城乡中小河道生态渠道水环境监测系统及其评价方法与流程

本发明涉及水环境监测，具体涉及城乡中小河道生态渠道水环境监测系统及其评价方法。

背景技术：

1、城乡中小河道作为水资源的重要组成部分，其生态环境的健康直接关系到周边居民的生活质量和整个生态系统的稳定；生态渠道工程是建设节水型生态灌区的主要内容，也是推进水生态文明建设的重要组成部分；伴随着城市化进程的推动和深入，世界上的各个地区的重要河流都遭受了不同程度的干扰与损害，特别是城市的中小河道河流水环境受人为活动尤为突出，水生环境退化等已经成为亟须解决的问题。

2、近些年来城市河流保护及河道综合整治，针对城市河道生态健康状况的研究在逐步开展，对于城乡中小河道生态渠道来说进行科学化的水环境监测和渠道生态防护，实现推动水生态文明建设具有重要意义。

3、现有的水环境监测大多针对城市污水排放、城市环境生产生活水平改善的角度来进行探究，而对于城乡中小河道生态渠道的环境监测特别是水环境的监测仅依赖于生态渠道的环境自适应能力，经常忽略了人为活动以及人为环境干扰的影响，特别是对于中小河道的河道管理及周围人为环境布局对水环境的影响；以至于缺少精确化和便捷化的水环境评价体系来完成对城乡中小河道生态渠道水环境监测过程。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供城乡中小河道生态渠道水环境监测系统及其评价方法，解决以下技术问题：

2、怎样构建中小河道生态渠道水环境监测的评价体系，实现人为干扰程度对水环境健康影响的精确预测。

3、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

4、城乡中小河道生态渠道水环境监测系统，包括：

5、信息采集单元，用于采集生态渠道的目标区域范围内环境信息；

6、目标区域范围内环境信息包括水环境信息、景观环境信息、河道管理环境信息；

7、数据处理单元，用于根据目标区域范围内环境信息进行数据参数化处理，获取目标区域范围内环境数据；

8、数据分析单元，用于对目标区域范围内环境数据进行空间格局分析，获取格局优化策略；

9、以及用于根据格局优化策略分析人为干扰因素，判断人为干扰程度；

10、评价预测单元，用于根据人为干扰程度和水环境信息构建水环境评价模型，输出评价系数；

11、以及用于根据评价系数预测人为干扰程度对水环境分布区域的影响，并输出预测结果。

12、优选地，目标区域范围内环境数据包括水环境参数、景观环境参数、河道管理环境参数；

13、水环境参数包括水质特征参数、水文特征参数；

14、景观环境参数包括河岸植被特征数据。

15、优选地，数据处理单元进行环境数据化处理的过程为：

16、利用遥感技术获取目标区域范围内环境信息的分区特征并进行特征提取，获取水环境分区特征、景观环境分区特征及河道管理环境分区特征；

17、分别提取水环境分区特征、景观环境分区特征及河道管理环境分区特征中的环境向量指标；

18、综合计算水环境分区特征环境向量指标、景观环境分区特征环境向量指标及河道管理环境分区特征环境向量指标的权重确定对应的分区特征参数。

19、优选地，数据分析单元包括：

20、将目标区域范围内环境数据和生态渠道空间环境信息模板输入基础三维模型中进行训练构建环境分析模型；

21、根据空间统计结果，获取目标区域范围内环境数据对应的不同空间尺度要素信息；

22、基于区域格局分析理论将所有空间尺度要素信息输入环境分析模型构建区域格局分析模型，输出格局参数。

23、优选地，格局优化策略为：

24、通过公式计算出第个空间尺度的格局配置系数；

25、其中，为空间尺度数，且∈；为预设函数；为第一预设权重系数，为第二预设权重系数，为第三预设权重系数，且、、均大于0；为河道管理环境格局参数；为水环境格局参数；为景观环境格局参数；为河道管理环境标准格局参数；为水环境标准格局参数；为景观环境标准格局参数；为预设水环境格局参数偏差值；为预设景观环境格局参数偏差值；为第个空间尺度位置系数。

26、优选地，数据分析单元还包括根据格局优化策略分析人为干扰因素，判断人为干扰程度：

27、将格局配置系数与预设格局配置系数阈值区间进行比对：

28、若＜，则判断人为干扰因素程度偏低，设定为无干扰程度，标记为“0”；

29、若≤≤，则判断人为干扰因素程度正常，设定为半干扰程度，标记为“0.5”；

30、若＞，则判断人为干扰因素程度偏多，设定为全干扰程度，标记为“1”。

31、优选地，评价预测单元包括：

32、通过公式计算获取评价系数；

33、其中，为空间尺度总数，且≥1；为标记j的干扰程度权重系数；标记；为水质特征参数；为水文特征参数。

34、优选地，评价预测单元还包括：

35、将评价系数与预设评价系数标准阈值进行比对：

36、若＜，则判断当前干扰程度对水环境健康的影响为反向的；

37、若≥，则判断当前干扰程度对水环境健康的影响为正向的。

38、城乡中小河道生态渠道水环境评价方法，基于城乡中小河道生态渠道水环境监测系统，方法包括以下步骤：

39、步骤一、采集生态渠道的目标区域范围内环境信息；目标区域范围内环境信息包括水环境信息、景观环境信息、河道管理环境信息；

40、步骤二、根据目标区域范围内环境信息进行数据参数化处理，获取目标区域范围内环境数据；目标区域范围内环境数据包括水环境参数、景观环境参数、河道管理环境参数；

41、步骤三、对目标区域范围内环境数据进行空间格局分析，获取格局优化策略，并根据格局优化策略分析人为干扰因素，判断人为干扰程度；

42、步骤四、根据人为干扰程度和水环境信息构建水环境评价模型，输出评价系数；并根据评价系数预测人为干扰程度对水环境分布区域的影响，并输出预测结果。

43、本发明的有益效果：

44、（1）本发明通过设置数据分析单元，通过对目标区域范围内环境数据进行空间格局分析，获取格局优化策略，并根据格局优化策略分析人为干扰因素，判断人为干扰程度，不仅能够揭示环境数据的空间格局特征，还能够分析人为干扰因素及其影响程度，为环境管理和保护提供数据支持和决策依据。将目标区域范围内环境数据和生态渠道空间环境信息模板输入基础三维模型中进行训练构建环境分析模型；根据空间统计结果，获取目标区域范围内环境数据对应的不同空间尺度要素信息；基于区域格局分析理论将所有空间尺度要素信息输入环境分析模型构建区域格局分析模型，输出格局参数。

45、（2）通过格局优化策略将不同分区特征的空间格局进行空间尺度层面上的比较，以人为干扰因素为主的河道管理环境与景观环境和水环境的差值分析，进行河道管理的干扰程度大小的判断，判断主要是进行干扰因素程度的识别，通过比较自然状态下演变和人为干预下的整体环境格局参数大小，识别出对环境格局有显著影响的人为干扰因素，判断干扰程度，评估人为干扰因素对环境格局的影响程度，为环境管理和保护策略的制定提供科学依据。

46、（3）通过分析预测当前中小河道生态渠道不同尺度上以及整体上的评价系数结果，根据评价系数值进行进一步的水环境健康的状况的分析并输出评价值，根据评价值精确化分析当前流域人为干扰程度和水环境健康状态之间的变化关系，选择调整当前渠道人为干扰程度，以便于实现水环境的完整监测过程；分析评价系数大小判断当前干扰程度对水环境健康的影响，适当调整河道管理环境格局、水环境格局及景观环境格局之间的配置关系；实现精确化和便捷化的水环境评价体系的构建，以完成对城乡中小河道生态渠道水环境监测过程。

47、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。