本發(fā)明涉及城市生態(tài)評價與管理領(lǐng)域，具體涉及一種城市生態(tài)健康監(jiān)控管理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

自工業(yè)革命以來，世界城市化進(jìn)程不斷加快，城市已毋庸置疑地成為人類生產(chǎn)與生活的中心，其生態(tài)健康狀況對整個人類社會的可持續(xù)性發(fā)展具有重大的影響。城市化進(jìn)程在帶來物質(zhì)文明和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時，也使城市成為各種生態(tài)環(huán)境問題集中爆發(fā)的區(qū)域，城市生態(tài)系統(tǒng)正經(jīng)受著能源匱乏、水資源短缺、大氣污染、生態(tài)破壞等問題的困擾，城市生態(tài)系統(tǒng)健康受到嚴(yán)重威脅。面對著緩解城市生態(tài)環(huán)境壓力、保證城市可持續(xù)發(fā)展的迫切現(xiàn)實(shí)需求，建立適宜的監(jiān)控和管理系統(tǒng)，做好城市環(huán)境管理與生態(tài)規(guī)劃的工作顯得極為重要和必要。

在現(xiàn)有的研究中，多是主觀定制一定的健康標(biāo)準(zhǔn)，以此為依據(jù)評價城市生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況，然而，就城市生態(tài)系統(tǒng)這個復(fù)雜開放巨系統(tǒng)而言，并不存在公認(rèn)的、唯一的、固定的健康標(biāo)準(zhǔn)。因此，需要一種能對城市生態(tài)系統(tǒng)中各指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時采集、監(jiān)控，對變化的指標(biāo)進(jìn)行動態(tài)管理，并不斷優(yōu)化的系統(tǒng)。

鑒于上述缺陷，本發(fā)明創(chuàng)作者經(jīng)過長時間的研究和實(shí)踐終于獲得了本發(fā)明。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)缺陷，本發(fā)明采用的技術(shù)方案在于，提供一種城市生態(tài)健康監(jiān)控管理系統(tǒng)，包括：

采集模塊，以對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集；

監(jiān)控模塊，以對數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類、制圖、顯示、分析和存儲；

調(diào)控模塊，以對系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置與調(diào)控；

所述城市生態(tài)健康監(jiān)控管理系統(tǒng)對各指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時采集、監(jiān)控、分析，對變化的指標(biāo)進(jìn)行動態(tài)管理，并不斷優(yōu)化系統(tǒng)。

較佳的，所述采集模塊包括氣體含量檢測儀，用來測量大氣中的化學(xué)組成，元素含量及所占比例。

較佳的，所述氣體含量檢測儀的數(shù)量與其要檢測元素的數(shù)量存在以下關(guān)系時，檢測得到的數(shù)據(jù)最為真實(shí)有效，又能夠盡量降低成本：

式中，y表示所述氣體含量檢測儀的數(shù)量，x表示所述檢測元素的數(shù)量。

較佳的，所述采集模塊包括氣候檢測儀，用來檢測氣溫、降水、風(fēng)力等氣候過程。

較佳的，所述采集模塊包括PH檢測儀、濁度檢測儀、溶解氧檢測儀，用來對水資源的指標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

較佳的，所述監(jiān)控模塊包括顯示屏。

較佳的，所述監(jiān)控模塊包括存儲器。

較佳的，所述采集模塊包括生物多樣性檢測儀、高錳酸鹽指數(shù)分析儀等設(shè)備。

較佳的，基于城市生態(tài)系統(tǒng)健康本質(zhì)上的相對性，引入集對分析方法，通過模型計算得到城市生態(tài)系統(tǒng)的相對健康狀況，

設(shè)城市生態(tài)系統(tǒng)健康評價問題Q＝{S,M,H}，其中S＝{s_k}(k＝1,2,…,p)為評價城市集，s_k為第k個城市；M＝{m_r}(r＝1,2,…,n)為指標(biāo)集，記M₁為正向型指標(biāo)，M₂為負(fù)向型指標(biāo)，m_r為第r個指標(biāo)；則基于集對分析的關(guān)于問題Q的決策矩陣H＝(h_kr)_p×n，h_kr為城市s_k關(guān)于指標(biāo)m_r的屬性值，

由各評價指標(biāo)中最優(yōu)評價指標(biāo)構(gòu)成最佳評價集為U＝{u₁,u₂,…,u_n}，各評價指標(biāo)中最劣評價指標(biāo)構(gòu)成最劣評價集為V＝{v₁,v₂,…,v_n}，其中，u_r、v_r分別為指標(biāo)m_r的最優(yōu)值和最劣值，對于m_r∈M₁，比較區(qū)間為[v_r,u_r]，則在論域X_r＝{h_kr,u_r,v_r},(k＝1,2,…,p)上定義集對{h_kr,u_r}的同一隸屬度a_kr和對立隸屬度c_kr：

a_kr和c_kr分別表示h_kr與u_r、v_r的接近程度，同理，對于m_r∈M₂在比較區(qū)間[u_r,v_r]得到集對同一隸屬度a_kr和對立隸屬度c_kr：

在s_k的比較空間[U,V]中，結(jié)合各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重，計算平均同一隸屬度a_k、平均對立隸屬度c_k：

由于a_k、c_k是相對確定的，分別表示對s_k接近最優(yōu)評價系統(tǒng)U的肯定和否定程度，那么在相對確定條件下可定義s_k與U的相對貼近度為：

r_k的大小決定了被評價城市s_k在評價問題Q下的排序，r_k值越大者表示狀況越佳，即城市生態(tài)系統(tǒng)與最優(yōu)評價集的貼近度越大，城市生態(tài)系統(tǒng)健康狀況越好。

與現(xiàn)有技術(shù)比較本發(fā)明的有益效果在于：1，所述城市生態(tài)健康監(jiān)控管理系統(tǒng)能夠?qū)Τ鞘猩鷳B(tài)系統(tǒng)中各指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，對有異常的指標(biāo)進(jìn)行動態(tài)管理，并進(jìn)行不斷的優(yōu)化；2，所述城市生態(tài)健康監(jiān)控管理系統(tǒng)設(shè)有采集模塊，其包括各種類型的檢測儀，對城市生態(tài)系統(tǒng)中的大氣、氣候、水源、生物等類別，進(jìn)行盡可能詳細(xì)的數(shù)據(jù)收集，為系統(tǒng)的監(jiān)控和管理提供了便利；3，所述城市生態(tài)健康監(jiān)控管理系統(tǒng)設(shè)有顯示屏，能夠?qū)?shù)據(jù)、圖表等信息顯示在屏幕上，簡潔明了，便于使用者直觀的看到數(shù)據(jù)，變化趨勢及分析結(jié)果；4，所述城市生態(tài)健康監(jiān)控管理系統(tǒng)設(shè)有控制單元，可以對整個系統(tǒng)的各個部分進(jìn)行設(shè)置與調(diào)控，以實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的最優(yōu)化控制，同時，當(dāng)有指標(biāo)發(fā)生異常時，通知相關(guān)部門提高警惕，避免造成更大的危害；5，所述城市生態(tài)健康監(jiān)控管理系統(tǒng)既能應(yīng)用于空間上比較不同城市間的生態(tài)系統(tǒng)相對健康狀況，也能用于時間上分析同一城市的生態(tài)系統(tǒng)健康狀況隨時間的變化趨勢。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明各實(shí)施例中的技術(shù)方案,下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡圖；

圖中數(shù)字表示：

1.采集模塊 2.監(jiān)控模塊 3.調(diào)控模塊

11.氣體含量檢測儀 12.氣候檢測儀 13.PH檢測儀 14.濁度檢測儀 15.溶解氧檢測儀 16.生物多樣性檢測儀

21.處理單元 22.顯示屏 23.存儲器

31.控制單元

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明上述的和另外的技術(shù)特征和優(yōu)點(diǎn)作更詳細(xì)的說明。

實(shí)施例1

如圖1所示，其為本發(fā)明所述城市生態(tài)健康監(jiān)控管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡圖，所述城市生態(tài)健康監(jiān)控管理系統(tǒng)包括：采集模塊1，監(jiān)控模塊2，調(diào)控模塊3。

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，城市生態(tài)系統(tǒng)健康狀況與眾多因素密切相關(guān)，只有將盡可能詳細(xì)的數(shù)據(jù)收集起來，分類而又統(tǒng)一的分析總結(jié)，才能對所述城市生態(tài)系統(tǒng)健康狀況做出盡可能全面的評估，進(jìn)而進(jìn)行調(diào)控。所述采集模塊1包括：氣體含量檢測儀11，氣候檢測儀12，PH檢測儀13，濁度檢測儀14，溶解氧檢測儀15，生物多樣性檢測儀16，還可根據(jù)實(shí)際需要增加高錳酸鹽指數(shù)分析儀等設(shè)備。

所述氣體含量檢測儀11用來測量大氣中的化學(xué)組成，例如C、N、O、P等元素，并測量元素含量以及所占的比例，以此來初步分析大氣污染的程度；所述氣候檢測儀12，用來檢測城市一段時間內(nèi)的氣溫、降水、風(fēng)力等其他具有調(diào)節(jié)作用的氣候過程，以此來初步了解城市的氣候情況；所述PH檢測儀13，所述濁度檢測儀14，所述溶解氧檢測儀15是針對水資源的一些指標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，水資源涉及天然水、飲用水、地面水、工業(yè)廢水、江河水等類別，以此對各種水資源進(jìn)行詳細(xì)而全面的數(shù)據(jù)采集；所述城市生態(tài)系統(tǒng)健康狀況直接影響到城市中的生物多樣性，所述生物多樣性檢測儀16用于所述生物多樣性數(shù)據(jù)的采集，將幾個時間段的所述生物多樣性數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析比較，便可初步判斷城市生態(tài)系統(tǒng)健康狀況，方便快捷，又不會耗費(fèi)過多的人力物力。

所述監(jiān)控模塊2包括：處理單元21，顯示屏22，存儲器23。

所述處理單元21將所述采集模塊1采集而來的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類，并可根據(jù)實(shí)際需要繪制成柱形圖、餅狀圖、折線圖等圖表，然后將其顯示在所述顯示屏22上，便于使用者直觀地看到采集到的數(shù)據(jù)，變化趨勢，以及分析結(jié)果，實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)控的功能。所述存儲器23用來將各種信息記錄保存，例如：采集來的數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、各種圖表、系統(tǒng)參數(shù)等內(nèi)容。所述存儲器23可以為只讀存儲器(ROM)或隨機(jī)讀寫存儲器(RAM)，可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇。

所述調(diào)控模塊3為一控制單元31，所述控制單元31可以對整個系統(tǒng)的各個部分進(jìn)行設(shè)置與調(diào)控，以實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的最優(yōu)化控制，例如對所述采集模塊1中要采集數(shù)據(jù)的類型進(jìn)行設(shè)定，對開啟哪些檢測儀進(jìn)行控制，對檢測數(shù)據(jù)頻率的設(shè)置，對采集數(shù)據(jù)的時間、空間等方面的約束。另外，當(dāng)使用者在所述顯示屏22上看到有哪一項(xiàng)指標(biāo)有異常，對所述城市生態(tài)系統(tǒng)健康狀況造成了一定程度的影響，將通知相關(guān)部門提高警惕，并及時采取相關(guān)措施，避免造成更大的危害，最終實(shí)現(xiàn)較好的調(diào)控功能。

實(shí)施例2

在上述實(shí)施方式的基礎(chǔ)上，所述氣體含量檢測儀11的數(shù)量與其要檢測元素的數(shù)量存在以下關(guān)系時，檢測得到的數(shù)據(jù)最為真實(shí)有效，又能夠盡量降低成本：

式中，y表示所述氣體含量檢測儀的數(shù)量，x表示所述檢測元素的數(shù)量。

所要檢測元素的個數(shù)較多的情況下，若僅設(shè)置一個所述氣體含量檢測儀，測量得來的元素含量及所占比例的數(shù)據(jù)難免會有誤差，需多設(shè)置幾個所述氣體含量檢測儀才能讓數(shù)據(jù)更加真實(shí)全面，然而設(shè)置多少所述氣體含量檢測儀最合適卻很難進(jìn)行直觀判斷，如果一個一個數(shù)據(jù)去嘗試。難免會耗費(fèi)大量的時間和人力。

通過上述公式，在已知所述檢測元素的個數(shù)的情況下，就可以快速計算得到結(jié)果，較明確的得知需要設(shè)置所述氣體含量檢測儀的數(shù)量，然后再將所述氣體含量檢測儀較合理的分布在待測區(qū)域，使得所述氣體含量檢測儀所采集的數(shù)據(jù)能夠反映測試區(qū)域各元素含量及所占比例值數(shù)據(jù)的真實(shí)性。

最終，每個測試區(qū)域內(nèi)可獲得多個數(shù)據(jù)測量值，通過計算得到每個測試區(qū)域每個元素所占比例的平均值作為最終數(shù)據(jù)。

實(shí)施例3

在上述實(shí)施方式的基礎(chǔ)上，基于城市生態(tài)系統(tǒng)健康本質(zhì)上的相對性，引入集對分析方法，分析多個城市生態(tài)系統(tǒng)間的聯(lián)系度，構(gòu)造更為合理的健康標(biāo)準(zhǔn)來評價所述城市生態(tài)系統(tǒng)健康狀況。在確定了城市生態(tài)系統(tǒng)對象及建立相應(yīng)評價指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，構(gòu)造由多個指標(biāo)最優(yōu)值組成的最優(yōu)評價集，此最優(yōu)集相當(dāng)于一個健康標(biāo)準(zhǔn)，通過模型計算得到各城市生態(tài)系統(tǒng)與最優(yōu)評價集的相對貼近度，以此清晰明了的反應(yīng)城市生態(tài)系統(tǒng)的相對健康狀況。

設(shè)城市生態(tài)系統(tǒng)健康評價問題Q＝{S,M,H}，其中S＝{s_k}(k＝1,2,…,p)為評價城市集(也可以是評價時期集)，s_k為第k個城市；M＝{m_r}(r＝1,2,…,n)為指標(biāo)集，記M₁為正向型指標(biāo)(指標(biāo)值越大越好)，M₂為負(fù)向型指標(biāo)(指標(biāo)值越小越好)，m_r為第r個指標(biāo)；則基于集對分析的關(guān)于問題Q的決策矩陣H＝(h_kr)_p×n，h_kr為城市s_k關(guān)于指標(biāo)m_r的屬性值。

由各評價指標(biāo)中最優(yōu)評價指標(biāo)構(gòu)成最佳評價集為U＝{u₁,u₂,…,u_n}，各評價指標(biāo)中最劣評價指標(biāo)構(gòu)成最劣評價集為V＝{v₁,v₂,…,v_n}，其中，u_r、v_r分別為指標(biāo)m_r的最優(yōu)值和最劣值。對于m_r∈M₁，比較區(qū)間為[v_r,u_r]，則在論域X_r＝{h_kr,u_r,v_r},(k＝1,2,…,p)上定義集對{h_kr,u_r}的同一隸屬度a_kr和對立隸屬度c_kr：

a_kr和c_kr分別表示h_kr與u_r、v_r的接近程度。同理，對于m_r∈M₂在比較區(qū)間[u_r,v_r]得到集對同一隸屬度a_kr和對立隸屬度c_kr：

在s_k的比較空間[U,V]中，結(jié)合各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重，計算平均同一隸屬度a_k、平均對立隸屬度c_k：

由于a_k、c_k是相對確定的，分別表示對s_k接近最優(yōu)評價系統(tǒng)U的肯定和否定程度，那么在相對確定條件下可定義s_k與U的相對貼近度為：

r_k的大小決定了被評價城市s_k在評價問題Q下的排序，r_k值越大者表示狀況越佳，即城市生態(tài)系統(tǒng)與最優(yōu)評價集的貼近度越大，城市生態(tài)系統(tǒng)健康狀況越好。

實(shí)施例4

在上述實(shí)施方式的基礎(chǔ)上，從空間維度上比較了北京、上海、武漢、廣州等16個城市2005年生態(tài)系統(tǒng)健康狀況(表1)。

表1 2005年各城市生態(tài)系統(tǒng)相對健康狀況

結(jié)果顯示，廈門、青島、杭州、上海、北京處于較高水平，而烏魯木齊、成都、哈爾濱處于較低水平。

實(shí)施例5

在上述實(shí)施方式的基礎(chǔ)上，在時間維度上，以北京為例，比較其1986-2005年間的變化情況(表2)。

表2北京市各年城市生態(tài)系統(tǒng)相對健康狀況

結(jié)果表明，1986-2005年間，北京市生態(tài)系統(tǒng)健康狀況隨著時間變化緩慢波動，沒有明顯上升或下降趨勢。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，對本發(fā)明而言僅僅是說明性的，而非限制性的。本專業(yè)技術(shù)人員理解，在本發(fā)明權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)可對其進(jìn)行許多改變，修改，甚至等效，但都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。