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环境数据管理及可视化——第二十一届土壤及地下水培训

发布时间:2017-11-06 17:42:29,阅读人数:4199

GWD污染场地可视化实例


随着我国环境监管力度的加强,环境监测手段的创新和监测数据的积累,环境数据日益出现大量、多样、真实等关键特征。这对现有的环保专业人员提出了新的要求,亟需掌握相应的数据处理技术对现场采集的大量数据有效地消化处理。数据管理结合可视化技术能充分利用多元监测数据,实现土壤及地下水中信息的可视化,优化专业人员对环境目标高效有序的监督管理,促进环保信息的共享和交流,这必将是环境保护行业今后发展方向和趋势。

为响应国内环保技术工作者的需求,北水国际、国家环境保护工业污染场地及地下水修复工程技术中心、北京大学、中国地质大学(北京)合作,定于2018第一季度举办第二十一届土壤及地下水培训——环境数据管理及可视化

课程内容:

鉴于课程内容具有跨学科的特点,本培训班结合理论讲解和实践练习,梳理基础理论知识体系包括环境数据构成特点、环境数据管理系统结构、环境数据空间分析技术,同时依托业内经典软件指导典型案例学习,深入浅出剖析数据管理和可视化技术在环境领域的应用,让数据展现其内在价值,为环境科学研究、环境管理决策,环境保护提供基础支持。此外,讨论世界范围内环保工作中的热点和难点问题,探究人工神经网络技术在数据可视化方面的应用前景。

培训软件

EVS:地球环境可视化软件(Earth Volumetric Studio),简称EVSC Tech公司针对环境可视化系统研发的综合性产品。EVS在在速度、功能和灵活性方面均表现突出,拥有先进的地理统计分析技术,4D交互模型,自定义的图形用户界面,可满足各个环境领域(例如土壤,地下水,地表水,空气等)研究者的分析和可视化需求。该技术提高了用户在处理评估、修复计划、诉讼支持、监管报告和公共关系时的数据分析和展示能力,可为场地评估提供定量分析,识别最佳采样点,有效降低工作成本。

HGA:地下水与环境信息集成软件(Hydro GeoAnalyst),简称HGA,是由Waterloo开发的一款专用于土壤和地下水数据进行管理的软件。HGA具有功能强大的数据库技术,可实现灵活的数据传输、数据交换和数据查询功能。此外,多样的二维/三维绘图管理技术可满足用户的定制需求。因此,HGA是一个集数据管理、可视化设计和报告编制为一体的综合性应用图形界面,易学易用,有效提高数据管理的工作效率

GWD : 环境及地下水系统专业可视化软件(GroundWater Desktop)是一款专业的三维可视化用户界面软件,用于地下水水流模型、溶质运移模型、粒子迁移模型,以及污染场地数据的分析和可视化展示。

Siro SOM由赫尔辛基理工大学计算机与信息科学实验室神经网络研究中心开发,提供SOM算法工具包的图形化操作界面,有助于快速挖掘、综合解译数据。

SVPrg由科罗拉多大学数学系教授Massimo Buscema开发的监督性人工神经网络算法工具,提供ANN算法工具包的图形化操作界面,集成激活函数设置,参数设置,神经网络训练,交叉验证、结果可视化等功能,有助于数据的挖掘与模拟。

课程安排

章节

课程

内容

第一部分
理论知识

环境数据结构和管理系统

  • 土壤与地下水监测与调查数据类型与特征
  • 空间数据结构与特征
  • 常见数据库结构介绍
  • 成熟的环境数据管理系统架构:地理信息系统ArcGIS,地表地下水资源耦合数据体系构架,污染场地数据体系

空间插值方法

  • 分析数据的空间关系:半变异函数和协方差函数
  • 依据采样点的测量值,使用空间插值方法对区域所有位置进行预测,生成测量值表面
  • 经典空间插值方法:自然邻域法,反距离权重插值法,克里格法

人工神经网络技术介绍

  • 基于监督学习和非监督学习算法的人工神经网络理论基础
  • 人工神经网络技术在环境地质、污染水文学、场地调查及环境风险评估等领域的应用实例
  • 案例1:使用非监督学习算法——自组织映射算法(SOM)实现土壤及地下水中污染物的时空迁移特征刻画
  • 案例2:使用监督学习算法——人工神经网络(ANN)实现地层岩性特征的三维空间体插值

可视化设计原理

  • 可视化的构成要素:形态要素,色彩要素,结构要素
  • 可视化的设计原则:一图一事,自我说明,抽象简化
  • 可视化的要领和禁忌:底图、色彩、元素类型和图元

第二部分
软件功能介绍

环境信息集成软件HGA的功能介绍

  • 使用工程向导合理设置项目数据库
  • 使用数据管理功能实现数据导入、交换和查询
  • 使用绘图功能绘制折线图、主题图、钻孔图、剖面图等
  • 使用3D可视化模拟录制污染场地的动态变化过程
  • 使用报告功能自定义报告模板

地球环境可视化软件EVS的功能介绍

  • EVS的数据格式与类型
  • EVS常用功能模块
  • EVS模块间的逻辑网络
  • 应用案例展示

非监督学习的自组织映射算法工具(SiroSOM)介绍

  • 使用数据预处理模块批量高效处理输入多维数据集,包括数据清理、数据筛查、数据标准化等多种方法
  • 使用自组织映射(SOM)软件中的数据融合技术实现多维数据的相关性分析、随机变量生成、离散数据补缺、非参数检验等操作
  • 学习动态聚类K-means算法的分类指标、聚类结果Umatrix的结果分析
  • 基于数据相关性分析结果,使用K-means算法实现水文地层单元(HSU)的聚类分析

第三部分
上机算例

HGA算例:污染土壤/地下水可视化

  • 学习监测井、岩性、采样、检测、水位等数据的导入
  • 使用SQL语言生成自定义查询模板以实现数据的动态归类
  • 使用绘图管理器导入底图、绘制等值线图和创建多要素的主题图
  • 使用剖面管理器展示钻孔柱状图,显示场区的地层和水文地质特征
  • 使用空间插值工具实现离散的采样数据的空间、时间连续化,形成数据表面
  • 设计、录制污染场区的最佳3D展示
  • 使用3D可视化录制污染场地的动态变迁过程

EVS算例:场地评估模型可视化

  • 准备EVS所需数据文件,整合复杂的地质及场地污染数据
  • 使用专业的空间插值法进行参数估算
  • 分析多种污染物的时间、空间数据
  • 建立三维场地模型查看污染状况
  • 计算土壤、地下水污染的综合容积和质量
  • 使用复杂表层、2D区域、钻孔信息、污染羽和更多数据进行模型切割

设计动画、4DIM交互模型

SiroSOM/ANN算例:含水层污染案例

  • 非监督学习(SiroSOM)算例

进行采样点数据预处理
使用数据融合技术实现多个环境指标的时间、空间相关性分析
运行结果分析:CP图,交叉CP图,主成分分析图,U-Matrix
使用非参数假设检验评价非监督性学习的结果

  • 监督学习(ANN)算例

学习训练集、测试集的数据输入准备
训练人工神经网络用于污染指标预测
测试人工神经网络计算结果的可靠性,开展不确定性分析
使用人工神经网络对一般环境指标以及特征污染指标进行空间、时间分析
比较非监督学习(SiroSOM)和监督学习(ANN)的模拟结果

需学员自带笔记本电脑,并应在培训开始前完成相关软件的安装调试。(注:以上培训内容和课程安排可能变动,以正式的培训通知为准。)

往届授课教师(按姓氏拼音排名)

² Stavros S. Papadopulos博士,北水国际母公司 SSP&A创始人,美国工程院院士。

² 郑春苗博士,北京大学终身讲席教授,北京大学水资源研究中心主任,溶质运移模拟软件MT3DMS作者。

² 万力博士,中国地质大学(北京)副校长,国务院学位委员会环境科学与工程学科评议组成员。

² Charles B. Andrews 博士, SSP&A公司总裁。1978年于威斯康星大学获得地质学博士学位。美国地质学会(GSA)理事,Ground Water杂志副主编。

² James J. Butler, Jr. 博士,美国堪萨斯州地调局地质水文部主任,美国地下水协会科技部董事会当选成员。

² Christopher J. Neville,美国SSP&A公司副总裁,高级水文地质专家。20年的地下水模拟专业经验。

² Michael J. J. Friedel 博士,高级地球物理专家,科罗拉多大学副教授。曾就职于美国地调局,担任水文地质研究员、地球物理研究员、高级水文地质学家。在地下水大数据和机器学习领域有超过30年的工作经验,致力于开发应用高级计算机及智能数据驱动的全套工作流程。

² Miln Harvey博士,加拿大滑铁卢(Waterloo)水文地质公司培训部总监,水文地质学家。

² Norm L. Jones 博士, 全球通用地下水模拟软件GMS作者,美国杨百翰大学土木与环境工程学院教授。

² Deborah L. Hathaway 水文地质学家,北水国际总公司SSP&A副总裁。

² Henning Prommer博士,澳大利亚联邦科学与工业研究院(CSIRO)土地与水特级研究员。全世界应用广泛的溶质反应运移软件PHT3D作者。

² Jay Punthakey 博士,澳大利亚Ecoseal公司首席水资源管理专家,具有27年的地下水资源管理和数值模拟经验。于悉尼理工大学国家地下水管理中心获得博士学位。

² 胡伏生 博士,中国地质大学教授。于1997年获得中国地质大学(北京)水文地质专业博士学位. 在基岩裂隙水和区域水文地质研究方面有丰富经验。

² 陈家洵 博士。现任台湾中央大学应用地质研究所教授,台湾地球物理研究所合聘教授,台湾土壤及地下水环境保护协会创会荣誉理事长。

² 王旭升 博士,中国地质大学(北京)水资源与环境学院,副教授。主要从事地下水科学与工程

² 李海龙,现任中国地质大学教授,博士生导师。

² 李国敏 博士。现任中国科学院地质与地球物理研究所研究员,博士生导师。

² 任理 博士。现任中国农业大学资源与环境学院土壤和水科学系教授,博士生导师。研究方向为土壤物理学、农业水文学、地下水动力学。

² 齐永强 博士,北水国际副总经理,美国阿拉巴马大学获得地质学博士毕业。中国地质大学(北京)水资源与环境学院客座教授,亚洲开发银行特聘专家,台湾高等法院污染刑事案件专家证人。开发了双吸附点位地下水污染模拟程序(MT3DDS)和高应力含水层参数估计软件(TFPR

² 于晓东,中节能大地环境修复有限公司副总工程师。加拿大BC省工程师协会会员、注册环境影响评价工程师。

² 杨丽红,北水国际高级技术经理。毕业于美国纽约州立大学,亚洲开发银行特聘专家。曾作为项目负责人为国家环保部编制《地下水污染模拟预测评估工作指南》,并开展了全国典型案例区示范工作,对数学模型在水资源和水环境管理中的应用具有丰富经验开发了高应力含水层参数估计软件(TFPR)。


报 名 事 项

l 培训费用:

人民币3500/人。其中含注册费、讲义、及听课费。学员往返路费及食宿费用需自理。

培训人数限制:40人,报满为止。 缴纳途径:转账;(报名后向工作人员获取账号)

² 优惠政策:

(1) 1215日前汇款,可享受优惠500元;

(2) 同单位参加培训人员超过3人后,从第4人起可享受半价培训;

(3) 大学全日制在校学生可凭真实有效学生证享受八折的优惠价格。发票单位与学生证单位一致;

(4) 优惠政策不可以累加,北水国际具有对以上条款的最终解释权

时间与地点:

时间:2018第一季度

地点:北京

联系方式

联系人:乐女士 电话:010-58815801   15366155235

邮箱: info@bwil.com.cn    syue@bwil.com.cn
报名表:/upload/file/20171130/20171130155747_58271.docx


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