一种结合地图河道识别和降维计算的反向溯源分析方法与流程

本发明涉及污染检测，尤其是一种结合地图河道识别和降维计算的反向溯源分析方法。

背景技术：

1、水污染常见的形式是河流污染，由于人类活动，直接或间接地把物质或能量引入河流环境，造成损害河流生物资源，损坏河水和河流环境质量，危害人类健康等有害的影响，其污染程度随时间变化，而且扩散快，污染影响大。虽然河流的稀释自净能力强，利于污染物扩散、降解，但由于世界上许多大工业区和城市都建立在滨河地区，大量排放废水入河，致使大多数河流受到不同程度的污染。

2、治理河流污染是一项复杂的系统工程，其成本高昂，除了使用物理、化学及生物方面进行河流污染治理，还需从源头上减少污染源。

3、目前市面上提供了多种污染源扩散模型产品，此类模型拥有且考虑了多维参数，导致整体扩散计算复杂，同时，若是针对反向溯源场景，场景计算所需计算资源更多。

4、现而今，针对河道污染溯源，污染排放更具有隐蔽性，无组织性，导致污染源企业排放正常，追查源头无解无证，查找链条长的局面，使用单纯的污染源方式进行扩散计算，其模拟精度和体验速度已达不到追查治理的目的，必须进行针对溯源领域的模型降维计算以解决河流污染物排放反向溯源问题。

技术实现思路

1、为解决上述现有技术问题，针对如何准确地监控污染源进行反向扩散追查溯源，本发明提供一种结合地图河道识别和降维计算的反向溯源分析方法。

2、一种结合地图河道识别和降维计算的反向溯源分析方法，包括以下步骤：

3、步骤s1，设置河道监测传感器，发现污染物时，上报报警信息；

4、步骤s2，获取监测点位信息、河道水文信息以及溯源范围参数信息；

5、步骤s3，进行河道网络识别，获取分离的河道图层，然后根据河流边缘进行中线绘制；

6、步骤s4，根据绘制的中线，将地图进行横向切分，得到切分后的像素图，将像素图形成文件管理集合；

7、步骤s5，通过反向溯源算法模型计算，溯源网格浓度，包括：

8、步骤a：组装河道横切节点信息序列集合；

9、步骤b：根据对流模型，结合每一个横切节点的缩放因子，进行单节点模拟推导；

10、步骤s6，根据河道横切节点信息序列集合，结合企业河道排口信息，得到污染源企业列表，对污染源企业列表通过因子匹配进行疑似排污评分；

11、步骤s7，将污染源企业评分分数由高到低进行排列，并依次在地图gis上进行展示，供用户研判。

12、进一步的，所述步骤s2中监测点位信息包括报警点位地理信息、污染因子集合和污染物浓度；河道水文信息包括监测点当前水流量、流速和水位信息；溯源范围参数信息为以报警节点为原点，需溯源监测点整个半径范围的关联河道范围。

13、进一步的，所述步骤s3具体包括以下子步骤：

14、步骤s301：通过天地图自训练deeplabv3+河道切割模型，对河道进行识别，并进行河道图层分离；

15、步骤s302：根据河流边缘进行中线绘制。

16、进一步的，所述根据河流边缘进行中线绘制具体为：灰阶化河面，以左侧线的定位点在像素范围内最近的第二条线的直线距离的中点的连线为中线进行绘制。

17、进一步的，所述定位点依据溯源精度要求进行配置，精度为50米。

18、进一步的，所述步骤s5中组装河道横切节点信息序列集合具体为：按照河道流向网格横切节点，计算节点内河道面积和因子，以河道横切节点为关联组织河道横切节点信息序列集合；

19、计算节点内河道面积：根据河道内河流像素，进行像素点统计和面积转换，得到面积；

20、计算节点内因子：因子包括河道水流平均流速、污染物扩散系数、污染物沉降梯度和河流平均深度，其中，计算节点内因子时，根据当前节点面积与监测点面积进行基础缩放计算，缩放因子x= 1-m1/m0，m1为当前节点面积，m0为监测点所在节点面积；计算浓度系数时，加入一个污染物沉降梯度系数，公式为：，v是颗粒物的沉降速度，g是重力加速度，ρp是颗粒物的密度，ρf是流体的密度，d是颗粒物的直径，η是流体的动力粘度。

21、进一步的，所述对流模型单节点模拟推导包括正向推导和反向推导，所述正向推导和反向推导，每一个横切节点的推理结果，都依据上一个节点的结果，结合本节点的修正因子进行计算，最终得到所有节点的污染物模拟排放浓度值；模拟推导公式为：

22、，

23、其中，c是污染物的浓度，t是时间，u是河流的平均流速，d是污染物的扩散系数，x是沿河流方向的空间坐标。

24、进一步的，所述步骤s6的疑似排污评分具体为：对列表内的污染源企业进行三轮匹配，对每轮匹配结果赋予权重，组合得到最终评分分数；三轮匹配具体包括：

25、第一轮匹配：获取企业报备信息，将企业计划排放中的污染物因子目录与污染物进行匹配，得到第一轮匹配得分；

26、第二轮匹配：将企业排口的污染物记录与污染物进行匹配，得到第二轮匹配得分；

27、第三轮匹配：结合企业产线用电信息，统计出产污治污和排污治污报警，得到第二轮匹配得分。

28、进一步的，所述步骤s4中将地图进行横向切分具体为：以与中线形成90度角的横线，将河道地图切分。

29、本发明的有益效果：本发明以单监测点为源点，以点概面，利用地图进行河道的ai网格切割、排序，并带入反向溯源算法模型进行污染网格浓度反推，同时，结合省厅企业有/无组织排放，以及产线用电生产实际情况进行多维排污评分筛选和呈现，避免现有污染源溯源算法、扩散算法的计算单一性导致的精准度低，排污隐蔽性导致的溯源错误，以及异地排污查证无线索问题；同时，针对溯源领域进行算法裁剪，计算量大大降低，极大节省计算资源。

1.一种结合地图河道识别和降维计算的反向溯源分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种结合地图河道识别和降维计算的反向溯源分析方法，其特征在于，所述步骤s2中监测点位信息包括报警点位地理信息、污染因子集合和污染物浓度；河道水文信息包括监测点当前水流量、流速和水位信息；溯源范围参数信息为以报警节点为原点，需溯源监测点整个半径范围的关联河道范围。

3.根据权利要求1所述的一种结合地图河道识别和降维计算的反向溯源分析方法，其特征在于，所述步骤s3具体包括以下子步骤：

4.根据权利要求3所述的一种结合地图河道识别和降维计算的反向溯源分析方法，其特征在于，所述根据河流边缘进行中线绘制具体为：灰阶化河面，以左侧线的定位点在像素范围内最近的第二条线的直线距离的中点的连线为中线进行绘制。

5.根据权利要求4所述的一种结合地图河道识别和降维计算的反向溯源分析方法，其特征在于，所述定位点依据溯源精度要求进行配置，精度为50米。

6.根据权利要求1所述的一种结合地图河道识别和降维计算的反向溯源分析方法，其特征在于，所述步骤s5中组装河道横切节点信息序列集合具体为：按照河道流向网格横切节点，计算节点内河道面积和因子，以河道横切节点为关联组织河道横切节点信息序列集合；

7.根据权利要求1所述的一种结合地图河道识别和降维计算的反向溯源分析方法，其特征在于，所述对流模型单节点模拟推导包括正向推导和反向推导，所述正向推导和反向推导，每一个横切节点的推理结果，都依据上一个节点的结果，结合本节点的修正因子进行计算，最终得到所有节点的污染物模拟排放浓度值；模拟推导公式为：

8.根据权利要求1所述的一种结合地图河道识别和降维计算的反向溯源分析方法，其特征在于，所述步骤s6的疑似排污评分具体为：对列表内的污染源企业进行三轮匹配，对每轮匹配结果赋予权重，组合得到最终评分分数；三轮匹配具体包括：

9.根据权利要求1所述的一种结合地图河道识别和降维计算的反向溯源分析方法，其特征在于，所述步骤s4中将地图进行横向切分具体为：以与中线形成90度角的横线，将河道地图切分。