【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及海洋灾害防控，尤其涉及一种基于无人艇的海洋生态环境多参数监测与灾害风险评估方法。
技术介绍
1、随着全球气候变化的加剧和人类活动的频繁，海洋生态环境遭受前所未有的压力，导致自然灾害频发，严重威胁到沿海地区的生态安全、经济发展和社会稳定。传统的海洋灾害预警与风险评估系统多依赖于单一或有限的监测手段，难以全面捕捉到复杂海洋环境中多变的致灾因子，尤其是对于那些突发性强、影响范围广的灾害，如海啸、赤潮及海洋酸化等，预警效率和准确度有待提高。因此，迫切需要一种能够集成多种监测因子、精准识别并量化致灾因子影响的海洋灾害监测预警与风险评估技术。
2、发达国家如美国、欧盟成员国及日本在海洋环境监测技术方面处于领先地位，广泛应用卫星遥感、无人机监测、水下机器人(auvs和rovs)、浮标网络以及深海观测站等高科技手段，实现大范围、高精度、实时的海洋环境数据采集。例如，欧盟的copernicus海洋服务项目利用卫星数据提供全球海洋环境监测信息。在数据分析与预测模型方面，国外学者开发了一系列复杂的生态模型和机器学习算法，用于模拟海洋生态系统的动态变化、预测灾害发生概率及评估灾害影响。如美国noaa的海洋灾害预警系统，结合气象、海洋学模型预测飓风、海啸等灾害。
3、中国近年来加大对海洋生态环境监测网络的建设力度，构建了以国家海洋环境监测中心为核心，地方监测站和专项监测工程为支撑的多层次监测体系。利用“海洋一号”系列卫星等自主技术手段，提高了海洋环境监测能力。在海洋灾害预警和风险评估领域，我国已建立较为完善的海洋灾害
4、目前，海洋灾害监测预警技术主要包括卫星遥感、浮标网络、海底观测站以及模型模拟等。这些技术虽然在一定程度上提高了监测覆盖范围和数据获取频率，但普遍存在以下局限性：数据孤岛问题：不同监测平台和机构间的数据共享机制不健全，导致数据整合困难，难以形成综合性的致灾因子评估。致灾因子识别能力有限：现有技术往往侧重于特定灾害类型，缺乏对多因素交叉作用下的致灾机理深入解析和综合评估能力。预警响应滞后：从数据采集到预警发布的时间较长，对于快速演变的海洋灾害，难以做到即时预警和有效应对。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中的问题，本专利技术提供了一种基于无人艇的海洋生态环境多参数监测与灾害风险评估方法，包括以下步骤：
2、步骤一，基于无人艇的海洋灾害致灾因子的动态监测：研制集成移动式水质多参数分析仪，实现对海洋水质参数的移动在线监测；
3、步骤二，成灾因子的时空大数据挖掘：在本底数据基础上，结合多源多时相卫星遥感数据、海洋信息实测数据，形成海域承灾体识别及致灾因子的立体监测体系；
4、步骤三，基于致灾因子的环境感知信息融合与风险评估：利用海洋和生态环境的理论方法确定海洋生态环境各相关因素的环境指示意义，运用时空信息分析和数据融合同化方法、辅助高性能计算方法，挖掘多源信息间的相互关联和补充的特性和各要素之间的相互作用关系，确定影响海洋灾害的主导致灾因子，开发多种感知设备的目标信息融合技术，解决对入侵目标的检测及跟踪问题，同时，基于融合信息与海洋学基础理论，解析常见近岸海洋灾害的关键成灾因子，实现海洋灾害风险的快速评估与初步预警；
5、步骤四，典型海洋灾害综合指标体系的构建：融合智能监测获取的环境感知信息，针对近岸海域典型灾害构建综合评价指标体系；
6、步骤五，基于致灾因子的海洋灾害风险评估及区划模型：通过构建的典型海洋灾害综合指标体系，依靠承灾体各致灾因子评价等级的综合分析判断，进行风险等级的相对区分。
7、作为本专利技术的进一步改进，在所述步骤一中，移动式水质多参数分析仪具体实施方案为：
8、根据常见的近岸海洋环境灾害，拟定需要监测的水质参数，集成相关参数的多参数传感器，再将多参数传感器搭载在无人艇监测平台上，采用动态走航方式进行监测参数的数据采集，最后，研制集成多参数集成的移动式水质多参数分析仪。
9、作为本专利技术的进一步改进，在所述移动式水质多参数分析仪具体实施方案中，选择赤潮、富营养化、河口排污、海水缺氧四种常见的近岸海洋环境灾害进行智能监测与综合分析，所述水质参数至少为十种。
10、作为本专利技术的进一步改进，在所述步骤二中，本底数据包括海域历史统计数据、基础地理数据，海域历史统计数据用于历史灾害致灾条件综合分析，基础地理数据用于海域基础地理环境摸底及底图制作，多源多时相卫星遥感数据用于海域承灾体识别及时空变化分析，海洋信息实测数据包括多参数传感器采集的水质参数及环境感知设备测量的环境信息，数据结果经图像处理后，将基础底图、卫星影像及相关近岸要素同质化数据按进行融合，基于融合结果开展时空变化分析及叠加验证，形成最终的海洋灾害监测、评估、预警体系。
11、作为本专利技术的进一步改进，在所述步骤四中，针对不同的灾害种类，基于融合信息与海洋学知识，构建赤潮、河口排污、海水缺氧及富营养化四种典型近岸海域海洋灾害的评价指标体系，所述赤潮的评价指标包括浮游植物爆发、适宜生长温度、水体表层不透光、表层融氧量增加，所述河口排污的评价指标包括淡水排放增加、有机物增加、水体浑浊偏酸、耗氧量增加、承灾体污染源，所述海水缺氧的评价指标包括溶氧饱和度不足、水体氧含量偏低、酸性物质富集、承灾体水停留过长，所述富营养化的评价指标包括有机物增加、浮游植物生长、酸性物质富集、耗氧量增加、水下进光量减少。
12、作为本专利技术的进一步改进，所述步骤五具体包括：
13、步骤s1：确定致灾因子集合；根据所述步骤四构建的典型近岸海域灾害风险评价指标体系选取指标因素；
14、步骤s2：设定评语集合；根据评价需要设定评语集；
15、步骤s3：确定权重集合；
16、步骤s4：确定评价矩阵；应用专家评价法确定指标权重，某指标的评价结果代表rij专家对第i项指标做出第j种评价的可能性，对于确定的第i项指标,(ri1,ri2,...,rim)是对典型海洋灾害指标因素的评价子集，多因素的评价子集可组成评价矩阵；
17、步骤s5：综合评价并归一化处理；
18、步骤s6：风险区划；根据得到的评价结果，依据最大隶属度原则，以最大百分比所对应的风险等级定义为该承灾体范围内存在典型海洋灾害的风险等级。
19、作为本专利技术的进一步改进，在所述步骤s3中，采用先验知识法、两两对比法、层次分析法、熵值法确定权重。
20、作为本专利技术的进一步改进，所述步骤s4具体为：
21、对n位灾害方面或灾害管理方面的专家对承灾体范围内各项指标的权重进行调查统计，对第i项指标总共有mij个认为其达到等级的概率即为该指标的权重，计算公式如下：
22、
23、n表示专家数量，即为求平均；
【技术保护点】
1.一种基于无人艇的海洋生态环境多参数监测与灾害风险评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的海洋生态环境多参数监测与灾害风险评估方法，其特征在于，在所述步骤一中，移动式水质多参数分析仪具体实施方案为：根据常见的近岸海洋环境灾害，拟定需要监测的水质参数，集成相关参数的多参数传感器，再将多参数传感器搭载在无人艇监测平台上，采用动态走航方式进行监测参数的数据采集，最后，研制集成多参数集成的移动式水质多参数分析仪。
3.根据权利要求2所述的海洋生态环境多参数监测与灾害风险评估方法，其特征在于，在所述移动式水质多参数分析仪具体实施方案中，选择赤潮、富营养化、河口排污、海水缺氧四种常见的近岸海洋环境灾害进行智能监测与综合分析，所述水质参数至少为十种。
4.根据权利要求1所述的海洋生态环境多参数监测与灾害风险评估方法，其特征在于，在所述步骤二中，本底数据包括海域历史统计数据、基础地理数据，海域历史统计数据用于历史灾害致灾条件综合分析，基础地理数据用于海域基础地理环境摸底及底图制作，多源多时相卫星遥感数据用于海域承灾体识别及时空变化分析，
5.根据权利要求1所述的海洋生态环境多参数监测与灾害风险评估方法，其特征在于，在所述步骤四中，针对不同的灾害种类，基于融合信息与海洋学知识，构建赤潮、河口排污、海水缺氧及富营养化四种典型近岸海域海洋灾害的评价指标体系，所述赤潮的评价指标包括浮游植物爆发、适宜生长温度、水体表层不透光、表层融氧量增加，所述河口排污的评价指标包括淡水排放增加、有机物增加、水体浑浊偏酸、耗氧量增加、承灾体污染源，所述海水缺氧的评价指标包括溶氧饱和度不足、水体氧含量偏低、酸性物质富集、承灾体水停留过长，所述富营养化的评价指标包括有机物增加、浮游植物生长、酸性物质富集、耗氧量增加、水下进光量减少。
6.根据权利要求1所述的海洋生态环境多参数监测与灾害风险评估方法，其特征在于，所述步骤五具体包括：
7.根据权利要求6所述的海洋生态环境多参数监测与灾害风险评估方法，其特征在于，在所述步骤S3中，采用先验知识法、两两对比法、层次分析法、熵值法确定权重。
8.根据权利要求5所述的海洋生态环境多参数监测与灾害风险评估方法，其特征在于，所述步骤S4具体为：
9.根据权利要求6所述的海洋生态环境多参数监测与灾害风险评估方法，其特征在于，所述步骤S5具体为：
...【技术特征摘要】
1.一种基于无人艇的海洋生态环境多参数监测与灾害风险评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的海洋生态环境多参数监测与灾害风险评估方法，其特征在于，在所述步骤一中，移动式水质多参数分析仪具体实施方案为：根据常见的近岸海洋环境灾害，拟定需要监测的水质参数，集成相关参数的多参数传感器，再将多参数传感器搭载在无人艇监测平台上，采用动态走航方式进行监测参数的数据采集，最后，研制集成多参数集成的移动式水质多参数分析仪。
3.根据权利要求2所述的海洋生态环境多参数监测与灾害风险评估方法，其特征在于，在所述移动式水质多参数分析仪具体实施方案中，选择赤潮、富营养化、河口排污、海水缺氧四种常见的近岸海洋环境灾害进行智能监测与综合分析，所述水质参数至少为十种。
4.根据权利要求1所述的海洋生态环境多参数监测与灾害风险评估方法，其特征在于，在所述步骤二中，本底数据包括海域历史统计数据、基础地理数据，海域历史统计数据用于历史灾害致灾条件综合分析，基础地理数据用于海域基础地理环境摸底及底图制作，多源多时相卫星遥感数据用于海域承灾体识别及时空变化分析，海洋信息实测数据包括多参数传感器采集的水质参数及环境感知设备测量的环境信息，数据结果经图像处理后，将基础底图、卫星影像及相关近岸要素同质化数据按进行融合，基于融合结果...
【专利技术属性】
技术研发人员：周淑媛，杨臻，
申请(专利权)人：深圳航天智慧城市系统技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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