一种农田面源和重金属污染防控的解决方法及系统与流程

本发明涉及农用地土壤污染防控领域，更具体地，涉及一种农田面源和重金属污染防控的解决方法及系统。

背景技术：

据全国土壤污染状况调查公报，我国土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量堪忧，重金属污染问题和工矿业废弃地土壤环境问题突出，重金属污染耕地约占耕地总面积的20％。农用地土壤污染不仅对农业生产、食品安全构成了严重的威胁，对水体、大气以及整个生态环境也造成严重的影响，它不仅直接制约社会经济的发展进程，而且还严重地影响子孙后代的生存。因此，《土壤污染防治行动计划》(“土十条”)规定，“实施农用地分类管理，保障农业生产环境安全。按污染程度将农用地土壤环境划为三个类别；切实加大保护力度；着力推进安全利用；全面落实严格管控”。

面对严峻的污染形势和政策任务要求，目前农用地土壤污染防控大部分仍处于局部区域示范阶段，主要由科研机构、政府部门等牵头实施，推广力度有限；作为农业生产主体的农户主导性较差。因此，为向广大农户和基层管理人员提供可行的农用地安全生产和治理修复解决方案，构建农田重金属与面源污染防控信息化管理系统具有重要的现实意义。尤其在珠三角地区，河网密布，农业面源对水体质量威胁较大；农田具有城乡一体集约化特点，土壤污染既有地质背景成因，同时还跟工业生产密切相关，亟待推广切实可行的、同时防控农业面源和重金属污染的技术和产品。

目前，国内除湖南等酸性矿山型污染农田区域外，针对农业面源和重金属污染农田的安全利用和修复项目主要以科研项目为主，一般由政府部门或高校、科研院所牵头进行。这种污染防治方式具有以下不足：1、技术经常脱离当地农业生产实际，不具有适用性；2、由于增加了租地、用人等必须支出，安全利用和修复成本较高，进一步削减技术和材料的可推广性；3、部分技术需要转变种植结构或造成减产，当地农民可接受程度低，项目持续性不可维持；4、农民成为了治理修复的“旁观者”，没有参与的主观能动性，配合度一般；5、对于具有安全利用和治理修复需求的农民、基层管理人员等，难以接触相关技术和产品，无法进行比选，相关工作难以开展。

技术实现要素：

本发明为克服上述现有技术所述的土壤环境污染防控缺乏科学、高效的防控系统及防控方法的缺陷，提供一种农田面源和重金属污染防控的解决方法及系统。

所述方法包括以下步骤：

s1：建立并更新数据库；

s2：通过确定待防控点位位置，从gis(geographicinformationsystem)应用组件获取待防控点位置坐标、当地种植类型、作物类型、地力情况以及污染程度；

s3：用户填写防控需求；

s4：根据用户需求，根据数据库的数据信息对可行的技术/产品、可行程度、专家匹配程度进行匹配；

s5：输出最优匹配结果。

优选地，所述的技术/产品匹配方法包括：

判断需求类型和技术类别、种植类型与作物类型、污染物适用性需是否100％匹配；若非100％匹配则输出“无匹配结果”；若100％匹配，则对以下各项进行匹配计算：

污染程度适用性：权重40％，与需求一致100分，与需求不一致50分；

地力适用性：权重20％，与需求一致100分，与需求不一致50分；

土壤ph范围：权重20％，与需求一致100分，偏离需求一档50分，偏离需求二档20分；

预期效果：权重20％，该权重平均分配给需求中的“预期效果”，与需求一致100分，偏离需求30％赋70分，偏离需求50％赋50分，偏离需求70％以上赋20分。

根据上述各项对应的权重与得分计算出最高得分的匹配情况，并输出最高得分的匹配结果。

优选地，所述的可行程度匹配方法为：

对以下各项进行匹配计算，计算出最高得分的匹配情况，并输出最高得分的匹配结果。

专利情况：已授权3分，已申请2分，未申请0分，已失效1分；

获奖情况：累计计分，国家级奖项3分，省部级奖项2分，地方级奖项1分，未获奖0分；

应用情况：可累计，最高3分；1个案例加1分；

在当地的应用情况：若在当地有应用案例，则计2分；

产品是否已实现规模化生产：若是则加2分；

产品是否获得农业部门认证：若是则加2分，其他部门认证加1分。

优选地，所述专家匹配程度匹配方法为：

判断需求类型和技术类别匹配程度需100％匹配，若非100％匹配，则输出“无匹配结果”，若100％匹配，则对以下各项进行匹配计算：

专利情况：已授权3分，已申请2分，未申请0分，已失效1分；

获奖情况：累计计分，国家级奖项3分，省部级奖项2分，地方级奖项1分，未获奖0分；

研发产品数量：一种产品1分。其中可规模化生产数量一种1分，获得农业部门或其他部门认证1分；

主持应用类项目(示范、工程等)数量：国家级3分，省部级2分，地方级1分，其他0.5分，其中在当地的项目按数量每个加1分；

主持基础研究及技术研发类项目数量：国家级2分，省部级1分，地方级0.5分，其他0.5分；

根据上述各项对应的权重与得分计算出最高得分的匹配情况，并输出最高得分的匹配结果。

优选地，所述方法还包括：

s6：数据统计：对各数据库数据按地区，时间，特定查询参数等进行图表统计、分析，实现动态变化。

本发明还提供一种农田面源和重金属污染防控的系统，所述系统可实现本发明所述方法，所述系统包括：数据库、数据服务层、逻辑应用层和表现层；

表现层用于显示数据和接收用户输入的数据，为用户提供一种交互式操作的接口；

数据服务层由对应的数据库服务器实现，旨在提供数据存储管理服务，即用关系型数据库统一存储管理空间数据和属性数据，实现对数据的访问功能。

逻辑应用层是实现系统功能应用的核心层，具体又分三个逻辑层次，即底层由gis中间的公共应用组件、上层的专题应用组件和gis应用组件。

上层的专题应用组件：对农田土壤肥力值的逻辑计算、目标污染程度计算，以及根据面源控制、安全利用、治理修复领域需求，对技术/产品、可行度、专家匹配程度的逻辑计算。gis中间的公共应用组件、gis应用组件：

主要对区域土壤环境质量、种植信息以及智能解决方案卡等数据进行统计分类展示。

其中gis中间的公共应用组件是指第三方组件，gis应用组件是指系统自带的必须组件。

上层的专题应用组件为gis中间的公共应用组件和gis应用组件提供数据来源。

优选地，所述数据库为动态数据库。

优选地，所述的数据库包括：专题数据库、人才数据库、技术/产品信息库。

所述专题数据库：将土壤环境质量数据、种植类型与空间关系数据库相结合，构建农用地土壤环境质量数据库，将区域背景资料及现场调查资料纳入其中，进行土壤环境质量数据库的动态集成管理，用于土壤环境质量数据检索和统计分析；所述专题数据库能够实现土壤环境质量的动态集成管理，构建非涉密信息查询平台，展示某坐标点位土壤环境污染信息及风险等级。

所述人才数据库：该数据库主要对农用地安全利用及土壤环境修复专家进行综合管理；主要收集专家专业信息和相关业务能力，用于智能化解决方案输出。

技术/产品信息库中各产品的参数包括“面源控制”、“安全利用”、“治理修复”、“面源控制+安全利用”、“面源控制+治理修复”、“安全利用+治理修复”和“面源控制+安全利用+治理修复”7类。

每一类技术/产品中包括该类产品专利申请情况、获奖情况、是否在当地应用等；产品质量主要包括本身的氨氮和速效磷含量，以及各重金属含量；预期效果主要参考该技术在当地或周边区域应用的效果，包括化肥减量百分比(如适用)、面源流失减少百分比(如适用)、农作物可食部分污染物减量百分比(如适用)、土壤中污染物减量百分比(如适用)；还包括：产品价格、采购联系方式、使用说明和相关证明文件。

优选地，所述系统还包括用户管理模块，所述用户管理模块采用分等级用户管理；

用户管理模块将系统用户角色分为管理员、产品经理、技术经理、专家、普通用户角色，所有用户均可使用“智能解决方案卡”功能；在此基础上，产品经理、技术经理、专家可分别输入产品信息、技术信息和专家信息，角色可互换；管理员可查看土壤污染物分布情况、具体含量信息，发布通知公告、审核资料。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

本发明为土壤环境污染防控提供科学、高效的防控系统及防控方法；根据农用地安全利用、治理修复和面源防控等需求，智能匹配、输出可行的技术、产品和专家，提供科学、高效的解决方案；对现有可推广可应用的农用地安全利用、治理修复和面源防控技术进行基于情景应用的评估。为农产品安全和环境安全提供技术支撑。

附图说明

图1为实施例1所述农田面源和重金属污染防控的解决方法流程图。

图2为实施例2所述农田面源和重金属污染防控的系统示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1

本实施例提供一种农田面源和重金属污染防控的解决方法，如图1-2所示，所述方法包括以下步骤：

s1：首先建立动态数据库，数据资源的总体构成分为核心业务和相关业务数据库。

根据数据库信息，普通用户可通过智能解决方案卡查询适用的技术、产品和指导专家，也可通过“gis地图”界面进入智能解决方案卡生成界面。

s2：用户在“gis地图”界面查找关注的点位，点击进入智能解决方案卡生成界面，自动获取坐标、当地种植类型、作物类型、地力情况以及污染程度。同时，在不输入具体坐标的情况下，用户可根据需求输入上述资料。

s3：用户填写防控需求；包括：需求类型，可选“面源控制”、“安全利用”、“治理修复”、“面源控制+安全利用”、“面源控制+治理修复”、“安全利用+治理修复”和“面源控制+安全利用+治理修复”7类；预期目标，可选“化肥减量百分比”(如适用)、“面源流失减少百分比”(如适用)、“农作物可食部分污染物减量百分比”(如适用)、“土壤中污染物减量百分比”(如适用)；以及使用产品的预算范围。

s4：根据用户需求，利用(组件)根据数据库的数据信息对可行的技术/产品、可行程度、专家匹配程度进行匹配。

技术/产品匹配程度计算方式：

需求类型和技术类别、种植类型与作物类型、污染物适用性需100％匹配；

污染程度适用性：权重40％，与需求一致100分，与需求不一致50分；

地力适用性：权重20％，与需求一致100分，与需求不一致50分；

土壤ph范围：权重20％，与需求一致100分，偏离需求一档50分，偏离需求二档20分；

预期效果：权重20％，该权重平均分配给需求中的“预期效果”，与需求一致100分，偏离需求30％赋70分，偏离需求50％赋50分，偏离需求70％以上赋20分。

可行程度计算方式：

专利情况：已授权3分，已申请2分，未申请0分，已失效1分；

获奖情况：累计计分，国家级奖项3分，省部级奖项2分，地方级奖项1分，未获奖0分；

应用情况：可累计，最高3分；1个案例加1分；

在当地的应用情况：若在当地有应用案例，则计2分；

产品是否已实现规模化生产：若是则加2分；

产品是否获得农业部门认证：若是则加2分，其他部门认证加1分。

专家匹配程度计算方式：

需求类型和技术类别匹配程度需100％匹配；

专利情况：已授权3分，已申请2分，未申请0分，已失效1分；

获奖情况：累计计分，国家级奖项3分，省部级奖项2分，地方级奖项1分，未获奖0分；

研发产品数量：一种产品1分。其中可规模化生产数量一种1分，获得农业部门或其他部门认证1分；

主持应用类项目(示范、工程等)数量：国家级3分，省部级2分，地方级1分，其他0.5分，其中在当地的项目按数量每个加1分；

主持基础研究及技术研发类项目数量：国家级2分，省部级1分，地方级0.5分，其他0.5分。

通过上述计算，推荐可行的技术、产品、专家等，得出智能解决方案卡。

s5：输出最优匹配结果。

s6：数据统计：对各数据库数据按地区，时间，特定查询参数等进行图表统计、分析，实现动态变化。

实施例2：

本实施例提供一种农田面源和重金属污染防控的系统，如图2所示，所述系统包括：数据库、数据服务层、逻辑应用层和表现层；

除数据库外，系统拟采用三层结构：即数据服务层、逻辑应用层和表现层。三层结构设计可以使开发人员只关注整个结构中的其中某一层，结构更清楚，分工更明确；可以很容易的用新的实现来替换原有层次的实现，有利于后期的维护和升级；可以降低层与层之间的依赖，有利于标准化及各层逻辑的复用。系统三层结构见图1。

表现层：通俗讲就是展现给用户的接口，即用户在使用一个系统的时候他的所见所得，用于显示数据和接收用户输入的数据，为用户提供一种交互式操作的接口。

数据服务层由对应的数据库服务器实现，旨在提供数据存储管理服务，即用关系型数据库统一存储管理空间数据和属性数据，实现对数据的访问功能，如增加、删除、修改、查询数据。

逻辑应用层是实现系统功能应用的核心层，具体又分三个逻辑层次，即底层由gis中间的公共应用组件、上层的专题应用组件和gis应用组件。组件之间的相互调用利用com接口实现，以达到“黑箱重用”。另外，越是靠近底层的组件可重用性越高。

上层的专题应用组件：对农田土壤肥力值的逻辑计算、目标污染程度计算，以及根据面源控制、安全利用、治理修复领域需求，对技术/产品、可行度、专家匹配程度的逻辑计算。gis中间的公共应用组件、gis应用组件：

主要对区域土壤地力、环境质量、种植信息以及智能解决方案卡等数据进行统计分类展示。

其中gis中间的公共应用组件是指第三方组件，gis应用组件是指系统自带的必须组件。

上层的专题应用组件为gis中间的公共应用组件和gis应用组件提供数据来源。

所述数据库包括：

1、专题数据库(环境质量、土壤质量)。

将土壤环境质量数据、种植类型与空间关系数据库相结合，构建农用地土壤环境质量数据库，将区域背景资料及现场调查资料纳入其中，进行土壤环境质量数据库的动态集成管理，用于土壤环境质量数据检索和统计分析。该数据库能够实现土壤环境质量的动态集成管理，构建非涉密信息查询平台，展示某坐标点位土壤环境污染信息及风险等级。

其中，农用地土壤环境质量评判标准为《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》(gb15618-2018)；农田地力根据土壤氨氮、速效磷进行判断，见表1。数据可在gis应用中进行查询。

表1

2、人才数据库。

该数据库主要对农用地安全利用及土壤环境修复专家进行综合管理。主要收集专家专业信息和相关业务能力，用于智能化解决方案输出。业务水平主要包括专利情况、获奖情况、研发产品数量、认证及应用情况、相关工程类、示范类项目主持情况等。

3、技术数据库。

根据需求，技术可分为“面源控制”、“安全利用”、“治理修复”、“面源控制+安全利用”、“面源控制+治理修复”、“安全利用+治理修复”和“面源控制+安全利用+治理修复”7类。技术数据库中各项技术需对应不同的适用情景，具体至种植类型、作物类型、土壤ph、地力、污染物及污染程度等。技术评估方面，主要评估该技术专利申请情况、获奖情况、是否在当地应用等；预期效果主要参考该技术在当地或周边区域应用的效果，包括化肥减量百分比(如适用)、面源流失减少百分比(如适用)、农作物可食部分污染物减量百分比(如适用)、土壤中污染物减量百分比(如适用)。

4、产品信息库。

产品信息库中各产品的填报参数设置与技术数据库类似,均分为“面源控制”、“安全利用”、“治理修复”、“面源控制+安全利用”、“面源控制+治理修复”、“安全利用+治理修复”和“面源控制+安全利用+治理修复”7类。各项产品需对应不同的适用情景，具体至种植类型、作物类型、土壤ph、地力、污染物及污染程度等。技术评估方面，主要评估该技术专利申请情况、获奖情况、是否在当地应用等；产品质量主要包括本身的氨氮和速效磷含量，以及各重金属含量；预期效果主要参考该技术在当地或周边区域应用的效果，包括化肥减量百分比(如适用)、面源流失减少百分比(如适用)、农作物可食部分污染物减量百分比(如适用)、土壤中污染物减量百分比(如适用)。同时，需上传产品价格、采购联系方式、使用说明和相关证明文件等。

所述系统还包括用户管理模块，所述用户管理模块采用分等级用户管理；

系统用户角色可分为管理员、产品经理、技术经理、专家、普通用户角色，其权限描述如下。所有用户均可使用“智能解决方案卡”功能。在此基础上，产品经理、技术经理、专家可分别输入产品信息、技术信息和专家信息，角色可互换。在此基础上，管理员可查看土壤污染物分布情况、具体含量等信息，发布通知公告、审核资料。

附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。