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近年来，水资源分布严重不均衡问题成为制约我国诸多地区经济发展的主要因素之一。南水北调中线工程作为具有重大国际影响的跨流域调水工程，对促进水源地生态文明建设，带动整个国民经济和推进社会可持续发展具有重要战略意义。水环境安全是保障南水北调中线工程发挥供水效益的前提，本课题依托于国家科技重大专项子课题—“南水北调中线工程水质传输网构建与物联网平台集成技术研究与示范”(2011BAC12B03)，开展基于多特征的水环境安全等级分类评价预警系统关键技术的研究，以便于对整个工程水安全进行整体把握和客观真实的评估，旨在为中线工程水环境安全提供技术支撑，真正让南水北调中线工程造福于民。 论文主要完成的工作和主要贡献有: 1)设计了水质及环境监测数据的采集、传输、解析与存储的一体化解决方案。采用基于RS485串行总线与TCP/IP传输方式等多种传输方案，保证了数据传输的有效性，并结合机器学习的数据处理方式对水质采样数据进行归一化处理，实现对水质属性值的特征提取。 2)设计了一种基于分块平坦度的水面主体区域提取算法，以及采用帧间差分和改进型高斯背景的混合算法对移动目标特征参数进行提取，保证水库环境异常目标的有效检测。根据水面主体区域和周围环境在纹理特征方面和分块最大像素数之间的联系，采用像素数单阈值与像素值动态双阈值法相结合的方式提取异常分块区域，确定监控主体特征参数。改进型移动目标提取算法克服了在背景剧烈变化时背景更新缓慢的问题，在准确性和实时性上取得了较好的折衷。 3)提出了一种基于SVM的水环境安全等级分类与评价策略。根据水环境安全等级分类特点，针对性地设计了多分类器并完成评价模型的构建。通过实际测试对多个核函数的结果进行分析与验证。实验结果表明，与常用的建模方法Logistic，MLP，RBFNetwork相比较，本文提出的算法克服了传统的水环境安全等级评价方法中样本需求量大、计算复杂的难题，在水环境安全等级分类上具有较高的正确率和时效性。 4)构建了基于多特征的水环境安全监测系统。系统基于主流的物联网技术架构，采用富客户端技术让用户对算法的效果有直观感知，结合改进的水环境安全等级分类评价算法，水环境安全可视化信息处理平台实现了集水环境安全的实时视频监控，水质数据在线显示与安全等级分类预警多个功能。具有良好的可移植性和扩展性。