(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111567871.8 (22)申请日 2021.12.21 (71)申请人 中国科学院东北地理与农业 生态研 究所 地址 130032 吉林省长 春市高新北区盛北 大街4888号 (72)发明人 刘雪梅　章光新　张敬杰　武瑶　 鞠含俞　 (74)专利代理 机构 北京众达德权知识产权代理 有限公司 1 1570 代理人 田灵菲 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06Q 10/04(2012.01) G06Q 10/06(2012.01)G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 一种基于多技术交互的湖泊水环境监测预 警系统及构建方法 (57)摘要 本发明涉及湖泊水环 境监测技术领域， 具体 为一种基于多技术交互的湖泊水环境监测预警 系统， 包括数据查询模块、 数据分析模块、 图形化 展示模块、 预估评测模块和预警与决策模块， 数 据查询模块包括实时监测数据单元和遥感数据 单元， 数据分析模块包括统计分析单元和遥感批 处理单元。 本发明， 在传统湖泊预警系统的内部， 套入了遥感反演和数值模拟技术， 可以对湖泊水 环境进行实时监测的同时， 也可 以构建模块， 对 湖泊水环 境的发展趋势做出评估， 克服了单独利 用实时监测站点来获取单一数据源的缺陷， 并与 实时数据进行优化比对， 确保风险评估更加真实 有效， 进而实现了多技术交互的水环 境监测和预 警， 保证对湖泊水环境的精确监测 和预警。 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 CN 114239290 A 2022.03.25 CN 114239290 A 1.一种基于多技术交互的湖泊水环境监测预警系统， 其特征在于： 所述一种基于多技 术交互的湖泊水环 境监测预警系统包括数据查询模块、 数据分析模块、 图形化展示模块、 预 估评测模块和预警与决策模块， 所述数据查询模块包括实时监测数据单元和遥感数据单 元， 所述数据分析模块包括统计分析单元和遥感批处理单元， 所述图形化展示模块包括站 点展示单元和空间分布单元， 所述预估评测模块包括水动力 ‑水质‑生态模型单元， 所述预 警与决策模块包括水环境 风险评价模型 单元。 2.根据权利要求1所述的一种基于多技术交互的湖泊水环境监测预警系统， 其特征在 于： 所述数据查询模块由水文数据、 水质数据和藻类数据组成。 3.根据权利要求2所述的一种基于多技术交互的湖泊水环境监测预警系统， 其特征在 于： 所述水文数据包括但不限于水位、 流速、 流量以及水面积， 所述水质数据包括但不限于 TN、 TP、 COD、 BOD、 S D以及TSS， 所述藻类数据包括但不限于生物量、 藻华盖度以及叶绿素a。 4.根据权利要求3所述的一种基于多技术交互的湖泊水环境监测预警系统， 其特征在 于： 所述统计分析单元包括直方图统计、 折线图统计和概率统计， 所述遥感批处理单元可以 进行遥感数据预处 理和反演水质参数。 5.根据权利要求4所述的一种基于多技术交互的湖泊水环境监测预警系统， 其特征在 于： 所述遥感数据预 处理和反演水质参数分析过程中， 系统自动下载存储多源遥感数据， 读 取实测水质参数数据， 然后进行遥感数据预处理以及水质参数反演， 利用实测数据优化反 演模型， 计算得 出各水质参数， 制作生成专 题图， 最后自动生成水环境 监测报告。 6.根据权利要求1所述的一种基于多技术交互的湖泊水环境监测预警系统， 其特征在 于： 所述图形化展示模块展示内容包括但不限于富营养化程度、 地表水环境质量标准、 水质 参数浓度、 水温以及水位。 7.根据权利要求1所述的一种基于多技术交互的湖泊水环境监测预警系统， 其特征在 于： 所述水动力 ‑水质‑生态模型单元可进 行多场景模拟水位、 水量、 水质参数以及水华 发展 趋势。 8.根据权利要求7所述的一种基于多技术交互的湖泊水环境监测预警系统， 其特征在 于： 所述水动力 ‑水质‑生态模型单元在进行多场景模拟时， 系统自动获取气象数据和天气 预报结果， 输入模型气象边界， 自动提取水文监测站数据结果， 输入模型水文边界， 自动提 取浮标实时水质监测结果， 计算边界平均初始 值， 模型模拟运算， 输出水动力水质指标时空 分布结果， 自动生成水环境预警报告。 9.根据权利要求1所述的一种基于多技术交互的湖泊水环境监测预警系统， 其特征在 于： 所述水环境 风险评价模型 单元由水环境 风险等级和应对措施决策 管理组成。 10.一种基于多技术交互 的湖泊水环境监测预警系统 的构建方法， 其特征在于， 包括以 下步骤： S1： 数据准备， 多种数据类型的准备； S2： 模型运行， 构建水动力 ‑水质‑生态模型和遥感水环境反演模型； S3： 结果输出， 多种监测指标的演变结果输出； S4： 可视化， 利用可视化平台进行输出 结果的展示； S5： 预测评估， 提出评估报告及应对风险的决策 方案。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114239290 A 2一种基于多技术交互的湖泊水环境 监测预警系统及构建 方法 技术领域 [0001]本发明涉及湖泊水环境监测技术领域， 尤其涉及 一种基于多技术交互的湖泊水环 境监测预警系统及构建方法。 背景技术 [0002]随着大数据、 物联网和人工智能等新兴技术的不断发展， 基于空 ‑天‑地一体化监 测的智慧水管理成为当前水环境领域的一个重要研究方向， 但是现有的湖泊预警系统缺乏 足够的实时监测站点导致的监控精度不足， 缺乏多种数据源的获取和多种技术手段的融 合， 并且无法进行湖泊水动力 ‑生态耦合模型的生态水文过程的模拟， 难以为湖泊未来水环 境变化影响下湖泊水环境发展趋势进行实时监控， 而且风险评价指标 的单一性， 难以满足 一湖一策 的政策要求， 导致湖泊水环境难以精准治理， 且难以评价未来汇水区环境变化下 湖泊水环境 风险等级， 导 致湖泊水环境 生态系统 受到的威胁加剧。 发明内容 [0003]本发明的目的是解决现有技术中存在的缺点， 而提出的一种基于多技术交互的湖 泊水环境 监测预警系统及构建方法。 [0004]为了实现上述目的， 本发明采用了如下技术方案： 一种基于多技术交互的湖泊水 环境监测预警系统， 所述一种基于多技术交互的湖泊水环境监测预警系统包括数据查询模 块、 数据分析模块、 图形化展示模块、 预估评测模块和预警与决策模块， 所述数据查询模块 包括实时监测数据单元和遥感数据单元， 所述数据分析模块包括统计分析单元和遥感批处 理单元， 所述图形化展示模块包括站点展示单元和空间分布单元， 所述预估评测模块包括 水动力‑水质‑生态模型 单元， 所述预警与决策模块包括水环境 风险评价模型 单元。 [0005]为了确保数据查询的准确性， 本 发明改进有， 所述数据查询模块由水文数据、 水质 数据和藻类数据组成。 [0006]为了进一步明确数据查询的具体参数， 本发明改进有， 所述水文数据包括但不限 于水位、 流速、 流量以及水面积， 所述水质数据包括但不限于TN、 TP、 COD、 BOD、 SD以及 TSS， 所 述藻类数据包括但不限于生物量、 藻华盖度以及叶绿素a。 [0007]为了遥感水环境反演模型的顺利实现， 本发明改进有， 所述统计分析单元包括直 方图统计、 折线图统计和概率统计， 所述遥感批处理单元可以进行遥感数据预处理和反演 水质参数。 [0008]为了保证水环境监测报告的顺利生成， 本发明改进有， 所述遥感数据预处理和 反 演水质参数分析过程中， 系统自动下载存储多源遥感数据， 读取实测水质参数数据， 然后进 行遥感数据预 处理以及水质参数反演， 利用实测数据优化反演模型， 计算得出各水质参数， 制作生成专 题图， 最后自动生成水环境 监测报告。 [0009]为了提高图形化展示的丰富性， 本发明改进有， 所述图形化展示模块展示内容包 括但不限于富营养化 程度、 地表水环境质量标准、 水质参数浓度、 水温以及水位。说　明　书 1/4 页 3 CN 114239290 A 3