一种沿海区域腐蚀等级地图的绘制方法和相关装置与流程

本发明属于腐蚀等级地图绘制，具体涉及一种沿海区域腐蚀等级地图的绘制方法和相关装置。

背景技术：

1、随着全球范围内海洋经济的快速发展，沿海区域的基础设施建设与维护面临着严峻的腐蚀挑战。准确评估并绘制腐蚀等级地图，对于预防性维护、材料选择与环境保护具有至关重要的意义。然而，现有的技术手段在实现这一目标时遭遇了诸多限制。

2、首先，由于人力和成本的限制，研究者只能在有限的区域内进行采样和测量。数据采集的稀疏性直接导致了覆盖范围的严重不足，研究结论的普遍适用性和可信度大打折扣。这种局部数据驱动的分析，很可能因忽视某些关键区域的特殊腐蚀现象而产生重大认知偏差，影响最终成果的实用性和准确性。其次，腐蚀是一个动态演变的过程，其等级随自然环境变化及人类活动的影响而波动。现有数据采集模式大多是一次性的静态快照，无法追踪这一动态性，使得基于过往数据做出的决策很可能已经滞后于实际情况。数据更新的滞后性，无疑为依赖这些数据进行风险管理与策略规划的机构带来了潜在风险。此外，高昂的成本与低效的作业流程构成了又一挑战。传统数据获取依赖密集的人力物力投入，尤其在偏远及地形复杂地带，这一过程既费时又耗财，严重制约了大规模数据收集的可能性。加之受限的测量技术和人为操作变数，所获取数据的质量与精度亦常遭质疑，影响了后续防治措施的有效规划与实施。

3、鉴于上述种种挑战，迫切需要一种创新技术，能够高效、准确、动态地绘制沿海区域腐蚀等级地图，以克服现有技术的局限，为沿海地区的可持续发展提供强有力的科技支撑。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目标是提出一种沿海区域腐蚀等级地图绘制方法和相关装置，旨在从根本上解决现有技术领域中的两个核心难题，即数据覆盖的局限性和数据及时更新的障碍。通过本发明，能够有效提升腐蚀地图的完整性、准确度及动态适应性，确保地图能够全面反映沿海区域的腐蚀状况，并实现数据的连续更新，从而克服传统绘制方法下地图信息的静态性与不准确性，为腐蚀监控和防护策略提供更加可靠和时效的信息支持。

2、为了实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

3、第一方面，本发明提供了一种沿海区域腐蚀等级地图的绘制方法，包括如下步骤：

4、在待研究的沿海区域部署智能传感器网络，并通过智能传感器网络持续采集区域内的环境参数和金属材料的腐蚀数据，智能传感器网络包括若干个监测站点，若干个监测站点的监测范围覆盖待研究的沿海区域，且每个监测站点对所采集的参数和数据进行预处理；

5、对预处理后的环境参数和腐蚀数据进行特征提取，得到时间序列特征，利用时间序列特征和区域内金属材料的特性数据训练预先建立好的预测模型，得到腐蚀预测模型；

6、通过腐蚀预测模型获取区域内的腐蚀预测结果，并结合地理空间数据绘制待研究的沿海区域在当前时间节点下的腐蚀等级地图；

7、利用智能传感器网络新采集的环境参数和腐蚀数据更新腐蚀预测模型，以使腐蚀预测结果与绘制时间节点下的腐蚀趋势相匹配。

8、进一步的，智能传感器网络的每个监测站点的预处理过程包括：

9、数据清洗、异常值检测、缺失数据填补以及数据的归一化处理。

10、进一步的，腐蚀预测模型的腐蚀预测结果，包括区域内金属材料的腐蚀速率、腐蚀模式和腐蚀趋势，根据腐蚀预测结果，绘制方法还包括：

11、根据区域内金属材料的腐蚀速率、腐蚀模式和腐蚀趋势对智能传感器网络中的监测站点的布局进行优化，其中，腐蚀等级越高的区域监测站点的布局越密集；

12、利用优化后的智能传感器网络采集新的环境参数和腐蚀数据，以更新腐蚀预测模型；

13、根据新的腐蚀预测模型的腐蚀预测结果进行腐蚀趋势预警。

14、进一步的，采用随机森林算法建立预测模型，在预测模型的训练过程包括：

15、将训练模型的训练集划分为若干个子集，每次训练选择一个子集作为验证集，其它子集作为训练集，对模型进行循环训练和验证；

16、采用网格搜索和/或随机搜索方法，对模型的超参数进行优化。

17、进一步的，根据腐蚀预测结果和地理空间数据绘制腐蚀等级地图，包括：

18、基于腐蚀预测结果对腐蚀数据进行空间差值，得到覆盖整个区域的腐蚀数据；

19、创建若干个图层，每个图层对应一种数据类型，数据类型至少包括腐蚀强度、地理边界和传感器位置，腐蚀强度、地理边界和传感器位置分别根据腐蚀数据、地理空间数据和智能传感器网络的布局所确定；

20、设置不同图层的样式，样式用于体现数据类型的特征；

21、将各个图层进行叠加，利用不同样式显示区域内的不同特征信息。

22、第二方面，本发明提供了一种沿海区域腐蚀等级地图的绘制装置，包括：

23、数据采集模块，用于通过在待研究的沿海区域部署的智能传感器网络，持续采集区域内的环境参数和金属材料的腐蚀数据，智能传感器网络包括若干个监测站点，若干个监测站点的监测范围覆盖待研究的沿海区域，且每个监测站点对所采集的参数和数据进行预处理；

24、模型训练模块，用于对预处理后的环境参数和腐蚀数据进行特征提取，得到时间序列特征，利用时间序列特征和区域内金属材料的特性数据训练预先建立好的预测模型，得到腐蚀预测模型；

25、地图绘制模块，用于通过腐蚀预测模型获取区域内的腐蚀预测结果，并结合地理空间数据绘制待研究的沿海区域在当前时间节点下的腐蚀等级地图；

26、模型更新模块，用于利用智能传感器网络新采集的环境参数和腐蚀数据更新腐蚀预测模型，以使腐蚀预测结果与绘制时间节点下的腐蚀趋势相匹配。

27、进一步的，腐蚀预测模型的腐蚀预测结果，包括区域内金属材料的腐蚀速率、腐蚀模式和腐蚀趋势，根据腐蚀预测结果，绘制方法还包括：

28、根据区域内金属材料的腐蚀速率、腐蚀模式和腐蚀趋势对智能传感器网络中的监测站点的布局进行优化，其中，腐蚀等级越高的区域监测站点的布局越密集；

29、利用优化后的智能传感器网络采集新的环境参数和腐蚀数据，以更新腐蚀预测模型；

30、根据新的腐蚀预测模型的腐蚀预测结果进行腐蚀趋势预警。

31、进一步的，根据腐蚀预测结果和地理空间数据绘制腐蚀等级地图，包括：

32、基于腐蚀预测结果对腐蚀数据进行空间差值，得到覆盖整个区域的腐蚀数据；

33、创建若干个图层，每个图层对应一种数据类型，数据类型至少包括腐蚀强度、地理边界和传感器位置，腐蚀强度、地理边界和传感器位置分别根据腐蚀数据、地理空间数据和智能传感器网络的布局所确定；

34、设置不同图层的样式，样式用于体现数据类型的特征；

35、将各个图层进行叠加，利用不同样式显示区域内的不同特征信息。

36、相应地，本发明还提供了一种计算机设备，设备包括处理器以及存储器：

37、存储器用于存储计算机程序，并将计算机程序的指令发送至处理器；

38、处理器根据计算机程序的指令执行如第一方面的一种沿海区域腐蚀等级地图的绘制方法。

39、相应地，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如第一方面的一种沿海区域腐蚀等级地图的绘制方法。

40、综上，本发明提供了一种沿海区域腐蚀等级地图的绘制方法和装置，包括在待研究的沿海区域部署智能传感器网络，并通过智能传感器网络持续采集区域内的环境参数和金属材料的腐蚀数据，智能传感器网络包括若干个监测站点，若干个监测站点的监测范围覆盖待研究的沿海区域，且每个监测站点对所采集的参数和数据进行预处理；对预处理后的环境参数和腐蚀数据进行特征提取，得到时间序列特征，利用时间序列特征和区域内金属材料的特性数据训练预先建立好的预测模型，得到腐蚀预测模型；通过腐蚀预测模型获取区域内的腐蚀预测结果，并结合地理空间数据绘制待研究的沿海区域在当前时间节点下的腐蚀等级地图；利用智能传感器网络新采集的环境参数和腐蚀数据更新腐蚀预测模型，以使腐蚀预测结果与绘制时间节点下的腐蚀趋势相匹配。本发明通过广泛且全面的采集数据，同时模型可以随时间和环境变化持续更新，从而确保腐蚀等级地图的准确性。