水環(huán)境智能感知與智慧監(jiān)控

第1章 緒論  001
1.1 水環(huán)境概述  002
1.1.1 水環(huán)境和水資源  002
1.1.2 我國水環(huán)境特點  002
1.2 水環(huán)境質(zhì)量評價概述  003
1.2.1 我國水環(huán)境質(zhì)量  003
1.2.2 水環(huán)境質(zhì)量評價  004
1.3 水環(huán)境監(jiān)控概述  006
1.3.1 我國水環(huán)境質(zhì)量管理  006
1.3.2 水環(huán)境監(jiān)控  007
1.3.3 水環(huán)境智慧監(jiān)控  008
1.4 水環(huán)境水質(zhì)數(shù)據(jù)  009
1.4.1 水環(huán)境水質(zhì)數(shù)據(jù)獲取方式  009
1.4.2 水環(huán)境水質(zhì)多源數(shù)據(jù)  011
1.4.3 水環(huán)境水質(zhì)數(shù)據(jù)特征  012
1.5 水環(huán)境水質(zhì)數(shù)據(jù)監(jiān)測技術(shù)  013
1.5.1 現(xiàn)場監(jiān)測  013
1.5.2 在線監(jiān)測  014
1.5.3 遙感監(jiān)測  015
1.6 水環(huán)境水質(zhì)數(shù)據(jù)監(jiān)測裝置與系統(tǒng)  015
1.6.1 水質(zhì)監(jiān)測儀器  016
1.6.2 水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)  017
1.6.3 水質(zhì)自動監(jiān)測站  018
參考文獻  020
第2章 水環(huán)境非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)融合  023
2.1 水環(huán)境數(shù)據(jù)融合技術(shù)概述  024
2.2 非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)融合架構(gòu)  026
2.2.1 架構(gòu)設(shè)計  027
2.2.2 模型設(shè)計  029
2.3 非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)時空對齊技術(shù)  033
2.3.1 技術(shù)原理  033
2.3.2 技術(shù)架構(gòu)  034
2.3.3 技術(shù)實現(xiàn)  034
2.4 非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)特征提取技術(shù)  038
2.4.1 技術(shù)原理  038
2.4.2 技術(shù)架構(gòu)  039
2.4.3 技術(shù)實現(xiàn)  040
2.5 非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)融合處理技術(shù)  043
2.5.1 技術(shù)原理  043
2.5.2 技術(shù)架構(gòu)  045
2.5.3 技術(shù)實現(xiàn)  046
2.6 技術(shù)應(yīng)用及成效  052
參考文獻  053
第3章 河流斷面水質(zhì)時空耦合預(yù)測  057
3.1 河流斷面水質(zhì)預(yù)測概述  058
3.2 河流斷面水質(zhì)數(shù)據(jù)生成模型  060
3.2.1 生成對抗網(wǎng)絡(luò)水質(zhì)數(shù)據(jù)補全模型設(shè)計  060
3.2.2 模型檢驗及結(jié)果分析  063
3.3 注意力機制的水質(zhì)預(yù)測模型  065
3.3.1 水質(zhì)預(yù)測模型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計  065
3.3.2 模型檢驗及結(jié)果分析  071
3.4 雙向長短時記憶網(wǎng)絡(luò)和時間注意力機制的水質(zhì)預(yù)測模型  083
3.4.1 雙向長短時記憶網(wǎng)絡(luò)和時間注意力機制的水質(zhì)預(yù)測模型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計  083
3.4.2 模型檢驗及結(jié)果分析  086
3.5 混合長短時記憶網(wǎng)絡(luò)的水質(zhì)預(yù)測模型  091
3.5.1 混合長短時記憶網(wǎng)絡(luò)的水質(zhì)預(yù)測模型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計  091
3.5.2 模型檢驗及結(jié)果分析  096
3.6 時空圖卷積的水質(zhì)預(yù)測模型  106
3.6.1 時空圖卷積水質(zhì)預(yù)測模型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計  106
3.6.2 模型檢驗及結(jié)果分析  109
3.7 時空耦合水質(zhì)預(yù)測模型  114
3.7.1 時空耦合水質(zhì)預(yù)測模型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計  114
3.7.2 模型檢驗及結(jié)果分析  117
3.8 河流斷面實時水質(zhì)預(yù)測系統(tǒng)開發(fā)  120
3.8.1 系統(tǒng)功能設(shè)計  121
3.8.2 系統(tǒng)功能開發(fā)  122
參考文獻  123
第4章 河流斷面水質(zhì)動態(tài)預(yù)警  129
4.1 河流斷面水質(zhì)預(yù)警概述  130
4.2 水質(zhì)異常檢測的動態(tài)預(yù)警方法  131
4.3 水質(zhì)序列分解  132
4.3.1 基于Loess 的季節(jié)與趨勢分解（STL）  132
4.3.2 經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解（EMD）  133
4.4 水質(zhì)序列預(yù)測  135
4.4.1 基于三次平滑指數(shù)的水質(zhì)預(yù)測模型  135
4.4.2 基于支持向量回歸的水質(zhì)預(yù)測模型  137
4.4.3 基于編解碼的長短期記憶網(wǎng)絡(luò)水質(zhì)預(yù)測模型  140
4.4.4 基于序列分解的水質(zhì)預(yù)測模型  145
4.5 水質(zhì)序列預(yù)警  146
4.5.1 基于拉依達準則的水質(zhì)異常檢測模型  146
4.5.2 基于孤立森林的水質(zhì)異常檢測模型  148
4.5.3 基于多元高斯分布的局部異常檢測模型  151
4.5.4 水質(zhì)預(yù)警模型學(xué)習(xí)算法  152
4.6 模型檢驗及結(jié)果分析  152
4.7 河流斷面動態(tài)高效水質(zhì)預(yù)警系統(tǒng)開發(fā)  156
4.7.1 系統(tǒng)功能設(shè)計  156
4.7.2 系統(tǒng)功能開發(fā)  157
參考文獻  159
第5章 河流斷面水質(zhì)實時評價  163
5.1 水環(huán)境水質(zhì)評價概述  164
5.2 水環(huán)境水質(zhì)污染要素分析  166
5.2.1 水環(huán)境水質(zhì)污染程度評價  167
5.2.2 基于主元分析法的水環(huán)境主要污染物分析  168
5.2.3 方法校驗及結(jié)果分析  170
5.3 河流斷面水質(zhì)ESN-RLS 實時評價  172
5.3.1 河流斷面水質(zhì)實時評價  172
5.3.2 ESN 基本結(jié)構(gòu)  173
5.3.3 遞歸最小二乘算法  175
5.3.4 水質(zhì)實時評價模型結(jié)構(gòu)設(shè)計  177
5.3.5 水質(zhì)實時評價模型參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整算法  177
5.3.6 斷面水質(zhì)數(shù)據(jù)集  181
5.3.7 模型檢驗及結(jié)果分析  183
5.4 河流斷面水質(zhì)RESN 實時評價  185
5.4.1 河流斷面水質(zhì)RESN 實時評價模型結(jié)構(gòu)設(shè)計  187
5.4.2 RESN 在線稀疏逼近訓(xùn)練法  188
5.4.3 模型檢驗及結(jié)果分析  191
5.5 水環(huán)境水質(zhì)實時評價系統(tǒng)  193
5.5.1 系統(tǒng)功能設(shè)計  193
5.5.2 系統(tǒng)功能開發(fā)  194
參考文獻  197
第6章 飲用水水源地水質(zhì)安全在線評價  201
6.1 飲用水水源地水質(zhì)安全評價概述  202
6.2 飲用水水源地水質(zhì)安全單因子評價法  204
6.3 飲用水水源地水質(zhì)安全FNN 在線評價法  208
6.3.1 飲用水水源地水質(zhì)安全在線評價技術(shù)的必要性  208
6.3.2 FNN 基本原理  209
6.3.3 飲用水水源地水質(zhì)安全在線評估模型設(shè)計  212
6.3.4 收斂性分析  213
6.3.5 模型檢驗及實驗結(jié)果分析  214
6.4 飲用水水源地水質(zhì)安全PDF-FNN 在線評估法  217
6.4.1 最優(yōu)誤差PDF 準則  218
6.4.2 飲用水水源地水質(zhì)安全PDF-FNN 在線評估模型設(shè)計  219
6.4.3 收斂性分析  221
6.4.4 模型檢驗及結(jié)果分析  222
6.5 飲用水水源地水質(zhì)安全在線評估系統(tǒng)開發(fā)  225
6.5.1 系統(tǒng)功能設(shè)計  225
6.5.2 系統(tǒng)功能開發(fā)  227
參考文獻  228
第7章 水環(huán)境水質(zhì)遙感監(jiān)測  233
7.1 水環(huán)境水質(zhì)遙感監(jiān)測概述  234
7.2 基于多源信息融合的水質(zhì)指標遙感監(jiān)測方法  236
7.2.1 水體區(qū)域提取  237
7.2.2 多源信息融合水質(zhì)指標插值  237
7.2.3 方法校驗及結(jié)果分析  238
7.2.4 水質(zhì)指標遙感監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)  244
7.3 黑臭水體遙感監(jiān)測概述  247
7.4 基于隨機森林的黑臭水體遙感監(jiān)測方法  248
7.4.1 基于隨機森林的黑臭水體遙感監(jiān)測方法設(shè)計  249
7.4.2 方法校驗及結(jié)果分析  250
7.4.3 黑臭水體遙感監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)  258
參考文獻  262
第8章 水環(huán)境重點污染區(qū)域識別  265
8.1 水環(huán)境重點污染源篩選概述  266
8.2 基于成本效益均衡分析法的重點污染源動態(tài)篩選  268
8.2.1　算法設(shè)計  268
8.2.2　方法校驗及結(jié)果分析  269
8.3 基于GIS 核密度分析的重點污染區(qū)域識別方法  270
8.3.1　GIS 核密度分析原理  271
8.3.2　重點污染區(qū)域識別方法設(shè)計  273
8.3.3　模型檢驗及結(jié)果分析  275
8.4 水環(huán)境重點污染源篩選與重點污染區(qū)域識別系統(tǒng)開發(fā)  276
8.4.1　系統(tǒng)功能設(shè)計  276
8.4.2　系統(tǒng)功能開發(fā)  279
參考文獻  280
第9章 水環(huán)境投訴舉報數(shù)據(jù)挖掘  283
9.1 水環(huán)境投訴舉報概述  284
9.2 投訴舉報LSTM 分類技術(shù)  286
9.2.1　算法設(shè)計  287
9.2.2　模型檢驗及結(jié)果分析  290
9.3 投訴舉報數(shù)據(jù)多要素關(guān)聯(lián)分析  291
9.3.1　算法設(shè)計  292
9.3.2　模型檢驗及結(jié)果分析  295
9.4 投訴舉報事件相似性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)  303
9.4.1　文本相似度和短語相似度  304
9.4.2　基于GRNN 的投訴舉報事件相似性分析技術(shù)  305
9.4.3　模型檢驗及結(jié)果分析  307
9.5 投訴舉報事件嚴重程度分析  308
9.5.1　水體污染多要素  309
9.5.2　模型檢驗及結(jié)果分析  311
9.6 基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的投訴事件可信度分析技術(shù)  312
9.6.1　算法設(shè)計  312
9.6.2　模型檢驗及結(jié)果分析  315
9.7 水環(huán)境公眾監(jiān)督和舉報投訴系統(tǒng)開發(fā)  315
9.7.1　系統(tǒng)功能設(shè)計  316
9.7.2　系統(tǒng)功能開發(fā)  316
參考文獻  317
第10章 投訴舉報和水環(huán)境網(wǎng)絡(luò)輿情關(guān)聯(lián)分析  321
10.1 水環(huán)境網(wǎng)絡(luò)輿情分析概述  322
10.2 投訴舉報文本分析技術(shù)  324
10.2.1　研究對象分析  324
10.2.2　數(shù)據(jù)獲取  326
10.2.3　文本分析與預(yù)處理技術(shù)  326
10.3 投訴舉報文本自動標注及分類技術(shù)  328
10.3.1　文本自動標注技術(shù)  329
10.3.2　投訴舉報文本分類技術(shù)  333
10.3.3　方法校驗及結(jié)果分析  334
10.4 投訴舉報與輿情事件關(guān)聯(lián)識別技術(shù)  337
10.4.1　TextRank 算法  338
10.4.2　BM25 模型  339
10.4.3　方法校驗及結(jié)果分析  340
10.5 水環(huán)境輿情分析系統(tǒng)開發(fā)  344
10.5.1　系統(tǒng)功能設(shè)計  344
10.5.2　系統(tǒng)功能開發(fā)  345
參考文獻  351
第11章 水環(huán)境污染源溯源  355
11.1 水環(huán)境污染源溯源概述  356
11.2 水環(huán)境污染源溯源技術(shù)  358
11.2.1　基于詞袋模型的文本詞頻統(tǒng)計算法  358
11.2.2　樸素貝葉斯分類算法  362
11.2.3　基于GIS 的地理信息計算算法  363
11.2.4　污染源可疑程度分數(shù)計算標準  364
11.3 模型檢驗及結(jié)果分析  366
11.4 水環(huán)境污染溯源系統(tǒng)開發(fā)  369
11.4.1　系統(tǒng)功能設(shè)計  369
11.4.2　系統(tǒng)功能開發(fā)  371
參考文獻  371
第12章 京津冀區(qū)域水環(huán)境智慧管控大數(shù)據(jù)平臺  375
12.1 水環(huán)境智慧管控平臺概述  376
12.2 京津冀區(qū)域水環(huán)境智慧管控大數(shù)據(jù)平臺構(gòu)建  377
12.2.1　京津冀區(qū)域水環(huán)境簡介  377
12.2.2　平臺建設(shè)目標  379
12.2.3　京津冀區(qū)域水環(huán)境智慧管控大數(shù)據(jù)平臺功能設(shè)計  380
12.3 平臺技術(shù)現(xiàn)狀  381
12.3.1　云計算數(shù)據(jù)中心與容器技術(shù)  381
12.3.2　虛擬機調(diào)度和計算遷移技術(shù)  383
12.3.3　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并行加速處理技術(shù)  383
12.4 平臺總體設(shè)計  384
12.4.1　總體技術(shù)架構(gòu)  384
12.4.2　平臺服務(wù)器架構(gòu)  386
12.5 平臺功能開發(fā)  387
12.5.1　水環(huán)境監(jiān)控預(yù)警  387
12.5.2　水環(huán)境模擬分析  388
12.5.3　水環(huán)境管理支持  389
12.5.4　水環(huán)境數(shù)據(jù)中心  390
參考文獻  391