CN118294002B 一種基于三維水動(dòng)力模型的生態(tài)流量校準(zhǔn)方法及系統(tǒng) （廣東省水利水電科學(xué)研究院）

一種基于三維水動(dòng)力模型的生態(tài)流量校準(zhǔn)本發(fā)明涉及一種基于三維水動(dòng)力模型的生領(lǐng)域，獲取生態(tài)流量監(jiān)測(cè)區(qū)域的三維水動(dòng)力數(shù)以及下游水位數(shù)據(jù)在初始三維水動(dòng)力模型中確變化系數(shù)圖在所述初始三維水動(dòng)力模型中構(gòu)建力模型實(shí)現(xiàn)對(duì)生態(tài)流量實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)與2獲取生態(tài)流量監(jiān)測(cè)區(qū)域的三維水動(dòng)力數(shù)據(jù)，基于所述生態(tài)流量基于上游水位數(shù)據(jù)以及下游水位數(shù)據(jù)在初始三維水動(dòng)力模型中進(jìn)行獲取水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)記錄，基于所述水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)記錄于最大率定值所對(duì)應(yīng)的實(shí)際糙率場(chǎng)在所述初始三維水動(dòng)力模型中構(gòu)建目標(biāo)三維水動(dòng)力模獲取實(shí)際表面流速數(shù)據(jù)，并提取所述目標(biāo)三維水力動(dòng)模型中的其中，獲取水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)記錄，基于所述水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)獲取水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)記錄，同時(shí)預(yù)設(shè)多個(gè)目標(biāo)時(shí)間戳，在所取出在各目標(biāo)時(shí)間戳下水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)的歷史水位參數(shù)以及基于所述水位初始場(chǎng)獲取初始水位閾值，計(jì)算出所述初始水位閾值通過(guò)所述若干個(gè)水位變化規(guī)律系數(shù)構(gòu)建水位變化系數(shù)圖，根據(jù)所述水位基于各目標(biāo)時(shí)間戳下水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)的歷史表面流速參數(shù)預(yù)設(shè)糙率場(chǎng)的若不處于，則對(duì)不處于率定區(qū)間內(nèi)的實(shí)際糙率場(chǎng)剔除，并對(duì)剩將所述最大率定值所對(duì)應(yīng)的實(shí)際糙率場(chǎng)導(dǎo)入初始三維通過(guò)衛(wèi)星遙感技術(shù)和水文測(cè)量技術(shù)對(duì)所述生態(tài)流量監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行實(shí)地?cái)?shù)據(jù)采集，以獲3在所述三維水動(dòng)力數(shù)據(jù)中提取出生態(tài)流量監(jiān)測(cè)區(qū)域的地形數(shù)據(jù)，基獲取生態(tài)流量校準(zhǔn)精度需求，基于所述生態(tài)流量校準(zhǔn)精度需求在大數(shù)據(jù)中進(jìn)行檢索，基于所述三維水動(dòng)力模擬網(wǎng)格對(duì)水動(dòng)力獨(dú)立數(shù)值模型的三維網(wǎng)格框架進(jìn)獲取生態(tài)流量監(jiān)測(cè)區(qū)域的上游水位點(diǎn)和下游水位點(diǎn)，并在三維水通過(guò)無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)對(duì)所述水流邊界區(qū)域進(jìn)行實(shí)地圖像拍攝采集，得到引入Canny邊緣檢測(cè)算法對(duì)每個(gè)所述子圖像區(qū)域進(jìn)行特征提取，對(duì)每個(gè)子圖像區(qū)域執(zhí)基于散列算法計(jì)算所述每個(gè)子圖像區(qū)域的植被種類(lèi)特征和植被覆蓋邊界特征的散列提取上游水位數(shù)據(jù)的最高值和下游水位數(shù)據(jù)的最低值，在所述糙率初始獲取水利工程管理部門(mén)上傳的實(shí)時(shí)傳報(bào)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，基于所述實(shí)4構(gòu)建曲線圖，并在所述目標(biāo)三維水動(dòng)力模型中提取出根據(jù)所述實(shí)際表面流速一監(jiān)測(cè)斷面流量關(guān)系曲線圖獲取實(shí)際表基于生態(tài)流量驗(yàn)證結(jié)果獲取多組表面流速一斷面平均流量監(jiān)測(cè)值獲取監(jiān)測(cè)斷面的類(lèi)型信息，根據(jù)所述類(lèi)型信息對(duì)監(jiān)測(cè)斷面進(jìn)基于所述所述生態(tài)流量驗(yàn)證結(jié)果獲取預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)多組表面流速通過(guò)線性回歸算法構(gòu)建線性回歸模型，根據(jù)所述監(jiān)測(cè)斷面的分類(lèi)結(jié)果將多組表面流獲取水利工程管理部門(mén)上傳的斷面平均流速數(shù)據(jù)，基于所述獲取實(shí)際斷面平均流量，基于所述調(diào)整后的表面流速一斷面平5運(yùn)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件構(gòu)建生態(tài)流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)框架，將多組所述生態(tài)流量6.一種基于三維水動(dòng)力模型的生態(tài)流量校準(zhǔn)系統(tǒng)被所述處理器執(zhí)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1_5任一項(xiàng)所述的一種基于三維水動(dòng)力模型的生態(tài)6政主管部分缺少對(duì)上報(bào)生態(tài)流量數(shù)據(jù)的校準(zhǔn)與驗(yàn)證手段，這不利于對(duì)生態(tài)流量的實(shí)時(shí)監(jiān)定出水位變化系數(shù)圖，通過(guò)分析所述水位變化系數(shù)圖獲取最大率定值所對(duì)應(yīng)的實(shí)際糙率7[0012]通過(guò)衛(wèi)星遙感技術(shù)和水文測(cè)量技術(shù)對(duì)所述生態(tài)流量監(jiān)測(cè)[0016]基于所述三維水動(dòng)力模擬網(wǎng)格對(duì)水動(dòng)力獨(dú)立數(shù)值模型的[0020]引入Canny邊緣檢測(cè)算法對(duì)每個(gè)所述子圖像區(qū)域進(jìn)行特征提取，對(duì)每個(gè)子圖像區(qū)[0021]基于散列算法計(jì)算所述每個(gè)子圖像區(qū)域的植被種類(lèi)特征和植被覆蓋邊界特征的8[0029]將所述最大率定值所對(duì)應(yīng)的實(shí)際糙率場(chǎng)導(dǎo)入初始三維水動(dòng)力模型中進(jìn)行模擬構(gòu)9[0040]引入最大似然估計(jì)算法對(duì)所述表面流速一斷面平均流速速斷面平均流速的基準(zhǔn)關(guān)系；定出水位變化系數(shù)圖，通過(guò)分析所述水位變化系數(shù)圖獲取最大率定值所對(duì)應(yīng)的實(shí)際糙率測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)記錄，基于所述水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)記錄在水位初始場(chǎng)中確定出水位變化系數(shù)[0058]本發(fā)明第一方面提供了一種基于三維水動(dòng)力模型的生態(tài)流量校準(zhǔn)方法，如圖1所[0060]S104：基于上游水位數(shù)據(jù)以及下游水位數(shù)據(jù)在初始三維[0065]通過(guò)衛(wèi)星遙感技術(shù)和水文測(cè)量技術(shù)對(duì)所述生態(tài)流量監(jiān)測(cè)[0069]基于所述三維水動(dòng)力模擬網(wǎng)格對(duì)水動(dòng)力獨(dú)立數(shù)值模型的[0074]引入Canny邊緣檢測(cè)算法對(duì)每個(gè)所述子圖像區(qū)域進(jìn)行特征提取，對(duì)每個(gè)子圖像區(qū)[0075]基于散列算法計(jì)算所述每個(gè)子圖像區(qū)域的植被種類(lèi)特征和植被覆蓋邊界特征的數(shù)據(jù)中提取出在各目標(biāo)時(shí)間戳下水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)的歷史水位參數(shù)以及[0085]需要說(shuō)明的是，在初始三維水動(dòng)力模型中設(shè)置完糙率初同糙率場(chǎng)的適用區(qū)間，根據(jù)歷史監(jiān)測(cè)點(diǎn)水位數(shù)據(jù)在水位初始場(chǎng)中確定出水位的變化規(guī)律，實(shí)際糙率場(chǎng)中提取最大率定值所對(duì)應(yīng)的實(shí)際糙率場(chǎng)作為構(gòu)建生態(tài)流量監(jiān)測(cè)區(qū)域適宜的糙線圖，由于圖中曲線的擬合曲率能夠反應(yīng)出監(jiān)測(cè)斷面流量和實(shí)際表面流速之間的變化關(guān)[0097]引入最大似然估計(jì)算法對(duì)所述表面流速一斷面平均流速速斷面平均流速的基準(zhǔn)關(guān)系；于三維水動(dòng)力模型的生態(tài)流量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)偏差的校準(zhǔn)與監(jiān)測(cè)斷面的表面流速以及斷面平均表面流速和斷面平均流速的基準(zhǔn)關(guān)系獲取的斷面平均流量便可計(jì)算出實(shí)際斷面平均流量[0103]獲取生態(tài)流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的當(dāng)前監(jiān)測(cè)結(jié)果,同時(shí)獲取[0104]基于所述生態(tài)流量修正方案對(duì)當(dāng)前監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行修正,得到修正后的監(jiān)測(cè)結(jié)果，[0106]引入梯度下降算法對(duì)所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)位進(jìn)行重新規(guī)劃,定義最短監(jiān)測(cè)時(shí)間為目標(biāo)函定出水位變化系數(shù)圖，通過(guò)分析所述