[发明专利]基于多源光谱特征的城市水体黑臭快速识别测定方法

权利要求书

1.基于多源光谱特征的城市水体黑臭快速识别测定方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）利用三维荧光光谱解析获得黑臭前体中水体腐殖酸、类蛋白、油类的浓度；利用紫外-可见吸收光谱解析获得黑臭相关水质的浊度、色度、硝酸盐参数值；利用荧光光谱与吸收光谱融合反演得到COD、BOD、TOC水质综合指标，并集成溶解氧和水温参数；

（2）对比感官体验法水体发黑与发臭指标，通过聚类分析从上述指标中遴选致黑因子和致臭因子；

（3）通过不同类型水体测量，利用人工神经网络分别建立致黑因子与发黑等级、致臭因子与发臭等级间的数据驱动模型，综合水体发黑等级与发臭等级实现水体黑臭等级识别测定。

2.根据权利要求1所述的基于多源光谱特征的城市水体黑臭快速识别测定方法，其特征在于：步骤（1）中所述的利用三维荧光光谱解析获得黑臭前体中水体腐殖酸、类蛋白、油类的浓度，具体方法如下：通过测量水体腐殖酸、类蛋白、油类三类有机物的三维荧光光谱，建立黑臭前体有机物的标准三维荧光光谱数据库；利用频谱局域度确定多组分有机物混叠荧光光谱的化学秩，基于标准三维荧光光谱数据库，利用交替三线性和综合相似度指数算法，解析获得实际水体中水体腐殖酸、类蛋白、油类三类有机物的浓度。

3.根据权利要求1所述的基于多源光谱特征的城市水体黑臭快速识别测定方法，其特征在于：步骤（1）中所述的利用紫外-可见吸收光谱解析获得黑臭相关水质的浊度、色度、硝酸盐参数值，具体方法如下：基于悬浮物散射光强度和波长之间的关系，以Mie散射模型为基础，对可见光谱区吸收谱进行拟合，分析水体浊度、悬浮颗粒物浓度信息；在240~380nm有机物特征吸收光谱区，首先利用Mie散射模型计算悬浮颗粒物消光光谱，做基线补偿获得有机物吸收光谱，再利用有机物吸收指纹谱，通过偏最小二乘回归算法计算获得有机物总量和水体色度信息；在200~240nm硝酸盐特征吸收光谱区，利用悬浮颗粒物散射模型和有机物指纹谱计算出悬浮物消光光谱和有机物吸收光谱，作基线补偿获得硝酸盐的吸收光谱，再通过线性回归获得水体硝酸盐浓度。

4.根据权利要求1所述的基于多源光谱特征的城市水体黑臭快速识别测定方法，其特征在于：步骤（1）所述的利用荧光光谱与吸收光谱融合反演得到COD、BOD、TOC水质综合指标，并集成溶解氧和水温参数，具体方法如下：通过光谱强度与综合指标间的线性相关性分析，提取相关性强的特征荧光光谱和吸收光谱区，建立水质综合指标的标准融合光谱数据库，基于标准融合光谱数据库，利用非负加权最小二乘算法解析实测的水体融合光谱，获得水体COD、BOD、TOC水质综合指标浓度。

5.根据权利要求1所述的基于多源光谱特征的城市水体黑臭快速识别测定方法，其特征在于：步骤（3）所述的综合水体发黑等级与发臭等级实现水体黑臭等级识别测定，具体方法如下：利用水体三维荧光光谱和吸收光谱获得不同类型水体腐殖酸、类蛋白、油类三类有机物浓度，水体浊度、色度、硝酸盐水质指标，以及COD、BOD、TOC水质综合指标，结合溶解氧、温度信息，遴选致黑、致臭的关键因子作为输入量，以感观体验法得到的水体发黑等级、发臭等级为输出量，利用BP人工神经网络建立基于数据驱动的水体黑臭等级识别测定模型。