淺談信息融合在水環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

尹玉龍

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，同時也產(chǎn)生了一些環(huán)境問題。在諸多環(huán)境問題中，水污染問題較為突出。生活用水、工業(yè)廢水的亂排亂放，影響到了當(dāng)?shù)鼐用竦纳罱】?，也阻礙了我國可持續(xù)發(fā)展。當(dāng)前人們對環(huán)境問題有了新的認(rèn)識，也非常重視環(huán)保問題。對水資源和水質(zhì)的監(jiān)測就顯得十分重要，這樣有利于水資源管理和對水污染的治理。近年來我國水資源監(jiān)測的相關(guān)技術(shù)也得到了很好的發(fā)展。本文對信息融合在水環(huán)境監(jiān)測中的運(yùn)用進(jìn)行分析，希望對信息融合技術(shù)的推廣能夠起到積極的意義。

關(guān)鍵詞：信息融合;水環(huán)境;水資源;監(jiān)測;應(yīng)用

水不僅是萬物之源，也是人類生存不可缺少的物質(zhì)基礎(chǔ)。近年來隨著我國發(fā)展水污染也越來越嚴(yán)重，如果工業(yè)污水不經(jīng)處理或是處理不當(dāng)就進(jìn)行排放，肯定會對水環(huán)境造成影響。因此，想要保護(hù)水環(huán)境首先就要做好水環(huán)境監(jiān)測工作。七十年代初歐美一些發(fā)達(dá)國家已經(jīng)建立好了水質(zhì)同步連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)和污染源水質(zhì)連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)。我國從八十年代末期從外國引進(jìn)水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)，并從那時起我國也開始自主研發(fā)水環(huán)境實(shí)施動態(tài)系統(tǒng)。

1 我國水環(huán)境監(jiān)測現(xiàn)狀

目前我國大部分地區(qū)已經(jīng)建立好了水環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，但是系統(tǒng)還需進(jìn)一步的升級和完善，仍存在著以下四個問題：一是，水環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測到的數(shù)據(jù)不能精確的進(jìn)行定位;二是，系統(tǒng)較為獨(dú)立不能與地理位置系統(tǒng)結(jié)合使用;三是，信息數(shù)據(jù)的采集與處理慢，實(shí)時性功能不強(qiáng);四是，對圖像處理和分析，在評估水環(huán)境情況和水環(huán)境的規(guī)劃和管理等方面功能缺失或很弱。根據(jù)水環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)存在的問題，我國近年來已經(jīng)開始研究并推出了一些措施，例如：針對一些電源水污染，通常會在污染源投放監(jiān)測儀器和GPS傳感器，這樣在監(jiān)測動態(tài)水環(huán)境是就可以實(shí)時的獲取位置信息。對大面積水污染監(jiān)測，通過遙感技術(shù)應(yīng)用來完成，把傳感器所采集的數(shù)據(jù)在遙感圖像上進(jìn)行顯示和標(biāo)注，這樣有助于對污染情況的分析，并且通過遙感圖像可以優(yōu)化傳感器的投放，盡可能的建設(shè)監(jiān)測點(diǎn)，這樣可以有效的減少傳輸線路和數(shù)據(jù)容量。

2 信息融合在水環(huán)境監(jiān)測中應(yīng)用的特點(diǎn)

2.1 信息融合技術(shù)可以有效擴(kuò)大水環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)空間覆蓋范圍

信息融合技術(shù)可以將多個信息，如不同環(huán)境、不同層次、不同來源的多個信息綜合起來綜合的分析一個對象，并能得到相關(guān)詳細(xì)和多角度的信息，使研究對象的信息更加全面的現(xiàn)實(shí)出來，這特點(diǎn)在水環(huán)境的監(jiān)測上有著很重要的作用。

2.2 信息融合技術(shù)可以有效擴(kuò)大水環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)時間覆蓋能力

信息融合技術(shù)在對固定流域不同時間段的水質(zhì)污染指標(biāo)和3S監(jiān)測信息等信息進(jìn)行統(tǒng)計和記錄，并且可以以時間段來對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行劃分，可以將現(xiàn)有數(shù)據(jù)和往年同時期數(shù)據(jù)進(jìn)行對比。通過合理的融合結(jié)果和計算，可以提高監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.3 信息融合技術(shù)可以提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、可靠性和可維護(hù)性

信息融合技術(shù)會有許多的傳感器來公共的監(jiān)測一個區(qū)域，因此在其中一個傳感器損壞時，不會影響到系統(tǒng)對目標(biāo)的監(jiān)測。此外，在對監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)時，不會因一個設(shè)備而影響到整個水環(huán)境監(jiān)測工作，這樣不僅提高了系統(tǒng)的傳感器。這樣一來不僅提高了監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，也對設(shè)備維修提供的有力的保障。

2.4 信息融合技術(shù)提高資源的利用率，加強(qiáng)水環(huán)境管理

在日常水環(huán)境監(jiān)測工作中，水環(huán)境監(jiān)測傳感器資源不夠充足，這樣的問題不利著水環(huán)境監(jiān)測工作的開展。這樣就需要我們對傳感器的分配和設(shè)置進(jìn)行一個調(diào)配和優(yōu)化，利用有限的傳感器資源，來對需監(jiān)測區(qū)域完成全覆蓋。傳感器調(diào)配原則就是科學(xué)合理的分配，然而信息融合系統(tǒng)就可以很好的解決這一問題，把每個傳感器的功能都最大化的發(fā)揮出來，使得水環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、及時并且還能節(jié)省傳感器資源。

3 水環(huán)境監(jiān)測信息融合結(jié)構(gòu)框架

水環(huán)境監(jiān)測融合結(jié)構(gòu)分為四大結(jié)構(gòu)——集中式結(jié)構(gòu)、分布式結(jié)構(gòu)、分散式結(jié)構(gòu)以及反饋式結(jié)構(gòu)，每個結(jié)構(gòu)具有不同的特點(diǎn)，在集中式結(jié)構(gòu)當(dāng)中，傳感器將信息進(jìn)場傳遞，將其傳遞至融合中心當(dāng)中，中央處理設(shè)施再做進(jìn)一步的處理，該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是能夠避免信息大量損失，有效提高了精確度。分布式結(jié)構(gòu)是的首先，局部融合中心對原始多元數(shù)據(jù)進(jìn)行整合處理，然后將傳感器檢測到的情況于傳感器置信度綜合考慮，通過該方式能夠有效環(huán)節(jié)信息傳輸壓力，提升傳輸?shù)乃俣龋幢阍趥鬏斶^程中，傳感器存在異常信息，依然不會影響到整個系統(tǒng)的運(yùn)行，但是，原始多元信息之間交流比較容易受到影響，信息失真的幾率比較大。

4 信息融合的方法

4.1 數(shù)據(jù)層信息融合算法分析

目前，所使用的水環(huán)境監(jiān)測信息融合的方法主要有三種，其中一種就是數(shù)據(jù)層信息融合算法，該算法又分為兩大類，一類是加權(quán)平均法，另外一類是卡爾曼濾波法，兩種方法之間存在巨大的差異。加權(quán)平均法相對于卡爾曼濾波法而言，該算法比較簡單，并且便于觀察融合水環(huán)境檢測低層的信息，把從傳感器中獲取的冗余信息進(jìn)行平均化處理，然后綜合處理分析，將處理得到的數(shù)字作為預(yù)測未來期間該變量的一個預(yù)測值的預(yù)測方法。

4.2 特征信息融合算法分析

特征信息融合算法，在獲取的信息時，需要采用數(shù)據(jù)層融合的方式獲取，該方式所得到的水環(huán)境監(jiān)測信息量相對而言會比較少，此時，需要通過檢測目標(biāo)的特征信息來開展融合計算工作，特征信息的運(yùn)用能夠增加計算的準(zhǔn)確率，主要原因在于水環(huán)境監(jiān)測中，進(jìn)行信息監(jiān)測工作，信息量多數(shù)情況下處于持續(xù)增加的狀態(tài)，加之我國的遙感技術(shù)處于高速發(fā)展?fàn)顟B(tài)，信息能夠由靜態(tài)裝變?yōu)閯討B(tài)，滿足監(jiān)測員的需求，由此可見，遙感信息實(shí)時處理檢測慢慢的得到人們的認(rèn)可，被人們所熟知。

4.3 決策層信息融合算法分析

決策層信息融合算法是基于收集到的數(shù)據(jù)已經(jīng)初步完成特征提取的前提下，模仿正常人的思維，通過一定的規(guī)則或者是特定的計算方式，最后獲得目標(biāo)的最后身份，決策層信息融合算法屬于一種高層次的融合。決策層融合法有兩類，一類是基于辨識的決策融合方法，另外一類是給予知識的決策融合方法，這兩種方法不同，給予辨識的融合方法主要是針對信息設(shè)定一定的假設(shè)前提，在此基礎(chǔ)上建立目標(biāo)概率模型，給予辨識的融合方法比較常見的有統(tǒng)計決策理論、貝葉斯估計、證據(jù)推理等。

5結(jié)束語

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)不斷提高，在水環(huán)境監(jiān)測中，運(yùn)用信息融合技術(shù)，能夠有效獲取水環(huán)境監(jiān)測信息，對水污染控制具有重大意義，但是，現(xiàn)如今，我國信息融合技術(shù)與國外相比，還存在很大的差距，我國的信息融合技術(shù)還處于較為落后的階段，還有很多地方有待實(shí)踐和改善。

參考文獻(xiàn)：

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[2]古麗娜孜·阿布力孜，艾克拉木·麥麥提圖爾蓀.信息融合在水環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2016（09）：189.

（作者單位：吉安市新干生態(tài)環(huán)境局）