城市面源污染监测的布点方法与流程

1.本技术属于污染治理技术领域，尤其涉及一种城市面源污染监测的布点方法。


背景技术：

2.城市面源污染是通过降雨和地表径流冲刷将大气和地表中的污染物带入受纳水体、使受纳水体遭受污染的现象。
3.相关技术中，可以通过在城市下垫面上进行监测布点，从而实现城市面源污染监测，这种方法具有比较广的适用性，在不同城市均可以用该方法进行城市面源污染的监测，但是目前监测采样点位是在目标监测区域内随机设置，代表性较弱。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供了一种城市面源污染监测的布点方法，可以解决目前监测采样点位是在目标监测区域内随机设置，代表性较弱的问题。
5.本技术实施例的第一方面提供了一种城市面源污染监测的布点方法，布点方法包括：
6.根据目标监测区域中包括的下垫面类型对目标监测区域进行划分，以确定目标监测区域对应的下垫面划分结果；
7.根据目标监测区域的水系分布数据和管网数据，将目标监测区域划分为多个汇水单元，以生成目标监测区域对应的汇水单元划分结果；
8.根据下垫面划分结果和汇水单元划分结果，确定每个汇水单元对应的透水斑块密度；
9.根据每个汇水单元对应的透水斑块密度，确定目标监测区域内的监测采样点位。
10.可选的，根据下垫面划分结果和汇水单元划分结果，确定每个汇水单元对应的透水斑块密度，包括：
11.根据下垫面划分结果与汇水单元划分结果，确定每个汇水单元中包括的透水下垫面的数量，以及确定每个汇水单元的景观总面积，其中，景观总面积是指透水下垫面和不透水下垫面的面积之和；
12.将每个汇水单元包括的透水下垫面的数量与对应的汇水单元的景观总面积的比值，确定为每个汇水单元对应的透水斑块密度。
13.可选的，根据目标监测区域中包括的下垫面类型对目标监测区域进行划分，以确定目标监测区域对应的下垫面划分结果，包括：
14.获取目标监测区域的遥感影像；
15.对遥感影像进行解译，以确定目标监测区域中包括的下垫面类型；
16.根据下垫面类型对目标监测区域进行划分，以确定下垫面划分结果。
17.可选的，在获取目标监测区域的遥感影像之后，还包括：
18.对遥感影像进行预处理，其中，预处理包括几何精纠正、大气校正和图像融合中的
至少一种。
19.可选的，根据目标监测区域的水系分布数据和管网数据，将目标监测区域划分为多个汇水单元，以生成目标监测区域对应的汇水单元划分结果，包括：
20.获取目标监测区域的大比例尺地形图；
21.根据水系分布数据、管网数据和大比例尺地形图，构建目标监测区域对应的数字高程模型；
22.根据数字高程模型，将目标监测区域划分为多个汇水单元。
23.可选的，根据数字高程模型，将目标监测区域划分为多个汇水单元，包括：
24.根据数字高程模型，将目标监测区域划分为至少一个流域，以生成目标监测区域对应的流域划分结果；
25.根据流域划分结果，在每个流域的边界上确定每个流域对应的主要干流，以生成每个流域对应的主要干流划分结果；
26.对每个主要干流进行划分，确定每个主要干流对应的主要支流，以生成每个主要干流对应的主要支流划分结果；
27.根据流域划分结果、每个主要干流划分结果及每个主要支流划分结果，确定多个汇水单元。
28.可选的，根据每个汇水单元对应的透水斑块密度，确定目标监测区域内的监测采样点位，包括：
29.根据每个汇水单元对应的透水斑块密度，确定第一目标汇水单元；
30.根据下垫面划分结果与汇水单元划分结果，确定每个第一目标汇水单元中的各个下垫面类型对应的区域；
31.在每个第一目标汇水单元中的各个下垫面类型对应的区域中，布设监测采样点位。
32.可选的，下垫面类型包括水体、屋面、道路和绿地中的至少一种。
33.可选的，还包括：
34.根据目标监测区域中包括的城市功能区类型对目标监测区域进行划分，以确定目标监测区域对应的城市功能区划分结果；
35.根据每个汇水单元对应的透水斑块密度，确定目标监测区域内的监测采样点位，包括：
36.根据每个汇水单元对应的透水斑块密度，确定第二目标汇水单元；
37.根据城市功能区划分结果与汇水单元划分结果，确定每个第二目标汇水单元中的各个城市功能区类型对应的区域；
38.在每个第二目标汇水单元中的各个城市功能区类型对应的区域中，布设监测采样点位。
39.可选的，城市功能区类型包括水体、绿地、交通用地、工业用地、科教文卫用地、商业用地和居住用地中的至少一种。
40.可选的，其特征在于，还包括：
41.根据目标监测区域中包括的城市功能区类型对目标监测区域进行划分，以确定目标监测区域对应的城市功能区划分结果；
42.根据每个汇水单元对应的透水斑块密度，确定目标监测区域内的监测采样点位，包括：
43.根据每个汇水单元对应的透水斑块密度，确定第三目标汇水单元；
44.根据城市功能区划分结果与汇水单元划分结果，确定每个第三目标汇水单元中的各个城市功能区类型对应的区域；
45.根据下垫面划分结果与每个第三目标汇水单元中的各个城市功能区类型对应的区域，确定每个第三目标汇水单元中的各个城市功能区类型对应的区域中的各个下垫面类型对应的子区域；
46.在每个第三目标汇水单元中的各个城市功能区类型对应的区域中的各个下垫面类型对应的子区域中，布设监测采样点位。
47.本技术实施例的第二方面提供了一种城市面源污染监测的布点装置，布点装置包括：
48.下垫面划分模块，用于根据目标监测区域中包括的下垫面类型对目标监测区域进行划分，以确定目标监测区域对应的下垫面划分结果；
49.汇水单元划分模块，用于根据目标监测区域的水系分布数据和管网数据，将目标监测区域划分为多个汇水单元，以生成目标监测区域对应的汇水单元划分结果；
50.透水斑块密度确定模块，用于根据下垫面划分结果和汇水单元划分结果，确定每个汇水单元对应的透水斑块密度；
51.监测布点模块，用于根据每个汇水单元对应的透水斑块密度，确定目标监测区域内的监测采样点位。
52.本技术实施例的第三方面提供了一种终端设备，包括：存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述第一方面的城市面源污染监测的布点方法。
53.本技术实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面的城市面源污染监测的布点方法。
54.本技术实施例的第五方面提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在终端设备上运行时，使得终端设备执行上述第一方面的城市面源污染监测的布点方法。
55.本技术实施例与现有技术相比存在的有益效果是：
56.本技术公开了一种城市面源污染监测的布点方法，包括：首先根据下垫面类型对目标监测区域进行划分，然后根据水系分布数据和管网数据将目标监测区域划分为多个汇水单元，进一步根据下垫面划分结果和汇水单元划分结果，确定每个汇水单元对应的透水斑块密度，最后根据每个汇水单元对应的透水斑块密度，确定目标监测区域内的监测采样点位。由此，在对目标监测区域进行布点时，通过考虑每个汇水单元对应的透水斑块密度，以表征每个汇水单元下垫面景观的破碎度，从而使得监测采样点位更能代表不同破碎度汇水单元内的污染产生情况。
附图说明
57.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述
中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
58.图1是本技术实施例一提供的一种城市面源污染监测的布点方法的流程示意图；
59.图2是本技术实施例一提供的遥感解译示意图；
60.图3是本技术实施例一提供的监测采样点位的布设示意图；
61.图4是本技术实施例二提供的一种城市面源污染监测的布点方法的流程示意图；
62.图5是本技术实施例二提供的汇水单元划分示意图；
63.图6是本技术实施例三提供的一种城市面源污染监测的布点方法的流程示意图；
64.图7是本技术实施例四提供的一种城市面源污染监测的布点方法的流程示意图；
65.图8是本技术实施例四提供的城市功能区划分示意图；
66.图9是本技术实施例五提供的一种城市面源污染监测的布点方法的流程示意图；
67.图10是本技术实施例六提供的一种城市面源污染监测的布点装置的结构示意图；
68.图11是本技术实施例七提供的一种终端设备的结构示意图。
具体实施方式
69.以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本技术。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本技术的描述。
70.应当理解，当在本技术说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
71.还应当理解，在本技术说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
72.如在本技术说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
[0073]
另外，在本技术说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0074]
在本技术说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本技术的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
[0075]
应理解，本实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本技术实施例的实施过程构成任何限定。
[0076]
相关技术中，监测采样点位是在目标监测区域内随机设置，代表性较弱。
[0077]
有鉴于此，本技术实施例提供了一种城市面源污染监测的布点方法，在对目标监测区域进行布点时，通过考虑每个汇水单元对应的透水斑块密度，以表征每个汇水单元下垫面景观的破碎度，从而使得监测采样点位更能代表不同破碎度汇水单元内的污染产生情况。
[0078]
下面对本技术实施例提供的城市面源污染监测的布点方法的应用场景进行举例说明，本技术可以对某城市地面布设具有代表性的监测采样点位。通过本技术实施例确定的监测采样点位获取监测数据，可以为后续研究区域面源污染迁移转化规律分析和污染负荷计算等提供可靠的基础数据。
[0079]
为了说明本技术的技术方案，下面通过具体实施例来说明。
[0080]
参照图1，示出了本技术实施例一提供的一种城市面源污染监测的布点方法的流程示意图。如图1所示，该布点方法可以包括如下步骤：
[0081]
步骤101，根据目标监测区域中包括的下垫面类型对目标监测区域进行划分，以确定目标监测区域对应的下垫面划分结果。
[0082]
作为一种可能的实现方式，可以根据目标监测区域的主要用地类型，确定目标监测区域中包括的下垫面类型，本技术实施例对此不做限定，然后可以按照该下垫面类型对目标监测区域进行划分。
[0083]
作为一种可能的实现方式，下垫面类型可以包括水体、屋面、道路和绿地中的至少一种。
[0084]
其中，水体可以包括水库、水渠、河流、湖泊等，绿地可以包括林地、草地等，可以根据实际需要及具体的应用场景，确定各下垫面类型包括的小类型，本技术实施例对此不作限定。
[0085]
进一步的，可以基于目标监测区域的遥感影像，并按照下垫面类型对目标监测区域进行划分，即在本技术实施例一种可能的实现方式中，上述步骤101，可以包括：
[0086]
获取目标监测区域的遥感影像；
[0087]
对遥感影像进行解译，以确定目标监测区域中包括的下垫面类型；
[0088]
根据下垫面类型对目标监测区域进行划分，以确定下垫面划分结果。
[0089]
作为一种可能的实现方式，可以通过获取卫星遥感数据，来得到目标监测区域的遥感影像。考虑到卫星遥感影像能够尽可能地反映目标监测区域的下垫面现状，遥感影像的选择应保证：遥感影像拍摄时间应该尽可能接近当前时间；遥感影像应该具备高的数据质量：一方面遥感数据的空间分辨率应该尽可能高，一般不低于2.5m空间分辨率，另一方面遥感数据应该尽可能无云，从而能够更准确的解译下垫面的类型；遥感影像空间范围应该能够覆盖整个目标监测区域。
[0090]
作为一种可能的实现方式，在获取目标监测区域的遥感影像之后，还可以对遥感影像进行预处理，其中，预处理包括几何精纠正、大气校正和图像融合中的至少一种。
[0091]
在本技术实施例中，几何精纠正是指消除图像中的几何变形，产生一幅符合某种地图投影或图形表达要求的新图像。几何精纠正回避了成像的空间几何过程，并且认为遥感图像的总体几何畸变是挤压，扭曲、缩放、偏移及其他变形综合作用的结果。
[0092]
在本技术实施例中，大气校正是指是指测得的地面目标的总辐射亮度并不是地表
真实反射率的反映，其中包含了由大气吸收，尤其是散射作用造成的辐射量误差。大气校正就是消除这些由大气影响所造成的辐射误差，反演地物真实的表面反射率的过程。
[0093]
在本技术实施例中，图像融合是指将多源信道所采集到的关于同一目标的图像数据经过图像处理和计算机技术等，最大限度的提取各自信道中的有利信息，最后综合成高质量的图像，以提高图像信息的利用率、改善计算机解译精度和可靠性、提升原始图像的空间分辨率和光谱分辨率，利于监测。
[0094]
示例性地，参见图2，通过对高空间分辨率的卫星遥感数据进行前期的预处理，结合专业的遥感解译软件和人工解译进行遥感土地利用精细化分类，按照下垫面类型，将目标监测区域划分为水体、屋面、道路及绿地共四类，其中遥感解译软件可以是ecognition developer和arcgis。
[0095]
步骤102，根据目标监测区域的水系分布数据和管网数据，将目标监测区域划分为多个汇水单元，以生成目标监测区域对应的汇水单元划分结果。
[0096]
其中，水系分布数据是指目标监测区域内所有河流、湖泊等各种水体组成的水网系统包括的数据，包括河流、湖泊等各种水体的分布和走向；管网数据是指目标监测区域内各雨水干管的设置数据。根据目标监测区域的水系分布数据和管网数据，可以有效对目标监测区域的汇水单元进行划分。
[0097]
作为一种可能的实现方式，可以在汇水单元有适当的地形坡度时，依照雨水汇入低侧的原则，按照地面雨水径流的水流方向划分汇水单元，此时雨水干管设置在地形低处或溪谷线上。当地形平坦时，则根据就近排除的原则，把汇水面积按周围管渠的布置用等分角线划分，此时雨水干管设置在汇水单元的中间位置。
[0098]
步骤103，根据下垫面划分结果和汇水单元划分结果，确定每个汇水单元对应的透水斑块密度。
[0099]
在本技术实施例中，在对目标监测区域进行汇水单元划分的基础上，结合下垫面划分结果，得到每个汇水单元对应的透水斑块密度，用于表征每个汇水单元下垫面景观的破碎度，其中，下垫面景观的破碎度可以理解为在该汇水单元内下垫面类型是是否零散分布。
[0100]
示例性地，在目标监测区域的某一汇水单元内有绿地和道路，如果该汇水单元的下垫面划分结果为：绿地一整块，道路一整块，此时对应的透水斑块密度很小，对应下垫面景观的破碎度也很小。如果该汇水单元的下垫面划分结果为：绿地十几块，道路十几块，此时对应的透水斑块密度较大，对应下垫面景观的破碎度也较大。
[0101]
进一步的，针对任一汇水单元，可以根据该汇水单元包括的透水下垫面的数量与该汇水单元的景观总面积，确定该汇水单元的透水斑块密度，即在本技术实施例一种可能的实现方式中，上述步骤103，可以包括：
[0102]
根据下垫面划分结果与汇水单元划分结果，确定每个汇水单元中包括的透水下垫面的数量，以及确定每个汇水单元的景观总面积，其中，景观总面积是指透水下垫面和不透水下垫面的面积之和；
[0103]
将每个汇水单元包括的透水下垫面的数量与对应的汇水单元的景观总面积的比值，确定为每个汇水单元对应的透水斑块密度。
[0104]
其中，透水下垫面指绿地(林地、草地等)，不透水下垫面指屋面和道路等。
[0105]
作为一种可能的实现方式，可以通过如下公式确定每个汇水单元对应的透水斑块密度(个/km2)：
[0106][0107]
其中，ni表示除了水体之外下垫面类型i所包括的数量，s表示透水下垫面和不透水下垫面的面积之和，即除了水体之外的汇水单元总面积。
[0108]
步骤104，根据每个汇水单元对应的透水斑块密度，确定目标监测区域内的监测采样点位。
[0109]
作为一种可能的实现方式，可以根据实际应用场景设置透水斑块密度阈值，例如10，本技术实施例对此不做限定，然后分别在大于该透水斑块密度阈值和小于该透水斑块密度阈值的代表性区域内设置监测采样点位，以使监测采样点位更能代表不同破碎度汇水单元内的污染产生情况。
[0110]
作为一种可能的实现方式，大于该透水斑块密度阈值和小于该透水斑块密度阈值的代表性区域可以是屋面、排口、河道、绿地和路面等处，示例性的，参见图3，为一种可能的目标监测区域内的监测采样点位的布设示意图。
[0111]
作为一种可能的实现方式，为了保证监测采样点位的选择应当具有可操作性，对于道路，监测采样点位可以选择雨水井水入水口处且尽量避开车道，从而方便监测并且保证监测的安全性；对于屋面，监测采样点位可以选择可以进行屋面径流监测的点位开展监测；对于绿地，监测采样点位可以选择具有一点坡度的绿化带，方便进行绿地径流收集；对于河道，由于研究区域内部分河道为暗涵，尤其雨天监测困难，因此监测采样点位可以选择具有明渠的地方从而方便监测；对于排口，监测采样点位可以选择具有明显汇水分区范围的排口，且保证排口监测的可操作性。
[0112]
本技术实施例公开的城市面源污染监测的布点方法，可以根据下垫面类型对目标监测区域进行划分，然后根据水系分布数据和管网数据将目标监测区域划分为多个汇水单元，进一步根据下垫面划分结果和汇水单元划分结果，确定每个汇水单元对应的透水斑块密度，最后根据每个汇水单元对应的透水斑块密度，确定目标监测区域内的监测采样点位。由此，在对目标监测区域进行布点时，通过考虑每个汇水单元对应的透水斑块密度，以表征每个汇水单元下垫面景观的破碎度，从而使得监测采样点位更能代表不同破碎度汇水单元内的污染产生情况。
[0113]
参见图4，示出了本技术实施例二提供的一种城市面源污染监测的布点方法的流程示意图。如图4所示，该布点方法可以包括如下步骤：
[0114]
步骤401，根据目标监测区域中包括的下垫面类型对目标监测区域进行划分，以确定目标监测区域对应的下垫面划分结果。
[0115]
上述步骤401的具体实现过程及原理，可以参照上述实施例的详细描述，此处不再赘述。
[0116]
步骤402，获取目标监测区域的大比例尺地形图。
[0117]
其中，由于汇水单元的划分精度要求，因此需要先获取目标监测区域的大比例尺地形图，其中，大比例尺地形图一般为比例尺在1:500—1:10万的地形图，大比例尺地形图由于其位置精度高、地形表示详尽，是规划、管理、设计和建设过程中的基础资料。
[0118]
步骤403，根据水系分布数据、管网数据和大比例尺地形图，构建目标监测区域对应的数字高程模型。
[0119]
其中，数字高程模型(digital elevation model，dem)是通过有限的地形高程数据实现对地面地形的数字化模拟，即地形表面形态的数字化表达，数字高程模型是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型。
[0120]
作为一种可能的实现方式，可以根据目标监测区域内地形和雨污水收集系统的现状和规划情况，对水系边界和汇水面积进行界定，根据水系分布数据以及管网信息，利用大比例尺地形图，建立数字高程模型。
[0121]
步骤404，根据数字高程模型，将目标监测区域划分为多个汇水单元，以生成目标监测区域对应的汇水单元划分结果。
[0122]
其中，汇水单元指目标监测区域中的集水区域，每个汇水单元中均包含河流或暗涵。
[0123]
作为一种可能的实现方式，汇水单元的划分工具可以采用地理信息系统(geographic information system，gis)的arcmap软件。
[0124]
作为一种可能的实现方式，可以利用地理信息系统的空间分析功能，分析地表水流方向、汇流能力，进行产污单元边界的划分、水道的自动提取和水道级序的划分，研究汇水单元内降水径流路线图，将区域划分成若干不同的汇水单元，确定各汇水单元的出口及其空间上相互联系。
[0125]
示例性地，参见图5，为目标监测区域一种可能的汇水单元划分结果，将目标监测区域划分为10个汇水单元，分别为l1-l10。
[0126]
进一步的，可以按照四级分区的方法进行汇水单元的划分，其中四级分区指流域、主要干流、主要支流和片区，即在本技术实施例一种可能的实现方式中，上述步骤404，可以包括：
[0127]
根据数字高程模型，将目标监测区域划分为至少一个流域，以生成目标监测区域对应的流域划分结果；
[0128]
根据流域划分结果，在每个流域的边界上确定每个流域对应的主要干流，以生成每个流域对应的主要干流划分结果；
[0129]
对每个主要干流进行划分，确定每个主要干流对应的主要支流，以生成每个主要干流对应的主要支流划分结果；
[0130]
根据流域划分结果、每个主要干流划分结果及每个主要支流划分结果，确定多个汇水单元。
[0131]
在本技术实施例中，为了保证目标监测区域汇水单元的划分的合理性，应当按照不同尺度的思路进行层级区分，划分尺度包括宏观尺度、中观尺度和微观尺度，其中，宏观尺度主要是指区域整体的流域尺度，汇水区域的划分可以首先在宏观上能够区分不同流域水系；中观尺度主要是指目标监测区域汇水分区的划分应该在流域分区的基础上结合区域的雨水管网特点进行进一步细化；微观尺度主要是指城市汇水分区的划分要能够一定程度上反映汇水区域内下垫面的特性，从而能够通过布设合理的监测点，有效估算区域的城市面源污染负荷量。
[0132]
作为一种可能的实现方式，流域是指目标监测区域内的各大流域水系，首先对目
标监测区域的流域进行划分，然后在大流域边界上确定主要干流，接着在主要干流的基础上，进行进一步细化成主要支流，最后结合流域、主要干流和主要支流，从而划定最终的汇水单元。
[0133]
步骤405，根据下垫面划分结果和汇水单元划分结果，确定每个汇水单元对应的透水斑块密度。
[0134]
步骤406，根据每个汇水单元对应的透水斑块密度，确定目标监测区域内的监测采样点位。
[0135]
上述步骤405-406的具体实现过程及原理，可以参照上述实施例的详细描述，此处不再赘述。
[0136]
作为一种可能的实现方式，由于城市面源在空间上存在明显的差异性，监测采样点位的选择可以覆盖目标监测区域内各大流域，监测采样点位在空间上可以相对均匀分布，能够反映各个区域的地表污染物分布情况。
[0137]
本技术实施例公开的城市面源污染监测的布点方法，可以首先确定下垫面划分结果，然后获取目标监测区域的大比例尺地形图，再根据水系分布数据、管网数据和大比例尺地形图，构建目标监测区域对应的数字高程模型，进一步根据数字高程模型，将目标监测区域划分为多个汇水单元，最后在汇水单元划分的基础上确定每个汇水单元对应的透水斑块密度，并依据透水斑块密度确定监测采样点位。由此，通过解译目标监测区域内主要河道水系分布，结合区域的数字高程模型和管网数据，遵循四级分区的汇水单元划分原则，划定目标监测区域的汇水分区，并分析其影响的河道水系，从而得到更为准确的汇水单元划分结果。
[0138]
参见图6，示出了本技术实施例三提供的一种城市面源污染监测的布点方法的流程示意图。如图6所示，该布点方法可以包括如下步骤：
[0139]
步骤601，根据目标监测区域中包括的下垫面类型对目标监测区域进行划分，以确定目标监测区域对应的下垫面划分结果。
[0140]
步骤602，根据目标监测区域的水系分布数据和管网数据，将目标监测区域划分为多个汇水单元，以生成目标监测区域对应的汇水单元划分结果。
[0141]
步骤603，根据下垫面划分结果和汇水单元划分结果，确定每个汇水单元对应的透水斑块密度。
[0142]
上述步骤601-603的具体实现过程及原理，可以参照上述实施例的详细描述，此处不再赘述。
[0143]
步骤604，根据每个汇水单元对应的透水斑块密度，确定第一目标汇水单元。
[0144]
在本技术实施例中，第一目标汇水单元至少包括大于透水斑块密度阈值的一个汇水单元，以及至少小于透水斑块密度阈值的一个汇水单元，以使监测采样点位更能代表不同破碎度汇水单元内的污染产生情况。
[0145]
步骤605，根据下垫面划分结果与汇水单元划分结果，确定每个第一目标汇水单元中的各个下垫面类型对应的区域。
[0146]
其中，由于城市地面的目标监测区域由各种不同下垫面组成，不同类型的下垫面在降雨下产生的污染物种类和数量不同，因此需要考虑每个第一目标汇水单元中的所有下垫面类型。
[0147]
步骤606，在每个第一目标汇水单元中的各个下垫面类型对应的区域中，布设监测采样点位。
[0148]
在本技术实施例中，为了提高污染物总量的统计分析精度及分析污染物产生的运移规律，需要将第一目标汇水单元内部划分为不同类型的下垫面，并在不同下垫面上布设监测采样点位，使得监测采样点位更具有代表性。
[0149]
作为一种可能的实现方式，各类下垫面应当包括各类典型的类型，例如道路可以包括水泥路面、沥青路面、高速公路、城市干道、人行道以及小区内部道路等，从而保证下垫面能够有效代表目标监测区域的特点。
[0150]
本技术实施例公开的城市面源污染监测的布点方法，可以首先确定目标监测区域对应的下垫面划分结果和汇水单元划分结果，然后确定每个汇水单元对应的透水斑块密度，进一步根据每个汇水单元对应的透水斑块密度，确定第一目标汇水单元，并根据下垫面划分结果与汇水单元划分结果，确定每个第一目标汇水单元中的各个下垫面类型对应的区域，最后在每个第一目标汇水单元中的各个下垫面类型对应的区域中，布设监测采样点位。由此，考虑每个第一目标汇水单元中的所有下垫面类型布设监测采样点位，可以提高污染物总量的统计分析精度及分析污染物产生的运移规律，使得监测采样点位更具有代表性。
[0151]
参见图7，示出了本技术实施例四提供的一种城市面源污染监测的布点方法的流程示意图。如图7所示，该布点方法可以包括如下步骤：
[0152]
步骤701，根据目标监测区域中包括的下垫面类型对目标监测区域进行划分，以确定目标监测区域对应的下垫面划分结果。
[0153]
步骤702，根据目标监测区域的水系分布数据和管网数据，将目标监测区域划分为多个汇水单元，以生成目标监测区域对应的汇水单元划分结果。
[0154]
步骤703，根据下垫面划分结果和汇水单元划分结果，确定每个汇水单元对应的透水斑块密度。
[0155]
上述步骤701-703的具体实现过程及原理，可以参照上述实施例的详细描述，此处不再赘述。
[0156]
步骤704，根据目标监测区域中包括的城市功能区类型对目标监测区域进行划分，以确定目标监测区域对应的城市功能区划分结果。
[0157]
作为一种可能的实现方式，依据《城乡用地分类与规划建设用地标准》(gb50137)可以将城市功能区划分为12个类别：工业、商业、一类居住、二类居住、三类居住、交通用地、农业用地、学校机构、绿地、水体、林地、未开发。也可以参照上述类别划分，结合实际应用场景对目标监测区域进行划分，本技术对此不做限制。
[0158]
作为一种可能的实现方式，城市功能区类型包括水体、绿地、交通用地、工业用地、科教文卫用地、商业用地和居住用地中的至少一种。
[0159]
示例性地，参见图8，为一种可能的城市功能区划分示意图，图8将目标监测区域划分8种类别：水体、绿地、交通用地、工业用地、科教文卫用地、商业用地和居住用地。其中，交通用地可以包括城市道路、交通设施等用地；工业用地可以包括工业用地、采矿用地、仓储用地等；科教文卫用地宝可以包括行政、文化、教育、体育、卫生等机构和设施的用地；商业用地可以包括商业、商务、娱乐康体等设施用地；居住用地可以包括通常的一类、二类和三类居住用地。
[0160]
步骤705，根据每个汇水单元对应的透水斑块密度，确定第二目标汇水单元。
[0161]
在本技术实施例中，第二目标汇水单元至少包括大于透水斑块密度阈值的一个汇水单元，以及至少小于透水斑块密度阈值的一个汇水单元，以使监测采样点位更能代表不同破碎度汇水单元内的污染产生情况。
[0162]
步骤706，根据城市功能区划分结果与汇水单元划分结果，确定每个第二目标汇水单元中的各个城市功能区类型对应的区域。
[0163]
在本技术实施例中，由于一个较大的汇水单元往往由一些不同的功能单元构成，不同功能区的初期雨水特点存在明显的差异，因此需要考虑每个第二目标汇水单元中的所有城市功能区类型。
[0164]
步骤707，在每个第二目标汇水单元中的各个城市功能区类型对应的区域中，布设监测采样点位。
[0165]
作为一种可能的实现方式，监测采样点位需要代表研究区域内的各类城市功能区，可以取每种监测采样点位中的代表性区域进行监测，才能使得面源污染负荷强度的高、中、低都能得到体现。同时重点关注高面源污染区域如垃圾中转站、农贸市场、菜市场、餐饮密集区等。
[0166]
在本技术实施例中，通过针对目标监测区域的不同功能区进行监测，使得监测采样点位更具有代表性，且能够更准确的对比和估算城市面源污染负荷量。
[0167]
本技术实施例公开的城市面源污染监测的布点方法，可以首先确定目标监测区域对应的下垫面划分结果和汇水单元划分结果，然后确定每个汇水单元对应的透水斑块密度，然后根据目标监测区域中包括的城市功能区类型对目标监测区域进行划分，以确定目标监测区域对应的城市功能区划分结果，进一步根据每个汇水单元对应的透水斑块密度确定第二目标汇水单元，然后根据城市功能区划分结果与汇水单元划分结果，确定每个第二目标汇水单元中的各个城市功能区类型对应的区域，最后在每个第二目标汇水单元中的各个城市功能区类型对应的区域中，布设监测采样点位。由此，考虑每个第二目标汇水单元中所有城市功能区类型布设监测采样点位，使得监测采样点位更具有代表性，且能够更准确的对比和估算城市面源污染负荷量。
[0168]
参见图9，示出了本技术实施例五提供的一种城市面源污染监测的布点方法的流程示意图。如图9所示，该布点方法可以包括如下步骤：
[0169]
步骤901，根据目标监测区域中包括的下垫面类型对目标监测区域进行划分，以确定目标监测区域对应的下垫面划分结果。
[0170]
步骤902，根据目标监测区域的水系分布数据和管网数据，将目标监测区域划分为多个汇水单元，以生成目标监测区域对应的汇水单元划分结果。
[0171]
步骤903，根据下垫面划分结果和汇水单元划分结果，确定每个汇水单元对应的透水斑块密度。
[0172]
步骤904，根据目标监测区域中包括的城市功能区类型对目标监测区域进行划分，以确定目标监测区域对应的城市功能区划分结果。
[0173]
步骤905，根据每个汇水单元对应的透水斑块密度，确定第三目标汇水单元。
[0174]
在本技术实施例中，第三目标汇水单元至少包括大于透水斑块密度阈值的一个汇水单元，以及至少小于透水斑块密度阈值的一个汇水单元，以使监测采样点位更能代表不
同破碎度汇水单元内的污染产生情况。
[0175]
步骤906，根据城市功能区划分结果与汇水单元划分结果，确定每个第三目标汇水单元中的各个城市功能区类型对应的区域。
[0176]
上述步骤901-906的具体实现过程及原理，可以参照上述实施例的详细描述，此处不再赘述。
[0177]
步骤907，根据下垫面划分结果与每个第三目标汇水单元中的各个城市功能区类型对应的区域，确定每个第三目标汇水单元中的各个城市功能区类型对应的区域中的各个下垫面类型对应的子区域。
[0178]
在本技术实施例中，由于一个较大的汇水单元往往由一些不同的功能单元构成，不同功能区的初期雨水特点存在明显的差异，不同功能区的不同下垫面也会存在差异，因此需要考虑每个第三目标汇水单元中的各个城市功能区类型对应的区域中的各个下垫面类型。
[0179]
步骤908，在每个第三目标汇水单元中的各个城市功能区类型对应的区域中的各个下垫面类型对应的子区域中，布设监测采样点位。
[0180]
通过针对不同功能区的不同下垫面进行监测，进一步提高了监测采样点位的代表性，能够更准确的对比和估算城市面源污染负荷量。
[0181]
本技术实施例公开的城市面源污染监测的布点方法，可以首先确定目标监测区域对应的下垫面划分结果、城市功能区划分结果和汇水单元划分结果，然后依次确定每个汇水单元对应的透水斑块密度、第三目标汇水单元以及每个第三目标汇水单元中的各个城市功能区类型对应的区域，进一步根据下垫面划分结果与每个第三目标汇水单元中的各个城市功能区类型对应的区域，确定每个第三目标汇水单元中的各个城市功能区类型对应的区域中的各个下垫面类型对应的子区域，最后在每个第三目标汇水单元中的各个城市功能区类型对应的区域中的各个下垫面类型对应的子区域中，布设监测采样点位。由此，考虑每个第三目标汇水单元中所有城市功能区及对应的所有下垫面，进一步提高了监测采样点位的代表性，能够更准确的对比和估算城市面源污染负荷量。
[0182]
参见图10，示出了本技术实施例六提供的一种城市面源污染监测的布点装置的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本技术实施例相关的部分。
[0183]
城市面源污染监测的布点装置具体可以包括如下模块：
[0184]
下垫面划分模块1001，用于根据目标监测区域中包括的下垫面类型对目标监测区域进行划分，以确定目标监测区域对应的下垫面划分结果。
[0185]
汇水单元划分模块1002，用于根据目标监测区域的水系分布数据和管网数据，将目标监测区域划分为多个汇水单元，以生成目标监测区域对应的汇水单元划分结果。
[0186]
透水斑块密度确定模块1003，用于根据下垫面划分结果和汇水单元划分结果，确定每个汇水单元对应的透水斑块密度。
[0187]
监测布点模块1004，用于根据每个汇水单元对应的透水斑块密度，确定目标监测区域内的监测采样点位。
[0188]
本技术实施例公开的城市面源污染监测的布点装置，根据下垫面类型对目标监测区域进行划分，然后根据水系分布数据和管网数据将目标监测区域划分为多个汇水单元，进一步根据下垫面划分结果和汇水单元划分结果，确定每个汇水单元对应的透水斑块密
度，最后根据每个汇水单元对应的透水斑块密度，确定目标监测区域内的监测采样点位。由此，在对目标监测区域进行布点时，通过考虑每个汇水单元对应的透水斑块密度，以表征每个汇水单元下垫面景观的破碎度，从而使得监测采样点位更能代表不同破碎度汇水单元内的污染产生情况。
[0189]
在本技术实施例中，透水斑块密度确定模块1003具体可以包括如下子模块：
[0190]
下垫面参数获取子模块，用于根据下垫面划分结果与汇水单元划分结果，确定每个汇水单元中包括的透水下垫面的数量，以及确定每个汇水单元的景观总面积，其中，景观总面积是指透水下垫面和不透水下垫面的面积之和。
[0191]
透水斑块密度确定子模块，用于将每个汇水单元包括的透水下垫面的数量与对应的汇水单元的景观总面积的比值，确定为每个汇水单元对应的透水斑块密度。
[0192]
在本技术实施例中，下垫面划分模块1001具体可以包括如下子模块：
[0193]
遥感影像获取子模块，用于获取目标监测区域的遥感影像。
[0194]
下垫面类型确定子模块，用于对遥感影像进行解译，以确定目标监测区域中包括的下垫面类型。
[0195]
下垫面划分子模块，用于根据下垫面类型对目标监测区域进行划分，以确定下垫面划分结果。
[0196]
在本技术实施例中，下垫面划分模块1001具体还可以包括影像预处理子模块，用于对遥感影像进行预处理，其中，预处理包括几何精纠正、大气校正和图像融合中的至少一种。
[0197]
在本技术实施例中，汇水单元划分模块1002具体可以包括如下子模块：
[0198]
大比例尺地形图获取子模块，用于获取目标监测区域的大比例尺地形图。
[0199]
模型构建子模块，用于根据水系分布数据、管网数据和大比例尺地形图，构建目标监测区域对应的数字高程模型。
[0200]
汇水单元划分子模块，用于根据数字高程模型，将目标监测区域划分为多个汇水单元。
[0201]
在本技术实施例中，汇水单元划分子模块具体可以包括如下单元：
[0202]
流域划分单元，用于根据数字高程模型，将目标监测区域划分为至少一个流域，以生成目标监测区域对应的流域划分结果。
[0203]
主要干流确定单元，用于根据流域划分结果，在每个流域的边界上确定每个流域对应的主要干流，以生成每个流域对应的主要干流划分结果。
[0204]
主要干流划分单元，用于对每个主要干流进行划分，确定每个主要干流对应的主要支流，以生成每个主要干流对应的主要支流划分结果。
[0205]
汇水单元确定单元，用于根据流域划分结果、每个主要干流划分结果及每个主要支流划分结果，确定多个汇水单元。
[0206]
在本技术实施例中，监测布点模块1004具体可以包括如下子模块：
[0207]
第一目标汇水单元确定子模块，用于根据每个汇水单元对应的透水斑块密度，确定第一目标汇水单元。
[0208]
第一区域确定子模块，用于根据下垫面划分结果与汇水单元划分结果，确定每个第一目标汇水单元中的各个下垫面类型对应的区域。
[0209]
第一布点子模块，用于在每个第一目标汇水单元中的各个下垫面类型对应的区域中，布设监测采样点位。
[0210]
在本技术实施例中，下垫面类型包括水体、屋面、道路和绿地中的至少一种。
[0211]
在本技术实施例中，城市面源污染监测的布点装置具体还可以包括城市功能区划分模块，用于根据目标监测区域中包括的城市功能区类型对目标监测区域进行划分，以确定目标监测区域对应的城市功能区划分结果。
[0212]
在本技术实施例中，监测布点模块1004具体还可以包括如下子模块：
[0213]
第二目标汇水单元确定子模块，用于根据每个汇水单元对应的透水斑块密度，确定第二目标汇水单元。
[0214]
第二区域确定子模块，用于根据城市功能区划分结果与汇水单元划分结果，确定每个第二目标汇水单元中的各个城市功能区类型对应的区域。
[0215]
第二布点子模块，用于在每个第二目标汇水单元中的各个城市功能区类型对应的区域中，布设监测采样点位。
[0216]
在本技术实施例中，城市功能区类型包括水体、绿地、交通用地、工业用地、科教文卫用地、商业用地和居住用地中的至少一种。
[0217]
在本技术实施例中，监测布点模块1004具体还可以包括如下子模块：
[0218]
第三目标汇水单元确定子模块，用于根据每个汇水单元对应的透水斑块密度，确定第三目标汇水单元。
[0219]
第三区域划分子模块，用于根据城市功能区划分结果与汇水单元划分结果，确定每个第三目标汇水单元中的各个城市功能区类型对应的区域。
[0220]
子区域划分子模块，用于根据下垫面划分结果与每个第三目标汇水单元中的各个城市功能区类型对应的区域，确定每个第三目标汇水单元中的各个城市功能区类型对应的区域中的各个下垫面类型对应的子区域。
[0221]
第三布点子模块，用于在每个第三目标汇水单元中的各个城市功能区类型对应的区域中的各个下垫面类型对应的子区域中，布设监测采样点位。
[0222]
本技术实施例的城市面源污染监测的布点装置，可以首先确定目标监测区域对应的下垫面划分结果、城市功能区划分结果和汇水单元划分结果，然后依次确定每个汇水单元对应的透水斑块密度、第三目标汇水单元以及每个第三目标汇水单元中的各个城市功能区类型对应的区域，进一步根据下垫面划分结果与每个第三目标汇水单元中的各个城市功能区类型对应的区域，确定每个第三目标汇水单元中的各个城市功能区类型对应的区域中的各个下垫面类型对应的子区域，最后在每个第三目标汇水单元中的各个城市功能区类型对应的区域中的各个下垫面类型对应的子区域中，布设监测采样点位。由此，考虑每个第三目标汇水单元中所有城市功能区及对应的所有下垫面，进一步提高了监测采样点位的代表性，能够更准确的对比和估算城市面源污染负荷量。
[0223]
本技术实施例提供的城市面源污染监测的布点装置可以应用在前述方法实施例中，详情参见上述方法实施例的描述，在此不再赘述。
[0224]
图11是本技术实施例七提供的终端设备的结构示意图。如图11所示，该实施例的终端设备1100包括：至少一个处理器1110(图11中仅示出一个)处理器、存储器1120以及存储在所述存储器1120中并可在所述至少一个处理器1110上运行的计算机程序1121，所述处
理器1110执行所述计算机程序1121时实现上述城市面源污染监测的布点方法实施例中的步骤。
[0225]
所述终端设备1100可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。该终端设备可包括，但不仅限于，处理器1110、存储器1120。本领域技术人员可以理解，图11仅仅是终端设备1100的举例，并不构成对终端设备1100的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如还可以包括输入输出设备、网络接入设备等。
[0226]
所称处理器1110可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，该处理器1110还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
[0227]
所述存储器1120在一些实施例中可以是所述终端设备1100的内部存储单元，例如终端设备1100的硬盘或内存。所述存储器1120在另一些实施例中也可以是所述终端设备1100的外部存储设备，例如所述终端设备1100上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smart media card,smc)，安全数字(secure digital,sd)卡，闪存卡(flash card)等。进一步地，所述存储器1120还可以既包括所述终端设备1100的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器1120用于存储操作系统、应用程序、引导装载程序(bootloader)、数据以及其他程序等，例如所述计算机程序的程序代码等。所述存储器1120还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
[0228]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本技术的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0229]
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
[0230]
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本技术的范围。
[0231]
在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如
多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0232]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0233]
另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0234]
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
[0235]
本技术实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过一种计算机程序产品来完成，当所述计算机程序产品在终端设备上运行时，使得所述终端设备执行时可实现上述各个方法实施例中的步骤。
[0236]
以上所述实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。