水环境智能感知与智慧监控

第1章 绪论  001
1.1 水环境概述  002
1.1.1 水环境和水资源  002
1.1.2 我国水环境特点  002
1.2 水环境质量评价概述  003
1.2.1 我国水环境质量  003
1.2.2 水环境质量评价  004
1.3 水环境监控概述  006
1.3.1 我国水环境质量管理  006
1.3.2 水环境监控  007
1.3.3 水环境智慧监控  008
1.4 水环境水质数据  009
1.4.1 水环境水质数据获取方式  009
1.4.2 水环境水质多源数据  011
1.4.3 水环境水质数据特征  012
1.5 水环境水质数据监测技术  013
1.5.1 现场监测  013
1.5.2 在线监测  014
1.5.3 遥感监测  015
1.6 水环境水质数据监测装置与系统  015
1.6.1 水质监测仪器  016
1.6.2 水质监测系统  017
1.6.3 水质自动监测站  018
参考文献  020
第2章 水环境非结构化数据融合  023
2.1 水环境数据融合技术概述  024
2.2 非结构化数据融合架构  026
2.2.1 架构设计  027
2.2.2 模型设计  029
2.3 非结构化数据时空对齐技术  033
2.3.1 技术原理  033
2.3.2 技术架构  034
2.3.3 技术实现  034
2.4 非结构化数据特征提取技术  038
2.4.1 技术原理  038
2.4.2 技术架构  039
2.4.3 技术实现  040
2.5 非结构化数据融合处理技术  043
2.5.1 技术原理  043
2.5.2 技术架构  045
2.5.3 技术实现  046
2.6 技术应用及成效  052
参考文献  053
第3章 河流断面水质时空耦合预测  057
3.1 河流断面水质预测概述  058
3.2 河流断面水质数据生成模型  060
3.2.1 生成对抗网络水质数据补全模型设计  060
3.2.2 模型检验及结果分析  063
3.3 注意力机制的水质预测模型  065
3.3.1 水质预测模型网络结构设计  065
3.3.2 模型检验及结果分析  071
3.4 双向长短时记忆网络和时间注意力机制的水质预测模型  083
3.4.1 双向长短时记忆网络和时间注意力机制的水质预测模型网络结构设计  083
3.4.2 模型检验及结果分析  086
3.5 混合长短时记忆网络的水质预测模型  091
3.5.1 混合长短时记忆网络的水质预测模型网络结构设计  091
3.5.2 模型检验及结果分析  096
3.6 时空图卷积的水质预测模型  106
3.6.1 时空图卷积水质预测模型网络结构设计  106
3.6.2 模型检验及结果分析  109
3.7 时空耦合水质预测模型  114
3.7.1 时空耦合水质预测模型网络结构设计  114
3.7.2 模型检验及结果分析  117
3.8 河流断面实时水质预测系统开发  120
3.8.1 系统功能设计  121
3.8.2 系统功能开发  122
参考文献  123
第4章 河流断面水质动态预警  129
4.1 河流断面水质预警概述  130
4.2 水质异常检测的动态预警方法  131
4.3 水质序列分解  132
4.3.1 基于Loess 的季节与趋势分解（STL）  132
4.3.2 经验模态分解（EMD）  133
4.4 水质序列预测  135
4.4.1 基于三次平滑指数的水质预测模型  135
4.4.2 基于支持向量回归的水质预测模型  137
4.4.3 基于编解码的长短期记忆网络水质预测模型  140
4.4.4 基于序列分解的水质预测模型  145
4.5 水质序列预警  146
4.5.1 基于拉依达准则的水质异常检测模型  146
4.5.2 基于孤立森林的水质异常检测模型  148
4.5.3 基于多元高斯分布的局部异常检测模型  151
4.5.4 水质预警模型学习算法  152
4.6 模型检验及结果分析  152
4.7 河流断面动态高效水质预警系统开发  156
4.7.1 系统功能设计  156
4.7.2 系统功能开发  157
参考文献  159
第5章 河流断面水质实时评价  163
5.1 水环境水质评价概述  164
5.2 水环境水质污染要素分析  166
5.2.1 水环境水质污染程度评价  167
5.2.2 基于主元分析法的水环境主要污染物分析  168
5.2.3 方法校验及结果分析  170
5.3 河流断面水质ESN-RLS 实时评价  172
5.3.1 河流断面水质实时评价  172
5.3.2 ESN 基本结构  173
5.3.3 递归最小二乘算法  175
5.3.4 水质实时评价模型结构设计  177
5.3.5 水质实时评价模型参数自适应调整算法  177
5.3.6 断面水质数据集  181
5.3.7 模型检验及结果分析  183
5.4 河流断面水质RESN 实时评价  185
5.4.1 河流断面水质RESN 实时评价模型结构设计  187
5.4.2 RESN 在线稀疏逼近训练法  188
5.4.3 模型检验及结果分析  191
5.5 水环境水质实时评价系统  193
5.5.1 系统功能设计  193
5.5.2 系统功能开发  194
参考文献  197
第6章 饮用水水源地水质安全在线评价  201
6.1 饮用水水源地水质安全评价概述  202
6.2 饮用水水源地水质安全单因子评价法  204
6.3 饮用水水源地水质安全FNN 在线评价法  208
6.3.1 饮用水水源地水质安全在线评价技术的必要性  208
6.3.2 FNN 基本原理  209
6.3.3 饮用水水源地水质安全在线评估模型设计  212
6.3.4 收敛性分析  213
6.3.5 模型检验及实验结果分析  214
6.4 饮用水水源地水质安全PDF-FNN 在线评估法  217
6.4.1 最优误差PDF 准则  218
6.4.2 饮用水水源地水质安全PDF-FNN 在线评估模型设计  219
6.4.3 收敛性分析  221
6.4.4 模型检验及结果分析  222
6.5 饮用水水源地水质安全在线评估系统开发  225
6.5.1 系统功能设计  225
6.5.2 系统功能开发  227
参考文献  228
第7章 水环境水质遥感监测  233
7.1 水环境水质遥感监测概述  234
7.2 基于多源信息融合的水质指标遥感监测方法  236
7.2.1 水体区域提取  237
7.2.2 多源信息融合水质指标插值  237
7.2.3 方法校验及结果分析  238
7.2.4 水质指标遥感监测系统开发  244
7.3 黑臭水体遥感监测概述  247
7.4 基于随机森林的黑臭水体遥感监测方法  248
7.4.1 基于随机森林的黑臭水体遥感监测方法设计  249
7.4.2 方法校验及结果分析  250
7.4.3 黑臭水体遥感监测系统开发  258
参考文献  262
第8章 水环境重点污染区域识别  265
8.1 水环境重点污染源筛选概述  266
8.2 基于成本效益均衡分析法的重点污染源动态筛选  268
8.2.1　算法设计  268
8.2.2　方法校验及结果分析  269
8.3 基于GIS 核密度分析的重点污染区域识别方法  270
8.3.1　GIS 核密度分析原理  271
8.3.2　重点污染区域识别方法设计  273
8.3.3　模型检验及结果分析  275
8.4 水环境重点污染源筛选与重点污染区域识别系统开发  276
8.4.1　系统功能设计  276
8.4.2　系统功能开发  279
参考文献  280
第9章 水环境投诉举报数据挖掘  283
9.1 水环境投诉举报概述  284
9.2 投诉举报LSTM 分类技术  286
9.2.1　算法设计  287
9.2.2　模型检验及结果分析  290
9.3 投诉举报数据多要素关联分析  291
9.3.1　算法设计  292
9.3.2　模型检验及结果分析  295
9.4 投诉举报事件相似性神经网络分析技术  303
9.4.1　文本相似度和短语相似度  304
9.4.2　基于GRNN 的投诉举报事件相似性分析技术  305
9.4.3　模型检验及结果分析  307
9.5 投诉举报事件严重程度分析  308
9.5.1　水体污染多要素  309
9.5.2　模型检验及结果分析  311
9.6 基于深度神经网络的投诉事件可信度分析技术  312
9.6.1　算法设计  312
9.6.2　模型检验及结果分析  315
9.7 水环境公众监督和举报投诉系统开发  315
9.7.1　系统功能设计  316
9.7.2　系统功能开发  316
参考文献  317
第10章 投诉举报和水环境网络舆情关联分析  321
10.1 水环境网络舆情分析概述  322
10.2 投诉举报文本分析技术  324
10.2.1　研究对象分析  324
10.2.2　数据获取  326
10.2.3　文本分析与预处理技术  326
10.3 投诉举报文本自动标注及分类技术  328
10.3.1　文本自动标注技术  329
10.3.2　投诉举报文本分类技术  333
10.3.3　方法校验及结果分析  334
10.4 投诉举报与舆情事件关联识别技术  337
10.4.1　TextRank 算法  338
10.4.2　BM25 模型  339
10.4.3　方法校验及结果分析  340
10.5 水环境舆情分析系统开发  344
10.5.1　系统功能设计  344
10.5.2　系统功能开发  345
参考文献  351
第11章 水环境污染源溯源  355
11.1 水环境污染源溯源概述  356
11.2 水环境污染源溯源技术  358
11.2.1　基于词袋模型的文本词频统计算法  358
11.2.2　朴素贝叶斯分类算法  362
11.2.3　基于GIS 的地理信息计算算法  363
11.2.4　污染源可疑程度分数计算标准  364
11.3 模型检验及结果分析  366
11.4 水环境污染溯源系统开发  369
11.4.1　系统功能设计  369
11.4.2　系统功能开发  371
参考文献  371
第12章 京津冀区域水环境智慧管控大数据平台  375
12.1 水环境智慧管控平台概述  376
12.2 京津冀区域水环境智慧管控大数据平台构建  377
12.2.1　京津冀区域水环境简介  377
12.2.2　平台建设目标  379
12.2.3　京津冀区域水环境智慧管控大数据平台功能设计  380
12.3 平台技术现状  381
12.3.1　云计算数据中心与容器技术  381
12.3.2　虚拟机调度和计算迁移技术  383
12.3.3　神经网络并行加速处理技术  383
12.4 平台总体设计  384
12.4.1　总体技术架构  384
12.4.2　平台服务器架构  386
12.5 平台功能开发  387
12.5.1　水环境监控预警  387
12.5.2　水环境模拟分析  388
12.5.3　水环境管理支持  389
12.5.4　水环境数据中心  390
参考文献  391