具体实施方式

下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

目前海域污染问题表现在污染海域的位置、范围和污染程度等，污染物浓度的空间分布是表达地表水和海洋污染状况的重要手段，其获取方法包括基于排污口的扩散模拟模型和基于监测站数据的空间插值，前者需要大量的前期工作以获取水文、气象、径流等参数以建立污染扩散数值模拟模型，计算复杂，建设周期长，而海域环境参数通常由监测站点获取，由于海洋环境监测站位分布往往较为稀疏且分布不均匀，该方法不适用与大范围海域的污染浓度空间分布研究。基于地理统计学和GIS(Geographic Information System，中文名称：地理信息系统)技术的空间插值方法，完全依赖于环境监测数据，充分挖掘其有用信息，避免了复杂的计算。其中反距离权重插值法具有原理简单、计算方便、符合地理学第一定律等优点，在环境污染模拟中应用广泛。

基于上述研究，本申请提供的一种海域污染空间分布获取方法、装置、电子设备以及可读存储介质，在权重计算和参考点选择上改进了传统的空间插值方法，可以更有效地模拟洋流作用下污染物的空间分布和扩散趋势。

实施例一

为便于对本实施例进行理解，首先对执行本申请实施例所公开的一种海域污染空间分布获取方法的电子设备进行详细介绍。

如图1所示，是电子设备的方框示意图。电子设备100可以包括存储器111、存储控制器112、处理器113、外设接口114、输入输出单元115、显示单元116。本领域普通技术人员可以理解，图1所示的结构仅为示意，其并不对电子设备100的结构造成限定。例如，电子设备100还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。

上述的存储器111、存储控制器112、处理器113、外设接口114、输入输出单元115及显示单元116各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。上述的处理器113用于执行存储器中存储的可执行模块。

其中，存储器111可以是，但不限于，随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)，只读存储器(Read Only Memory，简称ROM)，可编程只读存储器(ProgrammableRead-Only Memory，简称PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-OnlyMemory，简称EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-OnlyMemory，简称EEPROM)等。其中，存储器111用于存储程序，所述处理器113在接收到执行指令后，执行所述程序，本申请实施例任一实施例揭示的过程定义的电子设备100所执行的方法可以应用于处理器113中，或者由处理器113实现。

上述的处理器113可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器113可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(digital signalprocessor，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(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。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。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。

上述的外设接口114将各种输入/输出装置耦合至处理器113以及存储器111。在一些实施例中，外设接口114，处理器113以及存储控制器112可以在单个芯片中实现。在其他一些实例中，他们可以分别由独立的芯片实现。

上述的输入输出单元115用于提供给用户输入数据。所述输入输出单元115可以是，但不限于，鼠标和键盘等。

上述的显示单元116在电子设备100与用户之间提供一个交互界面(例如用户操作界面)或用于显示图像数据给用户参考。在本实施例中，所述显示单元可以是液晶显示器或触控显示器。若为触控显示器，其可为支持单点和多点触控操作的电容式触控屏或电阻式触控屏等。支持单点和多点触控操作是指触控显示器能感应到来自该触控显示器上一个或多个位置处同时产生的触控操作，并将该感应到的触控操作交由处理器进行计算和处理。

本实施例中的电子设备100可以用于执行本申请实施例提供的各个方法中的各个步骤。下面通过几个实施例详细描述一种海域污染空间分布获取方法的实现过程。

实施例二

请参阅图2，是本申请实施例提供的一种海域污染空间分布获取方法的流程图。下面将对图2所示的具体流程进行详细阐述。

步骤201，根据待研究海域的数据计算待研究海域的监测站点与待研究海域的多个位置点的路径距离。

可选地，该待研究海域的数据包括监测站点坐标、海水流速以及海水流向数据。

可选地，在步骤201之前还可以包括：获取待研究海域的原始数据并对该数据进行预处理，以得到待研究海域的数据。

可选地，该待研究海域的数据还可以包括：记录有各种水质监测指标浓度信息的属性数据以及待研究海域的边界范围。

可选地，各种水质监测指标浓度信息包括：各种污染物浓度信息。

可选地，该待研究海域的边界范围的确定包括：从陆域岸线两端点出发，向离岸方向延伸射线至领海基线，将岸线、两射线和领海基线所围成海域范围作为研究海域的边界。

可选地，对该待研究海域的原始数据进行预处理包括：根据待研究海域的原始数据选择研究区近岸海域内的站点数据，剔除其他站点数据。

可选地，对该待研究海域的原始数据进行预处理还包括：对该待研究海域的原始数据中的各个站点的数据进行筛选，以剔除不存在污染物浓度信息的记录的站点的数据。

可选地，对该待研究海域的原始数据进行预处理还包括：基于该多个位置点的路径距离中的采样点数据，将采样点记录的流速流向信息转为栅格数据。

可选地，对该待研究海域的原始数据进行预处理还包括：将得到的待研究海域的边界范围以及栅格进行投影和裁切处理，形成投影坐标。

在一种实施方式中，如图3所示，步骤201可以包括以下步骤2011至步骤2013。

步骤2011，根据所述海水流速计算所述待研究海域的污染扩散的表面阻抗因子。

在一种实施方式中，根据海水流速计算待研究海域的污染扩散的表面阻抗因子的计算公式为：

其中，F(x_i)为待测点x_i点处的表面阻抗因子，为待测点x_i点处的海水流速，S_min为海域海水流速最小值，S_max是海域海水流速最大值。

可选地，该待测点x点处的海水流速可从流场数据中获得。

可选地，该海域海水流速最小值以及海域海水流速最大值可从流场数据中的流速进行排序获得。

可选地，可以根据栅格数据，利用栅格计算工具使用面阻抗因子的计算公式计算表面阻抗。

步骤2012，根据海水流场数据计算待研究海域的污染扩散的水平阻抗因子。

可选地，该海水流场数据包括：海水流速和海水流向。

在一种实施方式中，根据海水流向数据计算待研究海域的污染扩散的水平阻抗因子的计算公式为：

其中，HF(x_i)为待测点x_i点处的水平阻抗因子，是污染物扩散方向和海水流场数据中的海水流向的夹角。

可选地，污染物扩散的方向为当前位置的海水流向。

可选地，当前位置的海水流向与其周围多个位置的海水流向的夹角为污染物扩散方向和水流流向的夹角。

可选地，可以根据水流方向数据使用面阻抗因子的计算公式计算表面阻抗。

步骤2013，根据所述表面阻抗因子和所述水平阻抗因子计算得到所述待研究海域的监测站点与所述待研究海域的多个位置点的路径距离。

在一种实施方式中，根据表面阻抗因子和水平阻抗因子计算得到待研究海域的监测站点与待研究海域的多个位置点的路径距离的计算公式为：

其中，D(A,B)为监测站点A到监测站点B的路径距离，N为监测站点A、监测站点B之间经过的栅格像元数，，d(x_i,x_i+1)为相邻的待测点x_i和x_i+1之间的栅格单元路径距离，F(x_i)为待测点x_i点的表面阻抗因子，HF(x_i)为待测点x_i的水平阻抗因子,F(x_i)为待测点x_i点相邻站点x_i+1的表面阻抗因子，HF(x_i)为待测点x_i相邻站点x_i+1的水平阻抗因子，(x₁＝A)表示监测站点A到监测站点B的路径距离的起始点为监测站点A。

可选地，可以根据表面阻抗因子栅格、水平阻抗因子栅格及水质监测点数据，使用路径距离计算模块，根据路径距离计算公式逐监测点计算路径距离。

步骤202，根据多个位置点的路径距离确定出满足设定条件的插值参考站点。

在一种实施方式中，如图4所示，步骤202可以包括以下步骤。

基于凸包算法判断当前参考监测站点是否满足设定条件。

若满足设定条件，则将当前参考监测站点作为插值参考站点。

若不满足设定条件，则对当前参考监测站点进行更新，得到更新的当前参考位置点。

可选地，首次判断时，当前参考监测站点为与待测站点距离最近的指定数量的监测站点。

可选地，参考站点需满足以下条件：(1)参考站点所围成的多边形是一个凸多边形。(2)待测点位于此凸多边形内。例如，该凸多边形可以是凸四边形、凸五边形、凸六边形等，下面以凸多边形未凸四边形为例进行描述。

可选地，在进行凸包算法之前还可以将监测站点的经纬度位置信息转为数组。

可选地，基于以下函数方法，判断监测站点是否满足条件：

a＝(m2-m1)*(n-n1)-(n2-n1)*(m-m1)

b＝(m3-m2)*(n-n2)-(n3-n2)*(m-m2)

c＝(m4-m3)*(n-n3)-(n4-n3)*(m-m3)

d＝(m1-m4)*(n-n4)-(n1-n4)*(m-m4)

其中，m1、n1分别为凸四边形的第一个点的经纬度坐标；m2、n2分别为凸四边形的第二个点的经纬度坐标；m3、n3分别为凸四边形的第三个点的经纬度坐标；m4、n4分别为凸四边形的第四个点的经纬度坐标；m、n分别为待测点的经纬度坐标。

可选地，若监测站点满足条件，则函数返回1，否则返回0。

可选地，对于每一个待测点使用上述函数方法，判断其周围的监测站点是否满足用于插值的条件。

可选地，当前参考监测站点可以为4个、5个、6个，具体数量可根据实际情况进行调整，本申请实施例中未做限定。

示例性地，如当前参考监测站点为4个，则选择距离待测点最近的4个监测站点为前参考监测站点，若经过判读不满足设定条件，则选择第5个距离该待测点近的监测点替换原来4个监测站点中离待测点最远的点，重新进行判断，直至确定出满足条件的监测站点作为插值参考站点。

示例性地，如当前参考监测站点为5个，则选择距离待测点最近的5个监测站点为前参考监测站点，若经过判读不满足设定条件，则选择第6个距离该待测点近的监测点替换原来5个监测站点中离待测点最远的点，重新进行判断，直至确定出满足条件的监测站点作为插值参考站点。

示例性地，如当前参考监测站点为6个，则选择距离待测点最近的6个监测站点为前参考监测站点，若经过判读不满足设定条件，则选择第7个距离该待测点近的监测点替换原来6个监测站点中离待测点最远的点，重新进行判断，直至确定出满足条件的监测站点作为插值参考站点。

步骤203，根据插值参考站点及插值参考站点对应的多个位置点的路径距离计算待研究海域的待测点的距离权重。

可选地，该待测点为待研究海域的多个位置点中的位置点。

步骤204，根据距离权重计算得到待研究海域的海域污染空间分布。

可选地，步骤204包括：根据插值参考点至待测点的距离权重及插值参考点的污染物浓度，计算待测点的污染物浓度。

可选地，步骤204还包括：基于插值参考点的污染物浓度进行空间插值，得到待测点污染物浓度。

可选地，测点污染物浓度的插值公式为：

其中，S为待测点的污染物浓度；λ_i为各个插值参考点的反距离权重；P_i为监测站点的污染物浓度、N为插值点的数量。

可选地，各个插值参考点的反距离权重的计算公式为：

其中，λ_i为各个插值参考点的反距离权重、D_i为从监测站点到待测点的路径距离；p为距离的指数；N为插值点的数量。

可选地，将该测点污染物浓度映射于坐标系中，得到海域污染物浓度空间分布。

本实施例在使用监测站点数据获取海域污染空间分布状况时，本发明对基于传统反距离权重的空间插值方法进行了改进。海洋污染物绝大部分来源于陆地，陆源污染物汇聚于河口，扩散于海洋，而海洋是一个流动的空间，具有"软"的自然边界，陆源污染物在海洋中的空间分布不只是沿河口线或海岸线的简单堆积，而是在洋流作用下不均匀扩散，且扩散路径并非直线，海域污染的扩散具有特定的趋势性。

基于以上原理，本发明使用改进型的海域污染空间插值方法，计算洋流作用下的污染物扩散路径距离，并以此为空间插值的权重计算依据，插值结果能有效反映洋流作用海域污染的分布趋势。

实施例三

基于同一申请构思，本申请实施例中还提供了与一种海域污染空间分布方法对应的一种海域污染空间分布装置，由于本申请实施例中的装置解决问题的原理与前述的一种海域污染空间分布方法实施例相似，因此本实施例中的装置的实施可以参见上述方法的实施例中的描述，重复之处不再赘述。

请参阅图5，是本申请实施例提供的一种海域污染空间分布装置的功能模块示意图。本实施例中的一种海域污染空间分布装置中的各个模块用于执行上述方法实施例中的各个步骤。一种海域污染空间分布装置包括第一计算模块301、判断模块302、第二计算模块303、第三计算模块304；其中，

第一计算模块301：用于根据待研究海域的数据计算待研究海域的监测站点与待研究海域的多个位置点的路径距离，该待研究海域的数据包括监测站点坐标、海水流速以及海水流向数据。

判断模块302：用于根据多个位置点的路径距离确定出满足设定条件的插值参考站点。

第二计算模块303：用于根据插值参考站点及该插值参考站点对应的多个位置点的路径距离计算待研究海域的待测点的距离权重，待测点为待研究海域的多个位置点中的位置点。

第三计算模块304：用于根据距离权重计算得到待研究海域的海域污染空间分布。

一种可能的实施方式中，第一计算模块301，还用于：根据海水流速计算待研究海域的污染扩散的表面阻抗因子；根据海水流向数据计算待研究海域的污染扩散的水平阻抗因子；；根据表面阻抗因子和水平阻抗因子计算得到待研究海域的监测站点与待研究海域的多个位置点的路径距离。

一种可能的实施方式中，判断模块302，具体用于：基于凸包算法判断当前参考监测站点是否满足设定条件，首次判断时，当前参考监测站点为与待测点距离最近的指定数量的监测站点。若满足设定条件，则将当前参考监测站点作为插值参考站点。若不满足设定条件，则对当前参考监测站点进行更新，得到更新的当前参考位置点。

一种可能的实施方式中，第三计算模块304，还用于：根据距离权重计算得到待测点处的污染物浓度；根据待测点处的污染物浓度，得到海域污染物浓度空间分布。

此外，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行上述方法实施例中所述的一种海域污染空间分布获取方法的步骤。

本申请实施例所提供一种海域污染空间分布获取方法的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行上述方法实施例中所述的一种海域污染空间分布获取方法的步骤，具体可参见上述方法实施例，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块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，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。