的重要手段。
3.本技术的发明人在实践中发现，传统的抽样调查大都采用统计学手段、基于表格属性等进行调查点的选取，然后针对选取的调查点开展实地调查取样，得到水环境监测断面数据。然而水环境污染源存在着空间化、离散化、分类分级等特点，且与周边河流的水质数据相关性很强，而目前在选取调查点时并不考虑以上因素，因此，目前所选取的调查点无法使水环境监测断面数据与水环境污染源空间分布数据有机整合，造成得到的水环境监测断面数据无法有效支撑水环境污染源抽样调查、水环境执法等工作。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本发明提供了一种水环境污染源调查点的选取方法和装置，以解决目前所选取的调查点无法使水环境监测断面数据与水环境污染源空间分布数据有机整合的问题。
5.有鉴于此，本发明公开了一种水环境污染源调查点的选取方法，其特征在于，包括步骤：
6.获取预设监测范围内污染源数据、水质监测数据、河流数据、道路数据和行政区划数据；
7.基于所述污染源数据、所述河流数据、道路数据和/或行政区域数据从所述监测范围内随机抽取多个污染源对象作为污染源调查点，形成调查点图斑集，所述污染源调查点的个数大于或等于预设样本点总数的二倍或二倍以上；
8.将所述监测范围内的河流进行分段，提取各河段对应的汇水区；
9.将多个所述汇水区与所述调查点图斑集进行空间叠加，利用所述水质监测数据识别所述分段的主要污染源类型，根据所述主要污染源类型对所述调查点图斑集内的污染源调查点进行增减；
10.对所述污染源调查点的数量进行判断，如果所述污染源调查点的数量与所述预设样本点总数不匹配，则返回上一步骤，反之则输出包括增减后的所有污染源调查点的目标调查点图斑集。
11.可选的，所述获取预设监测范围内污染源数据、水质检测数据、河流数据、道路数据和行政区划数据，包括步骤：
12.通过对遥感影像数据和/或poi数据处理，得到所述污染源数据；
13.基于实地监测方式获取所述水质监测数据；
14.通过对遥感影像数据的处理，得到所述河流数据、所述道路数据和所述行政区划数据。
15.可选的，所述预设样本点总数符合统计学上对抽样方式、抽样公式和抽样模型的要求。
16.可选的，所述将所述监测范围内的河流进行分段，提取各河段对应的汇水区，包括步骤：
17.将所述河流进行分段，得到所述河段；
18.利用所述河段内各监测断面的水质监测数据，将两个监测断面间的河段分级为多个水质级别；
19.基于所述多个水质级别，并利用dem、遥感和/或地下管网数据提取所述河段的汇水区。
20.还提供了一种水环境污染源调查点的选取装置，包括：
21.数据获取模块，被配置为获取预设监测范围内污染源数据、水质监测数据、河流数据、道路数据和行政区划数据；
22.调查点抽取模块，被配置为基于所述污染源数据、所述河流数据、道路数据和/或行政区域数据从所述监测范围内随机抽取多个污染源对象作为污染源调查点，形成调查点图斑集，所述污染源调查点的个数大于或等于预设样本点总数的二倍或二倍以上；
23.汇水区提取模块，被配置为将所述监测范围内的河流进行分段，提取各河段对应的汇水区；
24.调查点调整模块，被配置为将多个所述汇水区与所述调查点图斑集进行空间叠加，利用所述水质监测数据识别所述分段的主要污染源类型，根据所述主要污染源类型对所述调查点图斑集内的污染源调查点进行增减；
25.选取输出模块，被配置为对所述污染源调查点的数量进行判断，如果所述污染源调查点的数量与所述预设样本点总数不匹配，则返回上一步骤，反之则输出包括增减后的所有污染源调查点的目标调查点图斑集。
26.可选的，所述数据获取模块包括：
27.第一获取单元，用于通过对遥感影像数据和/或poi数据处理，得到所述污染源数据；
28.第二获取单元，用于基于实地监测方式获取所述水质监测数据；
29.第三获取单元，用于通过对遥感影像数据的处理，得到所述河流数据、所述道路数据和所述行政区划数据。
30.可选的，所述预设样本点总数符合统计学上对抽样方式、抽样公式和抽样模型的要求。
31.可选的，所述汇水区提取模块包括：
32.分段执行单元，用于将所述河流进行分段，得到所述河段；
33.河段分级单元，用于利用所述河段内各监测断面的水质监测数据，将两个监测断面间的河段分级为多个水质级别；
34.提取执行单元，用于基于所述多个水质级别，并利用dem、遥感和/或地下管网数据
提取河段的汇水区。
35.从上述技术方案可以看出，本发明提供了一种水环境污染源调查点的选取方法和装置，具体为获取预设监测范围内污染源数据、水质监测数据、河流数据、道路数据和行政区划数据；随机抽取多个污染源对象作为污染源调查点形成调查点图斑集；将监测范围内的河流进行分段，提取各河段对应的汇水区；将多个汇水区与调查点图斑集进行空间叠加，对其中的污染源调查点进行增减；对污染源调查点的数量进行判断，如果污染源调查点的数量与预设样本点总数匹配，则输出包括水环境污染源调查点的目标调查点图斑集。由于在选取调查点时考虑了水质监测数据，因此解决了无法使水环境监测断面数据与水环境污染源空间分布数据有机整合的问题。
附图说明
36.为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
37.图1为本技术实施例的一种水环境污染源调查点的选取方法的流程图；
38.图2为河流水质、汇水区的分布示意图；
39.图3为汇水区与调查点图斑集的叠加示意图；
40.图4本技术实施例的一种水环境污染源调查点的选取装置的框图。
具体实施方式
41.下面将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，所描述的实施例仅仅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，本领域普通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。
42.实施例一
43.图1为本技术实施例的一种水环境污染源调查点的选取方法的流程图。
44.参照图1所示，本实施例提供的选取方法应用于计算机或服务器等电子设备，该选取方法具体用于基于水质监测数据对水环境污染源调查点进行选取，该选取方法具体包括如下步骤：
45.s1、获取预设监测范围内与污染源相关的多种数据。
46.自动或者基于用户的输入获取预设监测范围内与污染源相关的多种数据，这的预设监测范围可以按监测要求所确定的一定的地理范围，如一个省、一个地区或一个县等，该多种数据包括水质监测数据、河流数据、道路数据和行政区划数据等。
47.具体在获取时，可以基于遥感影像数据、poi数据等抽取该污染源数据；基于实地监测方法或人工采集方法获取相应河流的水质监测数据；基于遥感影像提取河流数据、道路数据和行政区划数据。这些污染源数据包括宾馆、餐饮、洗车、洗浴等场所的地址、规模等。
48.s2、从预设监测范围内随机抽取多个污染源调查点。
49.即基于上述污染源数据、河流数据、道路数据和行政区划数据从该监测范围内随机抽取多个污染源对象作为相应的污染源调查点，并将该多个污染源调查点进行集合，从而得到包括多个污染源调查点的调查点图斑集。
50.所选取的污染源调查点的数量大于或等于二倍的预设样本点总数。该预设样本点总数符合统计学上对抽样方式、抽样公式和抽样模型的要求。总体趋势应该满足抽样对象差异性与抽样数量正相关等原则；设置抽样点拆分原则，明确各污染源类型、各行政区(流域)的调查点比例。
51.污染源类型方面，可以按照各类污染源数量比例、污染源重要性程度、污染源离河道距离等设置调查点比例；行政区(流域)方面，可按照各行政区面积比例、城市化进程、路网密度比例、河网密度比例、人口比例等设置调查点比例。
52.例：研究区内主要污染源分为点源、和面源，点源有工厂、小区，面源有农田、农村，初步研究发现，研究区内主要污染来源为面源，居民生活占比较大，则调查点分配比例可适当倾向于农村的调查，工厂：小区：农田：农村＝1:2:3:4
53.如何确定样本点总数的方法很多，但是公式检验表明，当误差和置信区间一定时，不同的样本电子总数计算公式计算出来的样本量是十分相近的，所以，我们完全可以使用简单随机抽样计算样本点总数的公式去近似估计其他抽样方法的预设样本点总数，这样可以更加快捷方便，然后将预设样本点总数根据一定方法分配到各个子域中去。
54.对于已知数据为绝对数，我们一般根据下列步骤来计算所需要的预设样本点总数。已知期望调查结果的精度(e),期望调查结果的置信度(l)，以及总体的标准差估计值σ的具体数据，总的样本点总数n。
55.计算公式为:n＝σ2/(e2/z2+σ2/n)
56.特殊情况下,如果是很大总体,计算公式变为n＝z2σ2/e257.s3、将河流进行分段，提取各河段的汇水区。
58.具体来说，是将将河流按水质分段，得到多个河段；然后利用各监测断面的水质监测数据，将两个断面间的河段分级为i-v级；最后利用dem(高程数据)、遥感数据、地下管网数据等提取河段的汇水区，如图2所示，汇水区内污染源地表径流和雨、污水都汇入对应的河段；
59.具体来说，是利用dem(高程数据)提取出自然汇水区域，并将河道按照水质监测点数据进行分段，结合地下管网数据，对自然汇水区域进行修正，将汇水单元与河段进行一一对应，使一条河段对应唯一的汇水单元(区域内的水最终都流向这一河段)。
60.s4、对调查点图斑集内的污染源调查点进行增减处理。
61.将各河段的汇水区与抽样的调查点图斑集进行空间叠加，如图3所示；利用监测数据识别河段的主要污染源类型，如氨氮、总磷超标，则为生活源；如抗生素、高锰酸盐超标，则为工业源等；并基于以上识别结果对污染源调查点进行删除，形成新的调查点图斑集。
62.s5、根据剩余污染源调查点的数量输出目标调查点图斑集。
63.经过上述处理后，最初的调查点图斑集内所包含的污染源调查点的数量会有变化，此时确定该数量与最初确定的预设样本点总数是否匹配，这里的匹配可以看做相等。
64.如果两者不匹配，则返回上一步骤继续对该数量进行调整；如果两者相匹配，则输出包括生育污染源调查点的目标调查点图斑集，而该目标调查点图斑集包括最终筛选后得
到的水环境污染源调查点。
65.从上述技术方案可以看出，本实施例提供了一种水环境污染源调查点的选取方法，具体为获取预设监测范围内污染源数据、水质监测数据、河流数据、道路数据和行政区划数据；随机抽取多个污染源对象作为污染源调查点形成调查点图斑集；将监测范围内的河流进行分段，提取各河段对应的汇水区；将多个汇水区与调查点图斑集进行空间叠加，对其中的污染源调查点进行增减；对污染源调查点的数量进行判断，如果污染源调查点的数量与预设样本点总数匹配，则输出包括水环境污染源调查点的目标调查点图斑集。由于在选取调查点时考虑了水质监测数据，因此解决了无法使水环境监测断面数据与水环境污染源空间分布数据有机整合的问题。
66.实施例一
67.图4为本技术实施例的一种水环境污染源调查点的选取装置的框图。
68.参照图4所示，本实施例提供的选取装置应用于计算机或服务器等电子设备，也可以是该电子本身，该选取装置具体用于基于水质监测数据对水环境污染源调查点进行选取，具体包括数据获取模块10、调查点抽取模块20、汇水区提取模块30、调查点调整模块40和选取输出模块50。
69.数据获取模块用于获取预设监测范围内与污染源相关的多种数据。
70.自动或者基于用户的输入获取预设监测范围内与污染源相关的多种数据，这的预设监测范围可以按监测要求所确定的一定的地理范围，如一个省、一个地区或一个县等，该多种数据包括水质监测数据、河流数据、道路数据和行政区划数据等。
71.该模块棘突包括第一获取单元、第二获取单元和第三获取单元。具体在获取时，第一获取单元用于基于遥感影像数据、poi数据等抽取该污染源数据；第二获取单元用于基于实地监测方法或人工采集方法获取相应河流的水质监测数据；第三获取单元用于基于遥感影像提取河流数据、道路数据和行政区划数据。这些污染源数据包括宾馆、餐饮、洗车、洗浴等场所的地址、规模等。
72.调查点提取模块用于从预设监测范围内随机抽取多个污染源调查点。
73.即基于上述污染源数据、河流数据、道路数据和行政区划数据从该监测范围内随机抽取多个污染源对象作为相应的污染源调查点，并将该多个污染源调查点进行集合，从而得到包括多个污染源调查点的调查点图斑集。
74.所选取的污染源调查点的数量大于或等于二倍的预设样本点总数。该预设样本点总数符合统计学上对抽样方式、抽样公式和抽样模型的要求。总体趋势应该满足抽样对象差异性与抽样数量正相关等原则；设置抽样点拆分原则，明确各污染源类型、各行政区(流域)的调查点比例。
75.污染源类型方面，可以按照各类污染源数量比例、污染源重要性程度、污染源离河道距离等设置调查点比例；行政区(流域)方面，可按照各行政区面积比例、城市化进程、路网密度比例、河网密度比例、人口比例等设置调查点比例。
76.例：研究区内主要污染源分为点源、和面源，点源有工厂、小区，面源有农田、农村，初步研究发现，研究区内主要污染来源为面源，居民生活占比较大，则调查点分配比例可适当倾向于农村的调查，工厂：小区：农田：农村＝1:2:3:4
77.如何确定样本点总数的方法很多，但是公式检验表明，当误差和置信区间一定时，
不同的样本电子总数计算公式计算出来的样本量是十分相近的，所以，我们完全可以使用简单随机抽样计算样本点总数的公式去近似估计其他抽样方法的预设样本点总数，这样可以更加快捷方便，然后将预设样本点总数根据一定方法分配到各个子域中去。
78.对于已知数据为绝对数，我们一般根据下列步骤来计算所需要的预设样本点总数。已知期望调查结果的精度(e),期望调查结果的置信度(l)，以及总体的标准差估计值σ的具体数据，总的样本点总数n。
79.计算公式为:n＝σ2/(e2/z2+σ2/n)
80.特殊情况下，如果是很大总体，计算公式变为n＝z2σ2/e281.汇水区提取模块用于将河流进行分段，提取各河段的汇水区。
82.具体来说，该模块包括分段执行单元、河段分级单元和提取执行单元。分段执行单元用于将将河流按水质分段，得到多个河段；河段分级单元用于利用各监测断面的水质监测数据，将两个断面间的河段分级为i-v级；提取执行单元用于利用dem(高程数据)、遥感数据、地下管网数据等提取河段的汇水区，如图2所示，汇水区内污染源地表径流和雨、污水都汇入对应的河段；
83.具体来说，是利用dem(高程数据)提取出自然汇水区域，并将河道按照水质监测点数据进行分段，结合地下管网数据，对自然汇水区域进行修正，将汇水单元与河段进行一一对应，使一条河段对应唯一的汇水单元(区域内的水最终都流向这一河段)。
84.调查点调整模块用于对调查点图斑集内的污染源调查点进行增减处理。
85.将各河段的汇水区与抽样的调查点图斑集进行空间叠加，如图3所示；利用监测数据识别河段的主要污染源类型，如氨氮、总磷超标，则为生活源；如抗生素、高锰酸盐超标，则为工业源等；并基于以上识别结果对污染源调查点进行删除，形成新的调查点图斑集。
86.选取输出模块用于根据剩余污染源调查点的数量输出目标调查点图斑集。
87.经过上述处理后，最初的调查点图斑集内所包含的污染源调查点的数量会有变化，此时确定该数量与最初确定的预设样本点总数是否匹配，这里的匹配可以看做相等。
88.如果两者不匹配，则返回上一步骤继续对该数量进行调整；如果两者相匹配，则输出包括生育污染源调查点的目标调查点图斑集，而该目标调查点图斑集包括最终筛选后得到的水环境污染源调查点。
89.从上述技术方案可以看出，本实施例提供了一种水环境污染源调查点的选取装置，该装置用于获取预设监测范围内污染源数据、水质监测数据、河流数据、道路数据和行政区划数据；随机抽取多个污染源对象作为污染源调查点形成调查点图斑集；将监测范围内的河流进行分段，提取各河段对应的汇水区；将多个汇水区与调查点图斑集进行空间叠加，对其中的污染源调查点进行增减；对污染源调查点的数量进行判断，如果污染源调查点的数量与预设样本点总数匹配，则输出包括水环境污染源调查点的目标调查点图斑集。由于在选取调查点时考虑了水质监测数据，因此解决了无法使水环境监测断面数据与水环境污染源空间分布数据有机整合的问题。
90.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
91.本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和
硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
92.本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
93.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
94.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
95.尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
96.最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
97.以上对本发明所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。