基于水文连通结构指数的灾情预警方法及系统技术方案

本发明专利技术提供的一种基于水文连通结构指数的灾情预警方法及系统，将目标区域划分成多个栅格区域，再通过测量每个栅格区域表层土壤的体积含水率和非毛管孔隙度获得每个栅格区域对应的相对体积含水率；根据各个栅格区域对应的相对体积含水率获得至少一个连通区域，计算所有连通区域的总面积与目标区域的总面积的比值，作为第一目标指数；对于任意一个连通区域，将该连通区域中每两个栅格区域之间的距离进行加和，获得该连通区域对应的总距离，将所有连通区域对应的总距离进行加和，获得第二目标指数；根据第一目标指数和第二目标指数对目标区域进行灾情预警。该方法及系统能够对水文连通结构进行量化，从而基于水文连通结构指数进行准确地灾情预警。

【技术实现步骤摘要】
基于水文连通结构指数的灾情预警方法及系统
本专利技术涉及流域管理
，更具体地，涉及一种基于水文连通结构指数的灾情预警方法及系统。
技术介绍
水文连通是水文学研究的一个新概念和新方法，其是对水或以水为介质的物质流动和能量循环过程的描述。水文连通结构是指与水或以水为介质的物质运移和能量流动过程中相关的多个空间单元本的连接结构，其对解释径流对降雨的响应，以及由径流导致的土壤侵蚀、营养元素流失和污染物运移等与水文过程有着重要意义。然而，目前在实际应用中，水文连通结构还未被纳入监测体系，其原因是缺乏一个成熟可行的水文连通结构量化方法。若能够对水文连通结构进行量化，获得水文连通结构指数，则水文连通结构指数将能够对流域的有效监测、政策制定以及潜在灾情预警等提供有效依据。有鉴于此，亟需提供一种能够对水文连通结构进行量化，并根据量化获得的水文连通结构指数进行灾情预警的方法及系统。
技术实现思路
本专利技术为了克服现有技术中缺乏对水文连通结构进行量化的方法，导致难以根据流域的水文连通结构进行有效灾情预警的问题，提供一种基于水文连通结构指数的灾情预警方法及系统。一方面，本专利技术提供一种基于水文连通结构指数的灾情预警方法，包括：将目标区域进行栅格划分，获得多个栅格区域，对于任意一个栅格区域，测量该栅格区域表层土壤的体积含水率和非毛管孔隙度，根据体积含水率和非毛管孔隙度获得该栅格区域对应的相对体积含水率；根据各个栅格区域对应的相对体积含水率获得至少一个连通区域，计算所有连通区域的总面积与目标区域的总面积的比值，作为目标区域的第一目标指数；对于任意一个连通区域，将该连通区域中每两个栅格区域之间的距离进行加和，获得该连通区域对应的总距离，将所有连通区域对应的总距离进行加和，获得目标区域的第二目标指数；根据第一目标指数和第二目标指数对目标区域进行灾情预警。优选地，根据各个栅格区域对应的相对体积含水率获得至少一个连通区域，具体为：对于任意一个栅格区域，若该栅格区域对应的相对体积含水率大于预设参考值，则将该栅格区域赋值为第一数值，若该栅格区域对应的相对体积含水率不大于预设参考值，则将该栅格区域赋值为第二数值；将赋值为第一数值且相邻的栅格区域组合成连通区域，获得至少一个连通区域。优选地，根据第一目标指数和第二目标指数对目标区域进行灾情预警，具体为：若第一目标指数大于第一预设阈值和/或第二目标指数大于第二预设阈值，则对目标区域进行第一灾情预警；若第一目标指数小于第三预设阈值和/或第二目标指数小于第四预设阈值，则对目标区域进行第二灾情预警。优选地，根据第一目标指数和第二目标指数对目标区域进行灾情预警，之前还包括：获取目标区域对应的第一历史记录，第一历史记录包含以往第一灾情发生时目标区域的第一目标指数和第二目标指数，根据第一历史记录确定第一预设阈值和第二预设阈值；获取目标区域对应的第二历史记录，第二历史记录包含以往第二灾情发生时目标区域的第一目标指数和第二目标指数，根据第二历史记录确定第三预设阈值和第四预设阈值。优选地，测量该栅格区域表层土壤的体积含水率和非毛管孔隙度，具体为：对于任意一个栅格区域，在该栅格区域中选取预设数量的监测点，获取每个监测点表层土壤的体积含水率和非毛管孔隙度；将所有监测点表层土壤的体积含水率和非毛管孔隙度进行加权平均，获得该栅格区域表层土壤的体积含水率和非毛管孔隙度。优选地，根据体积含水率和非毛管孔隙度获得该栅格区域对应的相对体积含水率，具体为：对于任意一个栅格区域，获取该栅格区域表层土壤的体积含水率和非毛管孔隙度的比值，将比值作为该栅格区域对应的相对体积含水率。优选地，将目标区域进行栅格划分，获得多个栅格区域，具体为：利用ArcGIS按照预设分辨率将目标区域进行栅格划分，获得多个栅格区域。一方面，本专利技术提供一种基于水文连通结构指数的灾情预警系统，包括：水文要素计算模块，用于将目标区域进行栅格划分，获得多个栅格区域，对于任意一个栅格区域，测量该栅格区域表层土壤的体积含水率和非毛管孔隙度，根据体积含水率和非毛管孔隙度获得该栅格区域对应的相对体积含水率；第一指数获取模块，用于根据各个栅格区域对应的相对体积含水率获得至少一个连通区域，计算所有连通区域的总面积与目标区域的总面积的比值，作为目标区域的第一目标指数；第二指数获取模块，用于对于任意一个连通区域，将该连通区域中每两个栅格区域之间的距离进行加和，获得该连通区域对应的总距离，将所有连通区域对应的总距离进行加和，获得目标区域的第二目标指数；灾情预警模块，用于根据第一目标指数和第二目标指数对目标区域进行灾情预警。一方面，本专利技术提供一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与所述处理器通信连接的至少一个存储器，其中：所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行上述任一所述的方法。一方面，本专利技术提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行上述任一所述的方法。本专利技术提供的一种基于水文连通结构指数的灾情预警方法及系统，将目标区域划分成多个栅格区域，再通过测量每个栅格区域表层土壤的体积含水率和非毛管孔隙度获得每个栅格区域对应的相对体积含水率；根据各个栅格区域对应的相对体积含水率获得至少一个连通区域，计算所有连通区域的总面积与目标区域的总面积的比值，作为目标区域的第一目标指数；对于任意一个连通区域，将该连通区域中每两个栅格区域之间的距离进行加和，获得该连通区域对应的总距离，将所有连通区域对应的总距离进行加和，获得目标区域的第二目标指数；根据第一目标指数和第二目标指数对目标区域进行灾情预警。该方法及系统基于目标区域的土壤含水量的时空分布对目标区域中的水文连通结构进行量化，获得水文连通结构指数，并基于水文连通结构指数进行灾情预警，其中水文连通结构指数能够对流域的有效监测、潜在灾情预警以及流域管理工作等提供有效依据；同时，该方法及系统具有现实的可操作性、可行性和适宜性，可根据目标区域的实际情况确定空间和时间监测的分辨率，计算方法简易、快速且可信度高。附图说明图1为本专利技术实施例的一种基于水文连通结构指数的灾情预警方法的整体流程示意图；图2为本专利技术实施例的连通区域构建的模拟示意图；图3为本专利技术实施例的一种基于水文连通结构指数的灾情预警系统的整体结构示意图；图4为本专利技术实施例的一种电子设备的结构框架示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。需要说明的是，在产流相关的各个水文要素中，土壤含水量的时空分布是一个至关重要的决定性因素，它很大程度上影响了入渗能力、产流量等关键因子。因此，本专利技术基于土壤含水量的时空分布对水文连通结构进行量化，获得水文连通结构指数，并基于水文连通结构指数进行灾情预警。图1为本专利技术实施例的一种基于水文连通结构指数的灾情预警方法的整体流程示意图，如图1所示，本专利技术提供一种基于水文连通结构指数的灾情预警方法，包括：S1，将目标区域进行栅格划分，获得多个栅格区域，对于任意一个栅格区域，测量该栅格区域表层土壤的体积含水率和非毛管孔隙度，根据体积含水率和非毛管孔隙度获得该栅格区域对应的相对体积含水率本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于水文连通结构指数的灾情预警方法，其特征在于，包括：将目标区域进行栅格划分，获得多个栅格区域，对于任意一个栅格区域，测量该栅格区域表层土壤的体积含水率和非毛管孔隙度，根据体积含水率和非毛管孔隙度获得该栅格区域对应的相对体积含水率；根据各个栅格区域对应的相对体积含水率获得至少一个连通区域，计算所有连通区域的总面积与目标区域的总面积的比值，作为目标区域的第一目标指数；对于任意一个连通区域，将该连通区域中每两个栅格区域之间的距离进行加和，获得该连通区域对应的总距离，将所有连通区域对应的总距离进行加和，获得目标区域的第二目标指数；根据第一目标指数和第二目标指数对目标区域进行灾情预警。

【技术特征摘要】
1.一种基于水文连通结构指数的灾情预警方法，其特征在于，包括：将目标区域进行栅格划分，获得多个栅格区域，对于任意一个栅格区域，测量该栅格区域表层土壤的体积含水率和非毛管孔隙度，根据体积含水率和非毛管孔隙度获得该栅格区域对应的相对体积含水率；根据各个栅格区域对应的相对体积含水率获得至少一个连通区域，计算所有连通区域的总面积与目标区域的总面积的比值，作为目标区域的第一目标指数；对于任意一个连通区域，将该连通区域中每两个栅格区域之间的距离进行加和，获得该连通区域对应的总距离，将所有连通区域对应的总距离进行加和，获得目标区域的第二目标指数；根据第一目标指数和第二目标指数对目标区域进行灾情预警。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据各个栅格区域对应的相对体积含水率获得至少一个连通区域，具体为：对于任意一个栅格区域，若该栅格区域对应的相对体积含水率大于预设参考值，则将该栅格区域赋值为第一数值，若该栅格区域对应的相对体积含水率不大于预设参考值，则将该栅格区域赋值为第二数值；将赋值为第一数值且相邻的栅格区域组合成连通区域，获得至少一个连通区域。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据第一目标指数和第二目标指数对目标区域进行灾情预警，具体为：若第一目标指数大于第一预设阈值和/或第二目标指数大于第二预设阈值，则对目标区域进行第一灾情预警；若第一目标指数小于第三预设阈值和/或第二目标指数小于第四预设阈值，则对目标区域进行第二灾情预警。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据第一目标指数和第二目标指数对目标区域进行灾情预警，之前还包括：获取目标区域对应的第一历史记录，第一历史记录包含以往第一灾情发生时目标区域的第一目标指数和第二目标指数，根据第一历史记录确定第一预设阈值和第二预设阈值；获取目标区域对应的第二历史记录，第二历史记录包含以往第二灾情发生时目标区域的第一目标指数和第二目标指数，根据第二历史记录确定第三预设阈值和第四预设阈值。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，测量该栅...

【专利技术属性】
技术研发人员：张明祥，刘佳凯，张振明，马梓文，张英虎，代立熠，
申请(专利权)人：北京林业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11