1.一种基于数据分析的生态环境数据监测方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:在预设总采集时长内,获取待监测河流上每个预设采样点中任一类重金属在所有时刻的含量,并将总采集时长划分为各时段;
基于各时段内每个采样点与其余各采样点之间任一类重金属含量的分布情况的差异,以及对应同类重金属含量的变化趋势之间的差异,确定各时段内每个采样点中任一类重金属的含量变化近似度;
在各时段内,基于每个采样点中任一类重金属含量的变化趋势,结合阈值分割算法获取每个采样点中任一类重金属的所有平稳区间和所有递减区间;
基于每个采样点中任一类重金属含量在各递减区间中的变化率,结合所有时段的所述含量变化近似度,确定每个采样点中任一类重金属的含量可信度;
基于每个采样点与相邻各下游采样点中任一类重金属含量在不同递减区间的数值差异和长度差异,确定每个采样点中任一类重金属的第一受扰相似度;
基于每个采样点中任一类重金属含量在各递减区间的相邻两平稳区间中分布情况的差异,以及同类重金属的各递减区间的长度,确定每个采样点中任一类重金属的第二受扰相似度,并结合所述第一受扰相似度及所述含量可信度,确定每个采样点中任一类重金属的监测可用性,对待监测河流中任一类重金属含量进行监测;
所述每个采样点中任一类重金属的第一受扰相似度的确定方法为:
将第p个采样点中第s类重金属的第j个递减区间的结束时刻作为第p+1个采样点中第s类重金属的第j个起始时刻;
分析第p个采样点中第s类重金属在第j个递减区间的所有含量,与第p+1个采样点中第s类重金属在第j个起始时刻后第一个递减区间的所有含量的差异,记为第p个采样点中第s类重金属的第j个第一差异;
分析第p个采样点中第s类重金属的所有第一差异的均值,记为第p个采样点中第s类重金属的第一均值;
确定第p个采样点中第s类重金属的第j个递减区间的结束时刻,与第p+1个采样点中第s类重金属的第j个起始时刻后第一个递减区间的结束时刻之间的时间间隔;
分析第p个采样点中第s类重金属的所有时间间隔的离散程度;
所述第一均值及所述离散程度均与每个采样点中任一类重金属的第一受扰相似度成负相关关系;
所述每个采样点中任一类重金属的第二受扰相似度的确定方法为:
分析每个采样点中任一类重金属在各递减区间的相邻前一平稳区间中所有含量的均值与相邻后一平稳区间中所有含量均值的差异,记为每个采样点中任一类重金属在各递减区间的第二差异;
分析每个采样点中任一类重金属的所有递减区间的第二差异的均值,记为每个采样点中任一类重金属的第二均值;
分析每个采样点中任一类重金属所有递减区间长度的均值,记为每个采样点中任一类重金属的第三均值;
所述第二均值及所述第三均值均与每个采样点中任一类重金属的第二受扰相似度成负相关关系;
所述各时段内每个采样点中任一类重金属的含量变化近似度的表达式为:;式中, 表示时段k内第p个采样点中第s类重金
属的含量变化近似度; 、 分别表示第p、q个采样点中第s类重金属在时段k内所有含量的均值; 、 分别表示第p、q个采样点中第s类重金属在时段k内所有含量的变化趋势;
Q表示所有采样点的数量;表示大于0的预设常数;
所述每个采样点中任一类重金属的所有平稳区间和所有递减区间的获取方法为:将每个采样点中任一类重金属在各时段内的所有含量作为时间序列分解算法的输入,得到每个采样点中任一类重金属各时段的趋势强度;
将每个采样点中任一类重金属的所有趋势强度作为阈值分割算法的输入,得到第一分割阈值;
针对每个采样点中任一类重金属,将趋势强度小于第一分割阈值对应的时段,记为平稳区间,将趋势强度大于或等于第一分割阈值对应的时段,记为递变区间,并将递变区间的首末时刻含量之间的差值大于0对应的递变区间,记为递减区间;
所述每个采样点中任一类重金属的含量可信度的确定方法为:
基于每个采样点中任一类重金属含量在各递减区间中的变化率,确定每个采样点中任一类重金属的水位干扰度;
每个采样点中任一类重金属的含量可信度的表达式为: ;式中, 表示第p个采样点中第s类重金属的含量可信度; 表示第p个采样点中第s类重金属的水位干扰度;K表示总采集时长内所有时段的数量;
所述每个采样点中任一类重金属的水位干扰度的确定方法为:
分析每个采样点中任一类重金属在各递减区间首末时刻的含量的变化率;
每个采样点中任一类重金属的水位干扰度为每个采样点中任一类重金属在所有递减区间的变化率的均值;
所述每个采样点中任一类重金属的监测可用性的表达式为: ;式中, 表示第p个采样点中第s类重金属的监测可用性; 表示第p个采样点中第s类重金属的第一受扰相似度; 表示第p个采样点中第s类重金属的第二受扰相似度。
2.如权利要求1所述的一种基于数据分析的生态环境数据监测方法,其特征在于,所述对待监测河流中任一类重金属含量进行监测,包括:将所有采样点中任一类重金属的监测可用性的归一化值作为阈值分割算法的输入,得到第二分割阈值,将监测可用性大于或等于第二分割阈值的采样点,记为待监测点;
在总采集时长中,将每个待监测点中任一类重金属的含量作为异常检测算法的输入,输出每个待监测点中任一类重金属所有含量各自的异常得分值,将每个待监测点中任一类重金属所有含量的异常得分值的均值,记为每个待监测点中任一重金属含量的异常均值;
若任一类重金属在所有监测点的异常均值的平均值大于或等于预设数值时,待监测河流中该类重金属含量超标,反之,则未超标。
3.一种基于数据分析的生态环境数据监测系统,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1‑2任意一项所述一种基于数据分析的生态环境数据监测方法的步骤。