水质定量模拟方法、装置、电子设备及存储介质制造方法及图纸

本申请提供一种水质定量模拟方法、装置、电子设备及存储介质。目标水域被划分为多个网格，所述方法包括：针对第一预设时间段和第一未来时间段执行数据预测步骤，包括：基于拟合函数确定第一未来时间段内监测网格的第一水质预测数据,其中所述拟合函数是基于所述第一预设时间段内目标水域监测网格的水质监测数据确定的所述水质监测数据随时间变化的拟合函数；基于预设的水质模拟模型确定所述第一未来时间段内所有网格的第二水质预测数据；基于所述第一水质预测数据、所述第二水质预测数据确定所述第一未来时间段内所有网格的第三水质预测数据。

QUANTITATIVE SIMULATION METHOD, EQUIPMENT, ELECTRONIC EQUIPMENT AND STORAGE MEDIA FOR WATER QUALITY

The application provides a water quality quantitative simulation method, device, electronic equipment and storage medium. Target waters are divided into several grids. The method includes: performing data prediction steps for the first preset period and the first future period, including: determining the first water quality prediction data of the monitoring grid in the first future period based on the fitting function, wherein the fitting function is determined based on the water quality monitoring data of the target waters monitoring grid in the first preset period. The fitting function of the water quality monitoring data varying with time, the second water quality prediction data of all grids in the first future period are determined based on the preset water quality simulation model, and the third water quality prediction data of all grids in the first future period are determined based on the first water quality prediction data and the second water quality prediction data.

【技术实现步骤摘要】
水质定量模拟方法、装置、电子设备及存储介质
本申请涉及水环境
，具体涉及水质定量模拟方法、装置、电子设备及存储介质。
技术介绍
水质模拟是研究污染物在河流中迁移、转化的特征、规律及其影响因素，并对发展趋势进行预测。水质模拟分定性模拟和定量模拟。因为实际工作中均涉及水质在空间和时间上的不断变化，使得解决水质的定量模拟预测问题成为主要问题，并可为评价、预测和选择污染控制方案以及制定水质标准和排污规定提供依据。定量模拟又可分为物理模拟、试验模型模拟和数学模拟。其中数学模拟因其具有物理模拟和试验模型模拟所无法比拟的经济性、灵活性和适应性，成为一种常用、有效的模拟方式。计算机技术的飞速发展也推动数学模拟精确度、可靠度不断提高。但是，数学模拟也具有局限性，具体表现为水质污染机理还有许多不清楚之处，很多过程还难以用数学方法表达、模拟，建模时必须经过一定程度的概化，失真在所难免。试验模型模拟建模的基础是水质资料，资料数据的真实性、系统性、完整性直接影响模型精度，尤其是外延预报精度、数学模型求解时方程的离散及边界条件的处理等问题。现有研究多是针对某一研究对象特点建立模型，其模型的应用拓展性较差，海量数据的分析、计算、查询与显示能力欠缺，模拟结果的可视化程度较差，缺乏交互性等。因此，在矫正模型水质模拟过程中，因为水质污染机理不清晰以及概化近似过程以及输入数据精度低会导致模拟误差。又因为目前国内没有较详细可靠的水文水质资料库，因此试验模型模拟结果的可靠性需要靠引入观测值来提升。
技术实现思路
本申请实施例提供了一种水质定量模拟方法，其特征在于，所述目标水域被划分为多个网格，所述方法包括：针对第一预设时间段和第一未来时间段执行数据预测步骤，包括：基于所述第一预设时间段内目标水域监测网格的水质监测数据确定的所述水质监测数据随时间变化的拟合函数，确定第一未来时间段内所述监测网格的第一水质预测数据；基于水质模拟模型确定所述第一未来时间段内所有网格的第二水质预测数据；基于所述第一水质预测数据、所述第二水质预测数据确定所述第一未来时间段内所有网格的第三水质预测数据。作为本申请一种可选的技术方案，在确定所述第一未来时间段内所有网格的第三水质预测数据之后，所述方法还包括：确定目标时段未达到预定值；针对第二预设时间段内和第二未来时间段执行迭代步骤，包括：基于所述第二预设时间段内目标水域监测网格的水质监测数据以及所述拟合函数，确定第二未来时间段内所述监测网格的第四水质预测数据；基于所述第四水质预测数据、所述第三水质预测数据确定所述第二未来时间段内所有网格的第五水质预测数据。本申请实施例还提供一种水质定量模拟装置，其特征在于，所述装置包括统计预测模块、模型预测模块、数据同化模块，所述统计预测模块基于第一预设时间段内目标水域监测网格的水质监测数据确定的所述水质监测数据随时间变化的拟合函数，确定第一未来时间段内所述监测网格的第一水质预测数据；所述模型预测模块基于水质模拟模型确定所述第一未来时间段内所有网格的第二水质预测数据；所述数据同化模块基于所述第一水质预测数据、所述第二水质预测数据确定所述第一未来时间段内所有网格的第三水质预测数据。作为本申请一种可选的技术方案，所述装置还包括积分模块，所述积分模块确定目标时段未达到预定值，执行迭代步骤，基于所述第二预设时间段内目标水域监测网格的水质监测数据以及所述拟合函数，确定第二未来时间段内所述监测网格的第四水质预测数据，基于所述第四水质预测数据、所述第三水质预测数据确定所述第二未来时间段内所有网格的第五水质预测数据。本申请实施例还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现上述所述的方法。本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有处理器程序,其特征在于，所述处理器程序用于上述所述的方法。本申请的实施例提供的技术方案，解决了水质监测数据密度低而模型模拟结果因为主要受水文水质资料完整性的限制而导致的模拟失真的问题，得到了贴近真实值的高精度的水文水质数据。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本申请一实施例提供的一种水质定量模拟方法的流程示意图；图2是本申请另一实施例提供的一种水质定量模拟方法的流程示意图；图3是本申请又一实施例提供的一种水质定量模拟方法的流程示意图；图4是本申请一实施例提供的一种水质定量模拟装置的组成示意图；图5是本申请另一实施例提供的一种水质定量模拟装置的组成示意图。具体实施方式为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将结合附图和实施例，对本申请技术方案的具体实施方式进行更加详细、清楚的说明。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本申请的限制。其只是包含了本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，本领域技术人员对于本申请的各种变化获得的其他实施例，都属于本申请保护的范围。应该理解的是，虽然第一、第二、第三等用语可使用于本文中用来描述各种元件或组件，但这些元件或组件不应被这些用语所限制。这些用语仅用以区分一个元件或组件与另一元件或组件。因此，下述讨论之第一元件或组件，在不脱离本申请之内容下，可被称为第二元件或第二组件。图1是本申请一实施例提供的一种水质定量模拟方法的流程示意图，包括以下步骤。在步骤S110中，基于拟合函数确定第一未来时间段内监测网格的第一水质预测数据,其中拟合函数是基于第一预设时间段内目标水域监测网格的水质监测数据确定的水质监测数据随时间变化的拟合函数。在本实施例中，为了模拟预测整个水域的数据，目标水域被划分为多个网格，而水质监测数据来自于其中的一监测网格，获取第一预设时间段内这监测网格的水文水质监测数据，水质监测数据包括水温、水流量、测量的水中的目标物质氨氮、溶解氧、叶绿素浓度等，并不以此为限。预设时段根据需要进行设置，在本实施例中，例如可以选择四小时为一个预设时段，对此不做限制。基于水质监测数据确定水质监测数据随时间变化的拟合函数。需要进行回归拟合的观测值包括水温、氨氮、溶解氧、叶绿素等观测量，这些量的时间序列变化趋势从常识上说都不是时间这一自变量的因变量。虽然水温是一个具有日变化波动的量，但决定水温的主要因素是气温，而且气温的短时预报是相对比较成熟的，因此将气温作为自变量，水温作为因变量进行回归分析，可以得到跟准确的推测值。然而，氨氮、溶解氧、叶绿素等观测量和水温不同，没有一个像气温这样的对观测值起主要影响的自变量，当然也可以和专业人士沟通列出一系列的可能影响氨氮、溶解氧、叶绿素的观测值的因子，再通过主成分分析法找出其中的主要影响因素，但这些影响因子是否能有可靠的预报值也是一个问题。因此，在这种情况下，把所有自变量对因变量的影响归结成为时间对因变量的影响，而确定水质监测数据随时间变化的拟合函数，进行拟合回归。基于此拟合函数，确定第一未来时间段内这些监测网格的第一水质预测数据。在步骤S120中，基于预设的水质模拟模型确定第一未来时间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水质定量模拟方法，其特征在于，目标水域被划分为多个网格，所述方法包括：针对第一预设时间段和第一未来时间段执行数据预测步骤，包括：基于拟合函数确定第一未来时间段内监测网格的第一水质预测数据,其中所述拟合函数是基于所述第一预设时间段内目标水域监测网格的水质监测数据确定的所述水质监测数据随时间变化的拟合函数；基于预设的水质模拟模型确定所述第一未来时间段内所有网格的第二水质预测数据；基于所述第一水质预测数据、所述第二水质预测数据确定所述第一未来时间段内所有网格的第三水质预测数据。

【技术特征摘要】
1.一种水质定量模拟方法，其特征在于，目标水域被划分为多个网格，所述方法包括：针对第一预设时间段和第一未来时间段执行数据预测步骤，包括：基于拟合函数确定第一未来时间段内监测网格的第一水质预测数据,其中所述拟合函数是基于所述第一预设时间段内目标水域监测网格的水质监测数据确定的所述水质监测数据随时间变化的拟合函数；基于预设的水质模拟模型确定所述第一未来时间段内所有网格的第二水质预测数据；基于所述第一水质预测数据、所述第二水质预测数据确定所述第一未来时间段内所有网格的第三水质预测数据。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在确定所述第一未来时间段内所有网格的第三水质预测数据之后，所述方法还包括：确定目标时段未达到预定值；针对第二预设时间段内和第二未来时间段执行迭代步骤，包括：基于所述第二预设时间段内目标水域监测网格的水质监测数据以及所述拟合函数，确定第二未来时间段内所述监测网格的第四水质预测数据；基于所述第四水质预测数据、所述第三水质预测数据确定所述第二未来时间段内所有网格的第五水质预测数据。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一水质预测数据、所述第二水质预测数据确定所述第一未来时间段内所有网格的第三水质预测数据，包括：确定所述监测网格在每个网格上的影响权重；确定监测网格的所述第一水质预测数据减去所述监测网格的所述第二预测数据的差；确定所有所述监测网格在每个网格上的所述影响权重形成的行矩阵与所述差形成的列矩阵的乘积；确定每个网格所述第二水质预测数据与所述乘积的和，以得到所有网格的所述第三水质预测数据。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述确定所述监测网格在每个网格上的影响权重，包括：确定所述监测网格与所述每个网格的距离；基于所述距离和预设的影响半径确定所述影响权重。5.一种水质定量模拟装置，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖炳瑜，田启明，
申请(专利权)人：北京英视智慧生态科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11