基于过程线形心的洪水过程相似性分析方法及系统技术方案

本发明专利技术属于水文分析领域，涉及一种基于过程线形心的洪水过程相似性分析方法。首先将洪水过程线解析为由N个点连接组成，并通过这些点将洪水过程线分割成N-1个梯形柱，计算每个梯形柱的面积和形心坐标，进而获得洪水过程线的形心坐标和形心相对位置，然后通过洪水过程线的形心相对位置，计算洪水过程线两两之间相似性距离。本发明专利技术方法为定量分析洪水过程线的相似程度提供了新的方法，有助于洪水过程的相似性判断，为防洪决策和生态调度提供决策支持，具有重要的推广使用价值。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术属于水文分析领域，涉及一种基于过程线形心的洪水过程相似性分析方法。首先将洪水过程线解析为由N个点连接组成，并通过这些点将洪水过程线分割成N-1个梯形柱，计算每个梯形柱的面积和形心坐标，进而获得洪水过程线的形心坐标和形心相对位置，然后通过洪水过程线的形心相对位置，计算洪水过程线两两之间相似性距离。本专利技术方法为定量分析洪水过程线的相似程度提供了新的方法，有助于洪水过程的相似性判断，为防洪决策和生态调度提供决策支持，具有重要的推广使用价值。【专利说明】基于过程线形心的洪水过程相似性分析方法及系统
本专利技术属于水文分析领域，特别涉及一种基于过程线形心的洪水过程相似性分析方法及系统。
技术介绍
洪水过程相似性研究主要用于防洪调度中的洪水预判和生态调度中的洪水模拟。提高洪水相似性判断的精度对于加强防洪安全和发展生态水利具有重大意义。洪水过程是时间序列过程。目前国内外关于时间序列相似性的度量研究方法主要包括=Minkowski距离、欧式距离、编辑距离、包络线距离和DWT(Dynamic Time Warping Distance)等。现有的方法多集中于研究两个时间序列间的距离，多为对两个时间序列变量间的差值加以处理后进行累计。这种累计方式一方面容易导致局部微小的偏差积累成为整个序列较大的误差，另一方面在时间序列较长时对于序列间仅存在个别大偏差的辨识度较低。相似性的判断是一种趋势性判断，“观其大略”即可作出判断。鉴于此，如能在大尺度和大趋势的角度进行相似性判断则可为防洪决策和生态调度提供有力参考。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于过程线形心的洪水过程相似性分析方案，以分析洪水过程的相似性。为实现上述目的，本专利技术提供一种基于过程线形心的洪水过程相似性分析方法，包括如下步骤:步骤I，解析洪水过程线所述洪水过程线是在直角坐标系中，根据洪水的过程，以时间t为横坐标，以洪水流量q为纵坐标得到；解析过程包括将洪水过程线解析为由若干点连接组成，设共有N (N ^ 2)个点，分别作为控制点并由左至右编号依次为1，2，...，N，第k个控制点坐标为(tk, qk), k = 1，2，...，N ;步骤2，洪水过程线分割将洪水过程线分割成N-1个梯形柱，由四个坐标点(\，0)、(ti+1，0)、(ti；qi)、(ti+1，qi+i)首尾连接成闭合的梯形柱i, i = 1，2，...，N-1 ;步骤3，梯形柱i面积及其形心坐标计算梯形柱? 面积4 =\{q, +IiMl -()， 梯形柱i形心横坐标= {h + tM)/2,梯形柱i形心纵坐标qr = {qt + qM )/2;步骤4，洪水过程线形心坐标计算洪水过程线形心横坐标【权利要求】1.一种基于过程线形心的洪水过程相似性分析方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤I，解析洪水过程线 所述洪水过程线是在直角坐标系中，根据洪水的过程，以时间t为横坐标，以洪水流量q为纵坐标得到；解析过程包括将洪水过程线解析为由若干点连接组成，设共有N个点，分别作为控制点并由左至右编号依次为I, 2，...,N, N≥2,第k个控制点坐标为(tk, qk), k =I, 2,..., N ； 步骤2，洪水过程线分割 将洪水过程线分割成N-1个梯形柱，由四个坐标点(ti,0)、(ti+1,0)、(t^q^、(ti+1,qi+1)首尾连接成闭合的梯形柱i, i = 1，2，...，N-1 ; 步骤3，梯形柱i面积及其形心坐标计算 梯形柱 i 面积 2.根据权利要求1所述基于过程线形心的洪水过程相似性分析方法，其特征在于:根据洪水过程线之间的相似性距离判断洪水过程的相似程度。3.一种基于过程线形心的洪水过程相似性分析系统，其特征在于，包括如下单元: 洪水过程线解析单元，用于解析洪水过程线，所述洪水过程线是在直角坐标系中，根据洪水过程，以时间t为横坐标，以洪水流量q为纵坐标得到； 解析过程包括将洪水过程线解析为由若干点连接组成，设共有N个点，分别作为控制点并由左至右编号依次为1，2，...，N，N≥2，第k个控制点坐标为(tk，qk)，k= 1，2，…，N ;分割洪水过程线单元，用于提取梯形柱， 将洪水过程线分割成N-1个梯形柱，由四个坐标点(ti,0)、(ti+1,0)、(ti,qi)、(ti+1,qi+1)首尾连接成闭合的梯形柱i, i = 1，2，...，N-1 ; 计算梯形柱i面积及其形心坐标单元，用于洪水过程线形心分析， 4.根据权利要求3所述洪水过程相似性分析系统，其特征在于:根据洪水过程线之间的相似性距离从小到大进行排序，相似性距离越小则洪水过程线之间越相似。【文档编号】G06F19/00GK104021312SQ201410284732【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年6月23日 优先权日:2014年6月23日 【专利技术者】王现勋, 梅亚东 申请人:武汉大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于过程线形心的洪水过程相似性分析方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，解析洪水过程线所述洪水过程线是在直角坐标系中，根据洪水的过程，以时间t为横坐标，以洪水流量q为纵坐标得到；解析过程包括将洪水过程线解析为由若干点连接组成，设共有N个点，分别作为控制点并由左至右编号依次为1,2,…,N，N≥2，第k个控制点坐标为(tk,qk),k＝1,2,...,N；步骤2，洪水过程线分割将洪水过程线分割成N‑1个梯形柱，由四个坐标点(ti，0)、(ti+1，0)、(ti，qi)、(ti+1，qi+1)首尾连接成闭合的梯形柱i，i＝1,2,...,N‑1；步骤3，梯形柱i面积及其形心坐标计算梯形柱i面积Ai=12(qi+qi+1)×(ti+1-ti),]]>梯形柱i形心横坐标梯形柱i形心纵坐标步骤4，洪水过程线形心坐标计算洪水过程线形心横坐标洪水过程线形心纵坐标步骤5，过程线形心相对位置计算洪水过程线形心横向相对位置洪水过程线形心纵向相对位置其中tmax、tmin分别为时间t的最大值和最小值，qmax、qmin分别为洪水流量q的最大值和最小值；步骤6，洪水过程线相似距离计算按照步骤1～5分别计算各洪水过程线的形心相对位置后，按下式计算洪水过程线两两之间相似性距离：Dmn=(trelcen,m-trelcen,n)2+(qrelcen,m-qrelcen,n)22]]>其中：Dmn为洪水过程线m与洪水过程线n之间的相似性距离，为洪水过程线m的形心横向相对位置，为洪水过程线m的形心纵向相对位置，为洪水过程线n的形心横向相对位置，为洪水过程线n的形心纵向相对位置；Dmn值的范围为[0,1)，两个洪水过程线越相似，Dmn越小；两个洪水过程完全重合时，Dmn＝0。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王现勋，梅亚东，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42