[发明专利]基于聚类的ERT污染检测数据处理方法及系统

说明书

本发明公开了基于聚类的ERT污染检测数据处理方法及系统，获取待检测区域不同点位的视电阻率；对不同点位的视电阻率进行数据拟合，形成电阻率数据集合；设置初始聚类类别数目；对电阻率数据集合进行聚类，同时计算每个类别的变异系数以及类间方差；根据变异系数以及类间方差的大小调整聚类的类别数目，输出聚类结果；根据聚类结果判断该聚类结果对应的地下介质以及地下介质的分布范围，从而确定污染区域的范围。

技术领域

本发明涉及污染检测技术领域，特别是涉及基于聚类的ERT污染检测数据处理方法及系统。电阻率成像法(Electrical Resistivity Tomography，简称ERT)。

背景技术

随着工业快速发展，环境污染也日益严重，尤其是土壤污染非常严峻。根据环保部2014年公布的《全国土壤污染状况调查报告》表明：我国土壤总超标率为16.1％，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比列分别为11.2％、2.3％、1.5％和1.1％，其耕地土壤、重污染企业用地和工业废弃地点位超标率分别为19.4％、36.3％和34.9％，由此可知，污染场地威胁着人们的身体健康。

近年来，各国高度重视环境污染的防治，开展了大规模的污染场地调查和修复治理工作。在土壤治理和修复过程中，了解污染物类型和污染范围尤其重要，由于电阻率法探测污染具有快速、费用低等优点，近年来成为环境探测的有效方法之一。电阻率法测量通过人为向地下介质注入稳定电流，建立稳定的人工电场，通过测量其电场的大小，进而研究电场的分布规律，推断地下电阻率的分布状况，从而获得地下介质的信息。ERT的检测结果通常是地下介质的电阻率或电导率分布图像，利用污染土壤与背景土壤的电阻率差异性，从检测图像中推断出污染物的分布状况是关键问题，目前主要依靠人工识别，尚无有效的计算机识别方法，因此，开展ERT检测结果的计算机识别成为急需解决的问题。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了基于聚类的ERT污染检测数据处理方法及系统，使用数据聚类技术和污染检测技术，利用Kmeans聚类算法对ERT污染检测数据进行分析，聚类类别数自动进行调整，根据聚类结果推断地下介质的分布以及污染物污染范围。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

作为本发明的第一方面，提供了基于聚类的ERT污染检测数据处理方法；

基于聚类的ERT污染检测数据处理方法，包括：

获取待检测区域不同点位的视电阻率；

对不同点位的视电阻率进行数据拟合，形成电阻率数据集合；

设置初始聚类类别数目；对电阻率数据集合进行聚类，同时计算每个类别的变异系数以及类间方差；根据变异系数以及类间方差的大小调整聚类的类别数目，输出聚类结果；

根据聚类结果判断该聚类结果对应的地下介质以及地下介质的分布范围，从而确定污染区域的范围。

进一步的，所述获取待检测区域不同点位的视电阻率，是使用地表测量或钻孔测量方式获得。地表测量是指在地表布置测线的方法进行检测，钻孔测量方式指的是在场地中选定位置钻孔，在钻孔内沿孔壁在纵深方向布置电极。

进一步的，所述获取待检测区域不同点位的视电阻率的步骤为：

在电场内布置测线，在测线上选定若干个检测点，在每个检测点位置插入检测电极；将所有检测电极与电法仪连接；电法仪向供电电极供电建立电场，向所有检测电极发出检测信号；然后每个测量电极根据自身接收到的检测控制信号开始对相应检测点的电势进行检测；将检测得到的电势上传给电法仪，从而，电法仪获取到待检测区域不同点位的视电阻率，形成视电阻率数据集。