[发明专利]一种面向湖泊蓝藻灾害的立体监控及数据挖掘系统和方法

权利要求书

1.一种面向湖泊蓝藻灾害的立体监控及数据挖掘方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)通过遥感监测、自动监测和人工巡测三种途径获取与待监测湖泊蓝藻灾害相关的监测指标数据，包括气象指标、水文指标、水质指标和视频影像，获取的数据通过互联网传输至数据中心；

其中，所述遥感监测指通过卫星遥感实时监测；

所述自动监测指由多个自动监测站通过无线网络连接形成监测网络，对待监测指标进行实时监测；

所述人工巡测指通过人工方式进行指标检测；

(2)数据中心对接收的数据进行数据备份和数据预处理，所述数据预处理包括如下步骤：

根据设定的数据采集时间间隔对数据进行检查，如果数据有中断，则通过时间插值方法对数据进行插值处理；

对遥感监测获取的卫星数据，通过空间插值填补云层覆盖区域的数据缺失；

对数据进行异常判定和处理，对于判定的异常数据，采用异常数据的前一个数据代替该异常数据；

数据经预处理后，连同数据中心接收的原始数据一同传输至数据库存储；

(3)根据数据库中存储的数据源构建待监测湖泊的三维数值模型，具体为：

构建待监测湖泊的水动力模型；

在待监测湖泊的水动力模型上叠加物质迁移转化模型，两种模型的方程耦合计算；其中，所述物质迁移转化模型计算的标量包括光照、悬移质、藻类生长、营养盐循环和溶解氧；

采用有限差分求解模型，获取数值模型模拟数据；

(4)根据数值模型模拟数据，进行待监测湖泊蓝藻灾害风险评估；

(5)在公共平台上展示湖泊蓝藻灾害预测预警信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，对数据库中存储的数据进行分类存储，具体如下：

对于单点时间连续的数据，以单个数据表存储单个监测站的所有数据；

对于二维数据直接存放在数据表中；

对于三维数值模型生成的数据，以时间为节点，存放在数据表中；

对于图像或视频数据，将图像或视频存储在阵列机中，在数据库中建立数据表记录图像或视频的路径，字段包括编号、时间和图像/视频路径，以索引的方式访问图像或视频。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，数据库面向多源异构数据集构建，选用SQL Server、Access或Oracle。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述时间插值方法采用线性插值、样条函数插值或分段插值；

空间插值方法采用邻近点法、克里格法或反距离加权法；

异常值判定和处理的依据为趋势检验、专家经验或数值比对。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述时间插值方法采用线性插值，算法具体如下：

对于数据集中a₁和a₂两个数据，依据时间顺序，中间缺少b₁，b₂，……，b_n数据，那么：

其中i＝[1，n]。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述空间插值方法采用反距离加权法，算法具体如下：

假设空间点坐标(x₀，y₀)处指标值缺测C(x₀，y₀)，设定一个搜索半径，使得在此半径范围内至少包含3个数据点；然后使用这些已知数据点数据求取未知点的指标值：

式中，C(x₁，y₁)，C(x₂，y₂)，…，C(x_n，y_n)分别表示括号内坐标点处实测指标值；d₁，d₂，…，d_n分别表示括号内坐标点到空间点坐标(x₀，y₀)对应的直线距离，n≥3。