一种利用清洁点包围土壤污染面的自动划定方法及系统与流程

本发明属于土壤污染状况调查分析，尤其是涉及一种利用清洁点包围土壤污染面的自动划定方法及系统。

背景技术：

1、土壤污染状况调查是地块周转开发利用前的法定前置环节，调查数据的准确性与完整性，直接决定地块规划的合理性以及修复利用的安全性。其中，明确污染物的平面分布范围是一项核心工作，调查单位需要同时确定污染物的平面范围与纵向深度，以此核算准确的污染物土方量，为后续土壤修复工程实施与地块开发利用提供指导。

2、现阶段，管理部门和评审专家普遍认可并采用人工手动清洁点围超标面的方式绘制污染范围。该方法通过选取超标点位周边的清洁采样点，以清洁点为顶点构建四边形或其他闭合图形，将超标点位包围在图形内部，以此划定污染范围的边界。和其他污染范围绘制方法相比，该方法的划定逻辑偏保守，遵循“宁多勿少”的原则，能够完整覆盖所有超标区域。

3、然而，目前人工手动清洁点围超标面的操作完全依赖从业人员的经验，缺乏统一的量化绘制标准。即便在同一场地，不同技术人员对同一超标区域选取的清洁点位往往存在差异，导致最终绘制的污染范围结果差异显著，成果的可重复性和规范性都较差。此外，对于复杂的中大型地块，这类场地不仅采样点位数量多、涉及污染物指标繁杂、土层划分复杂，还需要绘制大量污染范围图，人工逐一绘制的过程极为耗时，严重拖慢了项目的整体推进效率。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的问题，本发明旨在提出一种利用清洁点包围土壤污染面的自动划定方法及系统，解决现有技术中人工手动清洁点围超标面方式存在的耗时长、标准不统一以及绘制不规范的问题。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

3、一种利用清洁点包围土壤污染面的自动划定方法，包括以下步骤：

4、获取采样点位数据，所述采样点位数据包括各采样点位的空间坐标及污染物浓度检测值；

5、根据各采样点位的污染物浓度检测值与预设风险筛选值的比较结果，将采样点位划分为清洁点位和超标点位；

6、基于全部采样点位构建泰森多边形，使每个泰森多边形单元内部仅包含一个采样点位；

7、识别内部含有超标点位的泰森多边形单元作为目标单元，获取所述目标单元的公共边对应的清洁点位，作为候选围面点位；其中，所述公共边是指目标单元与相邻泰森多边形单元共用的边，所述目标单元与场地边界重合的边为非公共边；

8、当所述目标单元的边数小于或等于4时，由所述候选围面点位构建闭合清洁围面；当所述目标单元的边数大于4时，根据所述目标单元各公共边的长度，按照预设剔除规则从所述公共边中逐步剔除，直至所述目标单元剩余4条边，由剩余4条边中的公共边对应的候选围面点位构建闭合清洁围面；

9、将各闭合清洁围面按照空间相邻关系进行融合，生成连续污染面域。

10、进一步的，所述预设剔除规则具体包括：

11、提取所述目标单元的全部公共边并获取各公共边的长度；

12、将全部公共边按长度由短至长排序；

13、第一轮剔除时选取全部公共边中的最短公共边，剔除所述最短公共边；自第二轮起，在每一轮剔除中选取当前未被剔除且不与任何已剔除公共边相邻的最短公共边，剔除该最短公共边，重复执行直至所述目标单元剩余4条边。

14、进一步的，当所述目标单元不存在非公共边时，由所述候选围面点位构建闭合清洁围面的步骤为：

15、当所述目标单元的边数小于或等于4时，依次连接各公共边对应的候选围面点位构建闭合清洁围面；

16、当所述目标单元的边数大于4时，按照预设剔除规则从所述公共边中逐步剔除，直至所述目标单元剩余4条边，依次连接剩余4条公共边对应的候选围面点位构建闭合清洁围面。

17、进一步的，当所述目标单元存在非公共边时，由所述候选围面点位构建闭合清洁围面的步骤为：

18、当所述目标单元的边数小于或等于4时，将公共边对应的候选围面点位分别向其相邻的非公共边所对应的场地边界作垂线，将各候选围面点位依次连接，由所述候选围面点位之间的连线、垂线以及非公共边对应的场地边界段共同围合形成闭合清洁围面；

19、当所述目标单元的边数大于4时，按照所述预设剔除规则从公共边中逐步剔除，直至所述目标单元剩余4条边，按照所述目标单元的边数等于4时的方式构建闭合清洁围面。

20、进一步的，当因场地边界形状存在折点，使得候选围面点位向其相邻的非公共边所对应的场地边界作垂线时，垂足无法落于该场地边界段上的，以该候选围面点位与所述场地边界的折点之间的连线替代所述垂线，由所述连线、场地边界段及候选围面点位之间的连线共同围合形成闭合清洁围面。

21、进一步的，将各闭合清洁围面按照空间相邻关系进行融合，生成连续污染面域的具体步骤包括：

22、遍历全部闭合清洁围面，判断任意两个闭合清洁围面是否共用一条边；

23、若两个闭合清洁围面共用一条边，则删除该共用边，将两个闭合清洁围面合并为一个面域；

24、重复上述判断与合并操作，直至不存在可合并的相邻闭合清洁围面，形成连续污染面域。

25、进一步的，在获取候选围面点位时，若与所述目标单元具有公共边的相邻泰森多边形单元内部的采样点位为超标点位，则不将该相邻泰森多边形单元内的采样点位作为所述目标单元的候选围面点位，由其余相邻泰森多边形单元内的清洁点位构建闭合清洁围面。

26、进一步的，所述目标单元各公共边的长度通过以下方式获取：

27、在预设投影坐标系下，读取所述泰森多边形单元的矢量线段数据，计算各公共边对应的矢量线段长度。

28、一种利用清洁点包围土壤污染面的自动划定系统，用于执行上述的利用清洁点包围土壤污染面的自动划定方法，包括：

29、数据预处理模块，用于获取采样点位数据，所述采样点位数据包括各采样点位的空间坐标及污染物浓度检测值；

30、采样点分类模块，用于根据各采样点位的污染物浓度检测值与预设风险筛选值的比较结果，将采样点位划分为清洁点位和超标点位；

31、泰森多边形构建模块，用于基于全部采样点位构建泰森多边形，使每个泰森多边形单元内部仅包含一个采样点位；

32、目标单元识别模块，用于识别内部含有超标点位的泰森多边形单元作为目标单元，获取所述目标单元的公共边对应的清洁点位，作为候选围面点位；

33、围面构建模块，用于当所述目标单元的边数小于或等于4时，由所述候选围面点位构建闭合清洁围面；当所述目标单元的边数大于4时，根据所述目标单元各公共边的长度，按照预设剔除规则从所述公共边中逐步剔除，直至所述目标单元剩余4条边，由剩余4条边中的公共边对应的候选围面点位构建闭合清洁围面；

34、面域融合模块，用于将各闭合清洁围面按照空间相邻关系进行融合，生成连续污染面域；

35、制图模块，用于接收所述面域融合模块生成的连续污染面域，将所述连续污染面域导出为预设格式的矢量文件。

36、进一步的，所述自动划定系统部署于土壤污染状况调查数据筛选平台，所述土壤污染状况调查数据筛选平台还包括：

37、采样管理模块，用于上传采样点位文件、采样方案文件及分配采样任务；

38、安卓移动端，用于接收并显示采样管理模块的信息，对现场进行采样及记录；

39、数据汇总模块，用于根据安卓移动端的采样数据，生成包含空间坐标及污染物浓度检测值的采样点位数据；

40、对标标准数据库，用于存储国家标准、地方标准、行业标准、国外标准及风险筛选值，根据所述采样点位对应的用地类型、污染物种类及土层信息，从对标标准数据库中匹配采样点位对应污染物浓度检测值的预设风险筛选值；

41、其中，所述自动划定系统的数据预处理模块从所述数据汇总模块获取采样点位数据，从所述对标标准数据库获取预设风险筛选值。

42、相对于现有技术，本发明所述的一种利用清洁点包围土壤污染面的自动划定方法及系统具有以下优势：

43、本发明通过以全部采样点位构建泰森多边形，利用泰森多边形固定的数学生成原理确保处理结果的客观性和唯一可复现性；通过将每个泰森多边形单元内部是否含有超标点作为判定依据，精准定位需要处理的目标单元；通过获取目标单元相邻单元内的清洁点位作为候选围面点位，实现了用清洁点包围超标点的核心逻辑。

44、本发明通过提取目标单元的全部公共边并获取各公共边的长度，第一轮剔除最短公共边，自第二轮起剔除当前未被剔除且不与任何已剔除公共边相邻的最短公共边直至剩余4条边，利用最短公共边约束贡献最弱的空间几何原理优先剔除对超标点位外包轮廓塑造贡献最小的冗余清洁点位，同时利用不相邻剔除规则避免所剔除点位集中分布于同一侧，使剩余清洁点位在空间上均匀分布于超标点位四周，既保证了围面完整包络超标点位、不造成局部外包范围缺失，又避免了因保留冗余近距点位导致围面不必要外扩而虚增污染面积，实现了保守划定与精准管控之间的平衡。

45、相比现有技术中人工手动清洁点连续围超标点位的方法，本方法的划定结果唯一可复现、不受人工经验影响；相比泰森多边形法直接以多边形边界作为污染边界的方式，本方法通过选取相邻单元内的清洁点位重新构建四边形围面，满足管理部门对污染范围划定的评审要求。