一种农田土壤重金属污染决策系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种农田土壤重金属污染决策系统及方法，该方法基于监测区域内的农田土壤重金属污染监测数据，构建农田土壤重金属污染风险综合评估指标体系、分级预警模型、应急处置模型和农作物种植调整模型，用以对农田土壤重金属污染进行风险评估并快速做出应急响应，同时还能够对严重污染的区域进行农作物种植结构调整；该系统包括数据采集、数据管理、风险评估、分级预警、应急处置、种植调整和信息可视化模块，用于对农田土壤重金属污染的监测、评估和快速响应。本发明专利技术提供的农田土壤重金属污染决策系统及方法，可显著提高农田土壤重金属污染管理决策的自动化、智能化水平。

A decision system and method for heavy metal pollution in farmland soil

The invention provides a farmland soil heavy metal pollution in decision system and method, the method based on the monitoring area of farmland soil heavy metals pollution monitoring data, build a comprehensive evaluation index system, the risk of soil heavy metal pollution farmland grading warning model, emergency disposal model and crop planting adjustment model for soil heavy metal pollution and risk assessment make a quick emergency response, but also can carry out adjustment of planting structure of the polluted area; the system includes data acquisition, data management, risk assessment, early warning, emergency response, planting adjustment and information visualization module for monitoring and evaluation of soil heavy metal pollution and rapid response. The decision system and method for heavy metal pollution in farmland soil can significantly improve the level of automation and intelligence in the management of heavy metal pollution in farmland soil.

【技术实现步骤摘要】
一种农田土壤重金属污染决策系统及方法
本专利技术涉及农田重金属污染防治技术，更具体地，涉及一种农田土壤重金属污染决策系统及方法。
技术介绍
重金属污染是由重金属或其化合物造成的环境影响，主要由采矿、废气排放、污水灌溉和使用重金属超标等人为因素所致。土壤作为农作物生长的载体，农田土壤安全与农产品质量安全密切相关，农田土壤重金属污染已成为导致农产品质量安全问题的一个重要因素。2016年，国务院印发了《土壤污染治理行动计划》(简称“土十条”)，与此同时，地方各级人民政府也纷纷出台了相关的实施细则或配套政策，并着手开展了相关的土壤重金属污染普查、防治或监测工作，相关的普查或监测数据呈几何级数增长。但是，由于缺乏先进的数据存储和管理手段，导致农田土壤重金属污染普查或监测数据缺乏有效的统一管理，各种普查或监测数据零散分布、共享程度较低，迫切需要利用现代信息技术对海量的农田土壤重金属监测数据进行有效整合和管理。农田土壤重金属监测数据是一种多源异构数据，不仅数据量庞大，而且数据格式不统一，需要建立统一的标准对上述数据进行规范化处理。此外，由于缺乏信息处理和挖掘方法，大量已采集的农田土壤重金属监测数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种农田土壤重金属污染决策方法，其特征在于，包括：步骤S1：利用智能数据采集终端或传感器从农田土壤监测区域area内的各个监测点获取农田土壤重金属污染监测数据；所述农田土壤重金属污染监测数据经审核、校验、预处理和数据融合后，得到监测数据集DataSet；其中，所述农田土壤重金属污染监测数据包括：现场采样数据、样品检测数据、监测点数据、污染源数据、调查数据和元数据；所述监测点在农田土壤监测区域area内按预设规则布设；步骤S2：对所述监测数据集DataSet进行联机分析处理、空间分析或地统计分析，找出农田土壤重金属污染的影响因素，将其作为农田土壤重金属污染风险综合评估的初选指标；然后利用因子分析...

【技术特征摘要】
1.一种农田土壤重金属污染决策方法，其特征在于，包括：步骤S1：利用智能数据采集终端或传感器从农田土壤监测区域area内的各个监测点获取农田土壤重金属污染监测数据；所述农田土壤重金属污染监测数据经审核、校验、预处理和数据融合后，得到监测数据集DataSet；其中，所述农田土壤重金属污染监测数据包括：现场采样数据、样品检测数据、监测点数据、污染源数据、调查数据和元数据；所述监测点在农田土壤监测区域area内按预设规则布设；步骤S2：对所述监测数据集DataSet进行联机分析处理、空间分析或地统计分析，找出农田土壤重金属污染的影响因素，将其作为农田土壤重金属污染风险综合评估的初选指标；然后利用因子分析法、和/或灰色关联度分析法进行指标筛选和约简，得到最终评估指标；然后，综合运用客观赋权法、主观赋权法确定各指标的权重，以此构建农田土壤重金属污染风险综合评估指标体系，对所选区域area的农田土壤的重金属污染风险进行综合评估，得到所选区域area的农田土壤重金属污染风险评估值EcoRisk；步骤S3：构建基于土壤和农作物协同的分级预警模型，若S2中计算出的风险评估值EcoRisk大于风险阈值θ，则对所选监测区域area内的监测点进行分级预警；其中，所述分级预警模型是基于各监测点的土壤和农作物中的重金属含量协同划分预警等级；步骤S4：构建农田土壤重金属污染应急处置模型，根据所述分级预警模型的预警等级，启动对应的应急处置预案；步骤S5：构建农作物种植调整模型，针对基于所述分级预警模型得到的预警等级最高的监测点对应区域进行农作物种植结构调整。2.如权利要求1所述的一种农田土壤重金属污染决策方法，其特征在于，步骤S3进一步包括：步骤S31：查询监测区域area内的所有监测点的土壤样品和农作物样品的检测数据；步骤S32：针对监测区域area内每一监测点，分别计算其土壤样品和农作物样品中每种重金属的单因素比值；令scik为第i个监测点的土壤样品中第k种重金属含量值，ccik为第i个监测点的农作物样品中第k种重金属含量值，从而可以分别得到土壤样品和农作物样品中每种重金属的单因素比值：其中，SPik为土壤样品中第k种重金属的单因素比值，CPik为农作物样品中第k种重金属的单因素比值，lsck为第k种重金属在土壤中的安全阈值，lcck为第k种重金属在农作物中的安全阈值；步骤S33：计算每个监测点的土壤样品污染指数和农作物样品污染指数，公式如下：SPIi＝max{SPi1,SPi2,…,SPiH}CPIi＝max{CPi1,CPi2,…,CPiH}其中，H为参与监测预警的重金属种类数，SPIi为第i个监测点的土壤样品污染指数，CPIi为第i个监测点的农作物样品污染指数。步骤S34：由土壤样品污染指数和农作物样品污染指数协同确定每个监测点的预警等级，其中，预警等级量化标准由领域专家制定；步骤S35：根据所获取的预警等级，按照预警标识体系中定义的颜色和图案，在地图上可视化展示预警结果。3.如权利要求1所述的一种农田土壤重金属污染决策方法，其特征在于，所述应急处置模型的构建步骤包括：步骤S41：收集农田土壤重金属污染事件历史典型案例，构建农田土壤重金属污染事件应急处置典型案例数据库；步骤S42：通过对所述历史典型案例的分析，对农田土壤重金属污染事件进行分类，以与所述预警等级、危害程度、所涉重金属、响应级别相对应，每类农田土壤重金属污染事件分别制定不同的应急处置预案，以构建应急处置预案数据库；其中，每项应急处置预案包括事件性质、所涉重金属、涉及范围、危害程度、响应级别、预警等级、参与应急处置的组织机构及其职责、应急处置技术方案、应急处置所需材料、应急保障措施、匹配规则；步骤S43：利用案例推理算法，由所述典型案例数据库中筛选出与当前农田土壤重金属污染事件相似度最大的近似典型案例；利用决策树算法，从所述应急处置预案数据库中筛选出与当前农田土壤重金属污染事件相匹配的应急处置预案；步骤S44：将筛选出的近似典型案例和应急处置预案进行输出，并基于GIS技术进行可视化展示。4.如权利要求1所述的一种农田土壤重...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘守慧，王开义，王志彬，刘忠强，王晓锋，
申请(专利权)人：北京农业信息技术研究中心，
类型：发明
国别省市：北京,11