本发明涉及土壤污染监测，具体涉及基于多源分析的重金属污染土壤生态风险评估方法及系统。
背景技术：
1、基于多源分析的重金属污染土壤生态风险评估是指综合利用野外采样、实验室分析、遥感技术和地理信息系统等多种手段的方法，全面了解土壤中重金属污染情况及其对生态系统可能带来的危害。通过这种评估，可以深入分析重金属在土壤中的分布特征、迁移转化规律，进而预测其对植被、土壤微生物、地下水和生态链条的潜在影响，为环境管理者提供科学依据，制定有效的土壤修复和生态保护策略，以确保土壤生态系统的健康和可持续发展。
2、遥感技术是通过卫星或飞机等远距离传感器获取地表信息的一种技术。它可以提供大范围的土地覆盖信息，并能够识别一些表面特征，如植被覆盖、土地利用类型等。在土壤重金属污染评估中，遥感技术可以用于检测土地的一般性质和表面特征，例如，识别污染地区的植被状况、土地利用类型等，从而初步推断可能存在的重金属污染区域。
3、现有技术中存在的不足之处：
4、现有技术中，实地采样数据通常是通过在特定地点采集重金属污染土壤样品得到的，因此其空间覆盖范围相对有限。而遥感技术可以提供广泛的土地覆盖范围，但其分辨率可能无法捕捉到细微的土壤变化。如果两组数据的空间覆盖范围不匹配，就可能导致评估结果的不一致性。同时，如果评估结果的偏差导致未能及时发现或处理土壤污染问题。可能会导致风险管理措施滞后或不足，无法有效应对土壤污染问题，从而增加了环境和人体健康受到影响的风险。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种基于多源分析的重金属污染土壤生态风险评估方法及系统，以解决背景技术中不足。
2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于多源分析的重金属污染土壤生态风险评估方法，包括以下步骤：
3、s1：获取重金属污染土壤评估区域内的实地采样数据和遥感数据，对两组数据的空间覆盖重叠部分进行分析，判断两组数据的空间分辨率是否匹配；
4、s2：当两组数据的空间分辨率不匹配时，获取评估区域内实地采样点的密度，将实地采样点的密度和遥感影像的像素分辨率进行对比，判断实地采样点在空间上分布密度的异常程度，评估实地采样点分布密度的合理性；
5、s3：对评估区域内不同土壤类型中的重金属污染情况进行分析，根据评估区域内地形特征的复杂程度，判断不同复杂程度内重金属污染数据偏差情况，评估不同地形特征下重金属污染数据的准确性；
6、s4：将实地采样点分布密度的合理性和不同地形特征下重金属污染数据的准确性进行综合分析，判断评估区域的评估结果一致性影响程度；
7、s5：根据评估结果，将评估区域的影响程度进行分类，标识出高干扰性评估区域和低干扰性评估区域；
8、s6：对高干扰性评估区域内评估结果一致性影响程度进行进一步的分析，并根据分析结果在重金属污染土壤发生风险事件前进行提前预测预警。
9、在一个优选地实施方式中，s1中，对两组数据的空间覆盖重叠部分进行分析，判断两组数据的空间分辨率是否匹配，具体为：
10、统计重叠区域内的实地采样点和遥感像素的数量，计算重叠区域内的平均采样点密度和像素分辨率，分析两者的匹配情况；计算每个遥感像素对应的平均采样点数量：平均每像素采样点数＝n/m；n为实地采样点数量，m为总像素面积；
11、对平均每像素采样点数进行比较分析，如果平均每像素采样点数等于1，则表明实地采样点密度与遥感像素分辨率为匹配状态；如果平均每像素采样点数大于1，将其标定为不匹配状态；如果平均每像素采样点数小于1，将其标定为不匹配状态。
12、在一个优选地实施方式中，s2中，将实地采样点密度与遥感影像的像素分辨率进行对比，判断每个遥感像素内包含的平均采样点数量，根据实地采样点与遥感影像在空间分布上的均匀性获取采样点分布的密度漂移指数，评估实地采样点分布密度的合理性，则密度漂移指数的获取方法为：
13、获取评估区域内的实地采样点数据和遥感数据，将评估区域划分为q个像素单元，统计每个像素内包含的实地采样点数量，得到采样点密度分布，将其标记为xi；
14、对每个采样点密度进行求和后，计算其与像素单元总数的比例，即计算全局平均采样点密度，标记为x，通过邻接关系构建空间权重矩阵wij，表示各像素单元之间的空间关系，i，j为相邻像素单元，计算密度漂移指数，具体的计算表达式为：式中，lgs为密度漂移指数，xj为与xi采样点相邻密度分布。
15、在一个优选地实施方式中，将获取到的密度漂移指数与实地采样点与遥感影像在空间分布上的标准密度值进行比较，若密度漂移指数大于等于标准密度值，此时生成实地采样点分布密度异常信号；若密度漂移指数小于标准密度值，此时生成实地采样点分布密度正常信号。
16、在一个优选地实施方式中，s3中，判断不同复杂程度内重金属污染数据偏差情况，根据不同地形类别下的重金属迁移和积累模式获取重金属污染数据的污染迁移变异指数，评估不同地形特征下重金属污染数据的准确性，则污染迁移变异指数的获取方法为：
17、获取评估区域内的重金属污染数据和地形特征数据，包括不同地形类别的空间位置信息；通过核密度估计方法，对每个地形类别下的重金属污染数据进行密度估计，包括使用高斯核函数计算每个地形类别的重金属污染数据核密度，具体的计算表达式为：式中，k(s为重金属污染数据核密度，s为空间位置，根据计算得到的重金属污染数据核密度值计算每个地形类别的核密度估计值，具体的计算表达式为：式中，n是样本数量，h是带宽参数，d是空间维度，sa是样本点的位置，a为样本标号，f(s)为每个地形类别的核密度估计值；
18、对于每个地形类别，根据计算得到的每个地形类别的核密度估计值计算重金属污染数据的半变异函数，绘制每个地形类别下的半变异函数图，并观察其变化趋势，根据拟合的半变异函数分析不同点之间的重金属污染程度的变化情况，计算污染迁移变异指数，具体的计算表达式为：式中，kg为污染迁移变异指数。
19、在一个优选地实施方式中，将计算得到的污染迁移变异指数与历史数据中不同点之间的重金属污染迁移阈值进行比较，若污染迁移变异指数大于等于污染迁移阈值，此时生成重金属污染数据准确性异常信号，调整采样和评估方案，增加高误差区域的采样密度，使用更精确的遥感和分析技术；若污染迁移变异指数小于污染迁移阈值，此时生成重金属污染数据准确性正常信号，无需进行额外处理。
20、在一个优选地实施方式中，s4中，将实地采样点分布密度的合理性和不同地形特征下重金属污染数据的准确性进行综合分析，具体为：
21、将密度漂移指数以及污染迁移变异指数进行归一化处理，通过归一化处理后的密度漂移指数以及污染迁移变异指数计算评估区域的评估结果一致性影响程度的干扰系数。
22、在一个优选地实施方式中，s5中，将评估区域的影响程度进行分类，标识出高干扰性评估区域和低干扰性评估区域，具体为：
23、将获取到的评估区域的评估结果一致性影响程度的干扰系数与干扰阈值进行比较，若评估区域的评估结果一致性影响程度的干扰系数大于等于干扰阈值，此时生成评估异常信号，并将对应的评估区域标记为高干扰性评估区域；若评估区域的评估结果一致性影响程度的干扰系数小于干扰阈值，此时不生成评估异常信号，并将对应的评估区域标记为低干扰性评估区域。
24、在一个优选地实施方式中，当评估区域被标记为高干扰性评估区域时，即在一段时间内评估区域的评估结果一致性影响程度的干扰系数大于等于干扰阈值，对后续一段时间内评估区域的评估结果一致性影响程度的干扰系数进行持续采集，并将采集到的大于干扰阈值的干扰系数建立数据集合，将数据集合内的干扰系数与干扰阈值进行对比分析，计算重金属污染土壤的风险系数；
25、将获取到的生态风险系数与生态风险系数参考阈值进行比较，若生态风险系数大于等于生态风险系数参考阈值，此时生成预警信号；若生态风险系数小于生态风险系数参考阈值，此时不生成预警信号。
26、本发明还提供了基于多源分析的重金属污染土壤生态风险评估系统，包括分辨率判断模块、采样点密度分析模块、污染数据准确性判断模块、综合分析模块，评估区域划分模块以及预测预警模块；
27、分辨率判断模块：获取重金属污染土壤评估区域内的实地采样数据和遥感数据，对两组数据的空间覆盖重叠部分进行分析，判断两组数据的空间分辨率是否匹配；
28、采样点密度分析模块：当两组数据的空间分辨率不匹配时，获取评估区域内实地采样点的密度，将实地采样点的密度和遥感影像的像素分辨率进行对比，判断实地采样点在空间上分布密度的异常程度，评估实地采样点分布密度的合理性；
29、污染数据准确性判断模块：对评估区域内不同土壤类型中的重金属污染情况进行分析，根据评估区域内地形特征的复杂程度，判断不同复杂程度内重金属污染数据偏差情况，评估不同地形特征下重金属污染数据的准确性；
30、综合分析模块：将实地采样点分布密度的合理性和不同地形特征下重金属污染数据的准确性进行综合分析，判断评估区域的评估结果一致性影响程度；
31、评估区域划分模块：根据评估结果，将评估区域的影响程度进行分类，标识出高干扰性评估区域和低干扰性评估区域；
32、预测预警模块：对高干扰性评估区域内评估结果一致性影响程度进行进一步的分析，并根据分析结果在重金属污染土壤发生风险事件前进行提前预测预警。
33、在上述技术方案中，本发明提供的技术效果和优点：
34、1、本发明通过充分利用实地采样数据和遥感数据相结合的方式，弥补两组数据的空间覆盖范围不匹配的不足。首先，通过对数据的分析和比较，能够准确评估实地采样点在空间上的分布密度及数据的准确性，从而提高评估结果的一致性和准确性。其次，通过将评估区域分为高干扰性和低干扰性评估区域，并针对高干扰性评估区域采取及时的预警措施，可以有效降低因数据不一致性和偏差导致的风险，保障环境和人体健康的安全。
35、2、本发明通过利用多源数据、综合分析和预警机制，可以提高重金属污染土壤生态风险评估的准确性和时效性。通过及时预警和有效管理，能够降低环境和人体健康受到的风险，为土壤污染问题的治理提供有力支持，实现生态环境的可持续发展。
1.基于多源分析的重金属污染土壤生态风险评估方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于多源分析的重金属污染土壤生态风险评估方法，其特征在于：s1中，对两组数据的空间覆盖重叠部分进行分析，判断两组数据的空间分辨率是否匹配，具体为：
3.根据权利要求2所述的基于多源分析的重金属污染土壤生态风险评估方法，其特征在于：s2中，将实地采样点密度与遥感影像的像素分辨率进行对比，判断每个遥感像素内包含的平均采样点数量，根据实地采样点与遥感影像在空间分布上的均匀性获取采样点分布的密度漂移指数，评估实地采样点分布密度的合理性，则密度漂移指数的获取方法为：
4.根据权利要求3所述的基于多源分析的重金属污染土壤生态风险评估方法，其特征在于：将获取到的密度漂移指数与实地采样点与遥感影像在空间分布上的标准密度值进行比较，若密度漂移指数大于等于标准密度值，此时生成实地采样点分布密度异常信号；若密度漂移指数小于标准密度值，此时生成实地采样点分布密度正常信号。
5.根据权利要求4所述的基于多源分析的重金属污染土壤生态风险评估方法，其特征在于：s3中，判断不同复杂程度内重金属污染数据偏差情况，根据不同地形类别下的重金属迁移和积累模式获取重金属污染数据的污染迁移变异指数，评估不同地形特征下重金属污染数据的准确性，则污染迁移变异指数的获取方法为：
6.根据权利要求5所述的基于多源分析的重金属污染土壤生态风险评估方法，其特征在于：将计算得到的污染迁移变异指数与历史数据中不同点之间的重金属污染迁移阈值进行比较，若污染迁移变异指数大于等于污染迁移阈值，此时生成重金属污染数据准确性异常信号，调整采样和评估方案，增加高误差区域的采样密度，使用更精确的遥感和分析技术；若污染迁移变异指数小于污染迁移阈值，此时生成重金属污染数据准确性正常信号，无需进行额外处理。
7.根据权利要求6所述的基于多源分析的重金属污染土壤生态风险评估方法，其特征在于：s4中，将实地采样点分布密度的合理性和不同地形特征下重金属污染数据的准确性进行综合分析，具体为：
8.根据权利要求7所述的基于多源分析的重金属污染土壤生态风险评估方法，其特征在于：s5中，将评估区域的影响程度进行分类，标识出高干扰性评估区域和低干扰性评估区域，具体为：
9.根据权利要求8所述的基于多源分析的重金属污染土壤生态风险评估方法，其特征在于：当评估区域被标记为高干扰性评估区域时，即在一段时间内评估区域的评估结果一致性影响程度的干扰系数大于等于干扰阈值，对后续一段时间内评估区域的评估结果一致性影响程度的干扰系数进行持续采集，并将采集到的大于干扰阈值的干扰系数建立数据集合，将数据集合内的干扰系数与干扰阈值进行对比分析，计算重金属污染土壤的风险系数；
10.基于多源分析的重金属污染土壤生态风险评估系统，用于实现权利要求1-9任一项所述的基于多源分析的重金属污染土壤生态风险评估方法，其特征在于：包括分辨率判断模块、采样点密度分析模块、污染数据准确性判断模块、综合分析模块，评估区域划分模块以及预测预警模块；
