中国环境监测总站杨楠获国家专利权
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龙图腾网获悉中国环境监测总站申请的专利一种基于多源数据融合的土壤环境背景含量统计方法及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN121388979B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-17发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202511458957.5,技术领域涉及:G06F18/25;该发明授权一种基于多源数据融合的土壤环境背景含量统计方法及系统是由杨楠;罗海江;姜晓旭;封雪;周笑白设计研发完成,并于2025-10-13向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于多源数据融合的土壤环境背景含量统计方法及系统在说明书摘要公布了:本发明涉及土壤环境技术领域,具体为一种基于多源数据融合的土壤环境背景含量统计方法及系统。本发明的方法包括:S1、多源数据采集:通过布设监测点位,采集表层与深层土壤样品,获取重金属及新污染物含量、理化参数、土壤类型及母质信息,同时利用卫星遥感影像、气象监测数据、历史监测数据库、行政区划数据和土地利用数据形成多源数据集;S2、数据预处理;S3、空间特征提取;S4、时间特征提取;S5、深度融合建模。利用卷积神经网络CNN提取空间特征、长短期记忆网络LSTM提取时间特征,并通过多层感知机MLP进行深度融合,有效反映土壤元素的空间分布规律和时间变化趋势。
本发明授权一种基于多源数据融合的土壤环境背景含量统计方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种基于多源数据融合的土壤环境背景含量统计方法,其特征在于,包括以下步骤: S1、多源数据采集:通过布设监测点位,采集表层与深层土壤样品,获取重金属及新污染物含量、理化参数、土壤类型及母质信息,同时利用卫星遥感影像、气象监测数据、历史监测数据库、行政区划数据和土地利用数据形成多源数据集; S2、数据预处理:对所述多源数据进行缺失值填补、异常点初筛、格式标准化和归一化处理,并建立多源数据统一编码体系,输出预处理后的标准化多源数据; S3、空间特征提取:将所述标准化多源数据输入卷积神经网络,在卷积层提取遥感影像的光谱分布特征、空间纹理特征及地物分布特征,在池化层提取区域内土壤元素含量的空间梯度与空间聚集特征,在全连接层输出空间特征向量; S4、时间特征提取:将步骤S3所得空间特征向量与时间序列监测数据输入长短期记忆网络,通过记忆单元提取土壤元素浓度随时间的趋势特征、周期性特征与突变点特征,通过门控结构提取长期趋势与短期波动的差异信息,输出时序特征向量; S5、深度融合建模:将步骤S3输出的空间特征向量与步骤S4输出的时序特征向量进行拼接,并通过多层感知机进行特征融合,输出多维度融合特征表示; S6、点位再评估:将步骤S5所得融合特征表示采用统计方法与机器学习模型结合,对各监测点进行异常值识别和分类,若判定为高背景点则保留,若判定为人为干扰点则剔除; S6.1、异常值初步识别:对步骤S5得到的融合特征向量中的每个监测点数据,采用统计方法计算偏离程度; S6.2、机器学习分类与概率定义:将潜在异常点位的融合特征向量输入训练好的分类模型,模型输出为每个点位的分类概率: ; ; 其中,两者分别表示点位被判定为人为干扰或高背景的概率; S6.3、高背景与人为干扰区区分:若,则判定为高背景点并保留;若,则标记为潜在人为干扰点,进入后续核实和剔除步骤; S6.4、历史数据验证与现场核实:对潜在人为干扰点,结合:土地历史使用记录;历史遥感数据及监测数据库;现场踏勘信息通过累积系数判断元素浓度是否因人为活动积累,从而辅助判定异常点的真实性; S6.5、干扰源缓冲区与层次化识别:对不同类型、规模、排放强度的污染源,建立缓冲区表示影响范围;结合现场核实和历史数据,对小型或无实质性干扰的区域不剔除,中型或干扰区域对应点位剔除;最终得到剔除的人为干扰点集合; S6.6、输出:输出有效监测点集合,包括:保留的高背景点;剔除的人为干扰点;每个点位的异常值判定结果及机器学习分类概率和; S7、数据集评估与反算:基于步骤S6处理后的有效监测点,结合统计单元划分与变异系数控制方法,建立背景含量统计模型,对目标区域土壤环境背景含量进行反算; S7.1、有效监测点数据输入:将步骤S6输出的有效监测点集合的融合特征向量和对应的土壤元素浓度数据输入背景含量统计模块; S7.2、统计单元划分:将目标区域划分为多个统计单元; S7.3、背景含量均值与变异系数计算:对每个统计单元,计算各土壤元素的背景含量均值与变异系数; S7.4、异常值剔除与单元内修正:对单元内点位浓度与均值偏离较大或变异系数异常的点位,可再次进行剔除或修正; S7.5、背景含量反算:基于单元内有效点位的均值和变异系数,建立背景含量统计模型,进行空间插值或回归反算,得到整个目标区域的土壤背景含量分布; S7.6、模型精度评估与调整:评估反算精度,若预测误差超出预设阈值,调整统计单元划分或权重函数; S7.7、输出:输出整个目标区域的土壤元素背景含量分布图与统计表,供后续动态更新S8使用; S8、动态更新:在后续监测中获取的新多源数据,经步骤S2至步骤S7处理后,更新背景含量统计结果。
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