一种基于3D地图的水环境管理方法技术

本发明专利技术公开了一种基于3D地图的水环境管理方法，包括以下步骤：1)、水环境监测数据采集，2)、水环境监测数据传输，3)、水环境数据库系统建立，4)、建立统一资源服务平台和5)、建立水环境管理应用系统；本发明专利技术的基于3D地图的水环境管理方法采用“监测模型(Monitoring Model)‑数据模型(Data Model)‑分析模型(Analysis Model)”的“3M”管理方法，实现水环境大数据的采集、整合、分析和呈现可同时支持排口监测、水质监测、水位监测、遥感监测、视频监控等多种监测设备差异化接入；构建出水量、水位、水质、水工程等多维度的大数据分析模型，为水环境管理提供可靠依据；突破二维局限的3D‑GIS呈现方式，实现对数据信息的充分表达，可以覆盖水环境管理的全生命周期。

A Water Environment Management Method Based on 3D Map

【技术实现步骤摘要】
一种基于3D地图的水环境管理方法
本专利技术涉及一种基于3D地图的水环境管理方法。
技术介绍
目前监管部门在水环境管理的方法和技术上面临诸多难题。首先管理方法落后，数据统计以传统手工方式汇总，工作量重难度大；现有信息管理系统功能单一，不能全面覆盖水环境管理的各个方面；管理涉及的部门多、范围大，各部门间数据不能共享，信息完整性和实时性不强。为了更好地开展水环境管理工作，监管部门利用“互联网+”思维，利用信息化技术，建设综合信息管理系统。系统立足于大数据，最大程度上实现数据资料的共享和集成，构建基础信息查询、环境监测数据查询、数据统计、决策分析等功能模块，为水环境管理提供科学依据和保障。现有的水环境管理技术方案主要是河长制业务综合管理解决方案，主要涉及水利地理信息系统、遥感数据分析系统、视频监控系统、网格化政务管理系统、水政执法管理系统等子系统。各子系统之间相对独立，没有能够很好地进行数据整合和应用。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是利用物联网、GIS、3D建模等技术实现水环境大数据的采集、整合、分析和呈现，为水环境管理提供决策支持。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了如下的技术方案：本专利技术的一种基于3D地图的水环境管理方法，采用“监测模型(MonitoringModel)-数据模型(DataModel)-分析模型(AnalysisModel)”的“3M”管理方法，具体包括水环境综合监测模型、水环境管理动态信息数据模型、河道三维地理信息数据模型、水质评价分析模型、水质预测分析模型和污染溯源分析模型。一种基于3D地图的水环境管理方法，具体包括以下步骤：1)、水环境监测数据采集包括排口监测数据、水质监测数据、水位监测数据、非法作业监察数据、河道岸线监控数据a、排口监测设备由各类水质在线分析仪、pH计、流量计、自动采样仪、阀门等组成。b、水质监测设备由水质五参数、COD、氨氮等水质在线分析仪组成。c、水位监测设备由水位监测仪、流量计等组成。d、非法作业监察由由水政监察船、监控无人机等组成。e、河道岸线监控由视频监控设备、无人机遥感监测设备等组成。2)、水环境监测数据传输现场端安装数据采集仪或总量监控仪连接监控设备采集到步骤1)的数据；通过Modbus通信协议数据交互，基于TCP/IP协议通过GPRS、网卡传输，服务端通过SOCKET通信监听在网络端口获取采集到的数据；3)、水环境数据库系统建立整合不同类型的数据，构建水环境大数据模型，所述水环境大数据模型由基础数据库、动态数据库、属性数据库和空间数据库构成由基础数据库、动态数据库、属性数据库和空间数据库构成；其中，基础数据库包括环境基础信息数据库、组织体系信息数据库、制度体系信息数据库、一河一档信息数据库、监测站点信息数据库；所述动态数据库包括工作过程信息数据库、抽查督导信息数据库、考核评估信息数据库、监测数据信息数据库、应用推送信息数据库和部门共享信息数据库；所述的属性数据库包括对象数据库、对象基础数据库、主要业务数据库、对象关系数据库和元数据库；所述空间数据库包括遥感影像数据库、基础地理数据库、对象空间数据库、专题数据库和业务共享数据库。异构数据交换需要完成数据析取和转换两大功能。完成异构数据交换主要需要以下四个步骤：1.连接异构数据源；2.设置析取规则；3.数据清洗；4.转换规则的制定。4)、建立统一资源服务平台建立包含web服务、GIS服务、数据接入服务、移动应用服务和短信服务的统一资源服务平台其中，GIS服务需要构建河道三维地理信息模型。从三维可视化表现的真实感与计算效率，对空间地物的各种信息进行分类。针对地形、水系等空间对象主要使用三角剖分的方法构建三维模型。把空间现象抽象划分为六类对象：点对象、线对象、规则面对象、规则体对象、不规则对象和DTM。基于全部六类几何元素构建空间数据模型。5)、建立水环境管理应用系统水环境管理应用系统包含水环境管理地理信息系统和水环境管理综合业务系统，可进行水环境基础信息、监测信息、业务信息的查询分析，以及水环境影响评价、水质预测、污染溯源等。其中，水质评价分析采用一种相对水质污染评价方法，以相应水体所要求的水质类别判断水体是否污染，需要计算综合污染指数P。当P≤1时，表示水质合格；当1＜P≤2时，表示水质污染；当P＞2时，表示水质严重污染。综合污染指数P的计算公式如下：其中，Pi-单项污染指数。单项污染指数计算公式如下：其中，Ci-污染物实测浓度；Si-该水体所要求水质类别的标准值。水质预测分析采用ARMA(p，q)模型，即自回归移动平均模型。平稳序列{yi}的ARMA(p，q)模型表达形式如下：Yt＝c+α1yt-1+α2yt-2+…+αpyt-p+εt-β1εt-1-β2εt-2-…-βqεt-q其中，t为当前时间；c、αi(i＝0,1，…，p)和βi(i＝0,1，…，q)为常数系数；{εt}为随机扰动项序列。污染溯源分析采用目标分解法构建的决策分析模型。首先是因子分析，根据污染因子的监测结果确定主要污染物；再进行聚类分析，根据采集的污染源清单，确定会产生该污染物的企业类；最后进行权重分析，综合考虑距离、流向、历史排放量等因素，并给予一定的权重，找到概率最大的排放源。本专利技术与现有技术的区别为：1、现有技术方案未能充分实现数据资源的共享和集成。本方案充分将环境基础数据、环境监测数据、环境管理业务数据在技术上实现互通，并基于3D地图实现集成数据的共享。2、现有技术方案未能为水环境管理决策提供有效支持。本方案充分进行数据挖掘，构建决策分析模型，为水环境管理提供了非常精准的数据支持。3、现有技术方案在数据呈现上不够直观，可看性不强。本方案基于地理信息等数据，利用3D建模技术，绘制3D地图，构建地理信息系统。本专利技术所达到的有益效果是：本专利技术的基于3D地图的水环境管理方法同时支持排口监测、水质监测、水位监测、遥感监测、视频监控等多种监测设备差异化接入；构建出水量、水位、水质、水工程等多维度的大数据分析模型，为水环境管理提供可靠依据；突破二维局限的3D-GIS呈现方式，实现对数据信息的充分表达，可以覆盖水环境管理的全生命周期。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是本专利技术实施例中水环境大数据模型中异构数据交换的框图；图2是本专利技术实施例中基于全部六类几何元素构建空间数据模型的框图；图3是本专利技术的3M管理模型图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例一种基于3D地图的水环境管理方法，包括以下步骤：1)、水环境监测数据采集包括排口监测数据、水质监测数据、水位监测数据、非法作业监察数据、河道岸线监控数据a、排口监测设备由各类水质在线分析仪、pH计、流量计、自动采样仪、阀门等组成。b、水质监测设备由水质五参数、COD、氨氮等水质在线分析仪组成。c、水位监测设备由水位监测仪、流量计等组成。d、非法作业监察由由水政监察船、监控无人机等组成。e、河道岸线监控由视频监控设备、无人机遥感监测设备等组成。2)、水环境监测数据传输现场端安装数据采本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于3D地图的水环境管理方法，其特征在于，采用监测模型‑数据模型‑分析模型的“3M”管理方法，具体包括水环境综合监测模型、水环境管理动态信息数据模型、河道三维地理信息数据模型、水质评价分析模型、水质预测分析模型和污染溯源分析模型。

【技术特征摘要】
1.一种基于3D地图的水环境管理方法，其特征在于，采用监测模型-数据模型-分析模型的“3M”管理方法，具体包括水环境综合监测模型、水环境管理动态信息数据模型、河道三维地理信息数据模型、水质评价分析模型、水质预测分析模型和污染溯源分析模型。2.如权利要求1所述的基于3D地图的水环境管理方法，其特征在于，包括以下步骤：1)、水环境监测数据采集包括排口监测数据、水质监测数据、水位监测数据、非法作业监察数据、河道岸线监控数据；2)、水环境监测数据传输步骤1)采集到的数据通过Modbus通信协议数据交互，基于TCP/IP协议通过GPRS、网卡传输，服务端通过SOCKET通信监听在网络端口获取采集到的数据；3)、水环境数据库系统建立整合不同类型的数据，构建水环境大数据模型，所述水环境大数据模型由基础数据库、动态数据库、属性数据库和空间数据库构成；4)、建立统一资源服务平台建立包含web服务、GIS服务、数据接入服务、移动应用服务和短信服务的统一资源服务平台；5)、建立水环境管理应用系统所述水环境管理应用系统包含水环境管理地理信息系统和水环境管理综合业务系统，可进行水环境基础信息、监测信息、业务信息的查询分析，以及水环境影响评价、水质预测和污染溯源。3.如权利要求2所述的基于3D地图的水环境管理方法，其特征在于，所述步骤3)的水环境数据库需要构建水环境管理动态信息数据模型，由基础数据库、动态数据库、属性数据库和空间数据库构成；所述基础数据库包括环境基础信息数据库、组织体系信息数据库、制度体系信息数据库、一河一档信息数据库、监测站点信息数据库；所述动态数据库包括工作过程信息数据库、抽查督导信息数据库、考核评估信息数据库、监测数据信息数据库、应用推送信息数据库和部门共享信息数据库；所述属性数据库包括对象数据库、对象...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴庆武，陆进，赵书娴，毛磊，
申请(专利权)人：江苏汇环环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32