一种分布式水分运动多情景模拟方法技术

本发明专利技术公开了一种分布式水分运动多情景模拟方法，该方法包括获取目标区域的土壤、作物种植结构、地表高程等数据，根据这些数据划分基本计算单元，计算既定目标值，根据基本计算单元采用既定的多种参数分布类型，进行多种参数分布的组合，以及依据区域的作物种植规划及未来适于种植作物发展占比，确定不同作物种植面积占比条件下的组合形式，最后批量进行不同作物种植面积、土壤、气象参数等数据下多情景模拟，得到输出结果，计算多情景条件下的既定目标值；该情景模拟方法运算效率更高，参数分布组合条件更有针对性；同时与已有的作物种植面积占比设置相比，作物种植面积占比更精确，且能够给出作物种植的空间分布形式。

A multi scene simulation method for distributed water movement

The invention discloses a distributed water movement simulation method, the method includes obtaining the target area of soil, crop planting structure, surface elevation data, based on these data into basic computing unit, calculate the target value, according to the basic computing unit using various parameters distribution types established, various parameters of the combined distribution well, on the basis of the regional crop planting planning and future development for planting proportion, determine the different crop planting area accounted for the combination form under the condition of the last batch of different crop planting area, soil and meteorological parameters data under multi scenario simulation, the output results, the target computing scenario under the condition of the value; scene simulation method with higher operation efficiency, the parameter distribution conditions more targeted; at the same time with the crops Compared with the planting area, the proportion of crop planting area is more accurate, and the spatial distribution of crop planting can be given.

【技术实现步骤摘要】
一种分布式水分运动多情景模拟方法
本专利技术涉及农田水利
，特别适用于灌区分布式不同种植结构、土壤、作物参数、灌溉施肥量及时间条件下的多情景模拟方法，具体为一种分布式水分运动多情景模拟方法。
技术介绍
情景模拟方法是目前区域、灌区不同作物种植条件下应用最广泛的一种模拟技术，为了更加合理地设计作物的种植结构分布、灌区输配水轮灌制度以及实现高效节水，需要设置大量情景模拟各种土壤、作物、气象、灌溉施肥措施条件下水循环过程，即分布式水分运动多情景模拟技术；目前的分布式水分运动多情景模拟方法为：根据地表高程、作物种植结构、土壤类型、气象条件、灌溉渠系分布等，划分分布式基本计算单元，计算每个基本计算单元的水分运动过程，得到区域多个计算单元条件下的水平衡要素，更改基本计算单元的土壤、气象、灌溉施肥量及时间、作物参数，进行各个计算单元水分运动过程的情景模拟。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有的情景模拟技术至少存在以下问题：①不同情景的设置较为单一，无法进行批量操作以及不同参数分布类型条件下的设置；②选取参数较为固定，无法对土壤、气象、作物等下属各种参数进行一一组合；③作物种植面积的占比具有随机性，无法精确制定各种作物面积的占比归属单元以及各单元在区域上的空间分布。为此，提出一种分布式水分运动多情景模拟方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种批量运行、多组参数分布形态设置及组合、精确计算各作物种植面积及分布的分布式水分运动多情景模拟方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种分布式水分运动多情景模拟方法，包括以下步骤：步骤1：获取目标区域的土壤类型、作物种植结构、地表高程(坡度、相对海拔)、气象参数以及灌溉施肥量及时间数据；步骤2：根据步骤1中的数据，划分基本计算单元，计算现状条件下各基本计算单元的水分运动过程，得到输出结果，计算基于输出结果的既定目标值；步骤3：基于步骤2基本计算单元中的土壤类型、作物种植结构、地表高程、气象参数和灌溉施肥量及时间数据，确定进行情景设置的参数，采用既定的多种参数分布类型，进行多种参数分布的组合；步骤4：基于步骤2确定的基本计算单元，依据区域的作物种植规划及未来适于种植作物发展占比，确定不同作物种植面积占比条件下的组合形式；步骤5：在步骤3和4组合条件下，批量进行不同作物种植面积、土壤类型、作物种植结构、地表高程、气象参数、灌溉施肥量及时间数据下多情景模拟，得到输出结果，并计算多情景条件下的既定目标值。优选的，步骤2中所述的输出结果包括：产量、蒸发蒸腾量，灌溉水量和渗漏量。优选的，步骤2中所述划分基本计算单元的步骤包括：采用arcgis中的相交功能进行计算：a：输入土地利用类型、土壤类型、地表高程数据，连接属性选择ALL(默认)，XY容差不填写(默认)；b：输出类型INPUT(默认)；最后计算获得基本计算单元。优选的，步骤2中计算所述既定目标值的步骤包括：根据公式获得所述既定目标值，其中，WUE为灌区尺度水分生产率(kg/m3)，Q为灌溉水量(m3)，Yi,j为第i种作物第j块田块的产量(kg/km2)。Ai,j为第i种作物第j块田块的面积(m2)，第i种作物有j块田块。优选的，步骤3中所述参数分布类型包括：正态分布、均匀分布和伽马分布，其中各分布公式如下：①正态分布：其中，μ为均值；σ为标准差；②均匀分布：其中，a，b分别为最小值和最大值；③伽马分布：其中，α：尺度参数；β：形状参数。优选的，所述参数分布类型为均匀分布。优选的，步骤4中所述确定不同作物种植面积占比条件下的组合形式的步骤包括：用贪婪算法进行不同作物种植面积占比条件下的组合形式，贪婪算法的具体计算流程为：Ⅰ、确定面积最大的HRU，Si；Ⅱ、确定最大需求缺口KdSj；Ⅲ、分配Si：Si<KdSj，将Si分配给j，Si>KdSj，将Si分配给Si/KSj最大者；其中，Si为第i个HRU(基本计算单元)的面积，KSj为第j个关键词总面积需求量，KdSj为第j个关键词面积缺口量。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的分布式水分运动多情景模拟方法，是建立基于土壤类型、作物种植结构、地表高程、气象参数和灌溉施肥量及时间数据的基本计算单元，确定基本计算单元参与情景设置的参数，依据多种参数分布类型，进行多种参数的分布组合，制定不同作物种植面积占比条件下的组合形式，批量进行多情景条件下水分运动模拟；与现有常规分布式水分运动情景模拟方法相比，运算效率更高，参数分布组合条件更有针对性；同时，与已有的作物种植面积占比设置相比，作物种植面积占比更精确，且能够给出作物种植的空间分布形式。附图说明图1为本专利技术的流程示意图；图2为本专利技术的多情景下的灌溉水分生产率分布图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1，本专利技术提供一种技术方案：实施例1一种分布式水分运动多情景模拟方法，包括以下步骤：步骤1：获取目标区域的土壤类型、作物种植结构、地表高程(坡度、相对海拔)、气象参数以及灌溉施肥量及时间数据；步骤2：根据步骤1中的数据，划分基本计算单元，计算现状条件下各基本计算单元的水分运动过程，得到输出结果，计算基于输出结果的既定目标值，其中输出结果包括：产量、蒸发蒸腾量，灌溉水量和渗漏量；划分基本计算单元采用arcgis中的相交功能进行计算：a：输入土地利用类型、土壤类型、地表高程数据，连接属性选择ALL(默认)，XY容差不填写(默认)；b：输出类型INPUT(默认)；最后计算获得基本计算单元。步骤3：基于步骤2基本计算单元中的土壤类型、作物种植结构、地表高程、气象参数和灌溉施肥量及时间数据，确定进行情景设置的参数，采用既定的多种参数分布类型，进行多种参数分布的组合；步骤3中参数分布类型包括：正态分布、均匀分布和伽马分布，其中各分布公式如下：①正态分布：其中，μ为均值；σ为标准差；②均匀分布：其中，a，b分别为最小值和最大值；③伽马分布：其中，α：尺度参数；β：形状参数。步骤4：基于步骤2确定的基本计算单元，依据区域的作物种植规划及未来适于种植作物发展占比，确定不同作物种植面积占比条件下的组合形式；步骤4中所述确定不同作物种植面积占比条件下的组合形式的步骤包括：用贪婪算法进行不同作物种植面积占比条件下的组合形式，贪婪算法的具体计算流程为：Ⅰ、确定面积最大的HRU，Si；Ⅱ、确定最大需求缺口KdSj；Ⅲ、分配Si：Si<KdSj，将Si分配给j，Si>KdSj，将Si分配给Si/KSj最大者；其中，Si为第i个HRU(基本计算单元)的面积，KSj为第j个关键词总面积需求量，KdSj为第j个关键词面积缺口量。步骤5：在步骤3和4组合条件下，批量进行不同作物种植面积、土壤类型、作物种植结构、地表高程、气象参数、灌溉施肥量及时间数据下多情景模拟，得到输出结果，并计算多情景条件下的既定目标值。其中既定目标值的计算是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分布式水分运动多情景模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：获取目标区域的土壤类型、作物种植结构、地表高程(坡度、相对海拔)、气象参数以及灌溉施肥量及时间数据；步骤2：根据步骤1中的数据，划分基本计算单元，计算现状条件下各基本计算单元的水分运动过程，得到输出结果，计算基于输出结果的既定目标值；步骤3：基于步骤2基本计算单元中的土壤类型、作物种植结构、地表高程、气象参数和灌溉施肥量及时间数据，确定进行情景设置的参数，采用既定的多种参数分布类型，进行多种参数分布的组合；步骤4：基于步骤2确定的基本计算单元，依据区域的作物种植规划及未来适于种植作物发展占比，确定不同作物种植面积占比条件下的组合形式；步骤5：在步骤3和4组合条件下，批量进行不同作物种植面积、土壤类型、作物种植结构、地表高程、气象参数、灌溉施肥量及时间数据下多情景模拟，得到输出结果，并计算多情景条件下的既定目标值。

【技术特征摘要】
1.一种分布式水分运动多情景模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：获取目标区域的土壤类型、作物种植结构、地表高程(坡度、相对海拔)、气象参数以及灌溉施肥量及时间数据；步骤2：根据步骤1中的数据，划分基本计算单元，计算现状条件下各基本计算单元的水分运动过程，得到输出结果，计算基于输出结果的既定目标值；步骤3：基于步骤2基本计算单元中的土壤类型、作物种植结构、地表高程、气象参数和灌溉施肥量及时间数据，确定进行情景设置的参数，采用既定的多种参数分布类型，进行多种参数分布的组合；步骤4：基于步骤2确定的基本计算单元，依据区域的作物种植规划及未来适于种植作物发展占比，确定不同作物种植面积占比条件下的组合形式；步骤5：在步骤3和4组合条件下，批量进行不同作物种植面积、土壤类型、作物种植结构、地表高程、气象参数、灌溉施肥量及时间数据下多情景模拟，得到输出结果，并计算多情景条件下的既定目标值。2.根据权利要求1所述的一种分布式水分运动多情景模拟方法，其特征在于：步骤2中所述的输出结果包括：产量、蒸发蒸腾量，灌溉水量和渗漏量。3.根据权利要求1所述的一种分布式水分运动多情景模拟方法，其特征在于：步骤2中所述划分基本计算单元的步骤包括：采用arcgis中的相交功能进行计算：a：输入土地利用类型、土壤类型、地表高程数据，连接属性选择ALL(默认)，XY容差不填写(默认)；b：输出类型INPUT(默认)；最后计算获得基本计算单元。4.根据权利要求1所述的一种分布式水分运动多情景模拟方法，其特征在于：步骤2中计算所述既定目标值的步骤包括：根据公式获得所述既...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏征，张宝忠，陈鹤，王蕾，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11