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原文传递一种基于GIS技术实现河流水质动态分布的方法

专利名称：	一种基于GIS技术实现河流水质动态分布的方法
摘要：	本发明公开了一种基于GIS技术实现河流水质动态分布的方法，该方法包括：数据采集，空间化处理，对象化处理，图层数据叠加，图层数据分类，事件表的构建和赋值，动态分段和渲染，最终得到反映河流水质动态分布的渲染图。本发明在水环境监测数据有限的情况下，实现河流动态的线性参考分割和赋值，从而在不需要打断河流的基础上，进行多级无缝动态渲染，并支持全流程自动化更新和处理。
专利类型：	发明专利
申请人：	浙江清华长三角研究院
发明人：	宋小燕;刘锐;高毅平;刘树彬;陈吕军
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T19:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T07:00:00+0805
申请号：	CN201911316175.2
公开号：	CN110967461A
代理机构：	杭州知闲专利代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：	万静
分类号：	G01N33/18;G01N27/06;G01N27/26;G01K13/02;G06F16/29;G;G01;G06;G01N;G01K;G06F;G01N33;G01N27;G01K13;G06F16;G01N33/18;G01N27/06;G01N27/26;G01K13/02;G06F16/29
申请人地址：	314006 浙江省嘉兴市南湖区亚太路705号
主权项：	1.一种基于GIS技术实现河流水质动态分布的方法，其特征在于，包括以下步骤： (1)数据采集：采集待处理区域内所有河流的属性数据，所有水质监测站点的属性数据，以及所有实际水质监测站点的实时水质监测数据； (2)空间化处理：利用GIS软件读取步骤(1)获得的水质监测站点的属性数据，并对水质监测站点的属性数据进行空间化处理，使得区域内每一个水质监测站点均由一个点来表征，得到由区域内所有水质监测站点组成的点状图层数据； (3)对象化处理：利用GIS软件读取步骤(1)获得的河流的属性数据，形成面状图层数据，从面状图层数据中抽取每条河流的河流中心线，再对河流中心线进行对象化处理，使得区域内每一条河流均由一条线来表征，并确保河流的连通性，得到由区域内所有河流组成的线状图层数据； (4)图层数据叠加：利用卫星遥感数据校正步骤(2)获得的点状图层数据和步骤(3)获得的线状图层数据，通过空间位置校正和空间叠加分析，确保水质监测站点落在河流中心线上，去除不包含水质监测站点的河流所对应的图层数据，得到至少包含一个水质监测站点属性数据的河流图层数据A； (5)图层数据分类：利用空间分析法处理步骤(4)获得的河流图层数据A，在水质监测站点所在位置处将河流图层数据A中的线状河流进行分割，分割处均含有水质监测站点及其属性数据，生成具有多条线段的新的河流图层数据B；再对河流图层数据B进行分类，将分割后的线段中的仅具有一个水质监测站点及其属性数据的河流线段及其图层数据归为I类图层数据，首尾均具有水质监测站点及其属性数据的河流线段及其图层数据归为II类图层数据； (6)事件表的构建和赋值：对于河流图层数据B中的每条河流线段，均设置线性参考参数值M，并设定M＝N，N表示每条河流线段的分段总数，N≥50；读取步骤(1)获得的实际水质监测站点的实时水质监测数据，创建含有河流ID信息、M起始值Mbeg、M终止值Mend和Val的事件表；分下列两种情况进行赋值： (6-1)对于I类图层数据：将I类图层数据中每条河流线段的河流ID信息导入事件表中，并设定Mbeg＝0，Mend＝N，对每条河流线段进行赋值，得到事件表E1；赋值公式为：ValI＝S 式中，ValI表示每条河流被赋予的实时水质监测数据业务值，S表示每条河流中实际水质监测站的实时水质监测数据业务值； (6-2)对于II类图层数据：将II类图层数据中每条河流线段的河流ID信息导入事件表中，设定Mbeg＝W-1，Mend＝W，并根据该河流线段的分段总数，将河流ID信息拷贝N条，对河流线段分段后形成的N条小线段进行赋值，得到事件表E2；赋值公式为：ValII＝Sw+[(Sw+1-Sw)/N]×W；式中，ValII表示每个小线段被赋予的实时水质监测数据业务值；Sw表示每个小线段实际上游水质监测站的实时水质监测数据业务值；Sw+1表示每个小线段实际下游水质监测站的实时水质监测数据业务值；N表示每条河流线段的分段总数，N≥50；W表示小线段的序列号，由1到N；将步骤(6-1)获得的事件表E1和步骤(6-2)获得的事件表E2进行合并，得到总事件表E； (7)动态分段：根据事件表E中的Mbeg和Mend以及河流图层数据B中设置的线性参考参数值M，利用GIS线性参考动态分段技术，将河流图层数据B中的河流线段由M值按Mbeg和Mend动态分段成事件表中的小线段； (8)渲染：根据赋值后的各河流线段的实时水质监测数据业务值的大小，对区域内具有至少一个水质监测站点的河流进行实时水质监测数据的连续无缝动态渲染，最终得到反映河流水质动态分布的渲染图。 2.如权利要求1所述的基于GIS技术实现河流水质动态分布的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述河流的属性数据至少包括河流编号、河流名称；所述水质监测站点的属性数据至少包括水质监测站点编号、水质监测站点名称、水质监测站点经纬度。 3.如权利要求2所述的基于GIS技术实现河流水质动态分布的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述空间化处理的方法为：将步骤(1)获得的水质监测站点的属性数据以Excel文件形式保存在GIS软件中，再根据属性数据中的经纬度信息，利用GIS软件将Excel文件转换成空间化的点状图层数据。 4.如权利要求2所述的基于GIS技术实现河流水质动态分布的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述对象化处理的方法为：利用GIS软件将面状图层数据转化成边线集合数据，根据线与线之间的平行关系，生成区域内每条河流的中心线集合数据，得到区域内所有河流的线状图层数据；再对所述线状图层数据进行拆分、合并，使线状图层数据对应到实际河流对象上，得到由区域内所有河流组成的河流对象化的线状图层数据。 5.如权利要求1所述的基于GIS技术实现河流水质动态分布的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述水质监测站点的实时水质监测数据包括：水质常规指标和水质综合指标；所述水质常规指标包括：水温、pH、溶解氧、电导率、浊度、氧化还原电位；所述水质综合指标包括：高锰酸盐指数、化学需氧量、总有机碳、氨氮、总磷、总氮、石油类、挥发酚、阴离子表面活性剂、氟化物、氰化物、氯化物、硝酸盐、硫酸盐、金属离子。 6.如权利要求1所述的基于GIS技术实现河流水质动态分布的方法，其特征在于，步骤(4)中，采用影像定义空间参考方法进行空间位置校正，使点状图层数据中水质监测站点的空间位置与卫星遥感数据中实际水质监测站点的空间位置正确匹配，线状图层数据中河流的空间位置与卫星遥感数据中实际河流的空间位置正确匹配，再利用空间叠加分析法对校正后的数据进行分析，提取能够覆盖点状图层数据的线状图层数据。 7.如权利要求1所述的基于GIS技术实现河流水质动态分布的方法，其特征在于，步骤(7-b2)中，N＝50～200。 8.如权利要求1所述的基于GIS技术实现河流水质动态分布的方法，其特征在于，步骤(8)中，所述连续动态渲染的渲染值为50～500。
所属类别：	发明专利