[发明专利]一种农田土壤重金属污染决策系统及方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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被闲置起来，现有数据中蕴藏的价值没有被充分发掘。

目前，农田土壤重金属污染的管理手段仍十分落后，管理工作主要是依靠人工为主，管理模式往往都是采用临时抽查或巡查的方式进行，管理成本高、效率低、管理到位难，管理手段迫切需要从“人工巡查式”方式向“基于信息技术支撑”的管理方式转变。由于缺乏基于现代信息技术的农田土壤重金属污染决策系统做支撑，难以综合考虑多方面因素以及时对某一区域的农田土壤重金属污染状况进行预警。

发明内容

本发明提供了一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的农田土壤重金属污染决策系统及方法，以解决农田土壤重金属污染管理决策中监管手段落后、信息化水平低、管理成本高、管理效率低等问题，有助于提高农田土壤重金属污染的自动化、智能化管理决策水平。

根据本发明的一个方面，提供一种农田土壤重金属污染决策方法，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；