[發(fā)明專利]用于河道的水質(zhì)模擬方法和裝置有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201811315810.0 | 申請日： | 2018-11-06 |
| 公開（公告）號： | CN109448124B | 公開（公告）日： | 2023-08-18 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 廖炳瑜;虞雅璠;郭丙坤;潘玉瑾;范迎春 | 申請（專利權(quán)）人： | 北京英視睿達科技股份有限公司 |
| 主分類號： | G06T17/20 | 分類號： | G06T17/20;G06T17/05;G01N33/18 |
| 代理公司： | 北京清大紫荊知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11718 | 代理人： | 林政 |
| 地址： | 100070 北京市豐臺*** | 國省代碼： | 北京;11 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 用于 河道 水質(zhì) 模擬 方法 裝置 | ||
1.一種用于河道的水質(zhì)模擬方法，包括：
沿河道邊界按照預(yù)設(shè)間隔繪制離散點，基于所述離散點結(jié)合所述河道的地理信息構(gòu)建三角形網(wǎng)格以作為水動力模型的網(wǎng)格，其中，所述地理信息包括高程信息和水文信息；
融合所述河道的靜水狀態(tài)的多維度信息，映射成所述水動力模型中各網(wǎng)格的初始值，所述多維度信息至少包括水質(zhì)監(jiān)測信息、衛(wèi)星遙感信息、氣象信息和地理信息；
基于采集的所述各網(wǎng)格的觀測值、所述水動力模型的模擬值，對所述水動力模型的預(yù)報部分進行動態(tài)更新以得到預(yù)測值；
基于所述各網(wǎng)格的觀測值和預(yù)測值分別對各水質(zhì)指標(biāo)的控制方程進行參數(shù)率定以對所述水質(zhì)指標(biāo)的擴散進行模擬和預(yù)測；
在所述基于采集的所述各網(wǎng)格的觀測值、所述水動力模型的模擬值，對所述水動力模型的預(yù)報部分進行動態(tài)更新以得到預(yù)測值之前，所述方法還包括：
利用以下公式將觀測值插值到各網(wǎng)格上：
其中，xa為插值，xb為背景場，w為觀測值對初始值或上一插值的影響權(quán)重，obv為觀測值；
觀測值對初始值或上一插值的影響權(quán)重方程為：
其中，i為第i個網(wǎng)格，k為第k個觀測值，d為第i個網(wǎng)格到觀測值的距離；
調(diào)試R的大小，當(dāng)R使得插值與觀測值之差的平方和最小時，w為最佳權(quán)重；
所述基于采集的所述各網(wǎng)格的觀測值、所述水動力模型的模擬值，對所述水動力模型的預(yù)報部分進行動態(tài)更新以得到預(yù)測值，包括：
根據(jù)所述初始值，生成符合高斯分布的樣本集合；
在每一個時間步長開始時，將對應(yīng)的樣本集合帶入SUNTANS模型中，運算得到對應(yīng)于所述時間步長的預(yù)測值；
基于卡爾曼濾波利用當(dāng)前時間步長的觀測值對所述當(dāng)前時間步長的預(yù)測值進行修正，更新對下一時間步長的預(yù)測值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述沿河道邊界繪制離散點，基于所述離散點結(jié)合所述河道的地理信息構(gòu)建三角形網(wǎng)格以作為水動力模型的網(wǎng)格包括：
沿河道邊界生成預(yù)設(shè)間距的離散點；
連接相鄰的兩離散點獲得線段集E；
以河道邊界為邊界生成泰森多邊形；
連接每一個泰森多邊形的重心，構(gòu)建三角形網(wǎng)格，其中，水動力模型預(yù)報的經(jīng)緯度為三角形網(wǎng)格的重心的經(jīng)緯度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，所述基于所述各網(wǎng)格的觀測值和預(yù)測值分別對各水質(zhì)指標(biāo)的控制方程進行參數(shù)率定以對所述水質(zhì)指標(biāo)的擴散進行模擬和預(yù)測包括：
對水質(zhì)指標(biāo)分別進行數(shù)值模擬，判斷是否存在某些水質(zhì)指標(biāo)對其他水質(zhì)指標(biāo)敏感；
若存在第一水質(zhì)指標(biāo)對其他水質(zhì)指標(biāo)不敏感；
則在其他水質(zhì)指標(biāo)保持模型默認值的條件下，僅對所述第一水質(zhì)指標(biāo)在其合理變化范圍內(nèi)進行調(diào)整；
獲得所述第一水質(zhì)指標(biāo)的敏感參數(shù)集合；
若存在第二水質(zhì)指標(biāo)對其他水質(zhì)指標(biāo)敏感；
則獲取所述第二水質(zhì)指標(biāo)的控制方程；
使用蒙特卡洛算法對所述控制方程進行參數(shù)率定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的方法，其中，所述水動力模型在布辛尼斯克假設(shè)下的三維控制方程為：
其中，t為時間，向量u為速度向量，其在x，y，z方向的分量分別為u，v，w，ρ0為參考密度，ρ’為密度擾動量，總密度為ρ0+ρ’，f和b分別為地球旋轉(zhuǎn)所致科氏力參量的垂向分量和水平分量，fi為緯度，g為地球旋轉(zhuǎn)角速度，vH和vv分別為水平和垂向渦粘系數(shù)；
密度由海水狀態(tài)方程確定：
ρ＝p(p，s，T)
s和T為水體的鹽度和溫度，可由對流擴散方程進行求解：
其中γH和γv分別為水平向和垂向質(zhì)量擴散系數(shù)，κH和κV分別為水平向和垂向熱擴散系數(shù)。
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