本申請涉及污染物濃度檢測，具體涉及一種土壤污染物濃度快速檢測方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、土壤污染物濃度的快速檢測對于評估土壤質(zhì)量和進行土壤污染防治至關(guān)重要，其中城市中的土壤主要來自于巖石自然風化過程，由于城市土壤受到人類活動影響較嚴重，土壤中的污染物種類以及污染物的濃度增長較快，土壤中污染物質(zhì)的持續(xù)累積對區(qū)域環(huán)境會產(chǎn)生嚴重的負面影響，導致土壤的質(zhì)量惡化，其次土壤中污染物質(zhì)的長期滯留和擴散，會引起周圍土壤的二次污染，因此針對土壤污染物濃度需要進行快速準確的檢測，及時制定和實施土壤污染處理的。

2、現(xiàn)如今針對土壤污染物濃度檢測方式主要有物理法、化學法、生物技術(shù)、3s技術(shù)(gps、rs、gis)、信息技術(shù)等，其中利用物理法中的光譜檢測手段對土壤中的污染物濃度檢測效率和準確性上都相對較高，可以快速獲取土壤污染物濃度檢測結(jié)果，但是由于土壤中污染源分布特征以及地下水流動錯綜復雜等特征的影響，導致不同抽樣樣本的污染物濃度數(shù)據(jù)存在相對偏差，影響基于不同樣本的拉曼光譜數(shù)據(jù)對污染濃度檢測的影響，而現(xiàn)有的利用分段擬合的算法、移動窗口平滑算法等現(xiàn)有技術(shù)無法有效避免污染源以及地質(zhì)特征對拉曼光譜數(shù)據(jù)噪聲干擾特征差異分析的影響，進而降低土壤污染物濃度的快速檢測結(jié)果的準確性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術(shù)問題，本申請的目的在于提供一種土壤污染物濃度快速檢測方法及系統(tǒng)，所采用的技術(shù)方案具體如下：

2、本申請實施例提供了一種土壤污染物濃度快速檢測方法，包括以下步驟：

3、對待檢測區(qū)域不同位置的土壤進行采樣，獲取各土壤樣本的拉曼光譜數(shù)據(jù)；

4、根據(jù)待檢測區(qū)域內(nèi)各土壤樣本與其多個近鄰土壤樣本的拉曼光譜數(shù)據(jù)的極值變化程度之間的差異，獲取各土壤樣本的擴散特征差異值；

5、根據(jù)各土壤樣本與其他土壤樣本的拉曼光譜數(shù)據(jù)的峰值信息的差異，獲取各土壤樣本的偏差系數(shù)；

6、基于各土壤樣本的擴散特征差異值的變化程度以及各土壤樣本的偏差系數(shù)，確定各土壤樣本的干擾系數(shù)；

7、根據(jù)土壤樣本的干擾系數(shù)對待檢測區(qū)域內(nèi)土壤樣本的拉曼光譜數(shù)據(jù)進行基線校正，獲取待檢測區(qū)域的土壤污染物濃度檢測結(jié)果。

8、優(yōu)選的，所述近鄰土壤樣本為：以各土壤樣本采集位置為中心，將預設(shè)半徑的圓形區(qū)域內(nèi)其他采集位置的土壤樣本作為各土壤樣本的近鄰土壤樣本。

9、優(yōu)選的，所述各土壤樣本的擴散特征差異值的獲取包括：

10、統(tǒng)計各土壤樣本的拉曼光譜數(shù)據(jù)的極值，將各土壤樣本的極值按照拉曼位移升序排列組成各土壤樣本的極值序列，獲取各極值序列的差分序列；

11、各土壤樣本的擴散特征差異值為各土壤樣本與其所有近鄰土壤樣本對應的差分序列之間的差異的均值。

12、優(yōu)選的，所述偏差系數(shù)的獲取過程為：

13、通過所有土壤樣本的擴散特征差異值進行聚類劃分，各聚類簇內(nèi)所有擴散特征差異值對應土壤樣本組成各樣本集合；

14、分別根據(jù)各土壤樣本與其所在樣本集合中其他每個土壤樣本的拉曼光譜數(shù)據(jù)中峰值寬度差異以及峰值位置差異，確定各土壤樣本與其所在樣本集合中其他每個土壤樣本之間的峰值形狀差異系數(shù)、峰值位置差異系數(shù)；

15、基于所述峰值形狀差異系數(shù)和峰值位置差異系數(shù)得到各土壤樣本的偏差系數(shù)。

16、優(yōu)選的，所述峰值形狀差異系數(shù)、峰值位置差異系數(shù)的獲取過程為：

17、分別將各土壤樣本的拉曼光譜數(shù)據(jù)中所有峰值的寬度和位置組成各土壤樣本的寬度序列和位置序列；分別將各土壤樣本與其所在樣本集合內(nèi)其他每個土壤樣本的寬度序列之間的距離、位置序列之間的距離，作為所述峰值形狀差異系數(shù)、所述峰值位置差異系數(shù)。

18、優(yōu)選的，所述偏差系數(shù)進一步包括：

19、分析各土壤樣本與其所在樣本集合中其他每個土壤樣本之間的峰值形狀差異系數(shù)和峰值位置差異系數(shù)的乘積；將各土壤樣本與其所在樣本集合中其他所有土壤樣本之間的所述乘積的均值，確定為各土壤樣本的偏差系數(shù)。

20、優(yōu)選的，所述各土壤樣本的干擾系數(shù)的計算公式為：

21、其中hx表示第x個土壤樣本的干擾系數(shù)，sx和tx分別表示第x個土壤樣本的偏差系數(shù)和置信值，r為避免分母為零的數(shù)值。

22、優(yōu)選的，所述置信值為各土壤樣本的擴散特征差異值與其所在樣本集合中所有土壤樣本的擴散特征差異值均值之間的差異。

23、優(yōu)選的，所述對待檢測區(qū)域內(nèi)土壤樣本的拉曼光譜數(shù)據(jù)進行基線校正進一步包括：

24、利用airpls算法獲取每個土壤樣本的基線校正后的拉曼光譜數(shù)據(jù)，其中，airpls算法的平滑參數(shù)的表達式為：λx＝100×(0.5+wx)，式中，λx表示對第x個土壤樣本的拉曼光譜數(shù)據(jù)進行基線校正時的平滑參數(shù)，wx表示第x個土壤樣本的干擾系數(shù)的歸一化結(jié)果。

25、本申請實施例還提供了一種土壤污染物濃度快速檢測系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括存儲器、處理器以及存儲在所述存儲器中并在所述處理器上運行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)上述任意一項所述一種土壤污染物濃度快速檢測方法的步驟。

26、由以上可見，本申請?zhí)峁┑囊环N土壤污染物濃度快速檢測方法及系統(tǒng)，至少具有如下有益效果：

27、本申請通過對待檢測區(qū)域內(nèi)的土壤進行均勻采樣獲取土壤樣本，并獲取土壤樣本的拉曼光譜數(shù)據(jù)，考慮待檢測區(qū)域內(nèi)污染源分布以及地下水流動特征導致不同土壤樣本污染物濃度的存在擴散梯度變化的影響，對每個土壤樣本所在局部區(qū)域內(nèi)的拉曼數(shù)據(jù)變化特征進行相對分析，其有益效果在于避免污染源分布以及地下水流動特征引起的不同土壤樣本污染物濃度數(shù)據(jù)差異對土壤樣本的拉曼光譜數(shù)據(jù)干擾特征分析的影響；

28、進一步，本申請基于每個土壤污染物局部區(qū)域的拉曼數(shù)據(jù)變化特征進行相對分析結(jié)果，對待檢測區(qū)域內(nèi)的土壤樣本進行聚類劃分，并根據(jù)聚類劃分結(jié)果對不同土壤樣本的拉曼數(shù)據(jù)峰值特征進行對比分析，獲取土壤樣本的偏差系數(shù)，其有益效果在于基于局部區(qū)域的拉曼數(shù)據(jù)變化特征劃分后的土壤樣本具有相似的相似擴散變化特征，通過劃分后每組土壤樣本的拉曼數(shù)據(jù)峰值特征差異，可準確獲取每個土壤樣本拉曼光譜數(shù)據(jù)受噪聲干擾特征的相對偏差；

29、其次，本申請基于聚類劃分后每組土壤樣本中每個土壤樣本的拉曼數(shù)據(jù)變化特征相對于整體拉曼數(shù)據(jù)變化特征偏離情況對土壤樣本的偏差系數(shù)進行融合處理，并根據(jù)融合處理結(jié)果對拉曼光譜數(shù)據(jù)基線校正過程中的參數(shù)進行調(diào)整，其有益效果在于結(jié)合每個土壤樣本準確的拉曼數(shù)據(jù)偏差關(guān)系，得到每個土壤樣本拉曼光譜數(shù)據(jù)噪聲干擾影響程度，提高對土壤樣本拉曼光譜數(shù)據(jù)的基線校正的準確性，降低污染源分布以及地下水流引起污染擴散對檢測數(shù)據(jù)干擾特征差異分析的影響，進而提高對土壤污染物濃度檢測的準確性。

技術(shù)特征：

1.一種土壤污染物濃度快速檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的一種土壤污染物濃度快速檢測方法，其特征在于，所述近鄰土壤樣本為：以各土壤樣本采集位置為中心，將預設(shè)半徑的圓形區(qū)域內(nèi)其他采集位置的土壤樣本作為各土壤樣本的近鄰土壤樣本。

3.如權(quán)利要求1所述的一種土壤污染物濃度快速檢測方法，其特征在于，所述各土壤樣本的擴散特征差異值的獲取包括：

4.如權(quán)利要求1所述的一種土壤污染物濃度快速檢測方法，其特征在于，所述偏差系數(shù)的獲取過程為：

5.如權(quán)利要求4所述的一種土壤污染物濃度快速檢測方法，其特征在于，所述峰值形狀差異系數(shù)、峰值位置差異系數(shù)的獲取過程為：

6.如權(quán)利要求4所述的一種土壤污染物濃度快速檢測方法，其特征在于，所述偏差系數(shù)進一步包括：

7.如權(quán)利要求1所述的一種土壤污染物濃度快速檢測方法，其特征在于，所述各土壤樣本的干擾系數(shù)的計算公式為：

8.如權(quán)利要求7所述的一種土壤污染物濃度快速檢測方法，其特征在于，所述置信值為各土壤樣本的擴散特征差異值與其所在樣本集合中所有土壤樣本的擴散特征差異值均值之間的差異。

9.如權(quán)利要求1所述的一種土壤污染物濃度快速檢測方法，其特征在于，所述對待檢測區(qū)域內(nèi)土壤樣本的拉曼光譜數(shù)據(jù)進行基線校正進一步包括：

10.一種土壤污染物濃度快速檢測系統(tǒng)，包括存儲器、處理器以及存儲在所述存儲器中并在所述處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)如權(quán)利要求1-9任意一項所述一種土壤污染物濃度快速檢測方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本申請涉及污染物濃度檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種土壤污染物濃度快速檢測方法及系統(tǒng)，該方法包括：對待檢測區(qū)域不同位置的土壤進行采樣，根據(jù)待檢測區(qū)域內(nèi)各土壤樣本與其多個近鄰土壤樣本的拉曼光譜數(shù)據(jù)的極值變化程度之間的差異，獲取各土壤樣本的擴散特征差異值；根據(jù)各土壤樣本與其他土壤樣本的拉曼光譜數(shù)據(jù)的峰值信息的差異，獲取各土壤樣本的偏差系數(shù)；基于各土壤樣本的擴散特征差異值的變化程度以及各土壤樣本的偏差系數(shù)，確定各土壤樣本的干擾系數(shù)；根據(jù)土壤樣本的干擾系數(shù)對待檢測區(qū)域內(nèi)土壤樣本的拉曼光譜數(shù)據(jù)進行基線校正，獲取待檢測區(qū)域的土壤污染物濃度檢測結(jié)果。本申請可提高對土壤污染物濃度檢測的準確性。

技術(shù)研發(fā)人員：張國文,李建,尹松,張夢雪,囤榮凱
受保護的技術(shù)使用者：山東魯唯環(huán)?？萍加邢薰?br/>技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10